浅析绿色建筑设计中太阳能技术的应用

　　摘要：本文阐述了太阳能技术的趋势，介绍了绿色建筑设计中太阳能技术的应用供大家参考。
　　关键词：绿色；建筑设计；太阳能技术；应用
　　作为一种重要的可再生能源，太阳能是绿色建筑能量来源的最佳选择。建筑师应该具备生态的观念，发挥专业特长，将太阳能应用技术与建筑设计、城市规划有机地结合起来，同时充分切合我国国情，探索太阳能在建筑中的最佳应用形式，寻求适宜的可持续发展之路。1应用太阳能技术是绿色建筑的必然选择
　　在可再生的能源中，太阳能有明显优越性，它取之不尽、用之不竭，不产生污染环境的副产品。我国陆地表面每年接受的太阳能相当于1700亿吨标准煤，太阳能在建筑中的应用前景十分广阔。如果对太阳能进行全面的开发利用，可以从多角度为人类造福，创造更好的个人和社会生活质量。因此，在建筑中应用太阳能技术是绿色建筑迈向可持续发展的必然选择。
　　虽然并不是所有应用太阳能技术的建筑都可以被称为“绿色建筑”，但是设计合理的太阳能建筑很容易满足“绿色建筑”应具备的基本原则：
　　节约建筑能耗(ConservingEnergy)--太阳能建筑无疑是节约常规能源消耗的，它的能量来源是源源不断传输到地球上的太阳能。通过建筑设计手段使建筑自身应用太阳能采光、供暖同时维持建筑的能耗，或者凭借一定的设备来储热、发电并用以满足用户的居住需要。
　　节约资源消耗(MinimizingNewResource)--太阳能建筑的结构、材料可以成为环境循环系统的一部分，促进能源材料的循环利用，避免某些人工调节的手段必然带来的对天然建材、生态环境的破坏。
　　尊重基地环境(RespectforSite)--太阳能是一种无污染的能源，太阳能建筑自身的运营、能耗不会产生对周围环境的破坏，在能源利用的方面充分顾及基地环境。
　　满足用户的要求(RespectforUsers)--充足日照对人体可以产生直接作用，在满足人类对阳光与生俱来的亲和性的同时，还可以满足人的健康需求并给人以能量。与之相反，人工控制下不间断的建筑室内气候，无法给人们带来阳光所营造的舒适度和美感。
　　设计结合气候(WorkingwithClimate)--太阳能建筑的设计建造必然是结合建筑所在场地气候的，因为一年四季、白天和夜晚、不同地点的气候条件不同，太阳的辐射强度也不同，想要充分地利用太阳能必须结合当地日照条件。比如在夏季或炎热地区，以通风、遮阳的方式建造“自然冷房”做到隔热与室内温度的自然冷却；在寒冷地区或冬季，利用自然的方式或设备把太阳能导入室内，并使之得以保持，形成“自然暖房”。
　　整体的设计观(Holism)--虽然现在很难发现有建筑将这些原则综合运用到一项设计中去，但是对于太阳能建筑来说，将这些绿色原则相对于环境被当作一个整体来实施的前景是乐观的。
　　2结合太阳能应用技术的绿色建筑设计
　　太阳能技术在建筑中的应用的范围很广，人类有意识地在建筑中应用太阳能已有很久远的历史，总是选择在日照丰富的地方营造舒适的建筑环境。根据整体的设计原则，建造完善的太阳能生态建筑需要多工种的配合，要结构、设备、建筑物理、建筑材料等学科的通力协作才能得以实现。在太阳能建筑设计中，建筑师设计起着统领作用，协调各专业，发挥自身特长，将建筑设计与太阳能应用技术巧妙而有机地结合起来。应用太阳能技术的建筑和城市规划可以在美学、技术、功能上达到最完美的平衡，形成较完善的生态建筑体系。应用太阳能技术的建筑常常被分为主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。
　　2.1在主动式太阳能建筑中发挥建筑设计的作用
　　主动式太阳能建筑通过集热设备获取、储存和利用太阳能，然后由热媒将热量传入建筑物内分配使用。它对太阳能的利用率高、功率大，便于控制，但是需要一定的设备投入并占用一定的室外空间。
　　由此，与太阳能应用相关的许多技术都可以应用在主动式太阳能建筑中，例如太阳能集热器、太阳能发电系统、自然采光、光化学制氢等。这些复杂的设备设计超出了建筑师的工作范围，但是具备生态与整合观念的建筑师可以结合建筑结构、形体、色彩、材料，考虑并调整它们与太阳能设备的关系，使建筑的外观更加丰富多彩，达到最好的综合效果。
　　在设计中灵活运用这些设计手法的太阳能建筑，在满足节能、节约资源耗费的生态建筑要求的同时，还可以通过为住户营造在美学上赏心悦目的建筑外环境来体现生态建筑“与建筑环境相协调”、“满足用户要求”的原则。
　　2.2在被动式太阳能建筑中发挥建筑设计的作用
　　在被动式太阳能建筑中应用太阳能技术，可以使建筑师找到更广阔用武之地。被动式太阳能建筑通常不依靠任何机械手段，通过调整建筑的朝向，选择适当的建筑材料，巧妙处理建筑的空间和形体，进行合理的建筑构造设计等手段使建筑物自然地应用太阳能供暖、采光并维持建筑的能耗。
　　因此建筑师有充分的空间可以发挥自己的专长，合理而有效地安排建筑空间、形体，并利用高效率的技术满足同样的功能需要，可以应用的手段有：
　　2.2.1通过调整建筑的形体安排建筑的朝向、采光
　　不同建筑的形体对阳光利用效果不同，可以设计相应的建筑形式与外观。例如，朝南倾斜的三角形体量有利于充分吸收太阳能；采用立方体等体型系数较小的形式可以减少冬季热散失。为了最大限度吸收太阳热辐射，建筑师可以安排建筑在东南和西南暴露尽可能大的面积，以对角线为南北方向放置。太阳能建筑由于采用了一定的特定技术，而在形式表现方面受到较大的限制，往往具有呆板的几何形状，缺乏表现力，可以采用比例和谐优美的纤长的形式，南向立面的展开意味着吸收太阳能辐射面积能够增加很多。在这种情况下，根据不同的形体划分建筑内部空间与安排使用更是师建筑师的责任。
　　2.2.2设计美观大方的毗连温室
　　附加阳光间是一种多功能的房间，可以让人在寒冷的季节有置身于大自然的感觉，同时它也是为毗连的房间供热的一种有效设施。建筑师完全可以设计美观大方的阳光间，并合理划分阳光间与其毗邻房间的功能。如坡顶部分加设倾斜玻璃，在形式上追求了变化的同时大大增加了集热量；还可以在阳光间种植植物，作为休息、娱乐空间；为阳光间附加保温、隔热设施，让它一年四季都做为宜人的空间。
　　2.2.3通过建筑设计手段形成自然通风
　　太阳能在建筑中的应用不但要在冬季保温隔热，还要在夏季达到防暑降温的效果。以体现绿色建筑“设计结合气候”的原则。在一般地区的炎热季节，设计以水院和绿荫为中心的建筑空间，由热压力差形成的空气运动，将干热空气引入封闭庭院，掠过水体和绿茵，得到良好的降温、加湿和净化，由此使庭院和室内环境凉爽而适宜。在多风少雨的高海拔干热地区，设计风管、地下室和绿化庭院，风压造成空气在风管、地下室和绿化庭院中的流动和调节，可以创造舒适的微气候，增加庭院户外活动的吸引力。
　　2.2.4其他
　　可以发挥专业建筑知识，对形体、色彩比较单一的水墙、储热墙进行色彩、外观上的美化处理。
　　2.3太阳能在城市规划与城市设计中的应用
　　在城市规划中，太阳能的应用非常重要。在这一阶段中只有考虑节能和建筑密度的问题，才能在城市建设中充分发挥场地和当地日照条件的优势。因为建筑密度关系到生活环境的优劣，并影响到建筑日照间距的要求。在居住区规划中，每种住宅平面因素对住宅建筑密度和太阳能都会产成不同的影响，地面反射对建筑立面的有效影响通过朝向、场地坡度和单元长宽比表现出来，因此当建筑密度增加时，由于建筑物的遮挡，要使每个居住单元都获得充足的阳光就比较困难。
　　在城市设计中，应当具备全面整体的设计观念，在设计工作中将太阳能应用技术纳入整体考虑，在不同的设计条件下灵活应用。例如在住宅新区规划设计中，通过电业系统为整个住区安装与建筑屋面结合的，大功率光电PV系统，可以实现光电PV系统的标准化及屋面PV系统的预制化。
　　参考文献：
　　[1]西安建筑科技大学绿色建筑研究中心[M].绿色建筑.北京：中国计划出版社，1999.
　　[2]谢空，白梅，邓康.《太阳能与建筑一体化设计体会[J]》.工业建筑，2008(2)：114-118.
　　[3]韦亮，马慧丽.《太阳能建筑的适应性设计[J]》.工业建筑，2008(8)：35-38

《浅析绿色建筑设计中太阳能技术的应用》

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