太陽能在住宅建筑中的應用

王云龍，高銘

(秦皇島市規(guī)劃設計研究院，河北秦皇島066001)

    在當前這個能源緊缺的時代，節(jié)能意義重大。隨著國家節(jié)能政策的出臺，各種節(jié)能措施相繼得以應用。如果在建筑物節(jié)能方面不利用無處不在的、清潔無污染的，取之不盡的太陽能．實在是一個巨大的浪費。河北省部分城市已對住宅建設中太陽能的應用作了相應的強制規(guī)定。

    太陽能應用于住宅，若要達到使用要求并且不影響建筑的外觀，就要結(jié)合住宅的特點．與建筑相結(jié)合，達到臺二為一、相得益彰的效果。本文僅就建設太陽能與建筑一體化的住宅來達到節(jié)能目的的措施作一簡單的探索，并給出一些拋磚引玉的想法．希望能在實際工程中起到一定的借鑒作用，為節(jié)能事業(yè)作出一點貢獻。

    太陽能熱水器一體化住宅的造型設計應當充分考慮到其居住建筑的特點。首先．無論是高層住宅還是多層住宅，都是由幾種戶型組成，平、立面結(jié)構(gòu)和造型一般比較規(guī)整；其次，房間的功能限制大，強調(diào)自然采光和自然通風；第三，住宅受造價限制較大．外墻也應當盡量平直。由于住宅的這些特點，給太陽能的安放位置和安放空間帶來很大的局限性。但從另一角度來看，住宅內(nèi)部嚴謹?shù)慕Y(jié)構(gòu)性和功能的主導地位非常符合技術(shù)美學所強調(diào)的邏輯性及目的性。太陽能熱水器一體化的設計在住宅中達到建筑專業(yè)的美學要求也是可實現(xiàn)的。

    要做到太陽能與住宅建筑一體化，主要的問題就是把集熱器融人到建筑物中去。解決了這個問題，也就基本解決了一體化的問題。因為像地板采暖和衛(wèi)生熱水系坑以及輔助加熱措施的技術(shù)已經(jīng)相當成熟，可直接運用于住宅產(chǎn)業(yè)中去。現(xiàn)就此進行分析。

1.關(guān)于太陽能集熱器

    這是熱能的來源。太陽能集熱技術(shù)發(fā)展到今天．無論在技術(shù)上的集熱效率方面．還是商業(yè)上的性價比方面，都已具備了大規(guī)模推廣使用的條件。但要達到與住宅建筑一體化，在安裝形式、安全性、壽命及與建筑物的協(xié)調(diào)美觀方面，還需進一步改進．具體講有以下幾方面。

    (1)集熱器必須作為建筑物的一部分．二者在美學效果上有機結(jié)合；

    (2)集熱器壽命不小于建筑物壽命；至少在一定的維護下能達到此壽命；

    (3)貯水箱與集熱器宜分體安裝，強制循環(huán)；減少對建筑本體的依賴．擴大其適用范圍；

    (4)集熱器應代替部分常規(guī)建材．降低總體造價。

    滿足了上述條件的太陽能集熱器，才能在太陽能與建筑一體化方面得到大范圍的使用。隨著各個地區(qū)對太陽能節(jié)能方式的大力推廣，相信此要求對現(xiàn)在的太陽能生產(chǎn)廠家來說不是很難辦到的．并且現(xiàn)在有的太陽能產(chǎn)品已能滿足此要求。

2.在住宅建筑中的適用范圍的問題

    太陽能與住宅建筑一體化設計在高層住宅、別墅和多層住宅中均可得到廣泛的應用。

    2.1高層住宅

    高層住宅本身就標志著現(xiàn)代科學技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的成就，太陽能熱水器一體化的設計可與之相輔相成。由于管線和住戶密度的原因，高層建筑中的太陽能集熱器一般安裝在墻面和陽臺．頂部的集熱器只能為上部幾層提供熱水。

    隨著技術(shù)的發(fā)展．筆者所接觸的一些工程中，太陽能集熱器  與窗或陽臺的凹凸處理結(jié)合形成豎向的劃分，使整個建筑在  垂直方向上形成強烈的韻律感，而且起到裝飾的作用，避免  單調(diào)的感覺。太陽能熱水器的水箱放置于室內(nèi)，不破壞立面  整體效果。

    2.2層住宅和別墅

    多層住宅太陽能熱水器一體化設計首先可以從形式和  體量出發(fā)。由于集熱器需要南向的坡屋面或墻作為安裝的  依托，爭取盡量多的實體面積和可利用空間就成為一體化住  宅形體設計的指導思想．在北方．通常結(jié)合坡屋頂，預留安  裝太陽能集熱器的構(gòu)件，以其橫斷面類似于臺階或三角形  的位置來安放集熱器。

3.在住宅建筑中的安放位置的問題

    太陽能熱水器一體化住宅外觀設計的美學原則和手法以  及構(gòu)造方案與系統(tǒng)選擇，是建筑師對太陽能熱水系統(tǒng)所做的  二次產(chǎn)品設計和加工，是實現(xiàn)“一體化”的關(guān)鍵步驟c內(nèi)容包  括安裝部位選擇和構(gòu)造方案設計．既要考慮到保證太陽能熱  水器的工作效率．又要與住宅的結(jié)構(gòu)、使用功能以及美觀相協(xié)  調(diào)。為了保證足夠的日照時數(shù)，集熱器可能的安裝位置包括屋  頂和南向的外墻和陽臺。下莉就不同的安裝部位進行討論。

    3.1屋頂部位

    當太陽能熱承器安裝在屋頂時．由于其位置較高，可以  形成自然壓頭．管路選擇比較靈活，既可以選擇頂水式．也可  以選擇落水式。相應集熱器類型也有較大的自由度，自然循  環(huán)式、強制循環(huán)式和直流式均可．就熱水器的安裝而言、平  屋頂?shù)氖┕け容^方便，集熱器或支架與屋頂結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)  難度較小。而且平屋頂在一般視點是無法看到的．因此不需  過多考慮集熱器的外形與建筑立面的協(xié)調(diào)。考慮到由高層  或其他位置能夠看到平屋頂?shù)那闆r，集熱器只需排列整齊即可，而坡屋頂安裝太陽能熱水器，根據(jù)其坡度不同．可以直接將集熱器安裝在屋頂，也可以用支架安裝．但都要做到不影響房屋的使用和外觀。實際上．我國許多住宅的坡屋頂都是相對稍緩。稍緩的傾角更有利于集熱器接受太陽輻射，可以不必另行安裝支架。但施工時應注意防水的問題。另外．將儲水箱置于吊頂內(nèi)或屋面上時，在采用自然循環(huán)時，要求集熱器不高于水箱水位；而采用強制循環(huán)則沒有這種限制。

    3.2墻面與陽臺

    在墻面或陽臺安裝太陽能熱水器，可以減小管路的長度，對于高層住宅是其他安裝方式不能替代的。而且其位置往往處于立而的視覺焦點，可以成為立面構(gòu)成的孽要因素．這也更加符合一體化設計的思想。由于與用水端沒有足夠的高差，所以在墻面或陽臺安裝的系統(tǒng)必須采用頂水式管路，且應選擇集熱器與儲水箱分離的系統(tǒng)，可以減小墜落傷人的概率和對建筑立面的影響。

4.結(jié)束語

    太陽能集熱器與建筑一體化安裝，是太陽能產(chǎn)業(yè)及房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。當然．就當前太陽能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的突飛猛進和房地產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展勢頭來看，太陽能與建筑一體化的市場還有很大的發(fā)展空間．需要兩個產(chǎn)業(yè)的有志之士共同努力，使未來的太陽能建筑更趨經(jīng)濟’適用、完美。

參考文獻：

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[3]王長貴，鄭瑞澄新能源在建筑中的應用[M]北京：中國電力出版社2003

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)