时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：随着社会的发展与进步，重视太阳能技术在建筑设计中的应用具有重要的意义。本文主要探讨太阳能技术在建筑设计中的应用的有关内容。
关键词 太阳能 技术 建筑 设计 应用
Abstract: Along with the development of social development and progress, and pay attention to the solar energy technology in architectural design of the application is of great significance. This paper mainly discusses the solar energy technology in architectural design, the application of related content.
Key words solar technology application architecture design
中图分类号：TK51 文献标识码：A 文章编号：
引言
太阳能是一种清洁、环保能源，是一种可再生资源，同样也是一种可持续发展的能源和绿色的能源。太阳能是节能和环保的资源，取之不尽用之不竭。如能很好地加以利用可以在很大程度上减少现阶段正大量消耗且面临枯竭威胁的有限能源的使用量。
1、太阳能在绿色建筑设计中的阻碍因素
在目前的太阳能资源和太阳能产品的利用范围来看，太阳能在绿色建筑中的利用是很有限的，以下几方面的原因阻碍了太阳能在建筑设计中的利用。
1．1在目前的技术条件下太阳能发电在建筑中造价太高，不适合推广使用目前绿色建筑中有太阳能发电、太阳能空调、太阳能热水和太阳能暖气等利用太阳能的方式，太阳能发电是其中能有效减少煤炭等化石燃料的使用量的方式，对于推广使用新能源具有很好的效果。太阳能发电一般是将发电装置安装在向阳屋顶或阳台，所安装的太阳能电池能将太阳光转化为电量直接供住户使用，能节省相当大的电量。但太阳能光电板发电技术在目前的技术条件下造价较高，这是许多业主们难以接受的状况，造价较高则不利于太阳能发电的推广使用，即使能提高居住的舒适度和环境的保护程度，高额的价格也让许多有意向的人士望而却步。且不谈发电的效果如何，在使用过程中其维护的费用也不是一笔小数目，以消耗更多的资源而达到保护环境的目的并不是开发新能源所追求的效果，可以说违背了和谐持续发展的要求。
1．2太阳能热水器安装不规范不合理，同样也无法深入推广使用太阳能在可再生能源中使用范围最广、最具发展潜力的绿色能源，也是产业化程度最高的清洁资源。目前太阳能热水器在太阳能产品中是投入使用最广的产品，按照其模式发展在技术进步的前提下很可能得到产业化的生产使用，达到规模化的经营，特别是其适宜的价格和安全免费的能量收集方式给人们带来了舒适的生活享受，因此太阳能热水器的市场很广阔。在越来越多居民在屋顶上设置太阳能热水器的同时带来了相应的问题，太阳能热水器的市场规划才刚冈0起步。作为新型的能源产品，传统的建筑条件并未考虑到为新出现的太阳能热水器预留通道，居民个人设置的热水器凌乱地铺设在屋顶，不仅破坏了建筑的整体承重和防水设计，影响建筑功能甚至危及建筑的使用寿命。在没有规范的安装程序下居民的个人安装行为很可能会带来个人的安全隐患甚至整栋居民楼的安全隐患。在另一个层面上说，太阳能热水器的安装可能导致居民问的不和谐，影响整个城市的规划和景观，太阳能热水器的规范统一成为了其推广的阻碍因素。
1．3太阳能产品未实现规模化经营和生产，质量参差不齐，不利于太阳能产品的推广使用从我国的实际情况出发研究我国的太阳能产品和产业的市场发展潜力，我国大部分地区位于亚热带和温带地区，居民的生产生活离不开水、电、气的使用，而依据我国现有的资源来看，仅依靠现有的煤炭等有限的资源供应居民的生产生活在达到可持续发展的要求的前提和基础下是远远不够的。要想在促进经济发展和人民生活水平提高的基础上实现经济社会的可持续发展必须大力开发新能源并尽快投入使用。相对于广阔的新能源市场，我国的太阳能开发使用远远不能满足市场的需求，太阳能产品并没有实现规模化的经营和工厂化的生产，太阳能产品的使用在一定程度上还要依赖于安装的质量。由于太阳能产品并未实现统一的生产和控制，其产品的开发和投入市场又与开发商的技术和投入联系紧密，因此太阳能产品的质量参差不齐，产品的质量和性能无法保证，安全性能也有待考究，消费者的选择较少并且没有一个统一的标；隹规范实施，为太阳能产品的推广和产业的发展造成了阻碍。
1．4太阳能产品的安装和使用给传统的建筑带来了挑战太阳能产品在一定程度的研究和开发上形成了成熟的理论体系和实施结构，但是始终无法深入地推广使用，很大一部分的原因是传统的建筑未给新发展的太阳能产品预留发展空间。国外很多适用于实际并且充分利用太阳能的综合房屋都是建立在新建立起来的节能房屋的基础之上。传统的房屋若要经过改造和推翻以适应太阳能产品的推广和发展是一个艰巨的任务，在这过程中也要消耗太多的人力财力，若是把握不好则很容易得不偿失，失去了原本推广新能源发展的基本目标，而重新建立起新的建筑也需要耗费较多的资源和时间，太阳能的推广和使用面临着两难的境地，所发展的空间较小因此难以深入发展。
#p#分页标题#e#2.太阳能技术--太阳墙
太阳墙系统能够把被太阳加热的空气有组织地输送到室内，起到采暖和输送新风双重作用。该技术经美国能源部国家可再生能源实验室(U．S．Department ofEnergy\'s National Renewable EnergyLaboratory)检测证明，太阳墙加热系统比传统的玻璃太阳能集热器有更高的效率。
2.1工作原理
太阳墙系统原则上属于被动式太阳能采暖系统，由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统包括垂直墙板、遮雨板和支撑框架。气流输送系统包括风机和管道。太阳墙板材覆于建筑外墙的外侧，上面开有小孔，与墙体的间距由计算决定，一般在200mm左右，形成的空腔与建筑内部通风系统的管道相连，管道中设置风机，用于抽取空腔内的空气。冬季，白天室外空气通过小孔进入空腔，在流动过程中获得板材吸收的太阳辐射热，受热压作用上升，进入建筑物的通风系统，然后由管道分配输送到各层空间。板材底部不密封，保持了太阳墙内腔的干燥，同时起到排水作用。夜晚，墙体向外散失的热量被空腔内的空气吸收，在风扇运转的情况下被重新带回室内。这样既保持了新风量，又补充了热量，使墙体起到了热交换器的作用。夏季，风扇停止运转，室外热空气可从太阳墙板底部及孔洞进入，从上部和周围的孔洞流出，热量不会进入室内，因此不需特别设置排气装置。
2.2材料、构造和设计
太阳墙板材是由1～2mm厚的镀锌钢板或铝板构成，外侧涂层具有强烈吸收太阳热、阻挡紫外线的良好功能，一般是黑色或深棕色，为了建筑美观或色彩协调，其他颜色也可以使用，主要的集热板用深色，装饰遮板或顶部的饰带用补充色。为空气流动及加热需要，板材上打有孔洞，孔洞的大小、间距和数量应根据建筑物的使用功能与特点、所在地区纬度、太阳能资源、辐射热量进行计算和试验确定，能平衡通过孔洞流入的空气量和被送入距离最近的风扇的空气量，以保证气流持续稳定均匀，以及空气通过孔洞获得最多的热量。不希望有空气渗透的地方，例如接近顶部处，可使用无孔的同种板材及密封条。板材由钢框架支撑，用自攻螺栓固定在建筑外墙上。应根据建筑设计要求来确定所需的新风量，尽量使新风全部经过太阳墙板；如果不确定新风量的大小，则按最大尺寸设计南向可利用墙面及墙窗比例，达到预热空气的良好效果。一般情况下，每平方米的太阳墙空气流量可达到22～44m3／h。风扇的个数需要根据建筑面积计算决定。风扇由建筑内供电系统或屋面安装的太阳能光电板提供电能，根据气温，智能或人工控制运转。屋面的通风管道要做好保温和防水。
2.3安装位置
太阳墙理想的安装方位是南向及南偏东西20。以内，也可以考虑在东西墙面上安装。坡屋顶也是设置太阳墙的理想位置，它可以方便地与屋顶的送风系统联系起来。
3.太阳墙技术的推广--太阳能屋
通常太阳能光电板安装在屋面上，把光能直接转变为电能。为了更好的利用屋面层集聚太阳光辐射产生的热量，将太阳墙技术与光电板结合，形成了另一个光热转换系统。太阳能光电板单元直接安装在多孔的波状金属板上，空气在空腔内流动受热，通过风道进入室内。集热板利用了被光电板浪费的热量供建筑采暖和通风系统使用，热效率为50％～60％，每平方米能产生多于500W的热量；同时由于空气流通，屋面温度降低，光电板在较低温度下运行效率提高了。实验证明，光电板安装在集热板上，电力输出效率可提高大约lO％。另外，太阳能屋面板遮蔽了传统屋面，防止太阳光直接照射在上面，降低了顶层天花板的温度。以上因素使整个屋面初投资的回收速度与单纯使用光电板相比增加了3～4倍，回收时间大大缩短。
4.太阳墙的应用实例
位于美国科罗拉多州丹佛市的联邦特快专递配送中心(FedEx)，因工作需要有大量卡车穿梭其中，所以建筑对通风要求很高。在选择太阳能集热系统时，中心在南墙上安装了465m2铝质太阳墙板，太阳墙所提供的预热空气流量达到76500m3／h。这些热空气通过3个5马力的风机进入200m长的管道，然后分配到建筑的各个房间。该系统每年可节省大约7万m3天然气，节约资金12000美元。另外，红色的太阳墙与建筑其他立面上的红色色带相呼应，整体外观和谐美观。
在生产过程中补充被消耗的气体是工业设备的一个重要需求。加拿大多伦多市ECG汽车修理厂的设备需要大量新鲜空气来驱散修理汽车时产生的烟气。该厂使用了太阳能加热空气系统，在获得所需新鲜空气的同时也节省了费用。ECG的太阳墙通风加热系统从1999年1月开始运行。公司的评估报告表明该系统使公司每年天然气的使用量减少ll000m3，相当于至少减少20吨二氧化碳的排放量，运行第一年就为公司节省了5000～6000美元。
纽约中心公园动物医院旧建筑改造，在南墙面上安装了95 m2的太阳墙板，可预热空气达到17～30℃，并通过3套风机系统使诊室的换气量达到每小时4次，手术室每小时8次，满足了使用要求。每年能节省费用2000美元。
结束语
总而言之，在巨大的能源消耗情况下，开发和利用太阳能的太阳能应用带来了更健康，更环保的生活方式，但也提供了线索探索可持续的人类发展和基础设施的道路。
参考文献#p#分页标题#e#
1.梁锐，张群，刘加平．结合太阳能应用技术的绿色建筑设计【J】．陕西建筑，2010，(180)．
2.李鹏．诠释太阳能建筑新理念，让阳光推动可持续发展--"2009台达杯国际太阳能建筑设计竞赛"评委接受我刊专访【J】．太阳能，2009，．
3.谢浩．能耗、无污染和绿色健康的理念--浅谈太阳能在建筑中的利用【J】中国住宅设施，2009，
4.田德武．浅议绿色能源在住宅中的应用【J】．建筑节能，2009，102)．
建筑设计论文发表http://www.uuqikan.com/jzsjlw/
