合肥地區建筑朝向對于太陽能光熱利用的影響

丁嘉慎 （合肥市建筑質量安全監督站，安徽 合肥 230000）

0 引 言

我國的建筑能耗在全國能源消費總量中的比例呈現出逐漸上升的趨勢，自2006年國家開始重視節能減排工作以來，加強對可再生能源利用是當前建筑節能工作中的一項重要環節。由于太陽能能源具有豐富的資源，是用之不竭，取之不盡的，且是清潔能源，因此太陽能得到廣泛利用。2009年合肥市成為全國首批可再生能源建筑應用示范城市，太陽能光熱建筑一體化應用在實際工程中得到普遍推廣和應用。目前合肥市已經將居住建筑安裝太陽能熱水系統建筑應用納入強條。

1 研究對象和方法

高層建筑太陽能系統安裝常有兩種形式：一種是分散集熱——分散供熱水系統，集熱器分布在每戶南墻立面，水箱安裝在陽臺內；另一種是集中集熱——集中供熱水系統，集熱器和集熱水箱均安裝在頂層層面上，供熱水管道分布各層公共水表管道井內，通過熱量表計量供各用戶使用。本項目建筑為常見的居住建筑，一共27層，每層層高為2.9m，每層8戶，共216戶，太陽能集熱器的安裝形式采用上述第一種形式。具體尺寸見圖1和圖2。

本項目建筑的實際朝向為南偏東23°，為了方便研究，將建筑的朝向調整為正南方向，以正南朝向為基準分別向東和西以5°逐步偏轉，直至建筑朝向為40°為止，共設置16種工況。

圖1 居住建筑的立體效果圖

圖2 陽臺分體壁掛式太陽能安裝尺寸

圖3 各工況下太陽能集熱器日照時間不滿足戶數

圖4 南偏東各種工況下最低日照時間

常見的建筑日照分析報告是以窗戶作為分析對象，本文的分析對象為陽臺位置處的太陽能集熱器，由于建筑采光和太陽能光熱利用的要求不同，因此不能按照《城市居住規劃設計規范》（GB 50180-93）(2012年版)來判定太陽能集熱器處的日照是否滿足要求。合肥市城鄉與住房建設委員會于2012年8月15日發布了《合肥市太陽能熱水系統與建筑一體化應用技術導則》（DBHJ/T 005-2012），其中第5.2.4條規定：建筑的外部體型和空間組合應與太陽能熱水系統密切結合，建筑自身及構件、周圍設施和綠化樹木不應對太陽能集熱器造成日照遮擋。居住建筑和醫院、學校、幼兒園等公共建筑除應符合現行國家《城市居住區規劃設計規范》（GB 50180）及安徽省各地市規劃部門的相關日照規定外，宜滿足太陽能集熱器不小于4h真實日照時數的要求，即合肥地區太陽能集熱器的日照時間要能在春分日和秋分日達到4h真實日照時數。

2 建筑朝向角度對太陽能影響分析

通過眾智Sun日照分析9.0軟件計算不同角度下太陽能集熱器日照時間，滿足要求的戶數統計見圖3。

由圖3可知，建筑朝向正南時，該建筑的216戶均能滿足春分日4h的日照時間；當南偏東或南偏西0°~10°時，有25戶不滿足規范要求；當建筑朝向角度大于10°以后，建筑不滿足的戶數將大幅度提高，約為77戶左右。同時由圖可知不管建筑朝向是南偏東還是南偏西，其變化的規律相似。

由圖4可知，正南方向偏轉15°其最低日照時間下降較快，當建筑偏轉角度超過15°時，其最低日照時間下降緩慢，當超過30°時，太陽能集熱器板的日照時間又開始加速下降。

3 結 語

由上述分析可知，建筑物朝向對于太陽能光熱建筑一體化應用有重要的影響，其朝向宜控制在南偏東15°至南偏西15°之間，這樣太陽能集熱器才能得到充分的日照時間，足夠的熱量來使水箱的水加熱。

總之，在合肥地區大力推廣太陽能光熱建筑一體化應用的同時，需要在規劃設計環節嚴格把關，通過科學計算，得到合理的建筑朝向和合理的建筑平面布局。本次研究的建筑平面布局較為單一，需要進一步加深對建筑本身布局研究，探究其是否會影響分析的結果。

[1] 簡毅文.建筑形式對太陽能熱利用的影響研究[J],太陽能學報,2007(1).

[2] 史潔,宋德萱,等.上海高層住宅太陽能系統整合設計研究[J].建筑學報,2009(S2).

[3] 史潔,蘇偉.夏熱冬冷地區住宅建筑太陽能一體化技術的適用性研[J].工業建筑,2010(3).