太陽能技術在建筑節能設計中的應用

張永興

（新疆中興能源有限公司 新疆烏魯木齊 830000）

太陽能技術在建筑節能設計中的應用

張永興

（新疆中興能源有限公司 新疆烏魯木齊 830000）

我國是人口大國，建筑在所有資源面積比重90%以上，這對能源的可持續發展帶來了巨大的挑戰，資源的合理化利用都顯得格外重要。本文從太陽能建筑技術為著眼點，結合建筑設計提出新的設計策略和節能措施。

太陽能技術；建筑節能；可持續發展；設計策略

在生產力提高和科技突飛猛進的時代，能源的利用與消耗以及給人們帶來了不可估量的后果是驚人的一面。在建筑大戶和能源消耗上就更為雪上加霜。建筑高耗能主要包含：建筑材料、施工、暖風、水、照明等方面。對于建筑本身而言，一方面考慮節能環保，另一方面就要考慮新技術的再生能源，做到可持續發展與再利用。

1 太陽能建筑及相關概念界定

太陽能建筑是指利用太陽光的輻射能量代替一部分可消耗的常規能源，以達到可以被動或者主動式的能源建筑。

被動式太陽能建筑是指被動的采暖設計，是利用圍護結構的熱阻，用以保持建筑的儲熱的性能。主動式太陽能技術是指利用太陽能轉為熱能或者電能進行利用，主要是取暖、燒水，供電的使用。

2 被動式能源建筑的形式

按照太陽能建筑的利用方式可以把能源建筑分為直接受益型、集熱蓄熱墻型、附加型等幾種形式，具體內容如下幾個方面。

2.1 直接受益型

直接受益型的擦暖形式是以太陽通過一定的透光材料直接進入室內，以太陽透過較大的南窗玻璃，通過存儲熱能到維護結構表面的墻和地上，再通過夜間對流輻射的方式和室內空間熱傳導進行釋放。（如圖1）建筑要求：建筑正陽的南方要安裝大面積的直接受陽的玻璃窗、圍護結構需要有較大的熱阻、室內需有蓄能較好的材料保證能量的積聚。

圖1 直接受益型熱能傳導

2.2 集熱蓄熱墻型

集熱蓄熱墻型是利用建筑南向的集熱墻（垂直），通過傳導、輻射和對流吸收太陽光而傳送熱能。（如圖2）所示。建筑要求：建筑墻體覆蓋玻璃，在墻體上下設通風口，一方面，太陽能通過墻體熱傳導通過對流輻射吸收熱能到室內，另一方面，集熱墻以對流方式傳遞熱能給玻璃和墻體間的夾層，再由室內空氣對流傳遞熱能。

圖2 集熱蓄熱墻型熱能傳導

2.3 附加型

附加型是指在建筑的南面附加一個玻璃罩室，是使太陽光是集受益窗和蓄熱墻的綜合熱能的一種方式。建筑要求：以陽光直射建筑南向，在建筑室內用門或者窗把房子和陽光隔開，給房間一個緩沖的減少熱能消耗，以此給房間熱能供給。

3 節能建筑設計策略

3.1 位置及朝向設計

被動式太陽能建筑在建造上必須保持足夠的陽光直射，按照太陽偏離的角度和時間以個固定的北緯35°的建筑為例，方向正南向垂直，冬季較夏季受到的輻射要大，當太陽直射垂直角度超過30°時接受的能量集聚下降。

3.2 建筑平面

被動式太陽能建筑以太陽能利用年規律的合理為設計目的，按照使用功能和人們對溫度的舒適度來把控，太陽能的建筑要以溫度舒適性為主，盡可能把臥室和客廳設計到正南向或者東西向的15°來吸取太陽能，把一些要求溫度不高的比如廁所、廚房、衣帽間可以設計到北向，在中間設計一道緩沖區減少熱能流失。

3.3 形體設計

建筑形體是指建筑單位體積的建筑外表面積，建筑形體系數的越小度對建筑耗能損失就越小，外維護結構的傳熱損失就小，因此，在設計上盡可能減小建筑的體形系數，體形系數以f0V0進行表示，除此外，影響到建筑體形的還有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在對建筑節能的系數間采取f0V0＜0.3時為最佳控制。

4 結語

太陽能建筑是建筑能源消耗背景下的重大問題之一，本文在對被動式太陽能技術在建筑設計中的利用上以技術性和建筑性進行節能和可持續發展的闡述，在設計過程中以技術性理論為指導，以建筑設計的低耗能的節能性能為目的滿足人們對舒適的要求。因此，在利用和控制上是一種新型的設計策劃。

[1]任社明.淺析太陽能在建筑節能領域中的應用 [J].價值工程, 2010(06).