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摘要：文章对太阳能以及太阳能设备与建筑的一体化进行了分析，将太阳能设备变成高层住宅立面的设计语言，并将太阳能设备与建筑各部位相结合的设计方法进行了阐述。
关键词：太阳能，一体化，高层住宅，立面设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
作为一种新型的清洁能源，太阳能具备可再生、分布广泛、取之不尽、用之不竭的特点。在未来全世界经济发展的过程里，太阳能将成为被广泛使用的主流及首选能源。我国改革开放以来,国家逐步开始发展太阳能事业，随着一系列科技攻关项目的进行与完成，我国在太阳能领域取得了许多优秀的研究成果，太阳能技术也被有力的在人民生活中进行了广泛推广。目前，我国太阳能技术已经达到了一个前所未有的水平。
一、高层住宅建筑立面设计时的太阳能设备一体化设计方式：
目前，太阳能在建筑中的应用已经有了相当的广度与深度，在逐步研究的过程当中，笔者体会到，高层住宅类建筑将是未来太阳能设备应当充分考虑与之结合设计的重点。
太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统在目前建筑技术领域里属于两种技术相对成熟、市场应用较广泛的技术，它们的技术措施也都成熟稳定且接近，本文将以太阳能热水系统为例进行技术阐释。
二、太阳能应用于建筑中所经历的四个阶段
被动式太阳房时期
被动式太阳房就是不使用其他设备或动力仅仅靠建筑物自身所采取的一些措施达到建筑对太阳能的汲取和应用。有若干种情况：直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、储热屋顶池式、对流环路式。在被动式太阳房时期，太阳辐射利用效率都比较低，受天气情况影响也十分明显，对室内舒适度无法精确操控。
2、业主自行随意安装热水器的时期
住宅小区业主自行购买太阳能热水器，随意安装在屋顶，安装的设备型号与安装位置随意，可能破坏屋顶的结构或构造层次，还有可能对市容市貌起负面作用，物业无法统一管理，甚至存在重大的安全隐患。
3、开发商统一安装热水器的时期
随着住宅建筑的发展，逐渐有开发商认识到太阳能建筑的发展前景，他们开始统一将太阳能设备安装到新开发的住宅建筑楼盘里，从早期的将一体式设备统一安置在屋顶，到后来的采用分体式太阳能热水器，将集热器统一安装在屋顶。随着国家相关技术、政策的推行，太阳能与建筑的一体化设计逐渐现出雏形。
4、太阳能设备与建筑一体化设计时期
太阳能设备逐步完全变成了建筑物的一个部分，成为某一种建筑构件，具有成熟的模数体系，具有完善的技术做法和规范标准，技术已经不仅局限于采暖，它将逐步迈入制冷、中高温应用等领域。
三、太阳能设备阳台化
阳台是立面上的一个重要部位。在建筑立面设计时，阳台往往是变化丰富的位置，是立面构成的重要部分，当然也是日照最为丰富的位置。在阳台外侧安装太阳能集热器，并将集热器设计为一种模数化的固定构件，对于太阳能建筑来说是很重要的。太阳能集热器应当替代阳台栏杆或栏板，满足结构上的要求的同时，提供美的形式，达到良好的集热效果。
根据目前我国高层住宅的常见层高3米左右，阳台栏杆大约高一米二。太阳能集热器应当设计成一个模数化的固定构件，模数可定为0.9米，加上上下的连接件，安装在阳台栏杆位置上，总高度正好一米二。
四、太阳能设备墙面化
太阳能集热器与墙面一体化设计时，主要考虑如下几个部分：窗间墙、窗坎墙、女儿墙，另外，也可以把整片的太阳能集热器作为墙面的另一层皮肤，做成具有特殊机理的立面设计。
对于凸出墙面的“飘窗”，通常将集热器安装在上下两个飘窗之间，高度约为一米，宽度与窗户相同，最好平行于墙面安装，如此可将集热器同时当做空调挡板使用。
当墙面有落地窗元素时，可以将太阳能集热器安放在落地窗下部一米高的范围内，类似于落地窗外侧的保护栏杆，此位置也可以安装太阳能光电设备。
对于立面上的普通窗洞口，在窗坎墙和窗间墙的位置都可以安装太阳能集热器，窗坎墙位置的集热器宽度和窗户相同，大约在一米五至两米一之间，高度协调立面元素而定，集热器可以平行于墙面，也可以略作倾斜以更好的适应太阳辐射角度；窗间墙位置的集热器高度与窗户相同，宽度协调立面元素而定，集热器最好不要倾斜尽量平行于墙面，以防妨碍两侧窗户采光。
上述几种情况，根据研究，太阳能集热器或者光电板的基本可以考虑以0.9米为基本模数。
将太阳能集热器当做墙面的第二层表皮来考虑时，情况有点类似立面设计中运用木格栅的形式，大面积的集热器，通透的機理，既得到了很大的集热面积，又有很特别的立面艺术效果。
五、太阳能设备屋顶化
很多建筑师都将建筑的屋顶称作建筑的第五立面，可见屋顶的设计在立面设计中占有不可忽视的重要地位，通常我们又将屋顶分为坡屋顶与平屋顶。
（一）平屋顶相对于坡屋顶而言，其上的太阳能辐射密度要小许多。太阳能集热器的安装应考虑与平屋面形成一定的夹角。
在太阳能设备安装于平屋面之上时，也要慎重考虑建筑屋面的防水处理。太阳能设备支架固定时，在相应的固定件与屋面连接处应当做好密封处理。设备底座应当做好防水处理，并设置相应的附加防水层和相应的保护层，以备检修。还有设备管线也应做密封防水处理。
1、太阳能集热器直接平铺在平屋面
根据平屋顶的情况，将太阳能集热器直接平铺倒每一块平屋面上，或者将太阳能集热器连成一大片，完全架浮在所有屋面上空。这样做，设备安装简单，屋面相关构造做法简单，有时却增加了屋顶的形象变化。
2、太阳能集热器作为飘板或凉棚构件安装
在高层住宅设计的屋顶设计中，有很多建筑师喜欢做屋顶飘板设计，造型独体，立面丰富。现在，可以用太阳能集热器来做建筑屋顶飘板，将技术构件变成艺术元素。出了飘板，在平屋顶的某些位置可以用太阳能集热器来做遮阳凉棚，也是一举两得的设计构想。
（二）、近年来，在住宅建筑中坡屋顶的应用越来越多，某些大城市还进行过“平改坡”的城市建筑立面改革，某些城市鼓励新建住宅尽量使用坡屋顶。坡屋顶由于屋面坡度较大，即能形成丰富的视觉效果，又有利于屋面排水，还能形成丰富的屋顶空间形式，屋顶老虎窗这种开窗形式也丰富了建筑的立面特征。
预备使用太阳能集热器的屋面，在坡度设计时应结合当地纬度增减10°来确定屋面的坡度，这时，建筑屋面相应围护功能可能受影响的情况，尤其是屋面防水功能可能受到影响。镶嵌安装时应根据相关的国家标准图集关于屋面部分的相关标准做法进行设计，最终不能影响屋面的围护功能。
1、太阳能集热器作为天窗元素——在建筑坡屋面上，将部分屋面覆盖上太阳能集热器，可以采取镶嵌的方式或者架空铺贴的方式，很像坡屋面的天窗。集热器面积可以根据实际地理气候条件与室内舒适度情况进行计算，集热器位置则应综合建筑方案设计协调考虑，未来的研究中，可以联合太阳能生产厂家进行太阳能与建筑的统一模数研究，工业化量产太阳能集热器模块。
2、太阳能集热器整体铺设——整个坡屋面铺满太阳能集热器，设备的色彩与材质形成了屋面效果。在国外，有的建筑师通过研究，设计出一些集成太阳能设备与建筑构件多重功能的标准化构件，用这种功能性标准化构件建造建筑屋面，形成了高科技整合屋面体系。这既是建筑设计的技术发展，也是太阳能技术的艺术延伸。
综上所述，太阳能设备作为高层住宅建筑设计的一种立面语言，与建筑设计进行了一体化的研究，这将会成为未来建筑技术的一个发展方向，在建筑设计领域充分运用建筑技术成果，将技术的东西艺术化，这是我们建筑师的职责所在。
关键词：太阳能，一体化，高层住宅，立面设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
作为一种新型的清洁能源，太阳能具备可再生、分布广泛、取之不尽、用之不竭的特点。在未来全世界经济发展的过程里，太阳能将成为被广泛使用的主流及首选能源。我国改革开放以来,国家逐步开始发展太阳能事业，随着一系列科技攻关项目的进行与完成，我国在太阳能领域取得了许多优秀的研究成果，太阳能技术也被有力的在人民生活中进行了广泛推广。目前，我国太阳能技术已经达到了一个前所未有的水平。
一、高层住宅建筑立面设计时的太阳能设备一体化设计方式：
目前，太阳能在建筑中的应用已经有了相当的广度与深度，在逐步研究的过程当中，笔者体会到，高层住宅类建筑将是未来太阳能设备应当充分考虑与之结合设计的重点。
太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统在目前建筑技术领域里属于两种技术相对成熟、市场应用较广泛的技术，它们的技术措施也都成熟稳定且接近，本文将以太阳能热水系统为例进行技术阐释。
二、太阳能应用于建筑中所经历的四个阶段
被动式太阳房时期
被动式太阳房就是不使用其他设备或动力仅仅靠建筑物自身所采取的一些措施达到建筑对太阳能的汲取和应用。有若干种情况：直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、储热屋顶池式、对流环路式。在被动式太阳房时期，太阳辐射利用效率都比较低，受天气情况影响也十分明显，对室内舒适度无法精确操控。
2、业主自行随意安装热水器的时期
住宅小区业主自行购买太阳能热水器，随意安装在屋顶，安装的设备型号与安装位置随意，可能破坏屋顶的结构或构造层次，还有可能对市容市貌起负面作用，物业无法统一管理，甚至存在重大的安全隐患。
3、开发商统一安装热水器的时期
随着住宅建筑的发展，逐渐有开发商认识到太阳能建筑的发展前景，他们开始统一将太阳能设备安装到新开发的住宅建筑楼盘里，从早期的将一体式设备统一安置在屋顶，到后来的采用分体式太阳能热水器，将集热器统一安装在屋顶。随着国家相关技术、政策的推行，太阳能与建筑的一体化设计逐渐现出雏形。
4、太阳能设备与建筑一体化设计时期
太阳能设备逐步完全变成了建筑物的一个部分，成为某一种建筑构件，具有成熟的模数体系，具有完善的技术做法和规范标准，技术已经不仅局限于采暖，它将逐步迈入制冷、中高温应用等领域。
三、太阳能设备阳台化
阳台是立面上的一个重要部位。在建筑立面设计时，阳台往往是变化丰富的位置，是立面构成的重要部分，当然也是日照最为丰富的位置。在阳台外侧安装太阳能集热器，并将集热器设计为一种模数化的固定构件，对于太阳能建筑来说是很重要的。太阳能集热器应当替代阳台栏杆或栏板，满足结构上的要求的同时，提供美的形式，达到良好的集热效果。
根据目前我国高层住宅的常见层高3米左右，阳台栏杆大约高一米二。太阳能集热器应当设计成一个模数化的固定构件，模数可定为0.9米，加上上下的连接件，安装在阳台栏杆位置上，总高度正好一米二。
四、太阳能设备墙面化
太阳能集热器与墙面一体化设计时，主要考虑如下几个部分：窗间墙、窗坎墙、女儿墙，另外，也可以把整片的太阳能集热器作为墙面的另一层皮肤，做成具有特殊机理的立面设计。
对于凸出墙面的“飘窗”，通常将集热器安装在上下两个飘窗之间，高度约为一米，宽度与窗户相同，最好平行于墙面安装，如此可将集热器同时当做空调挡板使用。
当墙面有落地窗元素时，可以将太阳能集热器安放在落地窗下部一米高的范围内，类似于落地窗外侧的保护栏杆，此位置也可以安装太阳能光电设备。
对于立面上的普通窗洞口，在窗坎墙和窗间墙的位置都可以安装太阳能集热器，窗坎墙位置的集热器宽度和窗户相同，大约在一米五至两米一之间，高度协调立面元素而定，集热器可以平行于墙面，也可以略作倾斜以更好的适应太阳辐射角度；窗间墙位置的集热器高度与窗户相同，宽度协调立面元素而定，集热器最好不要倾斜尽量平行于墙面，以防妨碍两侧窗户采光。
上述几种情况，根据研究，太阳能集热器或者光电板的基本可以考虑以0.9米为基本模数。
将太阳能集热器当做墙面的第二层表皮来考虑时，情况有点类似立面设计中运用木格栅的形式，大面积的集热器，通透的機理，既得到了很大的集热面积，又有很特别的立面艺术效果。
五、太阳能设备屋顶化
很多建筑师都将建筑的屋顶称作建筑的第五立面，可见屋顶的设计在立面设计中占有不可忽视的重要地位，通常我们又将屋顶分为坡屋顶与平屋顶。
（一）平屋顶相对于坡屋顶而言，其上的太阳能辐射密度要小许多。太阳能集热器的安装应考虑与平屋面形成一定的夹角。
在太阳能设备安装于平屋面之上时，也要慎重考虑建筑屋面的防水处理。太阳能设备支架固定时，在相应的固定件与屋面连接处应当做好密封处理。设备底座应当做好防水处理，并设置相应的附加防水层和相应的保护层，以备检修。还有设备管线也应做密封防水处理。
1、太阳能集热器直接平铺在平屋面
根据平屋顶的情况，将太阳能集热器直接平铺倒每一块平屋面上，或者将太阳能集热器连成一大片，完全架浮在所有屋面上空。这样做，设备安装简单，屋面相关构造做法简单，有时却增加了屋顶的形象变化。
2、太阳能集热器作为飘板或凉棚构件安装
在高层住宅设计的屋顶设计中，有很多建筑师喜欢做屋顶飘板设计，造型独体，立面丰富。现在，可以用太阳能集热器来做建筑屋顶飘板，将技术构件变成艺术元素。出了飘板，在平屋顶的某些位置可以用太阳能集热器来做遮阳凉棚，也是一举两得的设计构想。
（二）、近年来，在住宅建筑中坡屋顶的应用越来越多，某些大城市还进行过“平改坡”的城市建筑立面改革，某些城市鼓励新建住宅尽量使用坡屋顶。坡屋顶由于屋面坡度较大，即能形成丰富的视觉效果，又有利于屋面排水，还能形成丰富的屋顶空间形式，屋顶老虎窗这种开窗形式也丰富了建筑的立面特征。
预备使用太阳能集热器的屋面，在坡度设计时应结合当地纬度增减10°来确定屋面的坡度，这时，建筑屋面相应围护功能可能受影响的情况，尤其是屋面防水功能可能受到影响。镶嵌安装时应根据相关的国家标准图集关于屋面部分的相关标准做法进行设计，最终不能影响屋面的围护功能。
1、太阳能集热器作为天窗元素——在建筑坡屋面上，将部分屋面覆盖上太阳能集热器，可以采取镶嵌的方式或者架空铺贴的方式，很像坡屋面的天窗。集热器面积可以根据实际地理气候条件与室内舒适度情况进行计算，集热器位置则应综合建筑方案设计协调考虑，未来的研究中，可以联合太阳能生产厂家进行太阳能与建筑的统一模数研究，工业化量产太阳能集热器模块。
2、太阳能集热器整体铺设——整个坡屋面铺满太阳能集热器，设备的色彩与材质形成了屋面效果。在国外，有的建筑师通过研究，设计出一些集成太阳能设备与建筑构件多重功能的标准化构件，用这种功能性标准化构件建造建筑屋面，形成了高科技整合屋面体系。这既是建筑设计的技术发展，也是太阳能技术的艺术延伸。
综上所述，太阳能设备作为高层住宅建筑设计的一种立面语言，与建筑设计进行了一体化的研究，这将会成为未来建筑技术的一个发展方向，在建筑设计领域充分运用建筑技术成果，将技术的东西艺术化，这是我们建筑师的职责所在。