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[摘要]本文从太阳能建筑技术入手，结合实际工程分别研究了被动式和主动式太阳能建筑，并提出了该技术在建筑设计中应用策略。
[关键字]太阳能 被动式 主动式 一体化
[中图分类号] TU237 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-265-1
为了节约和有效地利用现有的资源，人们不仅加大了可再生能源的开发如：太阳能，风能，水能，在建筑上也提出了“绿色生态建筑”的设计理念。覆土、蓄热墙、太阳能设备等外形的节能建筑便应运而生，并在建筑设计和节能设计上被充分考虑进去。
1 被动式太阳能建筑
在建筑物的策划、建造等活动中，太阳能建筑包括主动与被动利用太阳能的建筑。从技术发展可划分三个阶段：被动式太阳能建筑，主动式太阳能建筑以及太阳能一体化建筑。
1.1 被动式太阳能建筑设计概述
被动式太阳能建筑围护结构主要具有较大的热阻，基本工作机理就是所谓的“温室效应”。
1.1.1 被动式太阳能建筑的形式
被动式太阳能建筑根据利用太阳能方式的不同分为以下几类：
（1）直接受益式：这种方式是让太阳光透过透光材料照射到起储存热能作用的内墙和地板，到夜晚，储存的热量通过对流辐射和热传导被释放，使房间在夜晚也能保持一定温度。
（2）集热墙式：主要是利用南向垂直集热蓄热墙将吸收采光面的阳光通过传导、对流等方式，将热量送至室内。
（3）附加阳光间式：简单的说就是直接受益窗和集热蓄热墙式的综合，实际上是房屋主体南面附加的一个玻璃温室。
（4）蓄热屋顶池式：该方式蓄热物质放在屋顶上，其上设有可自由开闭的隔热盖板，兼顾冬夏，具有冬季采暖和夏季降温的功能，主要用于夏季较热、冬季不太冷的地区。
（5）组合式：根据各被动式类型太阳房优缺点不同，任意组合两种或两种以上的太阳房，可形成互为补充的、更加有效的采暖系统。
1.1.2 建筑平面和形体设计
被动式太阳能建筑房平面设计的关键是既能高效利用太阳能，又能达到经济合理的目的。对于住宅房来说，使用功能的不同温度要求也不同，因此应根据需求来设计。如：卧室、客厅尽可能设计南向以获取阳光，厨房、储物间等对温度要求不高的应尽可能北向，从而有利于房屋的整体保温。建筑形体在综合考虑集热和耗热基础上，应尽可能的沿东西方向展开的矩形平面设计形式，墙面应避免出现凹凸变化，确保建筑的简洁。
1.2 主动式太阳能技术
主动式太阳能技术主要指热能使用技术。主动式太阳能建筑构造较复杂，工作原理通过高效集热装置获取太阳能，利用风机或盘管将热量送入室内采暖或加热。实际应用中最为常见的是太阳能热水器系统，主动式太阳能系统图如图。
2 主动式太阳能与建筑一体化研究
2.1 太阳能集热器分类及工作原理
太阳能集热器性能是衡量太阳能热水系统的重要标志，按照工作原理可划分为：（1）板管式热水器：涂层的吸热板通过吸收透过玻璃盖板的阳光，一方面向四周散热，一方面将热量作为有用能量输出。（2）真空管热水器：吸热体与玻璃管中间保持真空层，有效避免了传导和对流热损失，并且通过吸收涂层红外发射率，降低了吸收板的热损失。（3）闷晒式集热器：是太阳能热水器最初的形态，通过太阳照射在闷晒盒，使得盒内塑料或者金属的盛水胆的水被加热。
2.2 太阳能热水器系统的应用调研分析
太阳能热水器系统与建筑结合的系统根据形式可划分为：（1）整体式太阳能热水系统：该系统结构较为简单，运行安全。特点是集热器与蓄热水箱合二为一。（2）分体式太阳能热水器系统：主要是太阳能集热器与蓄水箱分开，安装附属能源设备来控制各个时段的用水，充分发挥太阳能集热器的热效率。
3 太阳能建筑一体化建议
3.1 一体化的现状及原则
目前我国太阳能热水系统主要用于家用，还存在不少问题：从视觉角度，房屋在建筑设计形象大多不协调，影响建筑美观；从产品角度，太阳能产品构件化、规模化、标准化程度较低，部分还存在安装安全缺陷；从设计角度，太阳能热水器设计过程大多缺少建筑师结构师参与，缺乏通用设计图集和应用技术规范。
因此太阳能与建筑结合要根据以下原则：在外观上，实现太阳能集热器与建筑协调统一；在结构上，确保建筑物的承重、防水等功能前提下，综合考虑太阳能的抵御外界能力，合理安装太阳能；在管路布置上合理布置管路，各管路留出在建筑物中的通口；在系统运行上须具备可靠、稳定、易于安装、维护尽量实现系统的智能化。
3.2 不同层高的选择方案
（1）多层住宅解决方案：首先单台一体式热水器小区集体安装；其次为联集管等分离式热水系统；最后阳台或者南立面壁挂式系统。
（2）小高层住宅解决方案：当水压可至屋面，首选在小区集体安装单台一体式热水器；其次联集管式热水系统或其它分离式系统；最后选用阳台或南向立面等壁挂式系统。
（3）高层住宅：对于从顶层往下1-7层，若水压充足，可选用单台一体式热水器或壁挂式系统；中间楼层可选用壁挂式分离热水系统；底部采光不好部分可选用分离式热水系统。
4 结语
太阳能资源作为一种清洁的可再生资源，有着巨大的市场潜力。通过本文研究得出以下结论：
（1）几种被动式太阳能建筑形式中，阳光间式不仅造价适中，且维护简单，因此具有广阔的市场空间。
（2）对比几种太阳能集热器，真空管集热器具有明显的优势，可大面积在全国推广。
（3）和谐、结构安全、系统稳定是太阳能建筑一体化的原则，分离式太阳能系统适用于任何一种层高的房屋，是未来的发展趋势。
参考文献
[1]王长贵， 郑瑞澄等著.新能源在建筑中的应用[M] .北京：中国电力出版社，2003（1）：74-80.
[2]王少南.太阳能建筑技术在国内外的发展[J] .新型建筑材料，2006（10）：44-46.
[3]张惠婷，宋秋.太阳能建筑技术在城市住宅中的应用[J].建筑，2003（5），58-68.
[关键字]太阳能 被动式 主动式 一体化
[中图分类号] TU237 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-265-1
为了节约和有效地利用现有的资源，人们不仅加大了可再生能源的开发如：太阳能，风能，水能，在建筑上也提出了“绿色生态建筑”的设计理念。覆土、蓄热墙、太阳能设备等外形的节能建筑便应运而生，并在建筑设计和节能设计上被充分考虑进去。
1 被动式太阳能建筑
在建筑物的策划、建造等活动中，太阳能建筑包括主动与被动利用太阳能的建筑。从技术发展可划分三个阶段：被动式太阳能建筑，主动式太阳能建筑以及太阳能一体化建筑。
1.1 被动式太阳能建筑设计概述
被动式太阳能建筑围护结构主要具有较大的热阻，基本工作机理就是所谓的“温室效应”。
1.1.1 被动式太阳能建筑的形式
被动式太阳能建筑根据利用太阳能方式的不同分为以下几类：
（1）直接受益式：这种方式是让太阳光透过透光材料照射到起储存热能作用的内墙和地板，到夜晚，储存的热量通过对流辐射和热传导被释放，使房间在夜晚也能保持一定温度。
（2）集热墙式：主要是利用南向垂直集热蓄热墙将吸收采光面的阳光通过传导、对流等方式，将热量送至室内。
（3）附加阳光间式：简单的说就是直接受益窗和集热蓄热墙式的综合，实际上是房屋主体南面附加的一个玻璃温室。
（4）蓄热屋顶池式：该方式蓄热物质放在屋顶上，其上设有可自由开闭的隔热盖板，兼顾冬夏，具有冬季采暖和夏季降温的功能，主要用于夏季较热、冬季不太冷的地区。
（5）组合式：根据各被动式类型太阳房优缺点不同，任意组合两种或两种以上的太阳房，可形成互为补充的、更加有效的采暖系统。
1.1.2 建筑平面和形体设计
被动式太阳能建筑房平面设计的关键是既能高效利用太阳能，又能达到经济合理的目的。对于住宅房来说，使用功能的不同温度要求也不同，因此应根据需求来设计。如：卧室、客厅尽可能设计南向以获取阳光，厨房、储物间等对温度要求不高的应尽可能北向，从而有利于房屋的整体保温。建筑形体在综合考虑集热和耗热基础上，应尽可能的沿东西方向展开的矩形平面设计形式，墙面应避免出现凹凸变化，确保建筑的简洁。
1.2 主动式太阳能技术
主动式太阳能技术主要指热能使用技术。主动式太阳能建筑构造较复杂，工作原理通过高效集热装置获取太阳能，利用风机或盘管将热量送入室内采暖或加热。实际应用中最为常见的是太阳能热水器系统，主动式太阳能系统图如图。
2 主动式太阳能与建筑一体化研究
2.1 太阳能集热器分类及工作原理
太阳能集热器性能是衡量太阳能热水系统的重要标志，按照工作原理可划分为：（1）板管式热水器：涂层的吸热板通过吸收透过玻璃盖板的阳光，一方面向四周散热，一方面将热量作为有用能量输出。（2）真空管热水器：吸热体与玻璃管中间保持真空层，有效避免了传导和对流热损失，并且通过吸收涂层红外发射率，降低了吸收板的热损失。（3）闷晒式集热器：是太阳能热水器最初的形态，通过太阳照射在闷晒盒，使得盒内塑料或者金属的盛水胆的水被加热。
2.2 太阳能热水器系统的应用调研分析
太阳能热水器系统与建筑结合的系统根据形式可划分为：（1）整体式太阳能热水系统：该系统结构较为简单，运行安全。特点是集热器与蓄热水箱合二为一。（2）分体式太阳能热水器系统：主要是太阳能集热器与蓄水箱分开，安装附属能源设备来控制各个时段的用水，充分发挥太阳能集热器的热效率。
3 太阳能建筑一体化建议
3.1 一体化的现状及原则
目前我国太阳能热水系统主要用于家用，还存在不少问题：从视觉角度，房屋在建筑设计形象大多不协调，影响建筑美观；从产品角度，太阳能产品构件化、规模化、标准化程度较低，部分还存在安装安全缺陷；从设计角度，太阳能热水器设计过程大多缺少建筑师结构师参与，缺乏通用设计图集和应用技术规范。
因此太阳能与建筑结合要根据以下原则：在外观上，实现太阳能集热器与建筑协调统一；在结构上，确保建筑物的承重、防水等功能前提下，综合考虑太阳能的抵御外界能力，合理安装太阳能；在管路布置上合理布置管路，各管路留出在建筑物中的通口；在系统运行上须具备可靠、稳定、易于安装、维护尽量实现系统的智能化。
3.2 不同层高的选择方案
（1）多层住宅解决方案：首先单台一体式热水器小区集体安装；其次为联集管等分离式热水系统；最后阳台或者南立面壁挂式系统。
（2）小高层住宅解决方案：当水压可至屋面，首选在小区集体安装单台一体式热水器；其次联集管式热水系统或其它分离式系统；最后选用阳台或南向立面等壁挂式系统。
（3）高层住宅：对于从顶层往下1-7层，若水压充足，可选用单台一体式热水器或壁挂式系统；中间楼层可选用壁挂式分离热水系统；底部采光不好部分可选用分离式热水系统。
4 结语
太阳能资源作为一种清洁的可再生资源，有着巨大的市场潜力。通过本文研究得出以下结论：
（1）几种被动式太阳能建筑形式中，阳光间式不仅造价适中，且维护简单，因此具有广阔的市场空间。
（2）对比几种太阳能集热器，真空管集热器具有明显的优势，可大面积在全国推广。
（3）和谐、结构安全、系统稳定是太阳能建筑一体化的原则，分离式太阳能系统适用于任何一种层高的房屋，是未来的发展趋势。
参考文献
[1]王长贵， 郑瑞澄等著.新能源在建筑中的应用[M] .北京：中国电力出版社，2003（1）：74-80.
[2]王少南.太阳能建筑技术在国内外的发展[J] .新型建筑材料，2006（10）：44-46.
[3]张惠婷，宋秋.太阳能建筑技术在城市住宅中的应用[J].建筑，2003（5），58-68.