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太阳能和建筑一体化

时间:2011-04-24  作者:秩名

论文导读:1.太阳能利用的现状太阳能作为一种热辐射能源,是一种无污染的清洁能源,对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视,特别是在今年提出的建设节约型社会的方针后,将太阳能引入住宅建筑设计中,要充分考虑其环保节能的特点,将此设计与建筑本体相辅相成,做到既节能又美观,使整个建筑不管在光伏新能源利用和建筑立面等各方面都达到和谐统一。
关键词:太阳能,新能源,太阳能和建筑一体

 

1.太阳能利用的现状太阳能作为一种热辐射能源,是一种无污染的清洁能源,对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源。

近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视,特别是在今年提出的建设节约型社会的方针后,将太阳能引入住宅建筑设计中,要充分考虑其环保节能的特点,将此设计与建筑本体相辅相成,做到既节能又美观,使整个建筑不管在光伏新能源利用和建筑立面等各方面都达到和谐统一。

2.太阳能利用和建筑一体化的内涵

太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合,利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层,既消除了太阳能对建筑物形象的影响,又避免了重复投资,降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。

2.1外观上的一体化

实现太阳能设备与建筑的完美结合,应根据建筑外形的特点合理选择和摆放太阳能集热器,使太阳能集热器成为住宅建筑的一部分,实现两者在颜色、造型、质感上的协调与统一。发表论文。

2.2管路布局的一体化

应合理布置太阳能系统的循环管路以及冷热水供应管路,尽量减小热水管路的长度,在建筑设计施工时,应事先设计留出所有管路布局和通路。

2.3建筑结构上的一体化

住宅建筑的结构设计与施工,应妥善解决太阳能集热器的摆放和安装问题,确保建筑物的承重、防水等功能不受影响,并充分考虑太阳能集热器承重、抗风雪冰雹等的能力。

3.太阳能热水系统与建筑一体化

3.1太阳能装置与屋顶的结合

3.1.1太阳能装置与坡屋顶的结合

坡屋面是近十几年来低层和多层住宅的主流形式,在坡屋面住宅太阳能热水器与建筑一体化设计中,最重要的是南向坡面的利用。由于南向坡面倾角大多与集热器角度接近,所以能较好地体现集热器与建筑结合的效果。 建筑设计宜根据集热器接收阳光的最佳倾角,即当地纬度±10。来确定坡屋面的坡度,如建筑设计对坡屋面的造型或空间有特殊要求,亦可根据坡屋面的坡度调整集热器角度。与坡屋顶组成一体的太阳能集热器,其主要特点是在做好防水处理的屋面上,铺设屋面与集热器共用的防渗漏的隔热保温层,在隔热保温层上放置太阳能集热部件。

3.1.2太阳能装置与平屋顶的结合

在住宅平屋面上设置集热器,对住宅的朝向无特殊要求,集热器支架与屋面的连接构造简便,系统管线易隐蔽,对建筑立面无影响,且屋面便于上人安装维护。随着住宅建造水平的提高,平屋顶形式向多样化发展,集热器可与女儿墙、楼梯间、构架等元素组合,创造出多样的造型。集热器在平屋面上设置需注意,集热器在平屋面应整齐有序排列,前后两排之间应留有足够的间距,以满足当地4h的集热器日照条件。集热器以一定规律排列,使建筑轮廓线丰富。发表论文。

3.2太阳能装置与墙面的结合

对于住宅而言,外墙是与太阳光接触面积最大的外表面。单从太阳能利用角度而言,太阳能集热器可以结合集热墙设计,让整个墙体都成为集热器;或者作为附属构件依附于外墙表面。考虑到住宅立面,一般采用后一种方式与墙面结合。

在住宅中,把集热器设置在建筑外墙面上具有管线较短,安装、检修方便等优点,且能补充屋面上摆放集热器面积的不足。集热器设置在外墙面上的方式较适于局部热水系统的管理、维护。

住宅建筑南向外墙面非常有限,设置在外墙面的集热器要处理好与阳台、窗、空调机位等住宅立面元素的关系。

3.3太阳能装置与阳台的结合

集热器设置在住宅建筑阳台栏板上的方式也是一种重要的发展趋势,集热器、贮热水箱、空调室外机等设备可利用阳台空间集中统筹布置。

经常设计与封闭阳台结合为一体的太阳能热水器,在框体内下部固定太阳能集热器,中部为窗户,上部装着带保温壳体的储水箱,集热器通过窗户两侧的连接管分别与储水箱连通,集热器中的水受太阳辐射升温与水箱中的水循环换热,热水由出水口流出供洗浴之用,冬季还可开启活动保温后盖向室内供暖。它充分利用建筑结构特点,改变了现有太阳能热水器独立安装的形式,既为用户提供了洗浴用水,又起到封装阳台的作用,不影响通风透光,并且具有重量轻、安装简便、造价低、外形美观等优点。

3.4太阳能装置与遮阳的结合

比较理想的一种情况是将支架安装在窗户的上方,除支架外其余部分可以收起。夏天使用时,将集热器设置适当位置和角度,在集热同时起到窗户遮阳的作用。发表论文。在冬天,将集热器收起来,紧贴窗上墙面,不影响窗户的采暖采光,也不耽误集热器的工作。在外挑支架上设有档位,可使集热器在不同季节分别处于最佳的倾角。集热器的打开和收起可利用下端的拉杆完成。集热板和遮阳板的结合不仅可以为建筑在夏天提供遮阳,还可以使入射光线变得柔和,避免眩光,改善室内的光环境,而且可以使窗户保持清洁。但同时应该注意到高效率的集热系统并非一定是高效率的遮阳系统,应该对其位置和倾角进行科学的计算和设计。遮阳系统是建筑造型艺术的一个组成部分。。

3.5太阳能装置与装饰构件的结合

集热器的利用还可以体现在住宅部件和材料的处理上。近年多层住宅常在顶部或外凹部拉梁采用特有的体形或符号来加强标志性,以避免单调的感觉。太阳能集热器由于采用了吸收性涂层而具备特殊的色泽和质感,其表面非常光亮,如果将其与住宅的装饰构件结合设计,可以起到装饰的作用。

4.太阳能利用与建筑一体化的新构想考虑到建筑在设计上要有利于收集利用太阳能,同时兼顾建筑的美观性、实用性与经济性,本文提出如下的太阳能利用与建筑一体化的新构想:在建筑物的南向及东西两向等接受太阳能较好的外表面墙体护围结构上采用与太阳墙、光伏组件的一体化设计;在建筑物的北向等接受太阳能较少的外表面墙体护围结构上采用保温墙体设计;在建筑的顶部采用建筑造型构件与太阳能热泵低温集热技术相结合的手法,把金属流道的太阳能热管模块化集热器做成合适的造型,并涂成与建筑顶面颜色相协调的颜色安插在建筑顶部预先留有空位和预埋好相应管道的构件中;在建筑的供热、制冷及供应热水方面采用分体式太阳能热泵吸收式中央空调系统,从而在提供生活用热水的同时兼顾空调采暖和制冷;以太阳能为主,燃气或电力为辅的集中供能方式。这样以来就实现了被动式与主动式相结合,多途径多层次的太阳能多元化收集与利用。

5.结束语

太阳能与建筑一体化,它属于太阳能利用技术的重大革新,已经引起政府部门和科技、产业部门的高度重视,让21世纪的太阳能技术上一个新的台阶,让21世纪的建筑成为绿色生态的太阳能建筑!


参考文献
[1]高辉,何泉.太阳能利用与建筑一体化设计.华中建筑,2004,(1):71-74.
[2]齐心.解决太阳能与建筑一体化的良好方案.现代建筑,2003,(1)24-25.
 

 

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