| 古往今来,世界各地的人们在从事建筑活动时大都自觉或不自觉地利用太阳能。比如,我们的祖先在修建房屋时都尽可能坐北朝南布置,以增加采光、得热和自然通风。采用这些做法的传统建筑可以说是太阳能建筑的雏形。当然,这些初级的太阳能建筑还仅仅是出于感性和自发的。
现代建筑学对太阳能建筑的解释是:
经过良好设计,达到优化利用太阳能的建筑。即用太阳能代替部分常规能源为建筑物提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能,以满足(或部分满足)人们的生活和生产的需要。
太阳能建筑对太阳能的利用有两种基本形式:
第一种,被动形式,其工作机理主要是“温室效应”。它是一种完全通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及材料、结构的恰当选择、集取、蓄存、分配太阳热能的建筑,如被动式太阳房。
第二种,主动形式,即全部或部分应用太阳能光电和光热新技术为建筑提供能源。如太阳能采暖系统:应用太阳集热器、管道、风机或泵、散热器及贮热装置等组成的太阳能采暖系统;太阳能空调系统:目前采用太阳能溴化锂吸收式空调 系统为建筑制冷;太阳能热水系统:应用太阳集热器可组成集中式或分户式太阳能热水系统为用户提供生活热水。目前在国内该技术最成熟,应用最广泛,尤其是承压式太阳能热水系统的成功应用,为太阳能在高层建筑的应用将打下了坚实的基础;太阳能光电系统:应用太阳能光伏电池、蓄电、逆变、控制、并网等设备构成 太阳能光电系统。太阳能建筑利用太阳能的较高境界应该是建造所谓“零能房屋”,即建筑物所需的全部能源供应均采自太阳能,常规能源消耗为零,真正做到环保清洁、绿色生态。由于其造价昂贵,鉴于国情,目前还不适合在我国推广,但是它代表了全世界太阳能建筑的发展方向。
太阳能建筑的现状:
众所周知,美国是世界上能源占有量和能量消耗最大的国家,即便如此,它们也非常重视太阳能的开发和利用。美国国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件;在经济上也采取有效措施,不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费,而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。因此,美国太阳能建筑的发展极为迅速,无论是对太阳能建筑的研究、设计优化,还是材料、房屋部件结构的产品开发、应用,以及真正形成商业运作的房地产开发,美国均处于世界领先地位,并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。此外,日本、法国、德国、澳大利亚、英国、韩国等国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。我国太阳能建筑从1977年甘肃民勤县第一栋土坯被动式太阳房开始,至今已有20多年历史。到1985年底全国已建成231栋太阳房,约8.24万平方米,到1995年,全国太阳房的建筑面积约有740万平方米。早期所建的一些太阳房档次较低,功能单一,难以克服夏季过热等弱点。由于重社会效益,轻经济效益,对于太阳能建筑一度形成缺钱的建不起,有钱的不愿建的尴尬局面。
最近几年,太阳能科技突飞猛进,太阳能产品已不断升级换代。随着国家政策和人们消费观念的改变,又恰逢绿色奥运的推动,太阳能建筑正得到前所未有的发展。已建成的高档的太阳能建筑集太阳能光热、光电、采暖空调、储热等于一体,具有很好的示范性;中档的太阳能建筑可以用燃油炉和电暖器作为辅助热源,与太阳能互补,具有很好的实用性;低档的太阳能建筑采用改进型被动太阳房,再加太阳热水器也有很好的普及性。
太阳能与建筑的关系:
作为地球上最清洁的可再生能源,太阳能利用技术已经进入快速发展时期。鉴于国情,太阳能光热应用事实上已成为太阳能利用的先锋,太阳能与建筑一体化目前也成了国家有关建筑主管部门关注的课题,太阳能与建筑一体化由此也日益成为太阳能企业和房地产业关注的焦点。太阳能与建筑应该是什么关系?一般情况下,太阳能建筑的主角还应该是建筑,太阳能设备只是全部建筑设备的一部分。应用得好了,太阳能设备能成为建筑的一个有机组成部分,它确能为建筑增光添彩,否则无序乱装将有极可能影响建筑形象甚至有碍城市的景观。
让太阳能与建筑进行有机地结合,需要在源头上做文章,即让房地产开发商、太阳能企业、设计单位、规划审批部门、质量监督部门形成共识,使得太阳能系统与建筑同期规划、同步设计、同步施工,将太阳能与房屋完美结合。建筑专业是设计院的龙头专业,建筑师应当及时了解当今新型太阳能产品种类、工作原理、技术要求。在工作中有责任、有义务推广和使用太阳能,在对建筑的平面布局和立面造型设计时应根据不同项目的特点恰到好处地综合应用太阳能技术,从而设计出好的太阳能建筑作品。
太阳能建筑的风格:
在建筑上利用的太阳能主要有两种形式,第一是太阳能光伏发电系统、第二是太阳能光热转换系统。太阳能光伏发电系统在建筑上的外露部件主要是单(多)晶电池板,其颜色为深蓝。而太阳能光热转换系统在建筑上的外露部件主要是太阳能集热板、集热管、管道。太阳能集热板、集热管的颜色目前以兰黑色为主。不论建筑上应用太阳能光伏发电系统还是太阳能光热转换系统,如果将大部分太阳能构件进行隐藏、遮挡、淡化,则太阳能构件在建筑立面上很不明显,这种太阳能建筑形式称为隐藏式;反之经过潜心设计,将太阳能外露部件与建筑立面进行有机地结合,进行大胆地暴露,甚至夸张地展现,如将太阳能部件设计成现代立面装饰构架、屋顶飘板、幕墙、阳台栏板、遮阳构件、雨棚、花架、凉亭、装饰玻璃、建筑小品等,这些在建筑上明显带有(或突出)太阳能特点的表现方法称为彰显式太阳能建筑。正是彰显式太阳能建筑的风格往往容易产生事半功倍或震撼人心的建筑艺术效果。太阳能建筑有它独特的建筑风格,它体现一种理性的美、高科技的美,它还能引领着一种时尚的美和未来的美。
参考文献 :
1、关畔澄,《太阳能建筑》; 2、夏云、夏葵、施燕,《生态与可持续建筑》。
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