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摘要：

實行被動式太陽能建筑設計，利用太陽能供熱，不僅能降低成本，減少能源損耗，也有利于促進人類與自然的和諧發展。

關鍵詞：

被動式太陽能；建筑設計；研究

我國建筑能耗量中，采暖、空調與通風能耗占三分之二以上，不僅影響我國的能源供應安全，也會對環境產生污染，不利于經濟可持續發展和人們身體健康。因此，被動式太陽建筑設計課題是具有重大研究價值。

1被動式太陽能建筑設計的原理

利用太陽能的建筑中，可以分為兩種形式，一種是主動式太陽能建筑設計，另外一種是被動式太陽能建筑設計。被動式太陽能是利用太陽能提供的室內熱能，不需要任何機械設備提供能源，僅僅依靠傳導、對流和輻射的自然熱轉換。加上通過建筑物的布置、內外構造及材料選擇有效地采集、儲存和分配太陽能，提高建筑的溫度和光線。一般而言，被動式太陽能與主動式太陽能相比，具有投資成本低、節能環保的優點，生活中常見的有溫室與太陽能，就是有效利用了被動式太陽能建筑設計的原理。

2被動式太陽能建筑設計的意義

從被動式太陽能建筑設計原理可以看出，被動式太陽能能利用外部能源太陽能實現自我調節，能充分利用太陽熱能源，滿足建筑“冬暖夏涼”的要求。被動式太陽能建筑通過建筑朝向，集取與吸收太陽熱能，起到保暖效果；利用建筑的合理布局、內部空間加強空氣對流，使室內溫度得到下降；利用節能環保材料對太陽熱能進行蓄存，有利于能源的轉化。總而言之，被動式太陽能建筑設計能降低建筑保暖空調等設備的投資成本，減少能源浪費，有利于環境保護。

3被動式太陽能建筑設計應考慮的因素

3.1選址、朝向和間距

選擇合理的地址，設計正確朝向的房子，可以使冬季房子接收很多直射陽光，夏季照入室內的陽光又最少。冬季太陽高度角小，南向垂直表面接受太陽輻射的時間最長，所以朝南的方向為太陽能建筑最佳朝向，被動式太陽能建筑設計正是利用南向窗、墻，以獲得太陽能實現冬季暖和的溫度。同時，房子南面不應該有山坡或者濃密的樹木遮擋，適宜種植落葉植物，這樣才有充足的太陽照射進房子內，起到“冬暖夏涼”的效果。研究證明，建筑物的方位在三十度以內是最合適的，南向偏東或偏西十五度以內最為理想。例如，冬季采暖期間，從上午9時至下午3時，其他建筑物對太陽能建筑物的南面遮擋不能超過百分之十五。此外，根據各地太陽高度角度不同和建筑高度的差異，建筑之間應該有一個合適的距離，最小距離一般不小于相鄰南向建筑的高度的1.1倍。

3.2建筑構造

被動式太陽能建筑設計需要注重建筑構造，因為好的構造設計不僅能豐富建筑外觀，還能給建筑添加獨特性和美感。被動式太陽能建筑，主要通過向南和透明屋來實現取暖。向陽面積越大，獲取的熱量越多，但是也要盡量少開不能吸收到熱量的窗戶，減少太陽熱能力的損失。對于深度較大的房子，內部很難自然采光，可以通過安裝導光板、散射板等將太陽光引入室內，保證整個房子都能透入太陽光。透明屋的設計能增加進入房子的太陽光，但是在夏天過多的太陽光直射房子，房子的溫度過高，不適宜人類居住。這時應該改用中空玻璃和遮陽型玻璃，以及通過促進通風來改善房子的溫度。此外，還要注意屋面的形式，坡屋面接受太陽輻射的時間和面積多于平面屋，穹頂屋面為最佳屋面形式。

3.3建筑材料

太陽短波輻射容易被吸收，它能穿過窗戶到達室內，可能會被內墻、地板和家具等吸收。太陽長波容易被密度大的外墻直接吸收和儲存，再把部分向外輻射。因此，通過不同熱容量和導熱系數的儲熱材料組合，或者增加儲熱材料的厚度，可以延長儲熱體向室內散熱的時間，避免夏季太陽輻射房子，導致室內溫度過高。例如，普通白玻璃是采暖窗較好的選擇，但是也要注意保溫隔熱；中空玻璃是對可見光有高投射率，具有極強的保暖性；熱變色玻璃是一種以塑料薄膜夾著聚合物水色溶劑，在低溫和高溫的環境下分別呈透明狀和不透明的乳白色，它能在低溫的環境中，吸收與儲存日光的熱能，環境溫度升高時，能阻擋日光的熱能，以此對室內起到調節室內溫度的作用。此外，對于建筑材料尤為關鍵的一個因素，就是材料的顏色和質地，建筑材料的顏色和質地與太陽能的收集有關，淺顏色光滑的建筑材料較為容易反射太陽光，相反，深色粗糙的建筑材料較為容易吸收太陽光熱量。因此，在對建筑設計時，應該根據建筑的功能選擇合適的建筑材料顏色和質地。

3.4建筑體型系數

建筑體型系數由建筑在地面以上的表面積總和占建筑體積的比重，所占比重越大，對建筑節能不利影響就越大。因此，設計時應該找到一個平衡點，一般要求建筑體型系數應該控制在合理的范圍之內，條式居住建筑的體型系數不應該超過0.35，點式居住建筑不超過0.4。因此，房子體積不變的情況下，建筑外表面積越大，接受的太陽輻射熱能則越多，但是建筑內部的熱量也會比較容易散發。只有有效控制建筑的體型系數在一個適當的范圍內，并且盡可能增加南向面積，減少向東、向西、向北的房間面積，才能使整個建筑采暖節能效果更顯著。例如，可以把主要用房布局在建筑的南面，而將輔助用房衛生間和廚房等布置在靠北一面。再在北面房子和南面房子之間采用貯熱性能好的重質材料作隔墻，并且保證白天的陽光能照射到，這樣可以利用這面隔墻來貯藏白天吸收的太陽光，晚上再把貯藏的熱能散發出來，提高房子夜間溫度。

3.5室內氣流通道

為了獲得一個冬暖夏涼的太陽能建筑，還可以通過室內氣流通道的設計，在夏季改善室內的熱環境，減弱室外的熱作用。室內氣流通道不僅能滿足室內外氣流的流通，而且應該盡量減少室外熱量傳入室內，還能使室內的熱量散發出室外。因此，需要協調好室內外氣流通道的方位，即進風口要求置于順風背陽、低氣溫的位置，有效控制夏季房間內的溫度，減少室內溫度波動。

4結束語

總而言之，被動式太陽能建筑作為新時代的發展需求，符合節能環保的理念，應該得以廣大應用與發展。只有這樣，才能減少能源的消耗、環境的污染，為人類提供健康宜居的環境。因此，在被動式太陽能建筑設計中應該考慮房屋建筑的選址、朝向與間距，合理布局建筑構造，選擇科學的建筑材料，控制合理的建筑體型系數，保持房子的室內氣流流通。最大限度地采集太陽能，將其保持和貯存在建筑物內，并在需要時釋放供給人們，以實現“冬暖夏涼”要求。

作者：李欣 單位：河北晶程建筑有限公司

參考文獻：

[1]王倩倩.川藏地區被動式太陽能民居設計研究[D].西安建筑科技大學,2015.

[2]王登甲,劉艷峰,劉加平.青藏高原被動太陽能建筑供暖性能實驗研究[J].四川建筑科學研究,2015,41(2):269-274.