摘要：隨著我國經濟的發展以及社會的進步，對于能源的消耗也是與日俱增。據調相關數據資料統計顯示，我國現有建筑中，93%以上屬于高耗能建筑，建筑耗能占社會總能耗約達20%，而節能已成為當代社會發展的一個必然趨勢，因此人們對于房屋建筑節能的設計提出了更高的要求。本文就建筑節能設計之太陽能建筑一體化設計與研究作了簡要的分析。
關鍵字：太陽能,建筑設計,一體化
引言
為滿足房屋建筑設計能夠達到節能、環保等要求，并充分利用太陽能，在我國掀起了太陽能建筑設計一體化新浪潮，太陽能建筑一體化設計已充分得到了重視。太陽能作為一種可再生能源，有著取之不盡和用之不竭的特點，太陽能建筑的發展尤其在北方等地區已經得到了充分的肯定，對太陽能的開發與利用已經滲入到我國建筑行業的各個組成部分。下面我就從太陽能建筑一體化的概念、我國太陽能利用現狀以及太陽能建筑一體化設計等多個方面進行論述。
一、 太陽能建筑一體化設計的概念以及現實意義
1.1太陽能建筑一體化設計的概念
所謂太陽能建筑一體化實際是指將太陽能利用設施與建筑進行有機的結合，利用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層或替代屋頂保溫層，巧妙的將太陽能系統的各個部件融入建筑之中，"相加"設計，統一施工，使太陽能系統成為建筑不可分割的一部分。既消除了太陽能對建筑物形象的影響，又避免了重復投資，降低了成本。太陽能與建筑一體化是未來太陽能技術發展的方向。
1.2太陽能建筑一體化設計的現實意義
太陽能建筑一體化設計把太陽能的利用納入環境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，太陽能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，取代了傳統太陽能的結構所造成的對建筑的外觀形象的影響。綜合利用太陽能，全面實現太陽能與建筑一體化，可補充15%的熱水能耗，采暖、制冷系統可解決60%的建筑能耗，光伏發電可節約30%的建筑能耗。因此，太陽能建筑一體化設計可以有效利用太陽能，形成多功能建筑構件，巧妙高效地利用了空間，使得建筑構造更為合理，并減輕了建筑負荷，降低了建筑總造價。
二、 我國太陽能建筑一體化設計現狀
從世界太陽能建筑一體化開發的狀況上看，美國無論是從太陽能建筑的研究以及設計優化，還是材料和房屋部件結構產品開發、應用，均處于領先地位。日本于1974年通產省制定了“陽光計劃”，在太陽能建筑一體化設計與應用方面等領域也處于世界前列。此外，法國、德國、英國等許多的發達國家也擁有相當先進的太陽能建筑應用技術。
與世界上發達國家相比，我國太陽能建筑一體化設計起步相對較晚，目前太陽能建筑一體化設計主要存在著如下問題：首先，太陽能技術在建筑上的應用比較單一，另外，由于可供太陽能集熱用的建筑表面積有限，加之現有太陽能利用技術效率低下，對于太陽能的利用程度還不高;其次，我國太陽能建筑一體化在建筑行業中的應用尚處于起步階段，對太陽能的利用效果并不理想。究其原因是由于對太陽能的利用缺乏太各行業之間的相互配合。許多設計單位對太陽能利用的原理、設計以及認識不足，并沒有把太陽能利用裝置作為建筑的一部分去進行考。
三、 太陽能建筑一體化設計實施方案
建筑是一個完整的統一體，太陽能建筑一體化設計要求在保持原有建筑物文化內涵的同時，將太陽能系統包含的各種要素視為建筑不可或缺的設計元素同時加以考慮，巧妙的從技術以及美學角度將太陽能系統的各個部件融入建筑之中，統一進行設計與施工，使太陽能系統成為建筑不可分割的一部分。太陽能建筑一體化設計要求通過太陽能完全滿足采暖、制冷、熱水以及用電等一些生活中的常見需求。
3.1 屋頂型
就住宅而言。我國現階段住宅以高層為主。屋頂處于最高位置，所受的遮擋相對較少，故屋頂是熱水器安裝的首選位置。以此為依據，屋頂型又可進一步細分為以下兩種形式：
3.1.1屋頂結合型
建筑物屋面具有沒有遮擋且以及陽光接觸面廣等特點，對于太陽能熱水設備的采光和集熱是非常有利的。太陽能熱水器與屋頂的結合，使得熱水器可替代建筑的隔熱層與保溫層，這樣熱水器就構成了建筑屋頂的一個組成部分，完全或部分取代屋頂覆蓋層。屋頂結合型不僅減少了屋頂屋面自重，還提高了屋頂的保溫效果，促進了效益。
3.1.2屋頂架空構架式
在建筑造型上，屋頂是重點設計部位之一，特別是中高檔住宅小區，屋頂的設計對建筑整體美觀來說顯得尤為重要。建筑的設計者做出各種各樣的突出構架屋面，打破常規的平直輪廓線來塑造建筑的標志。然而，據調查顯示，絕大多數的構架只是起著建筑純裝飾作用，卻沒有具體的實用性功能。通過太陽能建筑一體化設計將凸出構架與太陽能熱水器結合起來，不僅能滿足形式上的需要，而且滿足了實用功能。這樣的設計更具有了合理性，做到形式以及功能的完美統一。
3.2太陽能與墻體的一體化設計
對于高層建筑的外墻而言，作為與太陽光接觸面積最大的外表面，我們可以利用集熱蓄熱墻、太陽能集熱器保溫墻板等設計方式，充分收集與利用太陽能。
3.2.1集熱蓄熱墻
傳統的集熱墻由于采用黑色表面，這樣不僅影響了建筑物的美觀，使人產生一種十分壓抑的感覺，而且對提高太陽能的吸收率并不明顯。這時為了有效地收集太陽能，可以設計采用選擇性的涂層來提高太陽能的吸收率，減少高溫吸熱表面的長波敷設熱損失。再根據實際情況，設計顏色較突出的搭配，這樣不僅豐富了建筑面，提高了美觀效果，而且營造了宜人的建筑外觀環境。
3.2.2太陽能集熱器保溫墻板設計
太陽能與建筑一體化設計還可以通過將集熱器與墻體進行一體化設計--即太陽能集熱器保溫墻板設計。太陽能集熱器保溫墻板設計是將固定安裝在有呈槽型拋物面狀的熱反射板的墻體依次按建筑要求排列對接，通過太陽能集熱器保溫墻板內的導熱管將其所接收的太陽光熱量傳遞進室內。
3.3太陽能住宅的朝向設計
在無遮擋的情況下，建筑物的朝向決定著建筑物能否獲得充足的陽光。如何進行建筑物朝向的選擇，可以依據當地氣候條件、地理環境以及建筑用地情況等。對于太陽能住宅的朝向設計要求是以節約用地的前提下，做到冬季能爭取較多的日照，夏季避免過多的日照，要滿足自然通風的要求。實踐告訴我們，在進行設計時，應結合各種影響條件，因地制宜，合理的確定建筑朝向的范圍，以達到獲取足夠太陽光熱的要求。要做到建筑設計的要求精益求精，既要滿足一般住宅建筑關于日照時間以及日照面積等要求的選擇朝向的標準，又要達到太陽能建筑充分利用太陽輻射的要求
對于建筑物朝向的具體設計，選擇房屋朝向的關鍵在于其垂直墻面接受的太陽輻射。通過對朝向垂直面上的太陽輻射強進行比較，可以確定出太陽能住宅的最佳朝向以及適宜朝向的范圍。實驗得知，無論冬季還是夏季，偏西的朝向比相應的偏東的朝向所接受的太陽輻射熱量高，朝向的輕微變化可以導致垂直墻面上太陽輻射強度很大的改變。所以，從太陽能輻射強度的角度來得知，建筑的方位在15°以內是較好的，在30°以內是適用的。
結語：
我國太陽能建筑一體化設計，還處于學步的階段。發達國家一體化設計方案在我國并不完全適合，因此，研究與推廣適合我國國情的一體化設計建筑，面臨著新的挑戰和更高的要求。但是，我們從事住宅建筑設計規劃的工作者更要有責任為此付出努力。
參考文獻：
[1] 王艷紅.太陽能住宅建筑一體化的設計研究. 建筑節能.2010.1.
[2] 丁國華、繆素華.《太陽能建筑一體化》[J] .《建筑節能》,2006年 07:100-101.
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