合肥地區(qū)建筑朝向?qū)τ谔?yáng)能光熱利用的影響

丁嘉慎 （合肥市建筑質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽 合肥 230000）

0 引 言

我國(guó)的建筑能耗在全國(guó)能源消費(fèi)總量中的比例呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，自2006年國(guó)家開(kāi)始重視節(jié)能減排工作以來(lái)，加強(qiáng)對(duì)可再生能源利用是當(dāng)前建筑節(jié)能工作中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。由于太陽(yáng)能能源具有豐富的資源，是用之不竭，取之不盡的，且是清潔能源，因此太陽(yáng)能得到廣泛利用。2009年合肥市成為全國(guó)首批可再生能源建筑應(yīng)用示范城市，太陽(yáng)能光熱建筑一體化應(yīng)用在實(shí)際工程中得到普遍推廣和應(yīng)用。目前合肥市已經(jīng)將居住建筑安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)建筑應(yīng)用納入強(qiáng)條。

1 研究對(duì)象和方法

高層建筑太陽(yáng)能系統(tǒng)安裝常有兩種形式：一種是分散集熱——分散供熱水系統(tǒng)，集熱器分布在每戶(hù)南墻立面，水箱安裝在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)；另一種是集中集熱——集中供熱水系統(tǒng)，集熱器和集熱水箱均安裝在頂層層面上，供熱水管道分布各層公共水表管道井內(nèi)，通過(guò)熱量表計(jì)量供各用戶(hù)使用。本項(xiàng)目建筑為常見(jiàn)的居住建筑，一共27層，每層層高為2.9m，每層8戶(hù)，共216戶(hù)，太陽(yáng)能集熱器的安裝形式采用上述第一種形式。具體尺寸見(jiàn)圖1和圖2。

本項(xiàng)目建筑的實(shí)際朝向?yàn)槟掀珫|23°，為了方便研究，將建筑的朝向調(diào)整為正南方向，以正南朝向?yàn)榛鶞?zhǔn)分別向東和西以5°逐步偏轉(zhuǎn)，直至建筑朝向?yàn)?0°為止，共設(shè)置16種工況。

圖1 居住建筑的立體效果圖

圖2 陽(yáng)臺(tái)分體壁掛式太陽(yáng)能安裝尺寸

圖3 各工況下太陽(yáng)能集熱器日照時(shí)間不滿足戶(hù)數(shù)

圖4 南偏東各種工況下最低日照時(shí)間

常見(jiàn)的建筑日照分析報(bào)告是以窗戶(hù)作為分析對(duì)象，本文的分析對(duì)象為陽(yáng)臺(tái)位置處的太陽(yáng)能集熱器，由于建筑采光和太陽(yáng)能光熱利用的要求不同，因此不能按照《城市居住規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50180-93）(2012年版)來(lái)判定太陽(yáng)能集熱器處的日照是否滿足要求。合肥市城鄉(xiāng)與住房建設(shè)委員會(huì)于2012年8月15日發(fā)布了《合肥市太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑一體化應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》（DBHJ/T 005-2012），其中第5.2.4條規(guī)定：建筑的外部體型和空間組合應(yīng)與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)密切結(jié)合，建筑自身及構(gòu)件、周?chē)O(shè)施和綠化樹(shù)木不應(yīng)對(duì)太陽(yáng)能集熱器造成日照遮擋。居住建筑和醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園等公共建筑除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50180）及安徽省各地市規(guī)劃部門(mén)的相關(guān)日照規(guī)定外，宜滿足太陽(yáng)能集熱器不小于4h真實(shí)日照時(shí)數(shù)的要求，即合肥地區(qū)太陽(yáng)能集熱器的日照時(shí)間要能在春分日和秋分日達(dá)到4h真實(shí)日照時(shí)數(shù)。

2 建筑朝向角度對(duì)太陽(yáng)能影響分析

通過(guò)眾智Sun日照分析9.0軟件計(jì)算不同角度下太陽(yáng)能集熱器日照時(shí)間，滿足要求的戶(hù)數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖3。

由圖3可知，建筑朝向正南時(shí)，該建筑的216戶(hù)均能滿足春分日4h的日照時(shí)間；當(dāng)南偏東或南偏西0°~10°時(shí)，有25戶(hù)不滿足規(guī)范要求；當(dāng)建筑朝向角度大于10°以后，建筑不滿足的戶(hù)數(shù)將大幅度提高，約為77戶(hù)左右。同時(shí)由圖可知不管建筑朝向是南偏東還是南偏西，其變化的規(guī)律相似。

由圖4可知，正南方向偏轉(zhuǎn)15°其最低日照時(shí)間下降較快，當(dāng)建筑偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)15°時(shí)，其最低日照時(shí)間下降緩慢，當(dāng)超過(guò)30°時(shí)，太陽(yáng)能集熱器板的日照時(shí)間又開(kāi)始加速下降。

3 結(jié) 語(yǔ)

由上述分析可知，建筑物朝向?qū)τ谔?yáng)能光熱建筑一體化應(yīng)用有重要的影響，其朝向宜控制在南偏東15°至南偏西15°之間，這樣太陽(yáng)能集熱器才能得到充分的日照時(shí)間，足夠的熱量來(lái)使水箱的水加熱。

總之，在合肥地區(qū)大力推廣太陽(yáng)能光熱建筑一體化應(yīng)用的同時(shí)，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，通過(guò)科學(xué)計(jì)算，得到合理的建筑朝向和合理的建筑平面布局。本次研究的建筑平面布局較為單一，需要進(jìn)一步加深對(duì)建筑本身布局研究，探究其是否會(huì)影響分析的結(jié)果。

[1] 簡(jiǎn)毅文.建筑形式對(duì)太陽(yáng)能熱利用的影響研究[J],太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2007(1).

[2] 史潔,宋德萱,等.上海高層住宅太陽(yáng)能系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)研究[J].建筑學(xué)報(bào),2009(S2).

[3] 史潔,蘇偉.夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑太陽(yáng)能一體化技術(shù)的適用性研[J].工業(yè)建筑,2010(3).