養(yǎng)老建筑設計中太陽能的應用分析

張 崎 峰

(大同市二院建筑設計研究有限責任公司,山西 大同 037000)

0 引言

我國的人口老齡化問題這幾年一直很嚴重，養(yǎng)老問題也成為房屋建筑設計界的一個研究熱點，養(yǎng)老建筑設計受到各大行業(yè)的關注。而太陽能是人類賴以生存的自然能源，也是很多其他能源的來源，比如：石油能源、火能、電能和一些現(xiàn)代高科技的新能源等，這些能量都是由太陽能通過轉化而來的?？梢姀倪^去到將來，太陽能都可以為人類生活提供能源和便利。

1 養(yǎng)老規(guī)劃理念

養(yǎng)老規(guī)劃理念必須從地域環(huán)境入手進行整體考慮，一般大致存在四個方面：

1)從“以人為本”轉為以“自然環(huán)境”為本，規(guī)劃建筑設計的規(guī)模，同時結合城市地理特點。

2)建筑設計必須設計到室內(nèi)與室外的老年人活動場所的細節(jié)部分，建筑一種老齡化養(yǎng)生場所。

3)從環(huán)境氣候季節(jié)變化特點考慮老人們的養(yǎng)生活動范圍，來選擇技術優(yōu)化的設計方法。

4)推動養(yǎng)老建筑設計模式，從簡單的建筑設計開始，向考慮老人的需求努力。

2 太陽能技術應用必要性分析

我們國家經(jīng)歷了工業(yè)革命之后，國家對石油以及一些化石燃料的應用越來越多，然而化石燃料和一些石油都是不可再生的能源，導致現(xiàn)在我們的能源短缺，造成能源危機，所以就需要挖掘一些新的能源來被人類利用。

化石燃料等能源的大量利用對環(huán)境產(chǎn)生大量污染，運用新的清潔能源對我們地球是非常重要的，而太陽能作為一種比較典型的綠色能源，可以降低石油的利用率，降低環(huán)境污染。通過一些特定的裝置把太陽能轉化為我們所需要的能源，這種太陽能轉換的方式和技術是我們研究的重點。

3 養(yǎng)老建筑設計中太陽能應用技術存在的問題

雖然太陽能技術已獲得各行業(yè)的重視，也在一些應用中達到了一定的效果，但是依然存在一些問題，在這些問題的約束下，太陽能技術無法充分被運用。

3.1 缺乏政策支持

雖然建筑行業(yè)中的太陽能應用技術需要提高，但是國家政策的支持卻有一定的缺乏，所以就很難將太陽能技術得到很好的推進，所以大部分的建筑技術中的太陽能利用技術都是停留在傳統(tǒng)的技術上。國家政策還沒有意識到太陽能技術的重要性，養(yǎng)老建筑設計無法得到推廣，無法刺激消費者群眾進行消費，約束了養(yǎng)老建筑設計運用太陽能。

3.2 缺乏協(xié)調(diào)性

應用太陽能手段，在理論上可以達到很理想的效果，但是在具體實施的過程中，還是存在一些很明顯的問題，很難將太陽能技術和養(yǎng)老建筑技術進行結合。在實施的過程中，缺乏太陽能應用到建筑技術的統(tǒng)一規(guī)范，會導致兩者結合的時候引起惡劣的不良影響，在美觀上以及功能上都會存在一些問題。

3.3 人民群眾節(jié)能意識不強

建筑技術的發(fā)展過程中，太陽能的運用結合雖然存在比較大的缺陷，但是人民群眾的節(jié)能意識也并不強烈，僅僅是建筑設計師的積極態(tài)度是遠遠不夠的，沒有人民群眾的支持，無法促進太陽能的運用。

4 太陽能在建筑設計中的應用策略

4.1 太陽能熱水系統(tǒng)的應用

太陽能熱水器是比較傳統(tǒng)的設備，根據(jù)當?shù)氐臍夂蜃兓h(huán)境因素以及年平均日照時間，確定太陽能技術。結合太陽能熱水系統(tǒng)的布置方案，選擇恰當合適的太陽能集熱器和儲熱器，確保能夠將太陽能的熱量儲存下來。

太陽能集熱器和儲熱器一般都安裝在建筑物的屋頂，或者是懸掛在陽臺外側或者窗口的下方，保證較好的太陽光光照，有助于收集太陽的熱量，同時集板安裝角度也需要一定的規(guī)范。合理設計熱水的分配管路，讓熱水能夠較快較好的進入給排水體系中，實現(xiàn)熱水的充分利用，避免熱水浪費。而太陽能熱水器與建筑設計結合的方案有：雙排布置太陽能集熱裝置方案、單排布置太陽能集熱裝置方案、利用屋頂露臺布置太陽能集熱裝置方案和集中供熱分戶計量的太陽能綜合系統(tǒng)及熱布置方案。

4.2 太陽能光伏發(fā)電技術的應用

光伏發(fā)電技術是產(chǎn)生電能、發(fā)電的方式，對環(huán)境零污染，產(chǎn)生的電能是清潔能源。太陽能屬于可再生能源，能源利用不盡，裝置的成本較高，可使用的時間很長，占地面積很小，安裝的方式簡單，沒有必要選擇場地，直接安裝在屋頂。白天光照強烈時，電池可以長時間地儲存太陽的能源，吸收光能，可以避免陽光直射建筑，減少建筑對光能的吸收。太陽能轉換的電能隨時產(chǎn)生隨時用，只要有光就可以產(chǎn)生電能，可以大大地減少發(fā)電廠的輸電量，節(jié)省能源。太陽能光伏發(fā)電技術，基本上都是零污染零排放，不僅美觀而且節(jié)能。

光伏發(fā)電技術運用到建筑設計中，它可以融入到建筑物中，作為常規(guī)的建筑材料，可以制作為桌面或者鋼筋混凝土做圍墻材料，主要保護建筑主體安全和美觀。吸收室內(nèi)保持高溫，可以減少空調(diào)使用頻率，降低建筑物對環(huán)境的破壞。

4.3 太陽能供暖系統(tǒng)的運用

太陽能集熱器作熱源代替常規(guī)能源做燃料的鍋爐，在建筑設計中采用低溫的輻射供暖，地板系統(tǒng)有效地利用太陽能的熱量。太陽能供暖系統(tǒng)的集熱器通過支架安裝在屋頂混凝土中，熱水管道布置在廚房或陽臺的側面。

在整個系統(tǒng)運行時，太陽充足光照情況下，通過屋頂?shù)奶柲芗療崞魇占柲?，通過循環(huán)泵強制循環(huán)熱水。供暖水出水溫度達到40 ℃時，燃氣熱水出水管的兩通溫控閥關閉，天然氣不工作，由太陽能獨立供暖；供水的溫度小于40 ℃，溫控閥打開，燃氣與太陽能同時供暖；出水溫度低于30 ℃時，溫控閥關閉，太陽能不參與，僅僅由燃氣單獨供熱。

5 太陽能在建筑設計中運用的實際案例

5.1 歐美建筑設計中太陽墻的應用

太陽墻系統(tǒng)能夠把太陽加熱的空氣輸送到室內(nèi)，起到取暖和輸送風的雙重作用，由集熱和氣流輸送兩個系統(tǒng)組成，包括垂直墻板、遮雨板支撐框架、氣流輸送系統(tǒng)、風機和管道。太陽墻建筑在外墻的外側，墻面的小孔和墻體的間距，由建筑師們計算決定。小孔形成的空腔和建筑內(nèi)部通風系統(tǒng)的管道相連，管道中設置風機抽取空腔內(nèi)的空氣，從而達到換風的效果。

室外的空氣從小孔進入空腔，在流動的過程中獲得材料吸收的太陽能輻射的熱量，受熱膨脹后進入建筑物的通風系統(tǒng)，然后由管道平均分配到建筑的各個區(qū)域。太陽墻的安裝位置位于屋頂，就形成了太陽能屋頂，可以直接將太陽能轉化為電能，提供給室內(nèi)發(fā)電。同時，將太陽墻和光伏發(fā)電技術相結合，形成光熱轉換系統(tǒng)，發(fā)熱可以同時發(fā)電。

5.2 太陽能技術在我國北方養(yǎng)老建筑設計中的運用

5.2.1溫差光伏聯(lián)合發(fā)電屋頂

將太陽光進行分頻利用，波長短的太陽光照射到光伏電子區(qū)域，而其余波長的太陽光轉化為熱能，經(jīng)過溫差發(fā)電器發(fā)電，實現(xiàn)太陽能全光譜高效利用。

溫差發(fā)電墻類似于歐美的太陽墻技術，將北墻的內(nèi)側采用溫差板—冷水管—外墻，由內(nèi)到外的結構設計。沒有光照的時候，進行溫差發(fā)電，在陰雨天也發(fā)電。而東、西、南側的外墻采用溫差板—冷水管—內(nèi)墻，由外到內(nèi)的結構設計，在陽光光照下進行溫差發(fā)電。

5.2.2光伏百葉窗

利用獨特的地理環(huán)境因素，白天陽光強度太強，避免陽光直射造成光污染，同時不浪費太陽能的資源。這種窗戶可以控制室內(nèi)光照強度，使其在一定的適宜范圍內(nèi)。

5.2.3柔性薄膜電池

充分利用柔性薄膜電池，作為客廳的窗簾，同時增加光照傳感器技術，能夠自動調(diào)節(jié)窗簾的開閉。

6 結語

充分掌握太陽能的運用技術，將其和建筑設計結合起來，結合養(yǎng)老規(guī)劃理念，降低老齡化問題帶來的困擾。同時，符合我國的綠色建筑理念，太陽能運用到養(yǎng)老建筑設計中零排放零污染，對老人們的身體健康也有一定益處。