太陽能建築

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　太陽能建築是利用太陽能供暖和製冷的建築。在建築中應用太陽能供暖、製冷，可節省大量電力、煤炭等能源，而且不污染環境，在年日照時間長、空氣潔凈度高、陽光充足而缺乏其他能源的地區，採用太陽能供暖、製冷，尤為有利。目前太陽能建築還存在投資大，回收年限長等問題。

　　由於我國的地理位置與氣候特點以及人民生活水平的不斷提高，絕大部分建築都要使用供熱空調系統，部分建築需要供應生活熱水，在建築能耗中，暖通空調系統與熱水系統所占比例接近60%，而且隨人民生活水平提高還有繼續上升趨勢。

　　太陽能作為清潔、無污染、用之不竭的可再生能源，有著分佈廣，低密度的特點，與建築對品味能源的需求正好吻合，因而太陽能建築應用得到了廣泛的關註和研究，並得到了 快速的發展。

　　（一）主動式太陽能建築

　　採用高效太陽能集熱器以及機械動力系統來完成採暖降溫過程，系統運轉中需要消耗一定電能，這樣的系統稱為主動式太陽能系統。採用此系統設計的建築稱為主動式太陽能建築。

　　原理：

　　靠常能(泵、鼓風機)運行的系統，由集熱器、蓄熱器、收集迴路、分配迴路組成，通過平板集熱器，以水為介質收集太陽熱。吸熱升溫的水，貯存於地下水櫃內，櫃外圍以石塊，通過石塊將空氣加熱後送至室內，用以供暖。如將蓄熱器埋於地層深處，把夏季過剩的熱能貯存起來，可供其他季節使用。主動式太陽能系統按傳熱介質又可分為空氣迴圈系統、水迴圈系統和水、氣混合系統。

　　主動式太陽能系統主要有：

液體平板型集熱系統、空氣平板型集熱系統、真空管型集熱系統、聚集型集熱系統和熱泵式集熱系統。

　　（二）被動式太陽能建築

　　經過設計，使建築構件本身能夠利用太陽能採暖供暖，通過自然通風完成降溫製冷的過程，系統運轉過程中不需消耗電能，這樣的系統稱為被動式太陽能系統。採用這種系統設計的建築成為被動式太陽能建築。

　　原理：

　　用建築物的一部分實體作為集熱器和貯熱器，利用傳熱介質對流分配熱能的系統。被動式太陽能系統利用建築材料的吸熱性、蓄熱性和傳熱介質的對流收集熱能，貯存熱能，分配熱能。被動式太陽能系統在冬季吸收熱能作為供暖的熱源，在夏季把建築物內的熱量散髮出去，作為調節室內溫度的冷源。被動式太陽能系統的能量利用比較充分，效率較高，經濟實惠，且簡而易行，發展前途比較廣闊。在中國新疆、內蒙、天津、甘肅等地區已有多處採用。

　　分類：

　　1、直接收益式

　　在房屋的朝陽面設置大面積雙層玻璃窗，利用室內的地面和牆體，作為蓄熱體吸收太陽能。蓄熱體可用混凝土、磚、石等材料，錶面最好用深色。白天蓄熱，夜間利用所蓄熱能供暖。

　　2、水牆式

　　將朝陽牆面做成裝水的牆體，牆外設玻璃幕牆，兩者之間留出空氣隔層。在冬季的白天，陽光把水牆加熱後向室內散熱﹔夜晚關閉活動的隔熱保溫板，使已蓄熱的水牆能保證室內熱量不致散失。夏季還可利用水牆作為隔熱牆之用，防止輻射熱入室。

　　3、蓄熱牆式

　　將朝陽牆面做成厚重實牆，外塗黑色，外層設玻璃幕牆，兩者之間留出空氣隔層。實牆上留出適當的採光面積，上、下留洞口。白天室內的冷空氣通過下部洞口，進入空氣隔層受熱上升，經由上部洞口進入室內，如此形成對流迴圈，室內溫度即可不斷提高。夜間將洞口關閉，並下簾幕，使室內熱量不致散失。夏季開啟厚牆和玻璃幕牆上的小窗，可通風降溫。

　　4、太陽溫室式

　　在房屋外部建一玻璃溫室，與室內有洞口相通。白天太陽將溫室加熱後，實牆已蓄熱，熱量即散入室內。實牆也可設計成隔熱用的水牆。溫室也可以作為一個附加的、陽光充足的空間，作為生活起居之用，可以種菜、栽花或作室內綠化，但在夏季要有遮陽措施。

　　5、屋頂水池式

　　在屋頂上用透明材料做成水袋或水池，上蓋活動式隔熱保溫板。在冬季的白天，將保溫板拉開，太陽將水加熱，夜間關閉保溫板。水有較大的熱容，可持續向室內散熱。夏季的白天大部分陽光被保溫板所反射，其餘被水吸收，水袋或水池起隔熱作用﹔夜間打開保溫板，使之散熱、降溫。

　　1、巨蛋辦公樓

　　位於印度孟買的蛋形辦公樓是一座令人印象深刻的可持續建築。它利用了被動式太陽能設計，能夠通過減少熱增益來調整建築內部的溫度。辦公樓由太陽能電池板和屋頂的風力渦輪機提供能量，它甚至能夠獨立收集水分進行花園灌溉。

　　2、弗萊堡太陽能城市

　　居民建築的屋頂是由設置成完美角度的光伏板構成，但是它們也可以作為一個巨大的遮陽傘。所以即使日照非常強烈的時候，下麵的居民也能享受涼爽的溫度。

　　3、垂直村落

　　迪拜以其怪異的建築風格聞名於世，現在的最新趨勢是可持續設計。很少有設計樣本超越格拉夫特建築事務所的建築師建造的垂直村落。垂直村落設計的精髓在於，它如何在最大化收穫太陽能的同時保持建築物涼爽。

　　4、太陽城大廈

　　這座驚人的太陽能塔是專門為里約熱內盧的2016年奧運會設計的，它將被安裝在Cotunduba島上，而且將成為里約熱內盧的標誌性建築。它代表著里約熱內盧為打造史上第一屆“零碳奧運”所做出的努力。

　　5、高雄體育館

　　體育館通常都損耗大量的能量，而且通常被用作可持續建築的反面典型。然而臺灣的這座龍型體育館是一個例外，它的電能100%由外側的太陽能電池板提供。高雄的這座體育館足以為3300個照明燈和2個巨型顯示屏供電。

　　6、芝加哥太陽能大廈

　　建築師為芝加哥設計的這座大廈幾乎全部被太陽追蹤太陽能電池板所覆蓋，它們就像嚮日葵一樣追隨太陽的移動。這些太陽能電池板經過了精心安置，在為建築遮陽的同時不會影響人們的視野。