太陽能熱水器建筑一體化探究

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坡屋頂部位的設(shè)計(jì)

多層集合式住宅中常常使用坡屋頂，坡屋頂是建筑中比較重要的造型元素，而太陽能熱水器布置在坡屋頂上，嚴(yán)重影響建筑造型，因此在坡屋頂上結(jié)合太陽能熱水器設(shè)計(jì)，需要考慮的問題比較多。首先是角度問題。目前很多太陽能熱水器的布置，由于太陽能熱水器的最佳角度與坡屋面角度不一致，因此破壞了建筑形式的協(xié)調(diào)性[2]。所以在坡屋頂設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮將坡屋頂?shù)慕嵌扰c太陽能熱水器最佳角度相一致，才能形成比較好的造型效果，因此坡屋頂角度應(yīng)為當(dāng)?shù)鼐暥冉恰?0°。其次，由于布置太陽能熱水器的功能要求，坡屋頂?shù)某驊?yīng)為南向，但南向坡屋頂面積畢竟有限，為了滿足太陽能熱水器的布置要求，可以考慮適當(dāng)加大南向的坡屋頂面積，形成南北坡屋面面積不等的情況，也是作為造型變化的一種可能性。此外，在坡屋頂上布置太陽能熱水器，由于熱水器的材質(zhì)與屋面材質(zhì)不同，可以將之作為一種造型元素，采取重復(fù)、韻律、對比的手法，取得較好的造型處理效果，成為一種新的建筑造型元素，豐富建筑的造型變化。

陽臺部位的設(shè)計(jì)

對于高層建筑而言，太陽能集熱器不宜布置在屋頂。因?yàn)槲蓓斉c底層的距離過遠(yuǎn)，影響太陽能熱水器的效率，布置在陽臺處就是個(gè)比較合理的選擇。布置在陽臺處的太陽能集熱器，熱水運(yùn)輸?shù)木嚯x短，管道少，采熱效率比較高，用戶檢修也比較方便[3]。在造型設(shè)計(jì)上，布置在陽臺上的太陽能集熱器，如果妥善的設(shè)計(jì)，更容易起到比較好的效果。太陽能集熱器在陽臺上的布置可以采用支架，重復(fù)的變化也能夠形成比較好的效果。但是支架容易產(chǎn)生鐵銹，在墻面上留下難以清除的痕跡。而采用建筑構(gòu)件作為太陽能熱水器的支撐構(gòu)件，構(gòu)件本身結(jié)合集熱器形成豎向上或者橫向上重復(fù)變化的韻律，同時(shí)熱水器的材質(zhì)和墻面的材質(zhì)形成鮮明的對比，成為立面上變化的一個(gè)形象元素，并形成太陽能建筑的獨(dú)特外觀。

遮陽部位的設(shè)計(jì)

太陽能集熱器可以結(jié)合建筑窗口上的遮陽布置。太陽能集熱器安裝在窗口上方的遮陽托架上，水箱則放置在上層窗間墻處，或者放在室內(nèi)。太陽能集熱器同時(shí)可以充當(dāng)建筑遮陽裝置，同時(shí)又解決了安裝的空間問題，有效的利用了空間。建筑的遮陽可以做成活動式或者固定式，結(jié)合了太陽能集熱器的遮陽構(gòu)件同樣也可以做成活動的或者固定式的?；顒邮降募蠘?gòu)件，可以對傾斜角度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但穩(wěn)定性較差，也不太牢固，尤其是高層建筑，更是不宜使用。固定式的集合構(gòu)件，為了適合太陽能集熱器的功能要求，同時(shí)要滿足遮陽的要求，需要采取合適的出挑長度和傾斜角度。遮陽和太陽能集熱器集合而成的多功能復(fù)合構(gòu)件，既能滿足兩者的使用要求，同時(shí)通過重復(fù)和交錯(cuò)的韻律變化，也成為建筑立面造型的一個(gè)重要元素。

墻面的太陽能集熱器設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中將太陽能集熱器布置在南向的墻面上，也是一種可行的方案，太陽能集熱器成為一種新的建筑維護(hù)材料，與傳統(tǒng)墻體材料如砌體、混凝土、玻璃一樣，成為設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑創(chuàng)作中所利用的元素。大面積布置在墻面上的太陽能集熱器可以形成如同幕墻一樣的外觀效果，同時(shí)又體現(xiàn)出太陽能建筑獨(dú)特的建筑特征，和其他材質(zhì)之間的對比變化，更容易形成較好的建筑造型。太陽能熱水器建筑一體化的造型設(shè)計(jì)，其實(shí)不僅僅是簡單的形式問題，而是應(yīng)該基于對太陽能熱水器功能與建筑本身功能的研究，通過美學(xué)的處理手法，表現(xiàn)出太陽能建筑自身的特點(diǎn)。除了在建筑的各個(gè)部位的處理，建筑設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮立面的變化不應(yīng)過于復(fù)雜，因?yàn)榱⒚鎻?fù)雜的變化，會導(dǎo)致建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的加大[3]，因而影響太陽能建筑的節(jié)能效率。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中必須注意建筑朝向，盡可能多的考慮南向，加大南向的建筑界面，滿足太陽能熱水器的布置要求。此外，還可以考慮一定的體形變化，如采用退臺、適度傾斜的墻面等，以利于安裝太陽能熱水器，并形成具有特色的造型變化。太陽能熱水器建筑一體化的設(shè)計(jì)，還取決于廠家對于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。目前出現(xiàn)了一些新穎的集熱器，能更好的與建筑相結(jié)合，如天窗式熱水器，熱水器如同建筑天窗一樣完全融于建筑屋頂，成為建筑的維護(hù)構(gòu)件；陽臺式熱水器，熱水器和建筑陽臺構(gòu)件結(jié)合為一體，兼顧陽臺護(hù)欄和下層遮陽的功能；飄板式熱水器，集熱器采用輕鋼飄板作為結(jié)構(gòu)支撐，具有獨(dú)特的造型效果；壁掛式熱水器，集熱器單獨(dú)固定在建筑的南立面墻壁上，構(gòu)成變化豐富的建筑立面元素。正是有了這樣一些新產(chǎn)品的出現(xiàn)，太陽能熱水器與建筑的結(jié)合，才能更緊密，建筑師設(shè)計(jì)的空間才能更大。

結(jié)語

在我國，太陽能的推廣已經(jīng)逐漸開始并不斷擴(kuò)大，熱水器在建筑中的利用已成為建筑設(shè)計(jì)中必須加以考慮的設(shè)計(jì)內(nèi)容，因此建筑師應(yīng)更新設(shè)計(jì)觀念、設(shè)計(jì)方法，結(jié)合建筑功能、空間組合及造型變化，進(jìn)行太陽能熱水器建筑一體化的研究，創(chuàng)造出中國本土特色的生態(tài)建筑。（本文作者：向東紅 單位：長江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院）