太阳能热水器建筑一体化探究

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坡屋顶部位的设计

多层集合式住宅中常常使用坡屋顶，坡屋顶是建筑中比较重要的造型元素，而太阳能热水器布置在坡屋顶上，严重影响建筑造型，因此在坡屋顶上结合太阳能热水器设计，需要考虑的问题比较多。首先是角度问题。目前很多太阳能热水器的布置，由于太阳能热水器的最佳角度与坡屋面角度不一致，因此破坏了建筑形式的协调性[2]。所以在坡屋顶设计中，应考虑将坡屋顶的角度与太阳能热水器最佳角度相一致，才能形成比较好的造型效果，因此坡屋顶角度应为当地纬度角±10°。其次，由于布置太阳能热水器的功能要求，坡屋顶的朝向应为南向，但南向坡屋顶面积毕竟有限，为了满足太阳能热水器的布置要求，可以考虑适当加大南向的坡屋顶面积，形成南北坡屋面面积不等的情况，也是作为造型变化的一种可能性。此外，在坡屋顶上布置太阳能热水器，由于热水器的材质与屋面材质不同，可以将之作为一种造型元素，采取重复、韵律、对比的手法，取得较好的造型处理效果，成为一种新的建筑造型元素，丰富建筑的造型变化。

阳台部位的设计

对于高层建筑而言，太阳能集热器不宜布置在屋顶。因为屋顶与底层的距离过远，影响太阳能热水器的效率，布置在阳台处就是个比较合理的选择。布置在阳台处的太阳能集热器，热水运输的距离短，管道少，采热效率比较高，用户检修也比较方便[3]。在造型设计上，布置在阳台上的太阳能集热器，如果妥善的设计，更容易起到比较好的效果。太阳能集热器在阳台上的布置可以采用支架，重复的变化也能够形成比较好的效果。但是支架容易产生铁锈，在墙面上留下难以清除的痕迹。而采用建筑构件作为太阳能热水器的支撑构件，构件本身结合集热器形成竖向上或者横向上重复变化的韵律，同时热水器的材质和墙面的材质形成鲜明的对比，成为立面上变化的一个形象元素，并形成太阳能建筑的独特外观。

遮阳部位的设计

太阳能集热器可以结合建筑窗口上的遮阳布置。太阳能集热器安装在窗口上方的遮阳托架上，水箱则放置在上层窗间墙处，或者放在室内。太阳能集热器同时可以充当建筑遮阳装置，同时又解决了安装的空间问题，有效的利用了空间。建筑的遮阳可以做成活动式或者固定式，结合了太阳能集热器的遮阳构件同样也可以做成活动的或者固定式的。活动式的集合构件，可以对倾斜角度进行适当的调整，但稳定性较差，也不太牢固，尤其是高层建筑，更是不宜使用。固定式的集合构件，为了适合太阳能集热器的功能要求，同时要满足遮阳的要求，需要采取合适的出挑长度和倾斜角度。遮阳和太阳能集热器集合而成的多功能复合构件，既能满足两者的使用要求，同时通过重复和交错的韵律变化，也成为建筑立面造型的一个重要元素。

墙面的太阳能集热器设计

在建筑设计中将太阳能集热器布置在南向的墙面上，也是一种可行的方案，太阳能集热器成为一种新的建筑维护材料，与传统墙体材料如砌体、混凝土、玻璃一样，成为设计师在进行建筑创作中所利用的元素。大面积布置在墙面上的太阳能集热器可以形成如同幕墙一样的外观效果，同时又体现出太阳能建筑独特的建筑特征，和其他材质之间的对比变化，更容易形成较好的建筑造型。太阳能热水器建筑一体化的造型设计，其实不仅仅是简单的形式问题，而是应该基于对太阳能热水器功能与建筑本身功能的研究，通过美学的处理手法，表现出太阳能建筑自身的特点。除了在建筑的各个部位的处理，建筑设计中还应考虑立面的变化不应过于复杂，因为立面复杂的变化，会导致建筑外围护结构面积的加大[3]，因而影响太阳能建筑的节能效率。同时，在设计中必须注意建筑朝向，尽可能多的考虑南向，加大南向的建筑界面，满足太阳能热水器的布置要求。此外，还可以考虑一定的体形变化，如采用退台、适度倾斜的墙面等，以利于安装太阳能热水器，并形成具有特色的造型变化。太阳能热水器建筑一体化的设计，还取决于厂家对于产品的设计。目前出现了一些新颖的集热器，能更好的与建筑相结合，如天窗式热水器，热水器如同建筑天窗一样完全融于建筑屋顶，成为建筑的维护构件；阳台式热水器，热水器和建筑阳台构件结合为一体，兼顾阳台护栏和下层遮阳的功能；飘板式热水器，集热器采用轻钢飘板作为结构支撑，具有独特的造型效果；壁挂式热水器，集热器单独固定在建筑的南立面墙壁上，构成变化丰富的建筑立面元素。正是有了这样一些新产品的出现，太阳能热水器与建筑的结合，才能更紧密，建筑师设计的空间才能更大。

结语

在我国，太阳能的推广已经逐渐开始并不断扩大，热水器在建筑中的利用已成为建筑设计中必须加以考虑的设计内容，因此建筑师应更新设计观念、设计方法，结合建筑功能、空间组合及造型变化，进行太阳能热水器建筑一体化的研究，创造出中国本土特色的生态建筑。（本文作者：向东红 单位：长江大学城市建设学院）