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太阳能住宅设计应考虑的问题
简介: 介绍了太阳能热水器与住宅设计的有机结合。住宅太阳能热水器一体化的设计将与现有住宅在形式和风格上存在比较明显的差别,在样式各异的住宅中独树一帜,无论对住户还是开发商,其独特的可识别性都是有吸引力的。更为重要的是,这种一体化的设计所代表的是一种新生事物,其前途和生命力都是无可限量的。
关键字:太阳能 住宅 热水器

1 引言

    目前对太阳能已有一定的研究,但对太阳能热水器一体化住宅的外观设计常走向两个极端,一种是设计时忽视太阳能热水器的设备,在立面造型完成后将需要的设备简单安装上;另一种则是只相辅相成。失去建筑立面整体的平衡感。太阳能热水装置本身有别于建筑,但其作必须通过建筑的整体才能充分显示。下面就太阳能热水器与住宅建筑设计的有机结合进行讨论。

    2 设计原则

    建筑的形式与内容( 功能、材料、结构、工艺)应一致。

    太阳能热水器一体化住宅的造型设计应当充分考虑到其居住建筑的特点。首先,无论是高层住宅还是多层住宅,都是由套型组成,没有大空间,平、立面结构和造型一般比较规整;其次,房间的功能性限制大,非常强调自然采光和自然风;第三,住宅受造价限制较大,外墙也应当尽量平直。由于住宅的这些特点,在造型处理上可以有大的体量变化,但一般很难打破层、套等单元性因素的限制。实际中常常利用相同元素的重复、增减来达到艺术效果。从这一点来看,住宅的造型设计较之公共建筑更有难度。但从另一角度来看,住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。太阳能热水器一体化的设计在住宅中表现技术美学是可行的,当然高层住宅、多层住宅有自己的特点,应当区别对待。

    (1)高层住宅

    高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就,太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。由于管线和住户密度的原因,高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台,顶部的集热器只能为上部几层提供热水。所以首先讨论竖用。直面上集热器与建筑的协调。

    首先,可以利用较大面积的集热器加强垂直构思。我国的高层住宅,特别是塔式住宅,平面会有一些变化,但其体形特征多为高耸挺拔。进一步加强垂直构思,可以使其更富于现代风格。集热器可以集中连续布置,也可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分,使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱应当尽量放置于室内,以免破坏立面整体效果,常常选用强制循环式或直流式集热器,并采用顶水式的管路。

    集热器的利用还可以体现在住宅部件和材料的处理上。近年高层住宅,常在顶部或外凹部拉梁采用特有的体形或符号来加强标志性,以避免单调的感觉。太阳能集热器由于采用了吸收性涂层而具备特殊的色泽和质感,其表面非常光亮,如果将其与高层顶部的电梯间或水箱间结合,既可以起到装饰的作用,也能为上部几层的住户提供生活热水。在一些热带或亚热带地区的住宅中,常采用大面积的玻璃窗,但又必须配备遮阳构件,利用出挑的集热板充当遮阳体。由它形成的阴影增加了造型的虚实对比和空间的层次。

    (2)多层住宅

    多层住宅太阳能热水器一体化设计首先可以从形式和体量出发,由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托,争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以使用退阶和半接地式的设计。通过立体构成的切割手法,使整个体量的横断面类似于台阶或三角形。

    太阳能热水器一体化设计还可以借助局部的构件来表达技术特征和现代风格,因为受功能的影响, 多层住宅体型的变化常会受到局限,此时局部的处理和构件的形式将起到重要的作用。

    3 构造方案与系统选择

    太阳能热水器一体化住宅外观设计的美学原则和手法以及构造方案与系统选择,是建筑师对太阳能热水系统所做的二次产品设计和加工,是实现“ 一体化”的关键步骤。内容包括安装部位选择和构造方案设计,既要考虑到保证太阳能热水器的工作效率,又要与住宅的结构、使用功能以及美观相协调。为了保证足够的日照时数,集热器可能的安装位置包括屋顶和南向的外墙和阳台。下面就不同的安装部位进行讨论。

    (1)屋顶部位

    当太阳能热水器安装在屋顶时,由于其位置较高,可以形成自然压头,管路选择比较灵活,既可以选择顶水式,也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度,自然循环式、强制循环式和直流式均可。但住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分,所以需要重点解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。

    就热水器的安装而言,平屋顶的优点是施工比较方便,集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。而且平屋顶在一般视点是无法看到的,因此不需过多考虑集热器的外形与建筑立面的协调。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况,集热器只需排列整齐即可。而坡屋顶安装太阳能热水器,根据其坡度不同,可以直接将集热器安装在屋顶,也可以用支架安装,但都要做到不影响房屋的使用和外观。实际上,我国许多住宅的坡屋顶都是相对稍缓。稍缓的倾角更有利于集热器接受太阳漫射辐射,可以不必另行安装支架。由于坡屋顶正常视高一般可见,集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题,技术上相对复杂。

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