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【摘要】隨著科技的進步，太陽能的利用逐漸得到重視，特別是要求將中國建設成為和諧美麗的現代化國家后，太陽能被評價為極好的綠色能源應用，將太陽能設備安裝在能夠充分吸收陽光的高層建筑上，具有節約能源、綠色環保的優勢，符合國家對環境保護的要求，并且在高層建筑中使用太陽能能夠彌補高層建筑能耗大的缺點，為高層公共建筑提供大量的太陽能，這些能量被用于建筑內電、熱等能量所需。本文結合高層建筑的特點，探討在設計高層建筑時對太陽能的利用，做到最大化將太陽能應用在建筑內能量的提供，目標為將太陽能應用在辦公生活用水的加熱，太陽能制冷、制熱、發電。所以在高層公共建筑中設計使用太陽能對減少能耗，節約資源，保護環境意義重大。

【關鍵詞】太陽能；辦公建筑；設計

引言

隨著人口數量的不斷增加，越來越多的人流向城市，并且“十四五”將振興鄉村定為重要工作，這勢必會對高層公共建筑起到推動作用。但是高層建筑的高能耗又與建設美麗中國的戰略有所沖突，所以這一矛盾推動了太陽能技術的進步，太陽能技術在城市高層公共建筑快速發展的同時，避免了綠色環保行動按下暫停鍵。太陽能作為一種新能源用在高層公共建筑，但是在其應用的過程中由于后期的維護不滿足條件，導致太陽能的使用效率有所損失，所以在進行高層公共建筑設計時需要進行太陽能系統的設計，特別注重太陽能的生態設計，例如高層建筑的形態、間距、太陽能的擺放角度、擺放間距等。太陽能的存在和使用，同高層建筑在地球上獲得太陽能所需的時間是一致的。

1高層公共建筑的能耗特點及節能現狀

1.1節能設計挖潛不足

高層公共建筑其自身的特點就為能源的高效利用設置了障礙，例如其體量大，不利于通風，為空調系統加大了負荷，人員流動范圍程度大，部分人員又工作集中使得公共空間寬廣，不利于能量的保存，同樣加大了能量的利用負擔，使能量急速流失，造成浪費。因此在高層公共建筑樓中應用太陽能技術潛力巨大，隨著太陽能技術的不斷發展，越來越成為能量高效收集利用的必備技術，所以在進行設計時，通過科學合理的太陽能設計，可為高層公共建筑能量利用帶來很大效益。但是目前存在應用案例不足，設計經驗缺乏，致使節能設計仍有很大的挖掘需要。

1.2建筑設計對節能策略重視不足

當下，很大一部分的建筑由于設計上“先進的不足”，部分設計人員在能源設計，特別是太陽能利用設計上重視不足，導致高層公共建筑能量消耗不合理，仍表現為高消耗、低利用效率。后期通過二次施工，或者改造建筑的方式進行能源的利用設計，這樣不僅加大了企業的成本投入，還提高了削弱了能源的效率，所以應在設計之初就將太陽能的部分進行規劃，為建筑提供良好的能源利用基礎，提高工作效率，降低投入成本，加大能源利用。

1.3建筑設計層面節能沒有得到重視

設計師在進行能量利用規劃時通常將注意力放在照明系統設計，空調路線設計上，在這些方面確實將能量的利用效率提高了，并且實現了部分節能的效果，但是設計師很少將能量來源的相關設計進行規劃，沒有對設備的方面進行考慮，仍然存在效率不高的情況。

1.4過于強調節能評估結果

建筑節能往往注重節能評價，評價結果是判斷建筑節能優劣的唯一標準，在這種模式下，也存在“重成果輕現實”的現象。節能評價虛假的現象，主要是由于過于關注國家關于建筑節能的標準，導致在進行節能評價時，對于不達標的部分進行數據修改。通過所謂的“靜態”和“動態”評價，任何高層建筑的設計都可以通過節能評價的要求，導致評價結果中存在許多虛假成分，這與建筑節能工作的最根本目的是背道而馳的。

2高層公共建筑設計中太陽能的應用

2.1建筑總平面設計中的太陽能應用

在總體規劃設計中，將設計和周圍的環境進行整體分析，例如在進行設計時應考慮影響太陽能采光的因素，要求設計師應充分考慮太陽射線的角度，前后建筑的影響以及太陽能的高度，擺放位置、角度等，在對太陽能所在的整個生態中考慮充分利用自然條件進行太陽能的收集。在進行設計時還應考慮所在建筑的朝向等因素。設計安裝太陽能時有以下幾點需要注意，首先，太陽能裝置應朝向南方，有合適的間距避免遮擋，擺放角度應與太陽輻射垂直，最大化應用太陽能。合理的場地設計不僅為人們提供了適宜的居住環境，并且極大化利用了自然能量。太陽能節能設計和應用如圖1所示。

2.2建筑采光設計

通過在傳統窗上增加高窗，在高窗和低窗之間設置反射板，這一設計可以最大化增加陽光的收集與利用。通過觀察分析，此方法可以增加陽光時長1.5h，但是也不能只追求最大化接觸陽光，并不注意太陽能設備的保護，所以在安置太陽能時必要設置遮陽板，進行保護設備。圖2為建筑照明概念圖。2.3太陽能空調的應用在高層公共建筑中空調的能耗量非常大，通過太陽能的使用可以減緩資源消耗。空調有兩種工作模式：制冷和制熱。在太陽能制冷中使用的技術是吸收式制冷，通過化學藥劑的吸收制冷或者通過化學劑的蒸發作用進行制冷制熱工作機制，是通過太陽能集熱系統對空氣或者水進行制熱散發熱量達到制熱的目的。

2.4太陽能發電

太陽能發電技術是利用半導體進行化學作用，產生電荷的移動進而產生電流。產生電能后最重要的技術是如何進行電能的儲存，即太陽能電池，通過將一組太陽能電池板建成整塊模塊，通過廣電轉化裝置進行儲能，圖3顯示了高層建筑樓的太陽能發電系統。

3太陽能與高層建筑一體化的發展方向

如今，建筑物的室溫調節使得高層建筑消耗了大量的能源。在中國，它占建筑總能耗的70%左右。使用空調和煤來控制房間的溫度不僅會消耗能源，還會給外界帶來環境污染，無法給室內人員帶來健康的環境條件。在太陽能供暖方面，除了造價高的被動式太陽能住宅外，還有部分示范建筑，但應用并不廣泛。由于成本高，太陽能的供應與中國的經濟發展相距甚遠。因此，結合能源獨立的想法和被動能源建設與太陽能和傳統能源的想法，根據房間的功能，通過不同方案的合作和交叉，可以大大減少太陽能的投資成本和操作，當太陽能應用于建筑功能，降低成本可以使整個解決方案具有商業意義。高層建筑的設計應考慮太陽能供電設備對氣象條件和輻射條件的依賴性，這就要求我們準確預測建筑物的能源負荷，只有這樣，才能成為設備投資和節能的最佳選擇。目前，太陽能在建筑節能中的應用和發展必須有一定的適應策略。主要包括：①綜合利用成熟的被動式太陽能技術和現代太陽能光伏太陽能熱技術；②保溫維修結構技術與自然通風照明技術有機結合；③傳統建筑結構與現代技術、概念的融合；④初始投資與生命周期投資的平衡；⑤將生態驅動設計理念融入傳統建筑設計，綜合考慮區域氣候特征、經濟發展、氣候變化等因素。這五個方面的綜合應用是我國發展環保節能建筑產品應考慮的指向標。

4結語

隨著科技的進步，人們的環境保護意識逐漸提升，越來越重視自然資源的利用，在太陽能資源方面應用范圍不斷拓寬，現在已經形成了太陽能發電、太陽能制冷制熱技術等，高層建筑由于其建筑特點需要對太陽能的設計進行優化，充分利用。在高層建筑設計利用太陽能的發展前景良好，能夠成為推動建設美麗中國的有力舉措。

參考文獻

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作者：劉建軍 單位：合肥工業大學設計院（集團）有限公司