一、太阳能与建筑一体化设计的意义

　　所谓的太阳能与建筑一体化指的是进行建筑方案的设计过程中，把太阳能系统融入到整个建筑设计之中，作为一中重要的元素“统一”设计和施工，设计上并非是“相加”，而是太阳能作为建筑的某种设施构件与建筑形态上的综合性、整体性设计，实现太阳能系统与就建筑构建的有机融合成为一个整体，既美观节能，又能降低建设和维护成本。

　　从能源的利用来看，太阳能作为一种免费、清洁的新能源，充分利用可以有效缓解人日益严重的环境污染和能源危机，能有效降低建筑在使用寿命内的能耗，又能方便、安全地满足住户的家庭生活需求，提高生活的质量，有助于城市化进程的快速推进和美丽城市建设。

　　1、太阳能被有效地利用，可以大大降低建筑使用寿命内，用能(用热)的经济成本，减少生活对常规商品能源的依赖，提供了有效缓解能源供需矛盾的途经；

　　2、太阳能系统与建筑一体化设计实现了建筑构件与使用功能的有机结合，巧妙且高效地利用了建筑空间；

　　3、一体化设计要求太阳能系统和建筑同步施工，促进了工程化建设，由于统一设计，减轻了建筑荷载，减少了业主日后因生活需要再进行自主安装的麻烦，给业主带来了便利的同时也降低了成本；

　　4、统一设计对建筑结构和外观也是有利的。一体化设计使建筑的结构和外在形式趋于统一与协调。太阳能设施不是孤立存在于建筑外部的，一体化设计让建筑构造与外观趋于完整、统一、和谐；

　　5、从远景来看，我国有着极为丰富的太阳能资源，有理由相信只要我们坚持太阳能与建筑一体化的研发，我们的建筑耗能会越来越少，污染会愈来愈小。

　　二、太阳能装置和建筑的一体化设计

　　1、太阳能装置与屋顶的一体化

　　对于一个建筑而言，屋顶位于整个建筑的顶端，是一个具体建筑的最佳采光点，在一体化设计过程中，可以将太阳能集热器与建筑的屋顶的设计有机的融合，用太阳能集热器来代替传统的屋顶保温层或是覆盖层，大量实践经验表明，这样做能够有效地消除太阳能摆放在屋顶对建筑整体形象美观度的影响，降低投资成本的同时又起到充分吸收太阳能满足业主生活需要的作用。

　　在具体的一体化设计中，太阳能的设计除了在外观上与建筑有机的融合以外，还应注意科学性，从最佳采光倾角与建筑物所在位置纬度之间关系出发，理论研究和实验结果表明，一个建筑屋顶的坡面在设计坡度时，坡度设置的最佳范围为大于当地纬度-10，小于当地纬度+10，在太阳能安置前必须对屋面进行必要的防水处理，然后铺设隔热保温层，该隔热保温层为太阳能集热器与铺设屋面合用的，铺设隔热保温层一定要确保其防渗漏能力，最后在隔热保温层上如图1所示，安置太阳能热水系统的集热器件。

　　除了坡屋面以外，现代建筑屋顶还有平面型设计，对于该种类型的屋面，实践中发现太阳能在屋顶上的布设不受建筑的朝向的影响，集热器支架的布设、屋面的连接以及管线的排放均较为方便，而且太阳能构件对建筑的整体外观没有任何影响，除了集热器对建筑外观没有影响、方便安装之外，太阳能设施正常运行中的管理和维护与坡面相比也显得尤为方便。从设计要点上看，重要的是要对于集热器的排放方式必须结合实际的需要，因为不同的地区，日照条件存在着差异，根据实际情况决定设计上是整齐排放，或者是前、后排之间留下足够的间距，实践经验表明，正确的排放方式能够有效保证各排集热器能最大的日照时间，获取最大的效益，此外，集热器在屋顶整齐且富含规律地排列，在有效收集太阳能的同时也极大的丰富了高层建筑的轮廓线，提高了建筑外观的品味。

　　２、太阳能装置与墙面的一体化

　　城市建设步伐的加快，城市人口越来越多，高层建筑成为了建筑的主流形态，人们也越来越多的意识到仅利用建筑屋顶这一小部分面积收集太阳能明显是不充分的，高层建筑的表皮与太阳光充分接触，是最大的接触面积，为此，我们设计上应该考虑将太阳能集热器与建筑墙面的一体化设计，实践经验表明，太阳能从目前的高层建筑墙面来看，一体化设计主要有如下几个方面：

　　（1）集热蓄热墙设计

　　在工程实践中，设置吸热建筑表皮可以能够更为有效地实现太阳能收集的最大化，具体设计上，建筑表皮的涂层选择应具有科学性，尽量做到吸收率较高、发射率较低的选择性，进而达到降低高温吸热表面的长波辐射热损失，从这一点出发，最佳的颜色是黑色，但是我们的设计也要重视建筑外观的美观性，全黑色外表面显然太难看了，设计上可以尝试着用黑色与其他深色相互搭配着使用，确保建筑立面美观度与太阳能有效吸收的统一性。

　　（2）太阳能集热器保温墙板设计

　　在具体的做法上，是将固定安装有呈槽型抛物面状的热反射板的墙体依次按建筑要求排列对接，太阳光经密集排列的热反射板聚焦到导热管上，再由导热管将所接收的热量传递进室内。这样的保温墙板能在立面上形成一定的韵律，经过设计可成为良好的美学元素。

　　（3）墙面附加集热器设计

　　对于高层建筑而言，外墙表面有着很多的附属构建，如果能够将集热器与附属构件有机的融合并依附于外墙表面，将其功能性和节能型有机结合，设计为阳台护杆、空调拦板（如图2所示）、立面装饰构件等等。

　　当然，太阳能的利用还远不止这些，除此本文所述以外，太阳能与建筑一体化设计还渗透到了与阳台、遮阳装置的一体化，回顾这些年的建筑实际，我国太阳能利用还处于初始阶段，也正因为处于初始阶段更需要我们投入更大的精力去实践和研究，我们有理由相信，只要我们勤于研究、勇于创新，太阳能与建筑的一体化设计会越来越完美，节能减排的道路会越走越宽敞。