（山东建筑大学建筑学，山东 济南 250101）
摘要：在我国，太阳能技术的利用范围比较广泛，其中以太阳能热水器产品为主。在被动式太阳能利用方面，还有待进一步发展。本文针对我国五大热工分区中的夏热冬冷地区的被动式太阳能技术的利用问题，归纳总结了适应这个热工分区的一些被动式太阳能技术，以及这些技术如何合理的运用到建筑中去。并简要阐述了太阳能与建筑一体化设计的有关内容。
关键词：被动式太阳能设计；夏热冬冷地区
一、被动式设计的相关概念及背景
（一）被动式设计的定义
被动式设计的英文翻译是“passive design”，其中“passive”的原意为被动的、顺从的，有顺其自然之意。被动式设计就是顺应自然界中的各种自然因素，譬如：阳光、风、水流、气温、湿度的作用，而尽可能的减少常规能源的消耗。[ ]
（二）被动式设计的现实意义
被动式设计的现实意义笔者认为可以概括为两个方面的内容：其一是被动式设计不同于现代主义的设计手法，他从一个新的角度思考人与自然、建筑与自然地关系，对于改善人的生活环境以及社会的可持续发展具有重要意义。其二是，被动式建筑需要考虑建筑所在地区的多种自然因素和人文因素，这对于建筑的本土化和多样化将会带来促进所用。
二、被动式太阳能设计的相关概念与设计方法
（一）被动式太阳能设计的相关概念
“太阳能住宅”一词出现在1920年芝加哥的一家报社的文章上，在当时，这种住宅将太阳能与建筑进行了更加紧密的结合，以太阳能为住宅提供采暖和热水供应。
（二）对夏热冬冷地区被动式太阳能设计方法的思考
根据我国的气候条件，共分为夏热冬暖区、温和地区、夏热冬冷区、寒冷地区、严寒地区这五个建筑热工分区，而本文主要阐述夏热冬冷地区的被动式太阳能设计问题。夏热冬冷地区的气候特点属于几个气候分区中比较极端的一种气候类型，夏季气候闷热潮湿，最热月份的平均气温在25至30℃之间。白天酷热难耐，而夜晚的静风率高，导致白天的热量难以散发，温度常常居高不下。加之该地区的年平均湿度在75%，夏季的高温加之潮湿，常使人闷热难耐。冬季则阴冷潮湿，最冷月份的平均气温在2至7℃之间，相对湿度较高加之寒冷的气温，而这个热工分区没有设置集中供暖系统，以上因素使冬季居民的舒适性受到很大的影响。通过以上分析得知，被动式太阳能设计的运用显得尤为重要。
根据夏热冬冷地区的气候特点，可以归纳出这个气候分区需要考虑的两方面问题：一是夏季的通风降温问题，二是冬季的采暖排潮问题。然而由于气候的特殊性以及被动式技术的运用问题，在冬季获热和夏季排热方面就会产生一定的矛盾，譬如：为了在冬季获得更多的日照进入室内，可以采用加大南侧窗墙面积比的做法，然而在夏季，却会增加热量的进入。又比如，在冬季为了减少热量的散失而采取墙体的保温措施，组织室内的热量向外流失，可以起到冬季保温的作用。在夏季，保温层阻隔了外部热量通过外围护结构进入建筑的热传导过程，可与此同时，也阻隔了室内的既有热量向外的散发。外部热量通过其他途径的侵入和内部热量的无法及时散逸，加之该地区空气湿度大的特点，室内舒适度会比较差。对于以上提到的冬季获热和夏季排热的矛盾问题，需要一种合理的解决方式。
有一种解决以上问题的思路，是根据该气候分区中项目地块所处的具体地区气候特点，找出主要矛盾进行解决，而次要矛盾处于从属地位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆譬如重庆市，俗称我国的“四大火炉”之一，夏季酷热难耐，因此将夏季的排热和遮阳作为主要解决的问题，而重庆地区冬季阴冷潮湿的问题。研究资料表明，此种思路不可取。
合理的思路是将夏季与冬季这两个矛盾的因素置于同等重要的地位，既要考虑冬季的采暖，又要在夏季获得有效的遮阳和通风。同时在全年满足室内的光线需求。在不同季节，有选择性的使阳光进入室内，才是最合理的解决方式。
在具体设计思路方面，笔者主要从三个方面来阐述，分别是：基地气候条件、建筑整体特征设计、建筑元素设计。将从这三个方面来分别说明设计过程中如何解决上述的矛盾。
第一，基地气候条件：基地气候条件不能完全等同于建筑热工分区或者城市气候条件，但是却以此为依据，在此基础上，还要考虑建筑地块周边的地形、建筑物、水文、植被等因素。只有综合考虑以上因素，才能客观体现地块特征，指导被动式太阳能技术的选用。
第二，建筑整体特征设计：建筑整体特征设计包括建筑总体布局、建筑朝向、建筑体形系数、建筑色彩。
建筑总体布局指的是建筑的整体结构形式，是选取内院式布局，还是条状布局或是点状布局，或是多种形式的综合布置，都需要根据建筑所在基地的综合因素来决定。
建筑朝向主要指建筑的主要立面所朝的方向，建筑朝向的选择主要考虑冬季获得光照和夏季避免强光长时间照射建筑的主要立面以及夏季主导风向带来的通风和冬季主导风向上的防寒措施。
建筑体形系数的控制一般标准是相同建筑体积的情况下，建筑外围护结构与空气的接触面积越小，建筑的保温性能越好。笔者认为，在夏热冬冷地区，还需要考虑建筑空间的进深问题，在夏季的主导风向方向上，进深越小，通风效果越好，越容易带走夏季的潮湿和室内积聚的热量。而相同面积下，进深的压缩必然引起面宽的增加，引起体形系数的增加。可是却带来了良好的通风效果。因此不能一味的追求体形系数的减小，而应综合考虑各种因素的综合作用。
建筑色彩的选取，和使用的建筑材料相关，不同建筑色彩和建筑材料，对太阳光线的吸收效果不同，这里不作为论述重点。
第三，建筑元素设计：建筑元素设计指的是建筑屋顶、建筑外围护墙体、建筑窗户的设计。
建筑屋顶设计，在夏热冬冷地区，需要结合夏季的遮阳需求以及冬季的日照需求来设计建筑的屋顶，具体做法可以考虑使用屋顶天窗结合遮光百叶的做法，建筑外围护墙体，从得热的方式考虑可以分为直接得热和间接得热式两种。建筑窗户的设计，主要考虑控制窗墙面积比，窗户材料的选择及构造方式以及夏季遮阳冬季采暖这三个方面的因素。可考虑使用双层玻璃配合活动遮阳的方式来设计。
通过以上内容的探讨和总结，可以基本解决如何利用被动式太阳能技术来解决夏热冬冷地区的冬季采暖除湿和夏季通风遮阳的需求问题。被动式太阳能技术的运用是一种灵活性较强且比较综合的处理方式，在前期对适用技术的选择过程中，需要综合考虑建筑的不同季节的需求，建筑的一天中不同时间的需求，建筑的不同区域的具体使用要求，只有综合考虑到以上因素，才能够比较合理的设计和建造出适宜的建筑内空间。
参考文献
[1] 夏伟.基于被动式设计策略的气候分区研究[D].清华大学博士学位论文,2004.
[2] 徐燊.国外被动式太阳能房的新进展[J].建筑实践,2011.
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[4] 卓高松.夏热冬冷地区绿色办公建筑的被动式设计策略研究[D].清华大学硕士学位论文,2013.
[5] 王肖丹.建筑发展新趋势——被动式建筑[J].高校论坛,2013.
作者简介：王安东（1990.7—），男，硕士研究生，山东建筑大学建筑学。
论文作者:王安东
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年5月上
论文发表时间:2018/10/8
标签：被动式论文; 建筑论文; 夏季论文; 太阳能论文; 地区论文; 冬季论文; 气候论文; 《新材料.新装饰》2018年5月上论文;