太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源，近年來(lái)在建筑中的利用受到關(guān)注。我國(guó)屬于太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，全國(guó)總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，輻射總量高于5000mj/m2・a。北方采暖地區(qū)，大多數(shù)城鄉(xiāng)處于太陽(yáng)能資源豐富區(qū)，為太陽(yáng)能建筑提供了可能。
小住宅建筑屋頂面積、南向墻面積與室內(nèi)使用面積比值較大。結(jié)合恰當(dāng)?shù)慕ㄖw形設(shè)計(jì)和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)，經(jīng)測(cè)算，在太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)的晴好天氣下，可以建造出完全依靠太陽(yáng)能滿足采暖和生活用熱水的低能耗建筑甚至零能耗建筑。
太陽(yáng)能低能耗小住宅建筑設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)低能耗建筑的設(shè)計(jì)途徑主要包括兩個(gè)方面，即能源的開(kāi)源與節(jié)流。開(kāi)源是指開(kāi)發(fā)利用可再生新能源，節(jié)流是指提高供暖、空調(diào)系統(tǒng)效率和提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能，減少建筑熱損失。太陽(yáng)能建筑同時(shí)具備上述兩個(gè)特點(diǎn)：首先太陽(yáng)能屬對(duì)環(huán)境無(wú)污染的可再生能源；其次由于太陽(yáng)能的低密度也要求建筑有著較高品質(zhì)的圍護(hù)性能和恰當(dāng)?shù)捏w形、朝向和空間布局。
1.太陽(yáng)能建筑的朝向和間距
太陽(yáng)能建筑的朝向選擇首先要在節(jié)約用地的前提下滿足冬季有較多的日照，夏季避免過(guò)多的日曬和有利于自然通風(fēng)降溫、照明的要求。有矛盾時(shí)，應(yīng)視當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件而定，當(dāng)冬季供暖是首先考慮的問(wèn)題時(shí)，朝向的確定應(yīng)使房屋在冬季接受較多的陽(yáng)光照射和較少的冷風(fēng)吹襲；而以夏季降溫為主時(shí)則相反。房屋接受日照的條件包括日照時(shí)間和日照量?jī)蓚€(gè)方面。
研究表明，冬季太陽(yáng)能輻射熱在9時(shí)~15時(shí)是全天輻射熱的90%左右，太陽(yáng)能建筑的屋頂面和南向墻面接受了絕大部分可能接受到的太陽(yáng)能輻射量，應(yīng)保證充足的陽(yáng)光照射，建議建筑主面朝向?yàn)槟舷蛘?fù)30度范圍。建筑之間的日照間距應(yīng)保證冬至日建筑的陽(yáng)光集熱構(gòu)件不被陰影遮擋。
2.太陽(yáng)能建筑的平面布置
（1）按溫度分區(qū)
考慮太陽(yáng)能屬一種低密度能源，結(jié)合建筑各空間的不同使用功能，在對(duì)建筑熱環(huán)境的設(shè)計(jì)當(dāng)中，提出了“溫度分區(qū)法”的概念，即將起居室、臥室等熱舒適指標(biāo)要求較高的空間布置在南面或東南面，而將廚房、衛(wèi)生間、存儲(chǔ)空間、交通空間等相對(duì)溫度要求較低空間布置在北側(cè)，且適當(dāng)減少北向開(kāi)窗面積，這些空間也作為主要空間的溫度阻尼區(qū)。通過(guò)實(shí)際工程證明“溫度分區(qū)法”的概念是科學(xué)有效的。
（2）入口設(shè)計(jì)
建筑入口，特別是北向入口是冬季冷風(fēng)滲入、熱量損失較多的熱工薄弱環(huán)節(jié)。因此，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能采暖建筑時(shí)應(yīng)重視入口處防風(fēng)與密閉處理，盡量減少其造成的熱損失。
建議在建筑物人口處加設(shè)門(mén)斗，北入口將門(mén)斗的入口方向轉(zhuǎn)折90度轉(zhuǎn)為東向，以避開(kāi)冬季寒風(fēng)侵人方向，避免冷風(fēng)直接侵入，同時(shí)要加強(qiáng)密封，還應(yīng)注意必須保證其有足夠的寬度，使人們?cè)谶M(jìn)入外門(mén)之后，有足夠的空間先關(guān)閉外門(mén)，然后再開(kāi)啟內(nèi)門(mén)。
3.太陽(yáng)能建筑的體型
以獲得更多的太陽(yáng)能、熱損失更少為基本原則。從降低能耗角度：一定建筑平面積要盡可能減小外墻長(zhǎng)度；從收集太陽(yáng)能角度：應(yīng)使南向墻面、受光屋頂面與建筑其他外面之比盡可能大，盡可能避免和減少由于南向墻面、屋頂體型變化帶來(lái)的陰影。在多見(jiàn)的矩形平面中，一般長(zhǎng)軸朝向東西的長(zhǎng)方體型最好，正方形次之，長(zhǎng)軸朝向南北的長(zhǎng)方體型最差，坡屋頂好于平屋頂。
4.太陽(yáng)能建筑的外圍護(hù)性能、材料與構(gòu)造
按照我國(guó)目前有關(guān)節(jié)能規(guī)定，目前已進(jìn)入“三步節(jié)能”階段，對(duì)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能已做出了明確規(guī)定，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能建筑時(shí)必須遵守，并且提出更高要求。太陽(yáng)能建筑對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造要求，包括外墻與屋面的保溫方式、材料選擇、構(gòu)造做法要滿足熱工性能指標(biāo)及保證良好的保溫、蓄熱性能。外門(mén)窗是建筑散熱的薄弱環(huán)節(jié)，一些建筑外門(mén)窗的耗熱量與空氣滲透耗熱量之和約占建筑總耗熱量的50％以上。因此，應(yīng)加強(qiáng)門(mén)窗節(jié)能綜合研究，使朝陽(yáng)窗戶(hù)盡可能成為得熱構(gòu)件。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的太陽(yáng)能建筑，地面也應(yīng)增加保溫措施，以提高太陽(yáng)能利用效率。
太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)構(gòu)成
太陽(yáng)能住宅建筑的采暖和生活熱水依托的是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其組成部分包括：太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱器（蓄熱器）、散熱器、補(bǔ)充熱源、控制和管路系統(tǒng)，如圖1所示。
1.太陽(yáng)能集熱器
集熱器是吸收太陽(yáng)輻射并向載熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置，它是熱水器的關(guān)鍵部件。目前，國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能集熱器主要有平板集熱器、真空管集熱器。我國(guó)已成為世界上最大的熱水器生產(chǎn)和應(yīng)用國(guó)家。
2.儲(chǔ)熱器（蓄熱器）
儲(chǔ)熱裝置是儲(chǔ)存熱水并減少向周?chē)岬难b置，一定的熱水蓄熱量主要滿足夜間供熱，使室內(nèi)溫度不致過(guò)大波動(dòng)。儲(chǔ)熱裝置的容量需熱工計(jì)算確定。儲(chǔ)熱器的儲(chǔ)熱效果不僅取決于保溫材料性能的好壞，還與裝置的結(jié)構(gòu)和固定連接方式有關(guān)。
3.散熱器――低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?br>
由于太陽(yáng)能屬低密度熱能源，散熱器選擇的最佳形式當(dāng)屬低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?br>
低溫?zé)崴匕遢椛洳膳窃跇堑貙觾?nèi)設(shè)置加熱埋管形成的輻射采暖系統(tǒng)，使用不高于60℃的熱水流經(jīng)埋入地板的盤(pán)管，所釋放的熱量使混凝土加熱。從地表面散出輻射熱并均勻地將熱量傳到室內(nèi)，由于采用輻射采暖方式，室內(nèi)溫度均勻，梯度合理，室內(nèi)溫度由下而上逐漸遞增，地面溫度高于呼