未來住宅什么樣？

在未來的世界，煙囪林立和馬達轟鳴將不再是對城市的贊美詩。那時候，人們的起居環境將沒有城市的喧囂和“三廢”的污染，霧霾也將成為過去，那時候，花香鳥語，一派寧靜，人們將住進理想的太陽能房屋……

被風“旋轉”起來的房子

美國洛杉磯建筑師邁克爾·伽特澤，在建筑界是一個喜歡標新立異的人。當然，這些標新立異是在太陽能房最基本的要素上進行想象并得以實現的。我們一起來瞧瞧他奇特的太陽能房屋設計：會旋轉的風力公寓，不封口的大涼棚，大型號角房……一句話，利用太陽能和風能，綠色環保又藝術！

旋轉式太陽能住宅

一圈圈，一層層，大窟窿小眼兒的，猛一看，還以為是科學家新發明的機器人呢！這樣的房子看起來像是用來欣賞，而不是用來住人的。不過，大伙還是放心吧，作為建筑師的邁克爾，自然不會設計出不能住人的房子。

這個房子由八個扇形外墻相互疊加，可以圍繞著中央的支撐柱旋轉。外墻是一種百葉窗式的結構，打開時可以透光，封閉時可以遮風擋雨。在天氣好的白天或夜晚，扇形外墻在底座電機的帶動下，可以完全或部分疊加在一起，形成一個開放式或半開放式的亭子，住戶可以充分享受陽光和清新的空氣。遇上風雨天或炎炎烈日時，扇形外墻可以圍成一圈，這時住戶就會擁有一個全封閉、安全而完整的家。

曲折外墻住宅

怎么看，這都不像是座房子，更像是扣著的大型號角。它的奧秘究竟在哪呢？原來，這個房子是由一些部件搭建起來的，要是搬家的話，就方便多了。看來是臨時建筑，那如果暴風雨來臨時，會不會瞬間散架？哪能呢，這種曲折的外墻設計至少可以抵御七級左右的大風。另外，它還能增加太陽照射的面積，讓房子內即使是在冬天，也溫暖無比。如果給曲折的的外墻上貼上太陽能電池板，就可以在夏天給房子降溫，還能滿足日常生活的用電需求，真是一舉兩得。

風涼大棚

看到這建筑，它是特意為風沙大的地區設計的嗎？兩邊不封口，風不住往里灌，沙不會往里鉆嗎？這個擔心真是多余的。因為大棚的屋頂上布滿了渦輪風扇，這些風扇可以吸收四周吹來的風，并用這些風力來發電。因此，無論風沙有多大，無論太陽有多毒，只要進入這個大棚，你就安全了。不僅如此，風涼大棚還可以為附近的居民提供電能。如果再給大棚配備一些插座，行人就可以在里面為自己隨身攜帶的小電器充電啦！

風力旋轉公寓

看來看去，就數這風力旋轉公寓更像房子，而且很漂亮！怎么上面幾層都在動，就像一個大風車？如果你身臨其境，看得眼珠都會瞪圓吧？我們還是來聽聽邁克爾怎么說：“這間公寓共有七層，除了底部的一層不能轉動之外，上面的六層可以隨風轉動。因此，你每分鐘看到的房子外形都不一樣”。原來，這棟公寓由超輕材料制成，所以能隨風轉動。住在里面的人可以隨喜好而自行操控自家房子，例如改變房子的朝向、溫度和景色等。特別要說明一點：風在吹動房子外表的同時還能用來發電，為居民提供夜間照明用電。

看了以上房子的構造，你是不是在擔心是否堅固的同時，大家更關切的是，它們的建筑材料是不是比普通建筑的更結實？大家擔心的問題也正是邁克爾所擔心的。所以在建造這些奇特的房子時，他會不斷選擇最合適的材料，不只希望自己的建筑是藝術品，還希望在新居室概念的基礎上，盡可能地為人類提供最人性化的居住環境。據悉，伽特澤建筑旋轉公寓的構想是源于一處用超輕材料制成的亭子，據說這個亭子輕得可以像船一樣在水上漂浮。后來，伽特澤便開始構想把這種材料用到住宅的建設中來。

什么是太陽房？

“太陽房”一詞最早起源于美國。當人們開始利用玻璃建造房子時，大家就發現，用玻璃建造的房屋與普通房屋有著極大的區別，除了通透和有空間感外，最主要的是房子里的陽光極為充足，而且房內溫暖如春。于是人們，便形象地稱它們為太陽房。

太陽房的原理是直接利用太陽輻射能，把房屋當作一個集熱器，再通過建筑設計把高效隔熱材料、透光材料、儲能材料等有機地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能，達到房屋采暖的目的。

除了采暖，太陽房也能夠吸收太陽的能量來供人們的生活用電。這些電除了給水加熱洗澡之外，還可以用來照明、洗衣服，只要有電的地方就能用得上。住在這樣的房子里，根本不用擔心電費，中央空調可以保持恒溫、恒濕。此外，人們也根本不用擔心停電造成的影響。每天，屋頂的太陽能會把陽光主動儲存下來，即使接連陰雨兩三天，也不用擔心斷電造成家里一片漆黑。

太陽房可以節約75％~90％的能耗，并具有良好的環境效益和經濟效益，成為各國太陽能應用技術的重要方面。在太陽房技術和應用方面，目前，歐洲處于領先地位，特別是在玻璃涂層、窗技術、透明隔熱材料等方面居世界領先地位。日本已利用這種技術建成了上萬套太陽房，包括節能幼兒園、節能辦公室、節能醫院，且在大力推廣，中國也正在推廣綜合利用太陽能，使建筑物完全不依賴常規能源的節能環保性住宅。在不久的將來，太陽房將造福越來越多的人。

被動式太陽房與主動式太陽房

被動式太陽房

被動式太陽房想要獲取所需的太陽能，主要得靠好的建筑方位以及建筑空間的合理布置，挑選熱工性能強的建筑材料，使房屋盡可能地吸收和儲存熱量。如果所獲得的太陽能達到了建筑物采暖、空調所需能量的一半以上，就達到了被動式太陽房的要求。

被動式太陽房的建造要根據當地的氣象條件。在基本上不設置其他設備的情況下，冬季，得有效地吸收和儲存大量的太陽熱能，而到了夏天，又得防止過多的太陽輻射將室內熱量散發到室外，從而達到冬暖夏涼的效果。

被動式太陽房有自己的優點，比如它的構造簡單，造價低廉，維護管理也方便。有利就有弊，被動式太陽房的缺點是室內溫度波動較大，舒適度差，在夜晚、室外溫度較低或連續陰天時，它就得需要輔助熱源來維持室內溫度。

被動式太陽房建設的三要素是集熱、蓄熱、保溫，三者缺一不可，它按集熱形式主要分為以下幾類：

直接受益式：是被動式太陽房中最簡單也最常用的一種。它利用朝向南面的窗子，直接接受太陽能輻射。南窗越大，集取太陽能的作用越大，為了有效地保溫，通常會使用保溫窗簾。太陽輻射會通過南面窗戶直接照射到房內的地面、墻壁和其他物體上，使得它們的表面溫度升高，通過自然對流和換熱，然后用部分能量加熱室內空氣，另一部分能量則貯存在地面、墻壁等物體內部，使得屋內溫度維持到一定的水平。

集熱蓄熱墻式：屬于間接式太陽能采暖系統。陽光會先照射到置于太陽與房屋之間的一道玻璃外罩內的深色儲熱墻體上，然后向室內供熱。比起直接受益式太陽能房，集熱蓄熱墻式室內溫度波動比較小，用來居住很舒適，只是熱效率較低，常常得和其他形式配合使用，才能達到一定的舒適度。集熱蓄熱墻式太陽房還可以調整集熱蓄熱墻的面積，滿足各種房間對蓄熱要求的不同。只是時間久了，玻璃夾層中間會容易積灰，不好清理，影響集熱效果，而且立面涂黑不太美觀，推廣還是有一定的局限性的。

冬季，太陽光透過玻璃蓋板被表面被涂成黑色的重質墻體吸收并儲存起來，墻體帶有上下兩個風口使室內空氣通過集熱蓄熱墻被加熱，形成熱循環流動。玻璃蓋板和空氣層抑制了墻體所吸收的輻射熱向外散失的熱量。重質墻體將吸收的輻射熱以導熱的方式向室內傳遞，冬季采暖過程的工作原理如上圖（a）、（b）所示。但另一方面，冬季的集熱蓄熱效果越好，夏季越容易出現過熱問題。目前，采取的辦法是利用集熱蓄熱墻體進行被動式通風，即在玻璃蓋板上側設置風口，通過上圖（c）、（d）所示的空氣流動帶走室內熱量。另外，利用夜間天空冷輻射使集熱蓄熱墻體蓄冷或在空氣間層內設置遮陽卷簾，在一定程度上也能起到降溫的作用。

附加陽光間式：是集熱蓄熱墻系統的一種發展，將玻璃與墻之間的空氣夾層加寬，形成一個可以使用的空間——附加陽光間。其前部陽光間的工作原理和直接受益式系統相同，后部房間的采暖方式則同于集熱蓄熱墻式。

貯熱屋頂式和自然對流回路式，目前國內采用極少。

主動式太陽房

主動式太陽房是由集熱器、傳熱流體、蓄熱器、控制系統及適當的輔助能源系統構成的。與被動式太陽房相比，其造價比較高。它需要熱交換器、水泵和風機等設備，電源也是不可缺少的，正因為如此，它的室溫能被主動控制，使用也很適宜。主動式太陽房在經濟發達的國家被建造的比較多。

太陽房的節能原理

隨著生活水平的提高，越來越多的人追求更高品位的生活，太陽房由于能提供接近于室外空間的親切感和通透感，在很多城市中大受歡迎。從節能的角度來說，陽光間的改造相當于增加了附加陽光間，加強了對太陽能的利用，能在某些時段提供舒適的環境溫度。在建筑外側設置陽光房，實際上就是增加了一個附加陽光間，這種太陽房是直接受益式和集熱蓄熱墻式的混合產物。其基本結構是將陽光間附建在房子南側，中間用一堵墻(帶門、窗或通風孔)把房子與陽光房隔開。實際上在一天的所有時間里，附加陽光間內的溫度都比室外溫度高，因此，陽光間既可以供給房間以太陽熱能，又可以作為一個緩沖區，減少房間的熱損失，使建筑物與陽光間相鄰的部分獲得一個溫和的環境。

由于陽光間直接受到太陽的照射和加熱，所以它本身就起著直接受益系統的作用。白天，當陽光間內空氣溫度大于相鄰的房間溫度時，開門(或窗或墻上的通風孔)將陽光間的熱量通過對流傳入相鄰的房間，其余時間關閉。陽光間的溫度一般不要求控制，可結合南廊、入口門廳、休息廳、封閉陽臺等設置，用來養花或栽培其他植物，所以，這種附加陽光間式太陽房有時也被稱為附加溫室式太陽房。

世界上最早的太陽能房與目前最新的太陽能房

世界上最早的太陽能房是由美國麻省理工學院于1938年建成的，它是世界上第一幢主動式的太陽房。運用的是能夠控制的采暖方式，用集熱器、貯熱裝置、管道、風機、水泵等設備，“主動”收集、儲存和輸配太陽能。因為它具有利用太陽熱能和節約能源的優點，從它誕生的那天起，就引起了全世界的關注。

住房不用掏電費算得上一件美事吧？就在2015年，挪威“零排放建筑研究中心”和斯內赫塔建筑事務所聯合推出了新型太陽能房。其房頂覆蓋了150平方米的太陽能板，與水平面呈19度角傾斜，朝向東南，確保充分吸收陽光，再加上太陽能熱水器，這套房一年能發電2.32萬千瓦時，而房子本身一年用電7272千瓦時，這已經包括了游泳池和桑拿房的加熱用電量，多出來的電量完全可以供養一部電動車。除發電功能強大外，房子還有專門設計的窗戶和天井用以加強采光，雨水收集設備以提供廁所用水和灌溉用水，每間房配備傳感器以判斷是否需要啟動照明和采暖。這套太陽能房還配備一個用回收木料建成的室外用餐區，以及一個小菜園，讓住戶既減少開支，又能享受田園之樂。

看到這里，價廉、潔靜，能提供現代家庭能源的太陽能房離我們的生活還會遠嗎？推動我們人類現代文明的常規能源——煤、燃料油的大量使用，給我們的生活帶來了嚴重的環境污染和工業“糧食”危機，如何將能源增長與環境保護、能源的開源與節流有機結合，構筑可持續發展的能源基礎，將是我們改善居住條件和環境保護的重要話題。

（作者：劉芳）

發表于 2015-04-21 00:00
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