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摘 要：面对日益严峻的能源危机和环境恶化，越来越多的国家开始把太阳能当做城市未来的重要能源之一。本文探讨了当今城市中太阳能应用的背景，对国外如何将太阳能的应用与城市规划相结合的实例进行解析，对高密度城市环境太阳能利用进行了初步分析，探索城市规划自上而下整体层面的太阳能利用策略。
关键词：城市 太阳能 低消耗
一、城市中太阳能应用的背景
现代城市中日益严重的能源危机和环境污染，使人们越来越关注对世界上一切能源的根本之源——太阳能的利用。在城市中对太阳能能源利用的首要条件是，保证建筑物或景观暴露在充足的阳光下，由于这个原因，对太阳能利用的同时会对城市景观产生一定的影响，也要求控制建筑物之间的相互遮挡。在建筑密度低的城市中，建筑物之间的遮挡少，有实现利用太阳能的条件，然而在高密度的城市中，建筑物之间会产生大量的阴影遮挡，导致无法接收到利用太阳光辐射。
因此在城市建设的过程中应将太阳能应用纳入需要考虑的重要因素，特别是针对人口众多、资源紧张的发展中国家，需要把城市紧凑发展和太阳能能源应用相结合，如城市规划中建筑的体量、道路的布局和城市风貌中屋顶的设计。像在城市规划初级阶段，根据自然采光日的照角度设计建筑物的最佳朝向，为以后城市对太阳能辐射的利用提供基础。
二、国外对太阳能应用的概况
目前国外对太阳能应用的研究已经不局限在建筑单体节能，而是从城市的尺度上研究城市空间布局、公共开敞空间、市政设施与建筑结构这个共同的整体。太阳能应用不管是被动式还是主动式，其所需的基本条件是一致的。建筑物上应用光伏（PV）系统，比如安装在暴露在阳光下的屋顶和墙壁，来利用太阳能辐射清洁地产生电力，减少使用非再生能源的需求。光伏系统作为一种新的建筑元素——建筑一体化光伏系统（BIPV），跟墙壁、屋顶或遮阳设施系统合为一体，充分满足可持续发展的需求，在各种建设中有着一定经济优势和多功能性。
在德国通过对太阳能研究表明，将光伏发电设施安装在城市光照最充分的位置，可以为城市贡献需要总电量的25%，并将光伏系统和城市的电网基础设施相结合，可以讲把余的电量重新分配，避免产生能源浪费。政府先委托有关机关进行市区重建或建设区域内的太阳辐射模拟和遮阳阴影分析，进而评估规划方案里的建筑体量和布局，对建筑的高度、间距提出建议，以便保证建筑获得理想的日照条件。荷兰是在早起规划中考虑太阳能因素的国家之一，目前在新建项目中荷兰会进行自上而下的规划，将光伏系统规划加入到城市设计的优化调整中去。例如1999年尼乌兰项目是荷兰的首次大型城市光伏项目，在城市土地规划阶段中考虑了地块分配与优化太阳能利用的结合措施，为以后能在适宜的屋顶上尽可能多地安装太阳能电池板。
三、对太阳能应用实例分析
德国首都柏林2004年进行的城市太阳能总体规划，是对城市不同片区对太阳能利用潜力的划分。在规划研究过程中，德国可再生能源公司Ecofys依据每个地块不同的历史和用途，测定太阳能辐射数据，将其划分为20个片区类型。为了实现这一目标，他们建立了太阳能分级因子，把建筑的太阳能辐射和净建设面积相联系，用来简化描述一个地区内的太阳能质量的高低。最后将这种评价在柏林的总图上绘成太阳能潜力图，入编为“环境地图集”，根据太阳能分级因子，选定一些区域为优先发展地区进行太阳能光伏集成应用。
在柏林确定城市太阳能总体规划后成立了专业的项目规划小组，其工作的内容是如何将城市中太阳能的利用措施转化为实际项目，为在城市不同的地区实施来实现对太阳能的实际利用。其中的一个试点项目是“新克尔恩-舒丁”工业区，其中存有1980年代建设的工业区和1950～1970年代建设的工业区，对该区内的屋顶和外墙进行了太阳能分级因子计算（表1）。经过计算，整个片区每年通过太阳能发可提供33500兆瓦时，且由于是工业建筑，基本没有对空间的取暖需要，这种类型的区域适合用光伏系统进行发电。
表1 太阳能分级因子计算结果
在方案中，策划发起对太阳能利用的屋顶运动，提供一个平台来动员业主对建筑屋顶和外墙的投资或获取开发的使用权，并提供相关的金融和咨询服务。然而项目的实施也存在着许多困难，其主要原因有两点，一是对个人投资来说获益不大，私营公司不愿为现有的建筑进行再次投资；二是光伏系统在公众中还没有获得普遍认识，仍需要提供一定的参与激励沟通，宣传其实现后对太阳能利用的巨大潜力。
四、结语
如何降低城市能耗，已成为我国进行可持续发展亟待解决的首要问题，借鉴国外的实践经验和已有的理论成果，由于在城市环境中太阳能利用存在许多制约，必须在城市规划早期将形体环境和对太阳能的利用统进行一体化设计。在我国城市中太阳能资源丰富，如在济南，通过设置屋面集热器，依靠太阳能采暖可节能73.72%，如果在南墙面面积的1/2和屋面均设置集热器，节能可达到85.05%。如在城市设计层面上可以根据被动式的环境处理方法，像根据日照方向设计开放庭院、利用建筑物在夜间自然冷却等。在城市层面上，要求对城市功能布局、交通组织和营运管理等进行全面设计。
参考文献：
[1]Herzo. T.在建筑和城市规划中应用太阳能的欧洲宪章[J].建筑学报，1999（1）：12-14.
[2]甄霞.济南地区居住建筑太阳能采暖节能效果分析[J].中国住宅设施，2006（9）：61-62.
[3]周晓东.欧盟太阳能热利用发展现状和思考[J].太阳能，2008（4）：62-63.
[4] 姚润明.能效建筑规划设计方法[J].建筑学报， 2004（ 1）： 38 -41
[5]Colin Porteous. The New Eeo-Architecture： Alternatives from the Modern Movement.[M].SPonPress，2002
[6]Sim Van Der Ryn. Integral Design. In： The Design Connection： Energy And Technology in Architecture[M].Van Nostrand Reinhold Company，1981
关键词：城市 太阳能 低消耗
一、城市中太阳能应用的背景
现代城市中日益严重的能源危机和环境污染，使人们越来越关注对世界上一切能源的根本之源——太阳能的利用。在城市中对太阳能能源利用的首要条件是，保证建筑物或景观暴露在充足的阳光下，由于这个原因，对太阳能利用的同时会对城市景观产生一定的影响，也要求控制建筑物之间的相互遮挡。在建筑密度低的城市中，建筑物之间的遮挡少，有实现利用太阳能的条件，然而在高密度的城市中，建筑物之间会产生大量的阴影遮挡，导致无法接收到利用太阳光辐射。
因此在城市建设的过程中应将太阳能应用纳入需要考虑的重要因素，特别是针对人口众多、资源紧张的发展中国家，需要把城市紧凑发展和太阳能能源应用相结合，如城市规划中建筑的体量、道路的布局和城市风貌中屋顶的设计。像在城市规划初级阶段，根据自然采光日的照角度设计建筑物的最佳朝向，为以后城市对太阳能辐射的利用提供基础。
二、国外对太阳能应用的概况
目前国外对太阳能应用的研究已经不局限在建筑单体节能，而是从城市的尺度上研究城市空间布局、公共开敞空间、市政设施与建筑结构这个共同的整体。太阳能应用不管是被动式还是主动式，其所需的基本条件是一致的。建筑物上应用光伏（PV）系统，比如安装在暴露在阳光下的屋顶和墙壁，来利用太阳能辐射清洁地产生电力，减少使用非再生能源的需求。光伏系统作为一种新的建筑元素——建筑一体化光伏系统（BIPV），跟墙壁、屋顶或遮阳设施系统合为一体，充分满足可持续发展的需求，在各种建设中有着一定经济优势和多功能性。
在德国通过对太阳能研究表明，将光伏发电设施安装在城市光照最充分的位置，可以为城市贡献需要总电量的25%，并将光伏系统和城市的电网基础设施相结合，可以讲把余的电量重新分配，避免产生能源浪费。政府先委托有关机关进行市区重建或建设区域内的太阳辐射模拟和遮阳阴影分析，进而评估规划方案里的建筑体量和布局，对建筑的高度、间距提出建议，以便保证建筑获得理想的日照条件。荷兰是在早起规划中考虑太阳能因素的国家之一，目前在新建项目中荷兰会进行自上而下的规划，将光伏系统规划加入到城市设计的优化调整中去。例如1999年尼乌兰项目是荷兰的首次大型城市光伏项目，在城市土地规划阶段中考虑了地块分配与优化太阳能利用的结合措施，为以后能在适宜的屋顶上尽可能多地安装太阳能电池板。
三、对太阳能应用实例分析
德国首都柏林2004年进行的城市太阳能总体规划，是对城市不同片区对太阳能利用潜力的划分。在规划研究过程中，德国可再生能源公司Ecofys依据每个地块不同的历史和用途，测定太阳能辐射数据，将其划分为20个片区类型。为了实现这一目标，他们建立了太阳能分级因子，把建筑的太阳能辐射和净建设面积相联系，用来简化描述一个地区内的太阳能质量的高低。最后将这种评价在柏林的总图上绘成太阳能潜力图，入编为“环境地图集”，根据太阳能分级因子，选定一些区域为优先发展地区进行太阳能光伏集成应用。
在柏林确定城市太阳能总体规划后成立了专业的项目规划小组，其工作的内容是如何将城市中太阳能的利用措施转化为实际项目，为在城市不同的地区实施来实现对太阳能的实际利用。其中的一个试点项目是“新克尔恩-舒丁”工业区，其中存有1980年代建设的工业区和1950～1970年代建设的工业区，对该区内的屋顶和外墙进行了太阳能分级因子计算（表1）。经过计算，整个片区每年通过太阳能发可提供33500兆瓦时，且由于是工业建筑，基本没有对空间的取暖需要，这种类型的区域适合用光伏系统进行发电。
表1 太阳能分级因子计算结果
在方案中，策划发起对太阳能利用的屋顶运动，提供一个平台来动员业主对建筑屋顶和外墙的投资或获取开发的使用权，并提供相关的金融和咨询服务。然而项目的实施也存在着许多困难，其主要原因有两点，一是对个人投资来说获益不大，私营公司不愿为现有的建筑进行再次投资；二是光伏系统在公众中还没有获得普遍认识，仍需要提供一定的参与激励沟通，宣传其实现后对太阳能利用的巨大潜力。
四、结语
如何降低城市能耗，已成为我国进行可持续发展亟待解决的首要问题，借鉴国外的实践经验和已有的理论成果，由于在城市环境中太阳能利用存在许多制约，必须在城市规划早期将形体环境和对太阳能的利用统进行一体化设计。在我国城市中太阳能资源丰富，如在济南，通过设置屋面集热器，依靠太阳能采暖可节能73.72%，如果在南墙面面积的1/2和屋面均设置集热器，节能可达到85.05%。如在城市设计层面上可以根据被动式的环境处理方法，像根据日照方向设计开放庭院、利用建筑物在夜间自然冷却等。在城市层面上，要求对城市功能布局、交通组织和营运管理等进行全面设计。
参考文献：
[1]Herzo. T.在建筑和城市规划中应用太阳能的欧洲宪章[J].建筑学报，1999（1）：12-14.
[2]甄霞.济南地区居住建筑太阳能采暖节能效果分析[J].中国住宅设施，2006（9）：61-62.
[3]周晓东.欧盟太阳能热利用发展现状和思考[J].太阳能，2008（4）：62-63.
[4] 姚润明.能效建筑规划设计方法[J].建筑学报， 2004（ 1）： 38 -41
[5]Colin Porteous. The New Eeo-Architecture： Alternatives from the Modern Movement.[M].SPonPress，2002
[6]Sim Van Der Ryn. Integral Design. In： The Design Connection： Energy And Technology in Architecture[M].Van Nostrand Reinhold Company，1981