太阳能在城市使用的规划
摘 要
近几十年来，城市人口增长，能源消耗和能源价格的增长，公众对环境污染以及不可再生能源的破坏的关注，引起了不同群体对现在可持续发展的清洁太阳能的注意。
建筑师和工程师等专家在设计系统、建筑以及设备的时候，就将太阳能考虑在内了。在这些案例中的点滴成功，加速了太阳能系统在建筑物和设备中取代化石燃料等不可持续的资源的步伐。但他们并没有得到连贯应用。换言之，在城市的太阳能项目实施之前，有必要注意到所有与执行有关的事宜，以达到其最佳的效率。这一目标可以通过长时间、多维度的规划实现。
本文重点在于引导城镇有关太阳能的规划和设计。城市规划者应该考虑环境，经济和社会三个方面，从三个相互关联的要素：城市建筑和城市空间、城市基础设施建设和城市土地使用加以考虑，以实现可持续发展的目标。所以，在总结几年的经验后，我们给出了该问题有关的信息和指导，以达到更高效的规划利用太阳能的目的。
关键词：城市太阳能规划; 太阳能潜力; 可持续发展的城市; 太阳能工程计划; 智能基础设施
1简介：对太阳能关注的增加
城镇人口的增加，化石燃料的使用，能源价格，能源消耗和公众对环境的污染破坏、不可再生的能源资源的关注，导致不同的专家，包括楼宇及建造有关的专家寻求能源供应的替代方法。建筑专业人士不再单纯的追求设计的美观而是尝试在设计建筑时，更注重减少使用化石燃料和避免能源浪费。霍格曼（2005）说，自20年前在建筑物上使用太阳能技术就有使用效率方面的突破。他说，有远见的客户以及虽然人数不多，但非常活跃，有创新意识的建筑师、设计师和工程师已经开始在城市规划和建筑中使用和发展太阳能技术和战略（霍格曼，2005年）。他还引用Bernhard Rudofsky在20世纪60年代中期，于纽约现代艺术博物馆举办展览的“没有建筑师的建筑”文化运动。在展览呈现的有关建筑的例子有效地吸引了建筑师的注意力到多样的设计和结构的解决方案上，这些方案融入当地景观，独家使用当地自然的建筑材料，达到了建筑结构的一致性，很好的使用传统的和经得起时间检验的建筑技术。
20世纪60年代末的德国，一组被称为LOGID的建筑师，设计师，工程师和社会学家一起进行了一个旨在生活在一个绿色的环境中的项目。在温室中生活和工作得到了测试和推广。项目的理想化目标是能源自给自足（哈格曼，2005年）。然后，经过一些努力，各种概念，如“生物设计”，“自然的设计”，“交替式的房屋设计”，“可持续建筑”，“生态建筑”，“太阳能建筑”，“有机建筑”，“民居建筑”，“气候建筑”，“绿色建筑”和“自然建筑”已经建立，以创造一个健康环保的环境。今天，这些方法的各个方向都在“生态和太阳能建筑设计”的保护伞下，而这一规范的目的在于走向设计的整体性（哈格曼，2005年）。
“生态和太阳能建筑设计”是以任何形式最大限度地减少对自然的破坏，将自己与周身环境有机的融合的设计。（Hagemann的，2005年）。在其文件中有几项目标：尽可能低的环境污染物输送，化石能源资源尽可能低的消耗，最大程度地利用可再生能源，包括使用主动和被动式太阳能系统，独家使用可再生，可回收，环保无害的建筑材料，摒弃所有会排放不健康气体的建筑材料，特别是当他们使用在建筑物内部时，尽可能低的环境干扰，包括土地使用方面，为当地的动物和植物而改善自然环境，尽可能低的消耗饮用水，减少和避免结算废物沉积，创造有最佳卫生条件和生活条件，对社会有益的，具有成本效益和长期使用价值的建筑，即建筑物必须很容易地可调、可变和可修复。
虽然付出很多努力，但是由于设计师关于太阳能的新技术及战略的信息和知识的有限性、建筑设计限制的不足、城市规划者有关建筑发展的欠考虑、市政当局的不够重视、样例缺乏资金和教育项目的支持等等，在市区大规模的使用新能源还是受限制的。因此，太阳能技术的常规使用只是在少部分建筑中使用。而不能有效地将太阳能转化成其他能源是非常不经济的。
2在城市利用太阳能的必要性
主要有三个原因解释在城市使用和规划太阳能的必要性。首先是世界各地城市人口增长和全球预测的可再生能源资源的枯竭。据在柏林的调查显示，城市建筑消耗的能源40%来自化石燃料，然而，每栋楼其实可以通过不同方式的太阳能光伏系统来使用便宜、可持续的、清洁和健康的太阳能，通过这种方式达到自己供给必要能源的目的。第三个原因是与城市设计和城市基础设施相比，城市结构的长期性。改变城市基础设施以最大可能的利用太阳能和建筑物上的光伏设备，是有价值的和紧迫的，因为每个在今天完成的对城市建筑和基础设施的改动都会对城市结构有长期的影响。
使用这一方法，一些城市例如柏林和纽约已经开始了部分住宅建筑的变动。并且因为一些规章制度和规范的应用，他们欣赏或服从在他们的房子里用太阳能技术替代不可持续的能源。
此外，毫无疑问，市政当局和当地的管理人员在劝说利用太阳能方面也有不容推卸的责任，他们可以通过颁布地方的政策和适当的法律来实现这一目的。因此，在城市建筑中的太阳能技术的发展和扩大，在没有全城规模政策措施的实施的情况下不会轻易发生。柏林可以作为使用太阳能技术的成功典范。1996年，在柏林，通过了“有关建筑与城市规划中的太阳能的欧洲宪章”。宪章提到了一些指令、标准、法规和法律来指导设计，通过这种方法，自然资源将被保存，可再生能源特别是太阳能将得到广泛的使用。
3在城市中利用太阳能的方法
近年来，太阳能得到了不同方式的应用。第一种方法是通过两种方式使用太阳热能：第一种方法，太阳能在房屋设施和其他一些日常必需品中得到使用，如太阳能采暖，通风和空调系统以及太阳能水消毒系统。第二种方法，是使用太阳能电池或光伏设备。光伏也许是在建筑上使用的最有前途的主动式太阳能技术。不同于其他太阳能技术，它已经实现了普及并提供了建筑物上的各种应用程序的解决方案（哈格曼，2005年）。光伏具有其他能源不可比拟的潜在优势。
4太阳能城市规划
太阳能建筑设计的目的在于减少使用化石燃料，有效地利用能源，促进环保、健康的生活作风，更好的利用太阳能。太阳能城市规划是指通过旧城改造，城市拆除和新发展的方式达到的高效太阳能利用。在太阳能城市规划和太阳能建设项目上选择使用什么样的方式依赖于每个项目的具体特点，如地形，气候，消费者的需求和项目的财务资源等。
有正确的眼光和实际的目标是太阳能规划中的重要步骤。考虑太阳能利用的重要性和制定合适的目标是非常重要的。例如，到2050年太阳能城市哥德堡的愿景战略计划就旨在形成一个拥有可持续的能源系统，改变生活方式和价值观念，智能和高效的利用能源的社会。
因此，城市规划者需要考虑三个方面的重要元素：
- 建筑和城市空间
- 城镇土地使用
- 基础设施（能源提供和改造电网）
5结论和建议的指引：
根据世界各地不同城市有关太阳能应用的实验，包括全面的研究，适当综合性的管理和法律环境这三个方面需要注意：
(1)全面的研究：由上面的研究得出，要进行有关太阳能计划的准备，以便协调一个城市的不同部分，不同的目标的选择与展示以及不同的行政管理手段；对当地传统的建筑有目的的调查，以便采取有利于能源节省的建筑结构；进行有关能源利用的优先方案的准备。除了这些方面的准备研究之外，还要鼓励居民在建筑上应用太阳能技术，用各种预报和建模的方法来考虑各个方面，通过太阳能城市“精明增长”的指引，减少能源消耗。
(2)适当综合性的管理：综合的，有目的，理智的和有创造性的管理对每一个新的计划来说都是必要的。因此，管理者要高效的管理，并在城市规划过程中，让工程师，建筑师，城市设计师和规划者有更多和更好的合作机会。
由于城市管理者当局是公共财政资源的管理者，因此，相关的资金计划，定向公共及私人投资和创造性的方案的提出也应该由他们准备。
(3)法律环境：因此，最好是有可以指导设计太阳能容量和日光照射时间的指南以及可以鼓励开发者使用太阳能计划的法律框架。城市的设计者在太阳能设计使用上有重要的作用，因此，具体的城市设计方案要能让设计者和建筑师更自由更有创造力的去设计，这样最终高效利用太阳能的目标才可以达到。
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外文文献出处：期刊
附外文文献原文
Solar Urban Planning and Design
Abstract:
In recent decades, urban population growth, the acceleration of energy consumption and energy price, the increase of public concerns about environmental pollution and the demolition of nonrenewable energies, have adverted the attention of different groups to the use of sustainable, available and clean solar energy as a sustainable energy.
Specialists like architects and engineers have considered solar energy in designing systems, buildings and equipments. Straggle success achieved in the case, cause the progress of replacing solar systems in buildings and equipments instead of systems consuming unsustainable resources like fossil fuel to be accelerated. But they have not applied coherently yet. In other words, before the enforcement of solar projects in cities, it is necessary to note all the dimensions related to their execution in order to reach their optimum efficiency. The goal that could be attained by long-time and multi dimensional planning.
This paper guides the focus of urban and town planning and design on the application of solar energy. That urban planners should consider three aspects of environment, economy and society in three related elements of cities consisting buildings and urban spaces, urban infrastructures and urban land uses to achieve sustainable goals is discussed in this paper. So, after the review of few experiences, the issues and guidelines whose consideration lead to the more efficient solar urban planning and design are outlined.
Key words: Solar Urban Planning- Solar Potential- Sustainable City- Solar Master Plan- Smart Infrastructure
1. Introduction: the increase of attention to solar energy
The increase of urban population, activities and technologies using fossil fuels, energy price, energy consumption and the increase of public concerns about environmental pollution and the destroy of non-renewable energy resources, are causing different experts including specialists related to building and construction to look for alternative ways of energy provision. Building professionals have not considered the aim of good design aesthetically more and try to design the buildingrsquo;s characteristics and requirements in depend on the decrease of using fossil fuels and avoidance of wasting energy. Hagman(2005) says that great improvements in energy efficiency of buildings or the utilization of solar technologies on buildings have been made since 20 years ago. He says that visionary clients as well as a small but very active and innovativw community of architects, designers and engineers took the risk to use and to develop further solar technologies and strategies for urban plans and buildings (Hagman, 2005). He also addresses to the cultural movement of Bernhard Rudofsky in the middle of 1960rsquo;s in holding an exhibition “ Architecture without Architects” in the Museum of Modern Art, New York. Building examples presented in the exhibition are effective in the attraction of architectrsquo;s attention to the variety of design and structural solutions, Integration in the local landscape, exclusive use of locally available, natural construction materials, uniformity of the construction structures, application of traditional and time-tested construction techniques.
In Germany, at the end of the 1960rsquo;s a group of architects, designers, engineers and sociologist, called LOG ID, were aiming at a life within a green environment. The life and work in a greenhouse got tested and promoted. Home designs, similar energy gaining and a heat storage. The idealistic goal was the dream of the self-supply(Hagemann,2005). Then, straggle efforts have been done and various concepts such as “ Biological design”, “Natural Design”, “AlternateBuilding Design”, “Sustainable Architecture”, “Ecological Architecture”, “Solar Architecture”, “Organic Architecture”, “Vernacular Architecture”, “Climate Architecture”, “Green Architecture” and “Natural Architecture” have been created in order to create a healthy and environmentally friendly environment. Today these single approaches of the various directions are adopted under the umbrella of an “ecological and solar building design” which aims at a holistic design approach(Hagemann,2005).
“Ecological and Solar Building Design” can be described as any form of design that minimizes environmentally destructive impacts by integrating itself with the living processes(Hagemann,2005). Some of the targets Hagman (2005) presented as the targets of ecological and solar design in its paper are lowest possible pollutant delivery at the environment,lowest possible power consumption from fossil energy resources, maximum use of renewable energy sources including the use of active and passive solar systems, exclusive use of renewable, recyclable and environmentally harmless construction materials, exclusion of all building materials with unhealthy out gassing, in particular if they are used inside the building, lowest possible interference of the environment including the use of land, improvement of the natural conditions for a diverse local-oriented animal and plant world, lowest possible consumption of drinking water, reduction and avoidance of the settlement waste to be deposited, optimal lifehygienic conditions and socially beneficial living conditions, cost effective building construction, creation of a long-term use-value, i.e. the building must be easily adjustable, alterable and repairable.
Although the effort, the limited information and knowledge of architects about new technologies and various designs of solar technologies and its strategies, the scarce of limitations of architectural plan, low knowledge of urban planners on consideration of prerequisites of buildingdevelopment and urban authoritiesrsquo; inadequate attention in financial and educational programs to sample projects, prohibit the vast development of using th
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