光伏建筑一体化的特点和设计思考
光伏建筑一体化
政策补偿光伏建筑一体化提出了“建筑物自我发电、自我供电”的新概念，即建筑物与光伏发电的集成化，在建筑物的外围护结构表面上布设光伏阵列产生电力。
把光伏器件用做建材。
必须具备建材所要求的几项条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。
若是用于窗户、天窗等，则必须能够透光，就是说既可发电又可采光。
除此之外，还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素。
光伏与建筑相结合的形式主要包括与屋顶相结合，与墙相结合，与遮阳装置相结合等方式。
1、建筑光伏一体化的特点：（1）并网系统光伏阵列安装在闲置的建筑物屋顶或墙面上，无需占用土地或增建其它基础设施，适用于人口密集的城市，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。
（2）所发电能馈入电网，省掉蓄电池，节省建设投资与维护费用，从而使发电成本大为降低。
提高了系统的平均无故障时间和防止蓄电池的二次污染。
（3）分布式建设可原地发电、原地用电，使输电成本和损耗变得最小。
在一定距离范围内可以节省常规电网的投资。
（4）本地发供电，进出电网灵活。
夏季由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。
而这时也是光伏阵列发电最多的时候。
BIPV系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而缓解高峰电力需求。
（5）由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。
（6）由于光伏电池的组件模块化，光伏阵列安装起来很简便，而且可以任意选配发电容量。
(7)光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用并发挥多种功能，同时降低了建设费用；使建筑物科技含量大大提高，减少了光伏系统成本的回收器，增加了“卖点”。
(8) 避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，这对于环保要求严格的今天与未来更为重要。
(9)发展前途远大。
并网光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。
光伏建筑一体化的特点和设计思考
环 境 ， 国在联 合 国环 境 与 发展 特 别 会 议上 宣 布 美 美
国将实施 “ 万 太 阳能 屋 顶 ” 划 ， ２ １ 百 计 到 ０ ０年 要 在
德 国在光伏组件与建筑相结合 方面也取得了很大 进展 ， Ｓ Ａ Ｅ所属几家公司分别推 出了多种光伏组件 ， 其
筑 设 计 、 电系 统 设 计 、 构 安 全 性 与 构造 设 计 等 。该 技 术 值 得 大力 推 广 应 用 。 发 结
关 键 词 ： 伏 建 筑 一 体 化 ； 伏 方 阵 ； ＩＶ设 计 光 光 ＢＰ 中 图 分 类 号 ： Ｕ ４ ．１ Ｔ ２ １９ 文 献 标 识 码 ： Ｂ ’ 文 章 编 号 ：０ ８—３０ （０ ０ ０ ０ ５ １０ ７ ７ ２ １ ） ６— ０ ０—０ ３
一
般用做 屋顶材 料 。三洋 电气公 司还 推 出了半 透 明
和不透 明的非 晶硅玻璃组件 ， 于商业 建筑 物的垂直 用
幕墙 。其半 透 明组 件 的透 光 率 为 ３ ％ ， 可作 为 窗 ０ 既 户采光用 ， 又可用 于发 电 （ 目前德 国也 有类 似 产 品） 。 以上光伏组 件 已安 装 在三 洋 电气 公 司、 ｓｋ ｓ Ｆｕ ａａ电力 公 司等办公楼建筑 物上 。 日本 三家 公 司 （ 水建 筑 、 清 夏普 、 川崎制铁 ） 合作研 制 了一种新 型建 筑材料 ， 即把 太 阳能电池安装在建筑 材料里 ， 按需要 制成三种 材 并 料 ， 于屋顶和外墙 。而近期 日本通 产省 又宣布 了执 用
Ｂｕｌｉｇ ａ ｄ Ｓｏ ｓｇ ｎ ｉｅａ ｉｎ ｉ ｎ ｎ ｍｅ Ｄｅ ｉｎ Ｃｏ ｓｄ ｒｔ ｓ ｄ ｏ
建筑工程中的太阳能建筑一体化设计
建筑工程中的太阳能建筑一体化设计太阳能作为一种清洁、可再生的能源，被广泛应用于建筑工程中的能源供应。
随着人们对环境保护和可持续发展的关注日益增强，太阳能建筑一体化设计成为了现代建筑工程的重要组成部分。
一、太阳能建筑一体化设计的意义在传统的建筑工程中，建筑只是简单地承载和隔离人类的居住和工作空间，而太阳能建筑一体化设计则将太阳能利用融入到建筑中，提供了更多的功能和价值。
1. 节约能源：太阳能建筑一体化设计能够最大限度地利用太阳能，减少对传统能源的需求，实现能源的节约与减排。
2. 提高建筑性能：太阳能建筑一体化设计将太阳能热利用、光伏发电等技术融入建筑，提高建筑的热舒适性和能源利用效率。
3. 实现可持续发展：太阳能建筑一体化设计以可持续发展为目标，使建筑与自然环境实现良好的融合，更好地满足人们的需求。
二、太阳能建筑一体化设计的主要原则太阳能建筑一体化设计需要遵循一系列原则，以保证设计方案的实用性和可行性。
1. 建筑适应性：太阳能建筑一体化设计需要根据建筑的朝向、气候特点和功能需求，合理安排太阳能设施的布局和性能参数。
2. 能源利用效率：太阳能建筑一体化设计应当最大程度地提高太阳能的吸收、利用和转换效率，确保能源的充分利用。
3. 综合性能优化：太阳能建筑一体化设计需要综合考虑建筑结构、能源系统、环境条件等因素，实现整体性能的最优化。
4. 美观与功能统一：太阳能建筑一体化设计需要将太阳能设施与建筑的外观、功能融为一体，实现美观与功能的统一。
三、太阳能建筑一体化设计的具体应用太阳能建筑一体化设计已经在各类建筑工程中得到了广泛应用，涉及住宅、商业、工业等各个领域。
1. 太阳能建筑外墙：通过将太阳能电池板安装在建筑外墙上，实现太阳能光伏发电和建筑立面的美观统一。
2. 太阳能建筑屋顶：利用太阳能光伏电池板或太阳能热水管路覆盖在建筑屋顶上，实现电力和热能的收集和利用。
3. 太阳能建筑阳台：在建筑阳台上设置太阳能热水器或太阳能光伏电池板，实现太阳能资源的合理利用。
光伏建筑一体化的优缺点有哪些？
光伏建筑一体化是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。
与建筑相结合的光伏系统，可以作为独立电源或者以并网的方式供电当系统参与并网时，可以不需要蓄电池，但需要与电网的装置，而与并网发电是当今光伏应用的新趋势。
将光伏组件安装在建筑物的屋顶或外墙，引出端经过控制器与公共电网相连接需要向光伏阵列及电网并联向用户供电，这就组成了并网光伏系统。
那么，光伏建筑一体化有哪些优点和缺点呢？一、光伏建筑一体化的优点1.绿色能源。
太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源，是应用太阳能发电，不会污染环境。
太阳能是最清洁并且是免费的，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。
它又是一种再生能源，取之不尽，用之不竭。
2.不占用土地。
光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要；夏天是用电高峰的季节，也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期，对电网可以起到调峰作用。
3.太阳能光伏建筑一体技术采用并网光伏系统，不需要配备蓄电池，既节省投资，又不受蓄电池荷电状态的限制，可以充分利用光伏系统所发出的电力。
4.起到建筑节能作用。
光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，所以也可以起到建筑节能作用。
因此，发展太阳能光伏建筑一体化，可以“节能减排”。
二、光伏建筑一体化的缺点1.造价较高。
光伏建筑一体化建筑物造价较高。
一体化设计建造的带有光伏发电系统的建筑物造价较高，在科研技术方面还有待提升。
2.成本高。
太阳能发电的成本高。
太阳能发电的成本是每度2.5元，比常规发电成本每度1元翻倍。
3.不稳定。
光伏发电不稳定，受天气影响大，有波动性。
这是由于太阳并不是一天24小时都有，因此如何解决太阳能光伏发电的波动性，如何储电也是亟待解决的问题。
原标题：光伏建筑一体化的优缺点有哪些？。
一 光伏建筑一体化特点
一光伏建筑一体化特点太阳能光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic，简称BIPV)是将太阳能发电系统与城、乡各类建筑物结合为一体，提出了一个“建筑物自我发电、自我供电”的新概念。
主要特点：1建筑物成为绿色能源的一部分。
光伏阵列以建材或构件形式安装在建筑物屋顶或墙面上，建筑物成为光伏发电系统的一部分，提供无污染、无排放的绿色能源。
2节约土地资源。
光伏系统与建筑构成一体，无需占用土地或增建其它基础设施，适用于城镇、乡村，节约珍贵的土地资源。
3节约输变电建设成本。
光伏建筑一体化可分布式建设，就地发电、就地使用，节约了输电成本、减少了线路损耗，节省了常规电网的投资。
4缓解高峰电力需求。
夏季是光伏系统发电高峰期，也是制冷设备用电高峰期， BIPV系统可缓解高峰电力需求。
5有利建筑节能。
由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。
6替代建筑材料和装饰材料。
光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，物质资源被充分利用实现多种功能，减少了光伏发电成本的回收期。
7节能减排效果明显。
光伏发电不用石化能源也避免了石化能源所产生的的CO2、SO2等有害气体的排放。
二光伏建筑一体化的分类光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，根据光伏电池与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。
这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。
由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最方便的安装方式。
另一类是光伏电池与瓦、砖、建材、玻璃等建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料，以此构成光电瓦屋顶、光电幕墙等。
光伏电池与建筑材料的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。
光伏建筑一体化技术的研究进展
光伏建筑一体化技术的研究进展随着现代化技术的飞速发展，光伏建筑一体化技术也得到了广泛关注。
光伏建筑一体化技术是指将建筑与光伏发电技术相结合，使建筑物本身具有光伏发电的功能，以实现可持续发展和环保目标。
本文旨在对光伏建筑一体化技术的研究进展进行探讨。
一、光伏建筑一体化技术的优点光伏建筑一体化技术的最大优点在于，可以将建筑和光伏发电技术相结合，实现可持续发展。
随着全球气候变暖和人口增长，能源需求不断增加，传统能源的消耗和污染也不断加剧。
光伏建筑一体化技术可以有效地解决这些问题。
首先，光伏建筑一体化技术可以为建筑提供清洁能源，减少对传统能源的依赖。
其次，光伏建筑一体化技术可以大幅度降低建筑的能耗，减少对环境的污染和对自然资源的消耗。
最后，光伏建筑一体化技术可以降低建筑和光伏发电设备的成本，节约投资成本。
二、光伏建筑一体化技术的研究进展随着可再生能源市场的壮大，光伏建筑一体化技术的研究进展也日益显著。
目前，光伏建筑一体化技术的研究进展主要表现在以下几个方面。
1. 动态光伏建筑一体化技术的研究传统的光伏建筑一体化技术是将光伏模块集成到建筑的墙壁和屋顶上。
而动态光伏建筑一体化技术则是利用可旋转的光伏模块，将其安装在建筑的立面上，以跟随太阳的角度自动旋转，保证最大的光伏发电效率。
这种技术可以更好地利用太阳能，提高能源利用效率。
2. 光伏幕墙建筑一体化技术的研究光伏幕墙建筑一体化技术是指将光伏发电模块集成到建筑的幕墙上，取代传统的幕墙材料。
这种技术可以保持建筑外观的美观和建筑的保温隔热性能，同时也可以为建筑提供光伏发电功能。
3. 光伏天窗建筑一体化技术的研究光伏天窗建筑一体化技术是指将光伏发电模块集成到建筑的天窗上，利用天窗接收阳光提供光伏发电功能。
这种技术可以在保证建筑采光的同时，为建筑提供清洁能源。
4. 光伏夹层建筑一体化技术的研究光伏夹层建筑一体化技术是指将光伏发电模块集成到建筑的夹层板材中，既可以为建筑提供采光功能，又可以利用阳光提供光伏发电功能，并且这种技术可以保证建筑的结构稳定性。
太阳能光伏系统的建筑一体化设计
太阳能光伏系统的建筑一体化设计随着环保意识的提升和对可再生能源的需求日益增长，太阳能光伏系统在建筑领域中扮演着重要角色。
传统的建筑设计和太阳能光伏系统的集成往往是独立进行的，导致一些问题如能源浪费、视觉重负荷等逐渐浮出水面。
因此，将太阳能光伏系统与建筑一体化设计相结合，成为了现代建筑设计的新趋势。
太阳能光伏系统的建筑一体化设计是指在建筑设计的初期，将光伏组件、相关系统以及电气设备等整合到建筑的各个方面，从而将太阳能光伏系统无缝地融入建筑结构和环境中。
这种一体化设计的好处在于，能够最大限度地提高太阳能光伏系统的效率，并且减少对建筑整体造型和视觉设计的影响。
首先，太阳能光伏系统的建筑一体化设计可以优化光伏组件的布置和安装方式，提高光伏系统的发电效率。
通常情况下，传统的光伏组件常常以飞架的形式安装在建筑屋面上，这不仅影响了建筑整体造型，还限制了光伏组件的布置密度。
而建筑一体化设计则能够将光伏组件嵌入到建筑结构中，充分利用建筑的外墙、屋顶等空间进行光伏组件的布置，使得光伏系统的发电面积增大，进而提高了发电效率。
其次，太阳能光伏系统的建筑一体化设计还可以使得建筑在能源利用方面更为高效。
通过在建筑外墙和屋顶处安装光伏组件，可以将太阳能转化为电能，供给建筑的日常用电需求。
同时，光伏系统配备的电池储能设备还可以将多余的电能储存起来，以备晚上或阴天使用，从而进一步提高了能源利用效率和节能效果。
此外，太阳能光伏系统的建筑一体化设计还能为建筑带来更加舒适和宜居的环境。
通过合理设计和布置光伏组件，可以为建筑提供遮阳、隔热和保温的功能，降低建筑内部空间的温度和日照照度，从而提高了建筑的舒适性。
同时，光伏组件还能有效地吸收外界的噪音和振动，提高建筑的隔音效果，进一步改善了建筑的宜居性。
然而，太阳能光伏系统的建筑一体化设计也面临一些挑战和限制。
首先，建筑的形状、朝向和周围环境等因素会对光伏系统的效率产生影响，因此需要在设计初期进行充分的分析和评估。
光伏建筑一体化范文
光伏建筑一体化范文光伏建筑一体化是指将光伏发电技术和建筑设计相结合，将太阳能光伏电池板直接安装在建筑物的外墙、屋顶、阳台、遮阳蓬等位置，通过吸收太阳能转换为电能，实现建筑物自给自足的电力供应。
光伏建筑一体化不仅能够满足建筑物自己的用电需求，还能将多余的电力输送到电网上，实现对外供电。
首先，光伏建筑一体化可以有效节约能源。
由于太阳能是一种可再生的能源，通过光伏建筑一体化能够有效地利用太阳能，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗。
其次，光伏建筑一体化可以减少对环境的污染。
相比传统的燃煤发电方式，太阳能发电不会产生任何污染物，不会产生废气和废水，对环境的影响非常小。
再次，光伏建筑一体化可以提升建筑物的外观和形象。
传统的太阳能发电系统往往需要额外的安装空间，会影响到建筑物的美观性。
而光伏建筑一体化将太阳能电池板与建筑物完美地结合在一起，不仅不会破坏建筑物的外观，反而可以增加建筑物的现代感和科技感。
最后，光伏建筑一体化可以提供可靠的电力供应。
太阳能光伏发电系统不仅可以给建筑物自己提供电能，还可以将多余的电能卖给电网，实现对外供电。
这不仅可以实现建筑物自给自足，还可以为建筑物的主人带来经济利益。
在实际应用中，光伏建筑一体化已经取得了一些成功的案例。
比如中国上海世博园的中华馆就采用了光伏建筑一体化技术，将太阳能电池板直接安装在建筑物外墙上，实现了建筑物的自给自足。
此外，德国柏林植物园也有一座光伏建筑一体化的设施，该设施将太阳能电池板安装在屋顶上方的遮阳蓬上，不仅为植物园提供了照明和通电设备所需的电力，还为周边社区供电。
然而，目前光伏建筑一体化还存在一些挑战和问题需要解决。
首先，光伏建筑一体化的成本较高，需要投入大量的资金。
其次，光伏建筑一体化需要积极的政策支持，包括太阳能发电补贴和优惠政策等。
最后，光伏建筑一体化的技术仍然需要进一步完善和提升，例如提高光伏电池板的转换效率、降低材料的成本等。
总之，光伏建筑一体化是一种创新的太阳能利用方式，具有广阔的应用前景和巨大的经济和环境效益。
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收稿日期 : 2010 - 02- 05 作者简介 : 吕惠萍 ( 1962 ) , 女 , 浙江东阳人 , 高级工程师 , 从事建筑管理工作。
第 6期
吕惠萍 : 光伏建筑一体化的 特点和设计思考
51
产机构开展光伏组件与建筑相结合的研究开发。目 前在全国范围内已推广 150 万套太阳能屋顶 。 中国的太阳能光伏技术也具有了一定的规模。 随着光伏发电领域的转变 , 我国 B IPV 系统的研究 与开发也取得了很大的发展。 B IPV 的开发已经成为大规模利用光伏技术发 电的一大研究热点, 西方发达国家都把它作为重点 项目积极进行研究。除了在屋顶安 装光伏电池板 外 , 也推出了把光伏电池装在瓦片内的产品。可以 预计, 光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要 的领域之一 , 其发展前景十分广阔, 并且有着巨大的 市场潜力。随着常规能源的日益枯竭, 人们环保意 识的日益提高, 以及由此促进的制造工艺的革新和 技术的发展 , BIPV 一定会展现出强大的生命力
。
2 光伏建筑一体化 ( BIPV )的形式与特点
2 . 1 光伏建筑一体化的形式 光伏与建筑的结合有三种系统 : 建材型光伏系 统 ; 建筑构件型光伏系统; 安装型光伏系统。 2 . 1 . 1 建材型光伏系统 建筑与光伏的进一步结 合是将太阳能电池与建筑材料复合在一起 , 成为不 可分割的材料组件形式, 如光伏瓦、 光伏砖、 光伏屋 面卷材等。用光伏组件代替部分建材, 作为建筑物 的屋面瓦、 卷材和外墙砖 , 这样既可用做建材 , 也可 用以发电, 可谓物尽其美。 2 . 1 . 2 建筑构件型光伏系统 组合在一起或独立 成为建筑构件的光伏构件 , 可用于框架结构建筑物 的外围护墙板、 幕墙、 屋面板 , 把整个围护结构做成 光伏阵列, 既可吸收太阳直射光 , 也可吸收太阳反射 光。目前已经研制出大尺度的彩色光伏模块 , 可以 实现以上目的, 还可使建筑外观更具魅力。其次也 可组合成雨篷、 栏板、 遮阳板等光伏构件, 成为既可 吸收太阳能源, 也具有使用功能的建筑物构件。 2 . 1 . 3 安装型光伏系统 把封装好的光伏组件 (平板 或曲面板 )架空安装在居民住宅或建筑物的屋顶或墙 面上, 再与逆变器、 蓄电池、 控制器、 载荷等装置相联。 光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。 2 . 2 光伏建筑一体化的特点 把光伏组件用做建材、 建筑构件, 必须具备建材和 建筑构件所需要的几项条件: 坚固耐用、 保温隔热、 防 水防潮、 适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户、 天 窗等, 则必须能够透光, 就是说既可发电又可采光。除 此之外, 还要考虑安全性能、 外观和施工简便等因素。 从建筑、 技术和经济角度来看, 光伏建筑一体化
定不是安装空调式的简单固定, 而是需对连接件固 定点进行相应的结构计算, 并充分考虑在使用期内 的多种最不利情况。建筑的使用寿命一般在 50 年 以上 , 光伏组件的使用寿命也在 20 年以上, B IPV 的 结构安全性问题不可小视。 构造设计是关系到光伏组件工作状况与使用寿 命的因素 , 普通组件的边框构造与固定方式相对单 一。与建筑结合时 , 其工作环境与条件有变化, 其构 造也需要与建筑相结合。如隐框幕墙的无边框、 采 光顶的排水等普通组件边框已不适用。
吕惠萍
LV H ui p ing
(杭州市滨江区建筑工程质量安全监督站 , 浙江 杭州 310051)
摘
要 : 介绍了光伏建筑一体化 ( BIPV ) 的发展趋势 , 并对光伏建筑一体化的 特点和设计进行 了分析与讨论 , 如光伏方阵的建
筑设计、 发电系统设计、 结构安全性与构造设计等。该技术值得大力推广应用。 关键词 : 光伏建筑一体化 ; 光伏方阵 ; B I PV 设计 中图分类号 : TU 241 . 91 文献标识码 : B 文章编号 : 1008 - 3707( 2010) 06- 0050- 03
3
BIPV 设计思考
光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的
一种新能源利用形式, 其主体是建筑, 客体是光伏系 统。因此, BIPV 设计应以不损害和影响建筑的效果、 结 构安全、 功能和使用寿命为基本原则, 任何对建筑本身产 生损害和不良影响的 BIPV 设计都是不合格的设计。 3 . 1 建筑设计 BIPV 的设计应从建筑设计入手, 首先对建筑物 所处地的地理气候条件及太阳能的资源情况进行分 析, 这是决定是否选用 BIPV 的先决条件 ; 其次是考 虑建筑物的周边环境条件, 即选用 B IPV 的建筑部 分接受太阳能的具体条件, 如被其他建筑物遮档 , 也 不必考虑选用 B IPV; 第三是与建筑物的外装饰的协 调, 光伏组件给建筑设计带来了新的挑战与机遇 , 画 龙点睛的 BIPV 设计会使建筑更富生机 , 环保绿色 的设计理念更能体现建筑与自然的结合 ; 第四, 考虑
4 结
语
光伏建筑一体化是一种很有发展前景的太阳能 应用方式 , 其优点也受到越来越多的研究者的关注, 这一发展方向 , 标志着光伏发电已由边远地区向城 市过渡, 从补充能源向替代能源过渡, 有利于环境的 改善和人类社会的可持续性发展。 参考文献
[ 1] [ 2] 赵春江 , 崔容强 . 太阳能建材技术的研 究与开发 光伏屋顶 热性能的调查 [ J] . 太阳能学报 , 2003, 24( 3) : 352- 356 . 刘京华 , 庄向东 , 景丹 阳 . 太阳光 伏与建 筑集成 化及发 展前景 [ J] . 河北省科学院学报 , 2000, 17 ( 1) : 62 - 64.
[ 2] [ 1]
Hale Waihona Puke 有以下诸多优点: ( 1)联网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或 墙面上, 无需额外用地或增建其它设施, 适用于人口密 集的地方。这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。 ( 2)可原地发电、 原地用电 , 在一定距离范围内 可以节省电站送电网的投资。对于联网用户系统, 光伏阵列所发电力既可供给本建筑物载荷使用, 也 可送入电网。在阴雨天、 夜晚或光强很小的时候 , 载 荷可由电网供电。由于有光伏阵列和公共电网共同 给载荷供应电力, 增加了供电的可靠性。 ( 3)夏季, 处于日照时, 由于大量制冷设备的使 用, 形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电 最多的时候。 B IPV 系统除保证自身建筑用电外, 还 可以向电网供电, 从而缓解高峰电力需要。 ( 4)由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护 结构上, 吸收太阳能转化为电能, 大大降低了室外综 合温度, 减少了墙体吸热和室内空调冷负荷 , 既节省 了能源, 又利于保证室内的空气品质。 ( 5)避免了由于使用一般煤、 油等燃料发电所 导致的空气污染和废渣污染, 这对于环保要求严格 的今天与未来更为重要。 ( 6)由于光伏电池的组件化 , 光伏阵列安装起 来很简便 , 而且可以任意选择发电容量。 ( 7)在建筑围护结构上安装光伏阵列 , 可以促 进光伏部件的大规模生产, 从而能够进一步降低光 伏部件的市场价格, 这对于 B IPV 系统的广泛应用 有着极大的推动作用。
浙江建筑, 第 27卷 , 第 6 期 , 2010 年 6 月 Zhejiang Construct io n , V o. l 27 , No. 6 , Jun . 2010
光伏建筑一体化的特点和设计思考
The Characteristic of Photovoltaic Integrated Build ing and Some Design Considerations
1 B IPV 发展趋势
根据联合 国能源机构最近发布的调查报告显 示 , B IPV 将成为 21 世纪的市场热点 , 是 21 世纪最 重要的新兴产业之一。各国光伏应用正由过去的独 立运行转向并网发电和与建筑物结合的常规供电。 美国能源部和国立再生能源实验室签定了五年 合同, 实施 PV: BONUS !计划, 耗资 2500 万美元发 展与建筑相结合的光伏产品 , 即建筑幕墙光伏组件 和大型屋顶光伏组件等。为了促进美国光伏产业的 快速发展, 降低光伏发电成本以及节约能源和保护 环境, 美国在联合国环境与发展特别会议上宣布美 国将实施 百万太阳能屋顶 !计划, 到 2010 年要在 全国范围的住宅、 商业建筑、 学校和联邦政府办公楼 屋顶上安装 100 万套太阳能系统, 包括光伏系统和 太阳能集热器, 可以供应电力和热水。 日本政府资助一些大学、 研究所和公司进行开发 研究光伏与建筑相结合的技术。如三洋电气公司推 出了几种非晶硅电池与建筑材料相结合的产品 (三洋 公司在非晶体太阳电池技术方面是世界一流的 ): 一 种是做成曲线形瓦片形状, 每片面积为 305 cm 、 输出 功率 2 . 7W p , 价格比较昂贵; 另一种是 90 cm ∀ 35 c m
52
浙
江
建
筑
2010 年
第 27 卷
光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。 3 . 2 发电系统设计 B IPV 的发电系统设计与光伏电站的系统设计不 同, 光伏电站一般是根据载荷或功率要求来设计光伏 方阵大小并配套系统, B IPV 则是根据光伏方阵大小 与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。 B IPV 光伏系统设计包含三部分 , 分别为光伏方 阵设计、 光伏组件设计和光伏发电系统设计。 光伏方阵设计, 在与建筑墙面结合或集成时, 一 方面要考虑建筑立面效果 , 如颜色与板块大小 ; 另一 方面要考虑其受光条件, 如朝向与倾角。光伏组件 设计, 涉及电池片的选型 ( 综合考虑外观色彩与发 电量 )与布置 (结合板块大小、 功率要求、 电池片大 小进行 ); 组 件的装配 设计 ( 组件 的密封与 安装形 式 ) 。光伏发电系统的设计, 即系统类型 ( 并网系统 或独立系统 ) 确定 , 控制器、 逆变器、 蓄电池等的选 型 , 防雷、 系统综合布线、 感应与显示等环节设计。 3 . 3 结构安全性与构造设计 光伏组件与建筑的结合 , 结构安全性涉及两方 面 : 一是组件本身的结构安全, 如高层建筑屋顶的风 荷载较地面大很多, 普通的光伏组件的强度能否承 受 , 受风变形时是否会影响到电池片的正常工作等 ; 二是固定组件的连接方式的安全性。组件的安装固 ( 上接第 49页 ) 环 ; 除此之外 , 这栋建筑的生态理念还表现为采用当 地木材来建造房子, 以尽量节约能源和资源。 3 . 3 太阳能技术的集成应用 在 地球之卵 !的各个角落到处可以看到太阳 能技术的应用。阳光长廊两侧的南北向办公建筑屋 顶上布置了 V !形集热面、 玻璃集热装置及太阳能 电池板 , 并细分了光、 热及其不同的用途。这种细分 不仅仅是利用太阳能加热冷水洗浴、 发电 , 还可实现 建筑内空调、 热水器、 照明及保持空气清新等多种需 求 ; 而夏天的集凉则在夜间进行 , 在排出室内热气的 同时, 还可集聚冷能, 白天用来降温。太阳能技术在 此走向了集成利用的大道。