太阳能光伏发电技术与建筑的一体化设计
光伏建筑一体化名词解释
光伏建筑一体化名词解释
光伏建筑一体化是指将太阳能光伏技术和建筑设计与施工相结合，将光伏发电系统与建筑设施融为一体的建筑技术和工程实践。
具体而言，光伏建筑一体化包括以下几个方面的内容：
1. 光伏发电系统的设计和安装：在建筑设计和建造过程中，将光伏发电系统的设计和安装作为其中的一项关键工作，如在建筑屋顶、外墙、遮阳棚等空间内安装太阳能电池板，以收集太阳能并将其转化为电能。
2. 建筑外观的设计：在建筑外观的设计中，考虑将太阳能电池板等光伏元件作为建筑的组成部分，不仅能够满足建筑照明和供电需求，还起到美化建筑外观的作用。
3. 建筑节能设计：在建筑的设计中，考虑到光伏发电系统的特点，采用节能设计，如在建筑的朝向、窗户设计、室内遮阳等方面进行调整，以提高光伏发电效率和降低室内温度。
4. 建筑内部电力系统集成：将光伏发电系统与建筑内部的电力系统有机结合，如通过逆变器将太阳能转化为交流电并储存，满足建筑内部电力需求，实现自给自足的能源系统。
综上所述，光伏建筑一体化是将太阳能光伏技术与建筑设计和施工相结合，实现光伏发电和建筑节能、美化、功能集成的创新技术和工程实践。
太阳能建筑一体化组件设计与制造方案(五)
太阳能建筑一体化组件设计与制造方案实施背景：随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，太阳能作为一种可再生、清洁的能源形式受到了广泛关注。
太阳能建筑一体化组件是将太阳能利用技术与建筑设计和制造相结合，实现建筑物自身能源的生产和利用。
这种组件的设计与制造方案对于推动产业结构改革，实现可持续发展具有重要意义。
工作原理：太阳能建筑一体化组件是通过将太阳能光伏发电技术与建筑设计相结合，将太阳能电池板等光伏发电设备融入到建筑物的外墙、屋顶、窗户等部位，实现建筑物对太阳能的利用。
太阳能电池板可以将太阳辐射转化为直流电，通过逆变器转化为交流电，供给建筑物的用电设备使用。
实施计划步骤：1.需求分析：根据建筑物的类型、用途和能源需求，确定太阳能建筑一体化组件的设计和制造方案。
2.设计方案制定：根据需求分析的结果，确定太阳能电池板的数量、布局和安装方式，设计逆变器和电池储能系统等相关设备。
3.制造组件：根据设计方案制造太阳能电池板和其他相关设备，并进行质量检验和测试。
4.安装调试：将太阳能电池板等组件安装到建筑物的外墙、屋顶、窗户等部位，进行电气连接和调试。
5.运行监测：监测太阳能建筑一体化组件的运行情况，收集数据并进行分析，优化运行效果。
适用范围：太阳能建筑一体化组件适用于各类建筑物，包括住宅、商业建筑、工业厂房等。
根据建筑物的特点和需求，可以灵活设计和制造适用的组件。
创新要点：1.设计与制造一体化：将太阳能电池板等光伏发电设备与建筑设计和制造相结合，实现一体化的设计和制造过程。
2.灵活布局：根据建筑物的特点和需求，灵活布局太阳能电池板等组件，最大程度地利用太阳能资源。
3.高效转化：通过优化设计和制造工艺，提高太阳能电池板的转化效率，提高建筑物的能源利用效率。
预期效果：1.节能减排：太阳能建筑一体化组件可以将太阳能转化为电能，减少对传统能源的依赖，实现节能减排。
2.经济效益：通过建筑物自身产生的太阳能电力，减少对外部电力供应的需求，降低能源成本，提高经济效益。
太阳能技术与建筑屋顶一体化设计形式
太阳能技术与建筑屋顶一体化设计形式摘要：通过对太阳能技术的探索研究，讨论了光伏技术与建筑屋顶设计结合的几种形式，并且举例简述其优缺点。
关键词：光伏建筑、节能设计、太阳能技术。
0引言在新能源应用中太阳能有着储量丰富、无污染的优点，同时，由于其广泛的使用成本也相对较低，应用的方式方法也较为多样，近年来关于太阳能建筑一体化也多有研究实践。
太阳能一体化建筑最理想的状态应该是讲设计、制造、安装均可以集成化，其中最有必要的是，在设计初期的时候就需要考虑到太阳光能源以及建筑二者的有效结合。
[1]现如今太阳能与建筑设计结合的方式有许多，包括太阳能屋顶、太阳能立面、太阳能幕墙等。
其中太阳能光伏应用技术与建筑屋顶相结合使用是广泛使用的一体化设计方法，且通过与建筑设计结合的方式更加多样。
1太阳能技术应用在建筑方面太阳能在建筑中的广泛应用主要可分为光热应用、光电作用。
[2]其中光热作用中可分为主动式和被动式这两类。
被动式太阳能是常规使用阳光能量的方式，利用屋顶，墙壁，门窗等基础的建筑构配件，通过太阳辐射热对室内温度进行调节，这种简单利用太阳能的技术称为被动式太阳能技术。
太阳能光热转化相比光电转化技术来说，发展更为成熟、应用范围也更广。
而建筑光伏系统主要分为附加形式和建筑一体化形式。
其中附加形式是将光伏板直接安装在现有建筑物的屋顶或者立面，优点是可灵活布置。
一体化形式是通常将光伏板作为建筑物的一部分构件使用。
其主要技术包括设计、施工一体化，相对于附加形式来说实现难度更高，而且后期维护也有一定的困难。
2太阳能技术与建筑屋顶一体化设计建筑太阳能一体化即指在建筑设计方案期，利用立面设计、悬挑设计、遮阳防水等，将太阳能应用主动纳入设计重点，与建筑设计完美融合。
[3]即经过“相加”结合出一种新的设计方案，设计人员应该把太阳能系统涉及到的所有内容都添加在建筑设计中，并且能在建筑设计中与设计结合，让太阳能系统不与整个建筑设计分割，太阳能系统不只是建筑设计落成之后的附加条件。
什么是光伏建筑一体化
什么是光伏建筑一体化？
光伏建筑一体化BIPV (Building Integrated Photovoltaics)，也叫太阳能光伏建筑一体化、光电建筑一体化、太阳能光电建筑一体化。
由世界能源组织最早提出，指的是把光伏发电系统安装在现有的建筑物上，或者把光伏发电系统与新的建筑物同时设计、施工、安装，既能满足光伏发电的功能，又与建筑友好，甚至提升建筑物的美感，例如屋顶、高速公路的隔音障、公共交通的车站棚等。
光伏建筑一体化的内涵：
一体化设计。
设计的内容应包括建筑和光伏系统，也应包括其它需要的器件和结构，并把建筑物的墙体和房顶分解为结构模块一体化。
一体化制造。
建立专用的生产线，并用该生产线，对设计好的建筑结构模块，进行大规模高效率低成本的制造。
一体化安装。
用电动吊装设备,把生产出的结构模块，集中安装成房屋。
显然，一体化制造和安装将会比一体化设计，更进一步大幅度降低房屋的建造成本。
光伏建筑一体化主要的安装形式：
立面
平屋顶
平屋顶
遮阳。
光伏建筑一体化原理
光伏建筑一体化原理光伏建筑一体化原理什么是光伏建筑一体化？•光伏建筑一体化是将光伏发电系统与建筑物紧密结合的一种建筑技术。
•通过将光伏发电系统融入建筑的外墙、屋顶、雨棚等部位，实现建筑外观与发电功能的完美结合。
光伏建筑一体化原理•光伏建筑一体化原理基于光伏效应和建筑结构的设计结合。
•光伏效应是指太阳能光子射击光伏电池后，产生光电效应，进而将光能转化为电能。
•建筑结构的设计需要考虑光伏组件的布局、支撑结构的合理安排，以及与建筑物其他部分的协调。
光伏建筑一体化的主要原理光伏效应•光伏效应是光子与物质相互作用而产生电能的现象。
•光伏电池是利用光伏效应将太阳能光子转化为电能的装置。
•光伏电池材料中的半导体能级结构使光子能量被该材料吸收时，半导体中的电子从价带跃迁到导带，产生电流。
建筑设计•光伏建筑一体化需要在建筑物的设计中融入光伏发电组件。
•建筑外墙：可以用透明或半透明的太阳能玻璃代替传统的外墙材料，实现建筑外观美观且发电效果优良。
•屋顶：可利用光伏组件作为屋面材料，将太阳能转化为电能，并供应给建筑内部使用或注入电网。
•雨棚和阳台：可以利用光伏发电板覆盖雨棚和阳台的顶部，为建筑增加发电能力，同时起到遮阳和防雨的作用。
系统集成•光伏建筑一体化需要将光伏发电系统与建筑物其他部分进行有机结合。
•电池组件：太阳能电池组件需要与建筑的支撑结构结合，保证安全稳固的安装，并能够正常接收太阳光。
•电汇箱：将光伏电池组件的输出电流连接到电汇箱，并通过电缆将电汇箱与建筑内部的电力系统连接。
•逆变器：将光伏电池组件产生的直流电转换为建筑内部所需的交流电并接入电网。
光伏建筑一体化的优势•节约用地：光伏建筑一体化将光伏发电系统整合到建筑中，不占用额外用地，最大限度地节约用地资源。
•美化环境：利用光伏发电系统的组件来替代传统建筑材料，提升建筑的美观度和现代感。
•减少能耗：通过光伏发电系统的利用，可减少对传统能源的依赖，降低能耗，实现绿色低碳环保的目标。
光伏建筑一体化
光伏建筑一体化光伏建筑一体化是指将光伏发电系统与建筑物的设计、建造和运营相结合，将光伏发电设备整合到建筑物的外立面、屋顶、遮阳设施等部位，使建筑物具备发电功能，同时保持建筑的美观和功能。
光伏建筑一体化的具体实现方式包括以下几个方面：1. 外立面光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的外墙表面，利用太阳能将光能转化为电能。
这种方式可以利用建筑物的立面空间，实现光伏发电和建筑外观的有机结合。
2. 屋顶光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的屋顶上，利用太阳能进行发电。
这种方式可以最大限度地利用建筑物的屋顶空间，将其转化为发电设备的安装面。
3. 遮阳光伏建筑一体化：将光伏组件安装在建筑物的遮阳设施上，如阳台、雨棚、遮阳板等。
这种方式可以实现遮阳和发电的双重功能，兼顾建筑物的舒适性和能源利用。
4. 窗户光伏建筑一体化：将光伏组件嵌入建筑物的窗户中，利用太阳能进行发电。
这种方式可以利用建筑物的窗户面积，实现发电和采光的双重效果。
光伏建筑一体化的优势包括：1. 节约土地资源：将光伏发电系统整合到建筑物中，不需要额外的土地或场地，节约了土地资源的利用。
2. 提高建筑能源利用效率：光伏建筑一体化可以将太阳能直接转化为电能，提高建筑的能源利用效率，降低能源消耗。
3. 美化建筑外观：光伏组件可以与建筑外观进行有机结合，不仅实现了发电功能，还可以美化建筑物的外观。
4. 减少建筑物的碳排放：光伏发电是一种清洁能源，使用光伏建筑一体化可以减少建筑物的碳排放，降低对环境的影响。
总之，光伏建筑一体化是将光伏发电系统与建筑物相结合，实现发电和建筑功能的有机融合。
它是可持续发展和绿色建筑的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
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BIPV系统部件选择与系统设计
光伏建筑一体化BIPV系统部件选择与系统设计光伏建筑一体化BIPV（Building Integrated Photovoltaic）系统，是将太阳能光伏发电技术应用于建筑中的一种创新能源解决方案。
BIPV系统不仅能够为建筑提供清洁能源，还可以使建筑本身具有更加现代化、环保和节能的特点。
在实际应用中，BIPV系统的部件选择和系统设计是至关重要的环节，它们直接影响着系统的发电效率、稳定性和美观性。
首先，BIPV系统的关键部件包括光伏组件、逆变器、支架和连接线等。
在选择光伏组件时，应优先考虑组件的转换效率、耐用性、外观设计和安装方式。
通常而言，单晶硅光伏组件具有较高的转换效率和较长的寿命，而多晶硅光伏组件则具有更好的价格优势。
此外，逆变器是将光伏组件产生的直流电转换为交流电的关键设备，应选择品质可靠、功率适中的产品。
支架和连接线的材质和设计也需要经过精心选择，以确保系统在安装和运行过程中具有良好的稳定性和可靠性。
其次，针对不同类型的建筑结构和设计要求，BIPV系统的设计也会有所不同。
对于屋顶BIPV系统，应充分考虑建筑的朝向、倾角和遮挡情况，以确定最佳的布局和安装方式。
对于墙面BIPV系统，应考虑建筑的外墙材料、承重能力和美观性要求，选用适合的BIPV产品和安装方案。
此外，在设计BIPV系统时还需要考虑系统的电气布置、接地保护、防雷措施等技术细节，确保系统在实际运行中具有良好的性能和安全性。
最后，为了使BIPV系统具有更好的整体性和美观性，还可以考虑采用一些创新设计和智能控制技术。
例如，可以利用玻璃幕墙、透明光伏玻璃等产品来实现建筑外墙的一体化设计，实现建筑外观的统一性和美观性。
同时，通过智能控制系统可以实现对BIPV系统的自动监测、远程控制和自适应调节，提高系统的运行效率和可靠性。
总的来说，光伏建筑一体化BIPV系统的部件选择和系统设计是一个综合考量建筑结构、技术性能和美学要求的过程。
只有在全面考虑建筑特点和功能需求的基础上，选择合适的部件和设计方案，才能实现BIPV系统在建筑中的最佳性能和效果。
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太阳能光伏发电技术与建筑的一体化设计摘要：本文通过介绍太阳能光伏组件与建筑的结合方式，运用ecotect软件进行太阳辐射量分析来确定沈阳市太阳能光伏组件的
最佳安装倾角及最佳阵列间距，完善太阳能光伏关键词：太阳能；光伏发电技术；一体化设计
abstract: this paper introduces the components and building solar photovoltaic combining ways, using ecotect software to solar radiation analysis to determine the best components of solar photovoltaic installation angle and best array spacing, perfect solar photovoltaic
keywords: solar; photovoltaic power generation technology; integration design
中图分类号：s611文献标识码：a文章编号：
光伏组件的布置方式直接影响到其发电的效果，所以在节能建
筑概念设计或者初步设计阶段，要充分考虑太阳能的最大限度利用，从而确定有利于光伏组件布置的建筑造型。
同时，光伏构件本身也有着丰富多变的美学特征，不同颜色，不同大小尺寸光伏板通过一定规律组合运用在建筑的围护结构上，不仅满足了建筑的能源供给，同时具有韵律感，成为立面的活泼元素，丰富立面形态。
1．光伏组件与建筑的结合方式
1.1光伏组件结合屋顶设计
就光伏材料的发电效率而言，坡屋面是比较理想的屋面形式，
他能够自然形成倾斜角，比平屋面的布置方式更有利。
在设计中可考虑协调建筑的功能，在屋顶造型上设计出南向倾斜的坡屋面。
在我国城市住宅和公共建筑更多采用的是平屋面，平屋面光伏构件的布置方式同样分两种：支架式和嵌入式。
支架式布置光伏构件以倾斜面接收太阳辐射，布置的自由度和灵活性较大，光伏阵列可以调整倾斜角、方位角以及前后组光伏构件的间距，以此避免阴影，最大效率的发电。
支架式构造简单，适用于各类平屋面建筑，比较容易普及。
但支架式布置的情况下光伏和建筑二者的关系比较松散，融合的程度低，同时支架式布置光伏构件对提升建筑美观的作用较小。
嵌入式的布置方式是在屋面系统集成光伏材料。
光伏构件的使用可以与被动式利用太阳能、自然采光相互协调，有利于降低建筑能耗。
但水平的光伏构件由于难以利用雨水自洁，灰尘和树叶往往会影响其发电效率，因而需要定期清扫。
平屋顶的建筑也可以同时使用两种布置方式，不需要天窗的部分屋面采用支架式，需要设置天窗的部分采用嵌入式光伏屋面。
公共建筑的屋顶也可做成锯齿形高侧窗，南面为斜坡用来铺设光电板，北向玻璃窗用来采光。
中庭上铺设光伏构件的构造处理方式，同嵌入式的墙面或屋面类似。
在办公楼、商场展览建筑中往往设有中庭，夏季大量的太阳辐射往往使中庭成为建筑节能的薄弱环节。
在中庭上布置光伏构件，一方面可获得电能；另一方面，调节光伏电池的间距和不透明度，可有效控制室内照度，避免室内热负荷过大。
1.2光伏组件结合立面设计
在竖直的墙面上布置光伏构件是较直接的方式。
考虑到建筑立面效果，光伏的颜色需要与其他建筑材料协调。
光伏构件的构造方式可根据不同墙面系统(实墙，窗户与窗间墙，玻璃幕墙)来确定，总体上可分为外挂和内嵌两种方式。
考虑到采光和视线的因素．在竖向高度上要区分光伏材料的不透明度，如视线上下范围内采用透明玻璃窗或半透明光伏材料，其他窗间墙可采用不透明光伏材料。
对于高层建筑，竖直墙面的面积较多而屋顶面面积有限，南向墙面可布置光伏材料。
如果在城市中建筑物比较密集，或者建筑周围有树木环绕，太阳光收到阻挡，可以在建筑物较高部位的墙面上设置光伏板。
纽约时代广场4号楼在35-48层墙上就安装了光伏板。
部分地区东西向也可设置，因为低纬度地区建筑的南向墙面在夏季获得太阳直接辐射明显少于水平屋面和东西墙面。
建筑平面布局有时不能面向太阳光辐射最优的朝向，局部采用水平向锯齿状布置方式，是巧妙化整为零的处理手法，以此优化光伏构件布置的方向，趣味变化的造型也改变了建筑的视线和景观。
1.3光伏组件结合遮阳设计
光伏组件可布置在遮阳板上，成为建筑的附属构件，如图1为荷兰能源研究中心31号建筑的光伏遮阳构架。
建筑外遮阳常常具有一定的倾斜角，为光伏板的设置提供了合适的条件。
夏季阳光照射到光伏组件，采用光伏发电遮挡阳光直射到室内，减少建筑物制冷负荷，在冬季通过调节光伏组件不影响阳光照射到室内。
且光伏遮阳板与建筑表皮独立，不影响外墙的保温．防水和防噪。
对于新
建或改建的情况都比较适用，建造成本也较低。
图1 荷兰能源研究中心31号建筑的光伏遮阳构架图2 光伏活动遮阳工作原理
2．最佳倾角分析
安装倾角是太阳能电池阵列平面与水平地面的夹角。
确定安装倾角需综合考虑多种因素，如可实现装机容量、发电效率、安装成本、上网电价等，有降雪的地区还要特别考虑积雪滑落的倾斜角（斜率大于50%～60%）。
目前已安装的光伏发电系统，安装倾角大多参照安装所在地的纬度并综合考虑多方面因素进行确定，方阵从垂直放置到10°～20°倾角放置的都有。
图3 不同倾角阵列的太阳能辐射量
本文利用autodesk ecotect analisys的太阳能辐射量分析，输入沈阳市的地理坐标及气候参数，并绘制正南朝向、不同倾角的光伏阵列进行太阳辐射量分析,倾角范围选在10°～90°，每隔5°度放置一个模型。
图3是沈阳地区8:00～10:00不同倾角的的全年累计辐射量分析，由于辐射量差别不是很多，所以颜色差别不大，通过表1数据分析，可以很清楚的看出，模型旋转角度在50°时，即安装倾角在40°时，全年9:00～15:00的太阳能辐射量最大，同时看出此处的每平方米累计辐射量约为1169657.875wh/㎡。
表1 不同角度的光伏组件全年累计太阳辐射量
3．最佳阵列间距分析
图4 光伏组件阴影范围模拟
在组件排布方案中，电池阵列间距也需要计算分析。
两阵列的垂直距离过小，前面的阵列对后面的阵列形成遮挡；距离过大，又会造成安装面积的浪费。
两阵列之间的垂直距离一般以冬至日当天9:00～15:00光伏电池阵列不被遮挡为最佳。
建筑师在进行光伏系统方案设计时，一般采用计算方法得出光伏阵列间距d，计算公式如下：
d=0.707h/tan[arcsin（0.648cosψ-0.399sin﹞]
式中: ψ为纬度（在北半球为正、南半球为负）
h为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差。
我们同样取沈阳地区纬度ψ=41.7°，h=964mm，计算得
d=2252.6mm。
接下来，我们运
用autodesk ecotect analisys软件对阵列间距进行直观地分析设计。
设置纬度ψ=41.7°，h=964mm，时间为冬至日9:00～15:00。
分析结果如图4，图中现实了高度964mm的阵列在冬至日9:00～15:00产生阴影范围，阴影长度为2553mm，考虑测量误差和计算误差，软件模拟结果和公式计算结果基本一致。
参考文献：
徐燊，李保峰.光伏建筑的整体造型和细部设计[j].建筑学报，2010,1
陈维，沈辉，刘勇. bipv中光伏阵列朝向和倾角对性能影响理论研究[j] .太阳能学报，2009,30（2）
龙文志.太阳能光伏建筑一体化[j].建筑技术，2009,40（9）
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。