光伏建筑一体化简介

光伏建筑一体化简介

现代化社会中，人们对舒服的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采温顺空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的３０％—４０％，对经济进展形成了一定的制约作用。

光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲确实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。按照光伏方阵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。另一类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式显现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，专门是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在都市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BI PV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的差不多功能要求。[1]

光伏建筑一体化在国外的进展现状

美国是世界上能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓舞新能源利用的法律文件。在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优待方法。因此，美国太阳能建筑的进展极为迅速，不管是对太阳能建筑的研究、设计优化，依旧材料、房屋部件结构的产品开发、应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。

美国于上个世纪８０年代初就由新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科学实验室编制出版了被动式太阳房设计手册。此外，美国还出版了许多有用的被动式太阳房建筑图集，既介绍成功的设计实例，也有对太阳房原理、

构造的详细讲明。这些工具书的发行和一些样板示范房屋的建立，对美国公众同意太阳房起到了专门好的促进作用。比较闻名的示范建筑有：位于新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅；位于新墨西哥州科拉尔斯的贝尔住宅；位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房；位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅，以及位于新墨西哥州科拉尔斯的戴维斯住宅。这些建筑采纳壁炉或电散热器作辅助热源，但太阳能供暖率均在７５％以上，有的已达到１００％，例如阿塔斯卡德洛住宅。

早在上个世纪４０年代，美国麻省理工学院就开始利用太阳能集热器作为热源的供暖、空调系统研究，先后建成了ｗ号实验太阳房。这些实验太阳房，即是最早的主动式太阳房。到７０年代以后；又有华盛顿近郊的托马森太阳房和科罗拉多州丹佛市的洛夫太阳房等主动式太阳房的示范建筑建成。这些太阳房的成功运行，讲明太阳能供热、空调系统在技术上是完全可行的，但由于投资较大，推广普及程度不及被动式太阳房。直到进入９０年代，由于开发出更加高效的太阳集热器和吸取式制冷机、热泵机组，应用范畴才得以扩大。

日本在主动式太阳房的研究应用领域也处于世界前列。１９７４年日本通产省制定了“阳光打算”，并按此打算建筑了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑，如矢崎实验太阳房。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直稳步进展，并已应用于大型建筑物上。

此外，法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。闻名的集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯·特朗勃的专利，法国的奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用的第一个样板房。英国利物浦邻近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直截了当受益式太阳房最大和最早的样板之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富，该所中学安装的常规采暖系统却从未使用过。

最后值得一提的是近几年来在发达国家已有相当进展水平的“零能房屋”，即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗，真正做到清洁、无污染，它代表了２１世纪太阳能建筑的进展趋势。由于许多国家的政府（如美国、德国）都制定了太阳能在国家总能源消耗

中的所占比例应超过２０％的打算，相信这种“零能房屋”将会有十分良好的进展前景。

光伏建筑一体化建筑种类

按照光伏方阵与建筑结合的方式不同，太阳能光伏建筑一体化可分为两大类：

第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。

第二类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式显现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式。2008年奥运会体育赛事的国家游泳中心和国家体育馆等奥运场馆中，采纳的确实是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统，这些系统年发电量可达70万千瓦时，相当于节约标煤170吨，减少二氧化碳排放570吨。(施鹤群)

光伏建筑一体化建筑优点

(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，可不能污染环境。太阳能是最清洁同时是免费的，开发利用过程中可不能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。光伏阵列一样安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这关于土地昂贵的都市建筑专门重要；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，对电网能够起到调峰作用。

(3)太阳能光伏建筑一体技术采纳并网光伏系统，不需要配备蓄电池，既节约投资，又不受蓄电池荷电状态的限制，能够充分利用光伏系统所发出的电力。

(4) 起到建筑节能作用。光伏阵列吸取太阳能转化为电能，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，因此也能够起到

建筑节能作用。因此，进展太阳能光伏建筑一体化，能够“节能减排”。(施鹤群)

光伏建筑一体化建筑存在的咨询题

尽管太阳能光伏建筑一体化有高效、经济、环保等诸多优点，并已在世博场馆和示范工程上得以运用，但光伏建筑还未进入平常百姓家，成片使用该技术的民宅社区并未显现。这是由于太阳能光伏建筑一体化存有两大咨询题

一是太阳能光伏建筑一体化建筑物造价较高。一体化设计建筑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。

二是太阳能发电的成本高。目前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。

三是太阳能光伏发电不稳固，受天气阻碍大，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咨询题。

(施鹤群)

光伏建筑一体化建筑示范工程

世界各地显现了许多太阳能光伏建筑一体化建筑物，中国也不例外，中国在借鉴国外发达国家推行太阳能光伏建筑一体化技术体会的基础上，开始进展太阳能光伏建筑一体化建筑物。

(1)上海的一些地标性工程在建设过程中差不多使用新能源系统,

并注意与建筑本身融为一体。如，在虹桥交通枢纽庞大的主体建筑上，顶面和部格外立面均安装了太阳能发电装置，总量达6.5个兆瓦，竣工后，每年将为虹桥高铁客运站提供650万度清洁电力，可减少二氧化碳排放5000吨左右。

(2) 2003年，在北京市大兴区建成了一幢建筑面积达8000平方米的综合利用新能源的生态建筑示范工程，通过近一年的运行后，于2004年6月全面通过验收，被专家评议为“我国第一幢综合利用太阳能解决能源咨