6A娱乐-测速！115 2017 年 8 月下 【规划设计】 住宅与房地产光伏建筑一体化及其设计原则探讨张 雷（中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471003）摘 要：文章论述了目前光伏建筑一体化的基本情况及主要的建筑形式，指出目前光伏建筑一体化技术存在的问题，并总结提出光伏建筑一体化的设计原则，旨在能够给光伏发电行业的发展提供相应的建议。关键词：光伏发电；建筑结构；一体化；设计原则中图分类号：TU2 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2017）08-0115-01 随着世界人口的持续增长，经济进一步发展，煤和石油等化石资源日益紧缺，近年来，人们对于环境的要求也日益提高，水、风、地热和太阳...

　　115 2017 年 8 月下 【规划设计】 住宅与房地产光伏建筑一体化及其设计原则探讨张 雷（中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471003）摘 要：文章论述了目前光伏建筑一体化的基本情况及主要的建筑形式，指出目前光伏建筑一体化技术存在的问题，并总结提出光伏建筑一体化的设计原则，旨在能够给光伏发电行业的发展提供相应的建议。关键词：光伏发电；建筑结构；一体化；设计原则中图分类号：TU2 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2017）08-0115-01 随着世界人口的持续增长，经济进一步发展，煤和石油等化石资源日益紧缺，近年来，人们对于环境的要求也日益提高，水、风、地热和太阳能为主的绿色能源越来越受到人们的关注。我国作为一个能源使用大国，绿色能源的开发更是被提到了政策的高度。光伏发电需要大面积场地来安装太阳能电池板，对于目前日益紧张的土地来说是一个不小的挑战。而目前城市和农村的建筑物表面多是被粉刷或被安装玻璃幕墙，既浪费了资源又可能造成光污染。可在建筑表面或顶部安装太阳能电池板，节省了大批发电场地，可在城市中广泛应用。1 光伏建筑一体化光伏建筑一体化简称 BIPV，是将光伏发电系统与建筑结构集成在一起，既能承担建筑结构中的建筑职能，也能完成发电作业。光伏建筑一体化的建筑是光伏电站的一种，可分为两种形式：一种在在早期发展阶段被较多采用，即是以已有的建筑物为基础建筑，多用于旧建筑的改造工程中；另一种是把光伏组件作为一种基础的建筑材料使用，同时应用到建筑物的表层建筑设计中，通过与建筑融为一体来交付使用，这样的建筑被称之为光伏一体化建筑。光伏一体化发电系统也包括装机总量设计条件下的光伏组件以及光伏阵列，也包含蓄电池、逆变器、电流控制箱、系统监控保护设备等配套设备。2 光伏建筑一体化的主要形式2.1 一体化光伏屋顶就目前的技术而言，光伏屋顶主要有以下 3 种形式：独立光伏屋顶、集成光伏屋顶、光伏采光屋顶。（1）独立光伏屋顶是将太阳能电池板覆于建筑屋顶顶部，本身并不承担保温、隔热、结构等方面的功能，作为一种附加的设施，只利用屋顶的空间，完成发电任务。这种光伏装置往往不会受到倾斜角的影响与约束，只需要根据当地太阳的位置进行安排即可。（2）集成光伏屋顶是将光伏发电组件装置和建筑屋顶结合为一体，光伏组件即为屋顶的一部分，屋顶由光伏板、间隔层、保温层和结构层构成。集成光伏屋顶是将太阳能电池板与屋顶面板相结合形成的一种新产品。（3）光伏采光屋顶是用太阳能电池板代替屋顶的采光板，即利用它作为屋顶，既要满足安全、抗风压、防水和防雷要求，还必须还具有一定的透光能力。行业内通常采用透光率在 10% ～ 50% 透光伏元件作为主体结构，但同时也可以使用太阳能电池板与透光顶间隔排列的方式保证透光要求。2.2 一体化光伏墙体建筑物墙体作为建筑物空闲面积最大的空间，墙体也是光伏发电装置经常安装的位置。一体化光伏墙体可分为独立光伏墙体、集成光伏墙体和光伏幕墙。（1）独立光伏墙体是将太阳能电池板悬挂于墙体外部，作为一种附附加设施，只完成发电任务，并不承担任何建筑作用。（2）集成光伏墙体是将光伏组件与墙体的石材、砖瓦预制在一起，作为太阳能电池独特组合产物，完成发电任务。（3）光伏幕墙则利用太阳能电池双层玻璃封装的构造，即使用具有一定透光率的太阳能电池作为玻璃幕墙，是最节省材料成本的一种建筑方式。光伏幕墙的使用有效的减少了光污染的产生，减少一定量的太阳光辐射。值得注意的是，光伏发电应用到外墙的时候，其发电效率容易受到建筑物朝向、太阳光入射角的因素的影响，要予以注意。3 光伏建筑一体化系统发电统性能的影响因素3.1 光照太阳光是光伏发电系统的能量来源，光照角度和辐射量每刻都在发生变化。一定要根据当地的光照情况设计发电量，进而确定电池板的数量及阵列。3.2 太阳能电池板朝向和倾角根据光的反射原理，当太阳光吹至照射在太阳能电池表面的时候，所发生的反射最少，能量可最大程度的转换为电能。因此要根据光照的不同位置计算电池板的角度，使之尽可能垂直于光照。3.3 阴影遮挡阴影遮挡是城市建筑中常见的问题，要在安装过程予以考虑，在全天都被遮挡的位置减少安装或者不安装电池板，以减少成本。3.4 温度影响目前，25℃光伏组件为最佳工作温度，周围温度每上升 1℃，光伏组件的工作效率将下降大约 0.4%。为解决这一问题，多采取两种办法：①采用非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等温度系数低的薄膜太阳能电池材料；②给太阳能电池板预留散热缝隙，利用空气流动来带走热量。4 光伏建筑一体化的设计原则作为一种建筑形式和发电装置的集合体，在设计过程中要遵循以下原则：①仔细分析当地的地理、气侯条件和太阳光辐射情况，根据每年太阳光总照度决定是否选用光伏建筑一体化建筑；②设计时要考虑建筑的环境，确保阳光的接收率，保证转换率；光伏组件要与主体建筑相协调，不能损害和影响建筑的整体效果、安全性和使用寿命；③安装组件应具有适用性、经济性、舒适性、美观性，同时组件不应使用可拆卸结构，一旦发生问题可以方便更换。5 独立运行与并网运行并网发电系统独立运行的太阳能光伏发电系统的特点是不与电网进行连接，直接使用蓄电池进行电量的储存，其主要用于边远郊区以及电网供电建设水平不高的地区，在工业上的应用也主要集中在电讯以及卫星广播等领域。并网运行发电光伏发电系统主要是通过太阳能光伏发电直接与国家电网相连接并不断为为电网输送电力，实现为电网的补充，其主要特点是不需要使用蓄电池进行电力的储存。并网运行发电光伏发电系统的作用与电网相同，可以作为民用也可作为商用以及工业用途等。6 结束语化石能源日益紧缺的今天，绿色能源所占的比重越来越大，作为一种新型的光伏发电形式，光伏建筑一体化发电系统必然是太阳能利用的主要发展方向。城市化进程越来越快，高楼大厦鳞次栉比，光伏建筑一体化发电项目一定会具有非常广阔的市场前景。参考文献：[1] 谷民安 , 刘永生 , 赵春江 , 等 . 太阳能光伏技术与建筑一体化研究进展 [J]. 华东电力 , 2009,37(10):1771-1774.[2] 梁象莹 . 基于太阳能光伏技术的节能建筑系统的设计与研究 [J]. 应用能源技术 ,2009, (2):6-9.[3] 魏政 , 于冰清 . 我国光伏产业发展现状与对策探讨 [J]. 中外能源 ,2013,18(6):15-25.