一、双碳文库是一个地产人建立的专业的分享碳达峰碳中和资料的文库网站 http://www.tanwenku.cc/ 二、203060 文库：http://www.203060.vip/ 三、所有 2 万份资料搜索目标：https://203060.vip/soso.html 四、欢迎加入文库会员，199 一年，399 终身。所有资料百度网盘共享,加小 编微信有优惠。 五、加入会员，可获赠价值 999 全网资源，影视，游戏，亲子，有需求联系 小编。 六、见面礼：B 站最全收费类课程合集： 自取地址 ：https://www.aliyundrive.com/s/7tXbEop6K5G 双碳会员重磅福利：赠送全网资源： 可以目录查询一下【关键词】 可查询目录：http://123.haohanba.cn 会员赠品 全国中文核心期刊 中国科技核心期刊 光伏建筑一体化研究及应用现状 施韬 1，沈佳燕 1，蒋金洋 2 （1.浙江工业大学 建筑工程学院，浙江 杭州 310014； 2.东南大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 211100） 光伏建筑一体化将太阳能光伏发电同建筑结合起来，既美观又环保，将是 21 世纪城市建筑节能的市场热点。其应用形 摘要： 式主要有光伏屋顶、 光伏幕墙、光伏遮阳板等。目前国际上光伏建筑一体化的发展已经进入商业化运作阶段，而我国在这方面还比 较落后， 需要政府和相关研究部门作出更大的努力。太阳能光伏建筑一体化必将具有广阔的发展前景。 关键词：太阳能；光伏建筑一体化；应用现状 中图分类号：TK514 文献标识码： B 文章编号： 1001－702X（2011）11－0038-04 Current application about building-integrated photovoltaic SHI Tao1， SHEN Jiayan1，JIANG Jinyang2 （1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014， Zhejiang，China； 2.School of Materials Science and Engineering，Southeast University，Nanjing 211100，Jiangsu， China） 0 前 伏发电系统，它主要完成发电任务，与建筑物功能不发生冲 言 突。为将两者区别开来，中国可再生能源学会光伏专委会建 随着世界人口的急剧增长和人民生活水平的不断提高， 议，用 BMPV（Building Mounted Photovoltaic）代替原有的 BIPV 能源短缺已成为人类共同面临的问题。面对这场能源危机， 的广义含义，将第 1 种形式称为 BIPV，第 2 种形式称为BAPV 人类正在开发太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源，以 （Building Attached Photovoltaic）[2]。 补充石油、煤炭、天然气等不可再生能源的不足。在这些可再 光伏建筑一体化主要有以下几种应用形式： 生能源中，能源开发者更重视太阳能的开发和利用。把太阳 （1）光伏屋顶[3]（包括平屋顶、斜屋顶等） 能同建筑围护结构结合起来，利用安装在建筑物围护结构外 表面的太阳能发电装置来提供电力，不仅可以扩大清洁能源 的生产，而且不占用城市地面空间，已被越来越多的国家所采 平屋顶光伏构件的布置有支架式和嵌入式 2 种。支架式 布置光伏构件以倾斜面接收太阳辐射，可以调整光伏阵列的 倾斜角、方位角以及前后组光伏构件的间距，以此避免阴影， 用。联合国能源机构的调查报告显示，光伏建筑一体化将成 为 21 世纪城市建筑节能的市场热点，太阳能建筑业将是 21 世纪最重要的新兴产业之一[1]。 提高发电效率，布置的灵活性较大。支架式构造简单，成本低， 应用性好，较容易普及。但支架式布置的情况下光伏构件与建 筑的关系比较松散，融合的程度低，不利于建筑的美观。嵌入 式的布置方式中，光伏构件不仅用来发电，同时也是完全意义 上的屋面建筑构件，从而可以节省传统的屋面建筑材料。但水 平的光伏构件难以利用雨水自洁，其发电效率易受影响，因而 需要定期清扫。平屋顶的建筑也可以采用这 2 种方式相结合 的方式，不需要天窗的部分采用支架式光伏屋面，需要设置天 1 光伏建筑一体化的概念及应用形式 太阳能光伏建筑一体化的概念最早是世界能源组织在 1986 年提出来的，即 BIPV（Building Integrated Photovoltaic）。 它有 2 种形式：一种是作为建筑物外部围护结构的一部分，与 建筑物同时设计、同时施工、同时安装并与建筑形成完美结合 的光伏发电系统，它既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑 材料功能；另一种则是以附着形式安装在现有建筑物上的光 收稿日期：2011-08-01 作者简介：施韬，男， 1979 年生，浙江杭州人，副教授。 · 38 · 新型建筑材料 2011．11 窗的部分采用嵌入式光伏屋面。 斜屋顶光伏构件的布置方式有铺设式和嵌入式 2 种。前 一种方式光伏构件与建筑相互独立，光伏构件只负责发电，原 有的屋面系统负责保温、防水。这样就会形成双层屋面，造成 屋面材料的浪费。这种方式特别适合改建和加建项目。后一种 方式中，光伏构件与建筑系统合二为一，既具有发电功能，又 具有保温、防水、采光等多种功能，结构可靠，但造价高。 施韬，等：光伏建筑一体化研究及应用现状 （2）光伏幕墙 由于幕墙建筑的美观性，其应用范围越来越广，随之而 来的幕墙节能问题也越来越受到人们的重视。目前，幕墙节 能主要是采用 Low-E 玻璃和中空玻璃等节能玻璃，但这种节 能措施只能减少能源的消耗，不能从根本上解决能源问题。 最近几年，随着光伏建筑一体化概念的推广，人们开始积极 阳日照强度相对较大，日照时间相对较长，光伏屋顶的发电效 率相对较高，一直是世界各国光伏建筑一体化的主导方向。光 伏遮阳板位于建筑物的最外侧，太阳辐射不易被遮挡，发电效 率较高，且对建筑功能的影响较小，也将是光伏建筑一体化未 来发展的主导方向[4]。 2 国内外应用现状 追求合理利用太阳能，并将目光投向了光伏幕墙。 光伏幕墙除了要具有发电功能外，还要满足建筑幕墙应 有的维护功能、使用功能、安全性能和美学性能等。 光伏幕墙由于其环保节能方面的优势，备受建筑投资商 国外应用现状 国外对太阳能光伏建筑一体化系统的研究已有较长时 间，总体来看，世界光伏建筑一体化应用技术较成熟的国家主 的青睐，但它也具有一定的缺点。一方面，光伏幕墙的组件是 要集中在发达国家，特别是集中在美国、德国、日本等几个经 由 2 片很厚的玻璃中间复合太阳能电池片组成的复合层。这 样的构件在阳光照射下，太阳能电池的温度很容易上升。再 加上垂直安装也不是光伏组件安装的最佳角度，光伏发电的 效率自然会下降。另一方面，光伏组件自身的成本就比较高， 这就使得光伏幕墙的性价比偏低。而且，光伏幕墙需要与建 筑物同时设计、同时施工、同时投入使用，其进度会受到建筑 济强国。 美国是能耗最大的国家，为减少污染，调整能源结构，政 府制定了一系列政策和计划，科研机构和有关公司纷纷响应， 积极推进光伏建筑一体化项目的实施。1997 年，克林顿在联 合国环境发展会议上宣布实施“百万太阳能屋顶计划”[6]。而后， 国会又先后通过了《太阳能供暖降温房屋的建筑条例》和《节 工程总进度的制约[1]。 （3）光伏遮阳板 在许多地区，由于受到气候条件的影响，又考虑到节能 因素，遮阳板被广泛应用于建筑上。它不仅可以遮挡太阳辐 约能源房屋建筑法规》等鼓励新能源利用的法律文件；同时， 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，而且由国会通过了一系列对太阳能光伏系统买主 减税及减免光伏投资税等的优惠政策[7]。从而使美国的太阳能 射，防止室内温度升高，节约夏季空调用能，如果这些遮阳装 光伏建筑无论是在研究、设计一体化方面，还是材料、房屋构 置与太阳能光伏技术结合起来，还可以实现发电、遮阳、装饰 等多功能的和谐统一，将会是新能源、功能与艺术的完美结 合。 件的产品开发、应用方面，均处于世界领先地位，并形成了完 整的太阳能建筑产业化体系。 光伏建筑遮阳根据遮阳形式的不同，可以分为光伏水平 建筑遮阳、光伏垂直建筑遮阳和光伏挡板建筑遮阳等 3 种。 国。光伏发电系统与建筑结合的早期形式—— —“屋顶计划”，就 是由德国率先提出并进行具体实施的。1990 年，德国首先开 光伏水平建筑遮阳的遮阳板一般布置在层间的窗间墙位置， 也可以在一层内布置多排，通常将光伏电池设置在遮阳板的 始实施“一千屋顶计划”，目的是补助私人研究者，在 1000 家 私人住宅屋顶上安装容量为 1~5 kW 的户用联网光伏系统， 上方，受阳光直射，发电功效较高，与屋面相当。光伏垂直建 筑遮阳的遮阳板一般布置在主体结构柱的位置，可将光伏电 池设置于遮阳板的两侧，拥有较大的面积设置光伏系统，其 政府补助 50%~70%[8]。1998 年 10 月，德国提出了在 6 年内安 装 10 万套 PV 屋顶系统的计划，并在 1999 年宣布实施“十万 屋顶计划”。2004 年，德国通过了“优先利用可再生能源法”， 发电效率与墙面相当。光伏挡板建筑遮阳一般布置在窗口或 透明幕墙部位，可与墙面平行，也可以不平行，由于设置在室 外，不一定连贯设置，其发电效率也与墙面相当[4]。 强制太阳能光伏电力入网，并给予并网电价补贴，使德国成为 光电应用增长最快的国家。2006 年德国当年光电安装 75 万 kW，累计装机 253 万 kW，居世界首位。 电子树是光伏建筑遮阳的一种新的应用。它是以钢结构 模仿树枝的形态支撑顶棚，而顶棚部分采用太阳能电池板， 模拟树叶在阳光下光影斑驳的效果[5]。由 Benoy 设计的伦敦最 大的购物中心—— —White city 的顶棚就是采用这种形式，遮 日本早在 20 世纪 70 年代就把开发利用太阳能定为国 策，后又实施了“普及住宅光伏系统计划”。政府在 20 世纪 90 年代中期制定了一个庞大的太阳能光伏发电“屋顶”计划。为 此，日本政府拨出 80 亿日元巨资用于大规模生产太阳能光伏 阳、发电两不误。 以上 3 种是光伏建筑一体化应用中最主要的形式，另外 还有光伏围栏、光伏地面等形式。由于屋面上单位面积的太 电池，目的在于降低太阳能光伏电池成本；同时，政府资助一 些大学、研究所和公司进行开发研究。此后的几年，日本又先 后实施了多个与太阳能光伏建筑相关的