鞠晓磊-不仅要发电-光伏在建筑中的综合应用发送

2020-8-21 2020年08月21日 不仅要发电光伏在建筑设计中的综合应用鞠晓磊中国建筑设计研究院有限公司国家住宅与居住环境工程技术研究中心太阳能建筑技术研究所中国可再生能源学会太阳能建筑专业委员会 中国建筑设计研究院有限公司 迈向产能建筑 中国可再生能源学会太阳能建筑专委会 Building Integrated PV建筑光伏的目的与目标 建筑能发电能发电的建筑 目录content 建筑光伏一体化价值体系01020304 为什么在建筑中用光伏建筑光伏的应用优势与潜力总 结 与 展 望 为什么在建筑中用光伏 01 0 0 0 0 02 0 0 0 0 03 0 0 0 0 04 0 0 0 0 0 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7竣工面积（万㎡）国内历年房屋竣工面积房屋竣工面积住宅竣工面积截止到2019年底，我国拥有建筑面积近660亿㎡，每年新竣工约30亿㎡。 建筑能耗的总量逐年上升；在社会总能源消费量中所占的比例从10上升到近30（1980-2015）；为什么在建筑中用光伏建筑面积与建筑能耗的快速增长49, 4951, 51全球年新开工建筑面积 中国 其他国家 为什么在建筑中用光伏电力消费（万亿kWh） 非电燃料消费（亿tce）2 0 1 7 2 0 5 0 2 0 1 7 2 0 5 0需求预测 工业 3 .8 5 .0 1 6 1 3建筑 1 .7 3 .0 4 .5 2 .5交通 0 .5 2 .0 5 3 .5总计 6 .0 1 0 2 5 .5 1 9供 给规划 水电 1 .2 1 .5 生物质 1 0风电 0 .2 4 1 .5 化石燃料 9光电 0 .0 7 1 .0核电 0 .2 1 .5火电 4 .3 4 .5合计 6 .0 1 0 1 9数据来源清华大学建筑 节能研究中心未来能源消耗与供给情景预测 电气化未来能源的发展方向 建筑能源需求转向电气化 建筑电器用电比例升高 建筑采暖等的用能比例逐步降低 评价标准中对可再生能源的应用要求 在同等建筑条件下时，建筑光伏发电系统 投资成本最低 系统最简单 一体化程度高 维护成本最低 占用建筑空间最小 无能源浪费 对室外环境无破坏 为什么在建筑中用光伏 光伏组件及系统的价格不断下降光伏构件价格比5年前下降70，系统价格下降50。 为什么在建筑中用光伏 建筑光伏的应用优势与潜力 低排放 电力调峰节省电力设施及人力节约土地资源 运管成本低 建筑负载和日照的关系建筑光伏系统的长期稳定性 不占用土地资源； 无需输送电网，降低了输电和分电的损耗； 日/季发电量与建筑用电高峰时段一致； 建筑可安装资源多。 省市 城市建筑面积 农村建筑面积 城市可用屋面建筑面积 农村可用屋面建筑面积 南墙面可利用面积 北 京 70157 9131 3336 556 3520 天 津 55931 4099 2649 243 2696 河 北 154835 106112 7635 6421 10783 山 西 62501 40909 2965 2519 3059 内蒙古 82751 16068 3981 816 4661 辽 宁 164292 84254 8040 4969 10764 吉 林 72469 16895 3574 1033 5051 黑龙江 98500 23387 4686 1351 4969 上 海 67365 761 3154 49 2842 江 苏 348055 56646 17273 3482 25461 浙 江 194085 108246 9649 6756 14386 安 徽 123480 99518 5982 6179 7419 福 建 93455 58615 4640 3597 6859 江 西 92071 79146 4512 4902 6101 山 东 248910 179295 12150 10524 15975 河 南 214006 305251 10468 18420 13976 湖 北 124669 89175 6098 5371 8140 湖 南 88036 140304 4131 8674 3816 总 计 3223351 2091041 156128 125897 193401 单位 万㎡2020年各省光伏可用面积推算 1 7 6 .2 81 4 6 .0 52 0 2 0年城市建筑面积亿㎡住宅非住宅5.889.7310.585.88光伏可安装面积非住宅墙面面积非住宅屋面面积住宅墙面面积住宅屋面面积总量322.33亿㎡ 总量32.07亿㎡ 建筑光伏一体化价值体系 建筑光伏一体化价值体系BIPV能源整合技术整合 美学整合 建筑光伏一体化技术经济指标体系经济性能 系统设计 建筑结合 系统安全安装量W P/m2系统效率kWh/WP∙y发电效益kWh/m2∙y节能效益/㎡ 系统选择系统设计系统接入系统调试 规划设计建筑整合结构设计系统安装 同寿命设计系统安全结构安全维护与检修建筑光伏一体化的节能效益可能大于发电收益建筑光伏一体化价值体系 美化建筑立面替代原有建筑构件提升或扩展建筑使用功能提高建筑使用舒适度提高建筑节能效果 建筑光伏一体化价值体系 n 美化建筑立面 利用光伏构件特有的色彩和肌理，为建筑营造出别样的建筑的风格和美感； 光伏构件的尺度与建筑整体的比例尺度相一致，并加强建筑尺度的视觉感受； 选择与建筑性格吻合的光伏构件，沿承新、老建筑在视觉、心里、环境上的文脉。建筑光伏一体化价值体系 建筑光伏一体化价值体系 晶体硅的多种颜色及花纹晶体硅组件铜铟镓硒碲化镉 非晶硅 不同类型建筑光伏系统的集成效果 建筑光伏一体化价值体系 利用光伏构件色彩和尺寸排列出葡萄凉房的建筑肌理 吐鲁番可再生能源示范区中控楼 建筑光伏一体化价值体系 高雄龙腾体育场 利用晶硅光伏构件的色彩。肌理及尺度，营造出从龙鳞、到龙骨，再到巨龙腾飞的具体到整体的尺度效果。 建筑光伏一体化价值体系 n 替代原有建筑构件 通过太阳电池与金属基材、玻璃基材、有机基材等不同类型基材的集成，使之能具备与建筑构件相应的功能、可代替建筑构件安装在建筑相应部位，其物理性能、结构性能等均满足相应部位的要求，甚至好于原建筑构件。建筑光伏一体化价值体系 建筑光伏一体化价值体系 建筑光伏构件逐步多样化 n 提升或扩展建筑使用功能 利用光伏构件的部分物理性能，通过建筑设计的手段提升、改善原有建筑的使用功能，或将现有建筑功能进行拓展，使其具有新的使用功能，创造更多效益。建筑光伏一体化价值体系 n扩展建筑使用功能上海三水商务办公楼 利用办公楼裙房屋面布置光伏雨棚 建筑光伏一体化价值体系 在建筑的屋面布置钢结构的雨棚，结合钢结构的光伏采光顶，屋面可通过设置绿化、硬地铺装、设置休息、娱乐场所等设施为人们提供一个休闲的场所。天井两侧的光伏采光顶能获得良好的遮阳效果，在其内部布置咖啡、冷饮等商业设施桌椅扩展了商业空间。建筑光伏一体化价值体系 在设施农业顶部铺设光伏构件，利用其遮光性和不同频谱光的透射性，促进于某些农作物和经济作物生长，也能实现农业工业化和土地的高效产出。n 提升设施农业功能 建筑光伏一体化价值体系 n提高建筑使用舒适度天合光能有限公司研发楼 通过光伏构室 内采光舒适性 1100mm1300mm1750mm 视野范围 将光伏构件以普通玻璃相间布置，利用光伏构件的低透光率阻止过多的阳光直射入室内，同时，利用光伏构件间的玻璃窗进行采光和通风，改善室内的采光舒适度。 建筑光伏一体化价值体系 吐鲁番可再生能源示范区中控楼 结合当地的气候条件，设置光伏采光中庭，既解决了中庭内相关房间的采光，又利用光伏构件阻挡过多阳光进入室内，避免室内温升。建筑光伏一体化价值体系 n提高建筑节能效果光伏构件的建筑性能特点 不透光 屋面平行安装采光顶、采光窗 工作状态构件背板发热 墙体结合安装中、低透光 遮阳板安装建筑外装饰幕墙 保温隔热、通风屋顶遮阳作用自然采光调节室内采光，遮阳热压通风，降低墙面温度光伏构件安装部位 光伏构件节能效果 建筑光伏一体化价值体系 n 屋面光伏节能 光伏构件平铺在屋顶并与屋面有150～200mm的距离，光伏构件阻挡阳光直射屋面，降低屋面温度。构件背板发热后加热空腔空气，加速空气流动，从而带走空腔内热量，降低构件和屋面温度，减少构件的发电效率 损失。 住房和城乡建设部办公楼建筑光伏一体化价值体系