7 建筑节能设计中可再生能源的利用

第七章建筑节能设计中可再生能源的利用太阳房太阳房太阳房太阳房太阳房主动式太阳房安装图片一、项目研发背景——太阳能热水器十大症结不美观不安全不可靠不方便不舒适不清洁不耐寒不实用不耐用不省电真空管式太阳能热水器占86%中国太阳能热水器发展现状国外应用的几个示例•多层住宅（瑞典）用途：热水和供暖国外应用的几个示例•联排别墅（德国）用途：热水和供暖全屋顶式（平改坡工程）二、项目简介——技术路线国外应用的几个示例•独立住宅（奥地利）用途：供应热水适合在建筑中应用的太阳能热水器居民住宅，瑞典：适合在建筑中应用的太阳能热水器•墙立面上直流式真空管热水系统嵌入式（天窗式）阳台式分体壁挂式（遮阳罩式）幕墙式太阳能光伏发电•光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。•光伏发电系统根据使用方式划分为独立发电和并网发电两种形式。•独立发电系统就是光伏系统产生的电仅供自己使用；•并网发电系统就是光伏系统与公共电网相连，光伏发电系统产生的电除自己使用外，还可向公共电网输出。独立发电系统示意图并网发电系统示意图简单直流光伏水泵系统大型光伏并网电站独立发电系统示意图并网发电系统示意图独立发电系统并网发电系统1、光伏建筑结合BIPV（BuildingIntegratedphotovoltaic）是把光伏发电系统有机地与建筑物结合在一起，使该建筑物具有直接利用阳光发电的功能。2、光伏建筑一体化，即是把光伏组件作为建筑物迎光面的一部分（或把光伏组件作为一种特殊的建筑材料，安装在建筑物的迎光面上），使该建筑物具有直接利用阳光发电的功能，并且其外观结构及电气安装均符合相关标准的要求。43刚性封装非晶硅薄膜太阳能电池柔性封装薄膜太阳能电池BIPV形式光伏组件建筑要求类型1光伏采光顶（天窗）光伏玻璃组件建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨集成2光伏屋顶光伏屋面瓦建筑效果、结构强度、遮风挡雨集成3光伏幕墙（透明幕墙）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨集成4光伏幕墙（非透明幕墙）光伏玻璃组件（非透明）建筑效果、结构强度、遮风挡雨集成5光伏遮阳板（有采光要求）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度、采光集成6光伏遮阳板（无采光要求）光伏玻璃组件（非透明）建筑效果、结构强度、集成7屋顶光伏方阵普通光伏电池建筑效果结合8墙面光伏方阵普通光伏电池建筑效果结合BIPV系统根据安装形式主要分为两种形式：光伏屋顶结构（PV-ROOF）和光伏墙结构（PV-WALL）两种形式。BAPVBIPV光伏建筑屋顶型不透光型透光型窗檐型幕墙型屋檐型与建筑相结合的光伏系统，可以作为独立电源供电或者并网的方式供电，而并网发电是当今光伏应用的新趋势。将现成的平板光伏组件安装在住房或建筑物的屋顶或外墙，引出端经过控制器及逆变器与公共电网相连接，由光伏方阵及电网并联向用户供电，这就形成了户用并网光伏系统。由于其全部或基本不用蓄电池，造价大大降低，并且除了发电以外还具有调峰、环保和代替某些建材的多种功能，因而是光伏发电步入商业应用并逐步发展成为基本电源之一的重要方式。C、由于有光伏方阵和公共电网同时给负载供应电力，从而增加了供电的可靠性。这类系统与独立光伏系统相比有如下特点。A、并网系统中光伏方阵所发电力除供给负载外，若有多余，可反馈给电网。在阴雨天或在夜晚，负载可随时由电网供电。因此，光伏系统一般不必配备蓄电池作为储能装置。这样，可以降低系统造价，也可免除维护和定期更换蓄电池的麻烦。B、独立光伏系统中光伏方阵所发出的有效电能要受蓄电池荷电状态的限制，在蓄电池额定容量充满后，光伏方阵所发出的多余电力就只能白白浪费，而且蓄电池的自放电和充电过程都要损耗部分电能，而并网系统随时可从电网中存取，可以充分利用光伏方阵所发的电能。F、夏季，由于空调、电扇等设备的开动，形成用电高峰，而这时也是光伏方阵发电最多的时期，并网光伏系统可以对公共电网起到一定的调峰作用。D、由于设计并网光伏系统时不必考虑蓄电池的容量，确定光伏方阵的规模就不像确定独立光伏系统那样必须经过严格的优化设计，只要根据负载要求和经费情况经过适当计算就可决定。国外通常家庭户用并网光伏方阵规模为1~5KWp。E、并网系统光伏方阵一般安装在闲置的屋顶或阳台上，可以就地供电，不占用土地，适合人口密集的城镇使用。这类系统还有这些特点•目前BIPV的应用主要有大楼帷幕墙或外墙、大楼、停车场的遮阳棚、大楼天井、斜顶式屋顶建筑之屋瓦、大型建筑物屋顶/隔音墙等，个人住宅、商业大楼、学校、医院楼、机场、地铁站站台、公交车站以及大型工厂车间都是BIPV可应用的场所。•大楼的帷幕墙或外墙多晶硅拱肩玻璃组件•遮阳板•遮阳棚•斜顶式屋顶建筑之屋瓦•大型建筑物应用：太阳方舟-Solarark（JAPAN）•大型建筑物应用：太阳方舟太阳方舟全长315m，最高位置（两边）高37.1米，中央高31.6m，底部宽13.7m，顶部宽4.3m，重量3000t。方舟由5046块平板太阳电池组件组成，最大功率630kW，年发电量53万kWh,预计每年可以减排95吨CO2。方舟可以抵抗34m/s的风速和7级的地震。方舟使用的是单晶硅太阳电池组件，每块重15kg，长宽厚分别是320mm、895mm、35mm。倾角与水平面成81º。6块太阳电池组件串联为一组，841组的组件并联。用了2个额定功率为300kW的功率调节装置，其输入电压是270V的直流电，输出电压是440V的交流电。•大型建筑物应用：火车站•大型建筑物应用：火车站•大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站•大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站“十五”期间，中国科学院电工研究所承担了国家863项目¡与建筑结合的兆瓦级并网光伏发电关键技术研究课题。•大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站在此基础上，由深圳市政府投资，中国科学院电工研究所北京科诺伟业科技有限公司研制建设了深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站，电站容量为1MW，已于2004年8月并网发电。•大型建筑物应用：深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站这是目前中国建成的最大光伏并网系统，这是一个低压用户端并网系统，安装在四个建筑的屋顶和一个山坡上。与建筑物结合的太阳能光伏发电系统在我国是新兴的高技术产业，深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站，填补了我国在兆瓦级并网光伏系统设计和建设上的空白，成为我国在光伏系统与建筑相结合树立了典范，具有良好的示范效果。BIPV应用实例太阳能并网屋顶系统风电建筑一体化