以廣州為例的濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化設(shè)計(jì)研究

【摘要】：節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境是當(dāng)代世界的重要議題之一。光伏作為值得信賴的可再生能源技術(shù)之一,可直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。光伏技術(shù)與建筑結(jié)合因具有多種優(yōu)勢(shì)得到越來(lái)越多關(guān)注。國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年頒布并實(shí)施的《JGJ 203-2010民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》,預(yù)示著我國(guó)光伏建筑一體化步入從示范工程應(yīng)用向工程化規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)變的大發(fā)展時(shí)期。我國(guó)關(guān)于光伏建筑一體化的研究取得了一些成果,但研究范圍寬泛。針對(duì)設(shè)計(jì)層面的研究重在光伏建筑一體化案例介紹和形態(tài)角度的總結(jié),缺乏系統(tǒng)的具有地區(qū)針對(duì)性的設(shè)計(jì)研究。以此為研究背景,本文將問(wèn)題的討論建立在“濕熱地區(qū)光伏建筑一體化形式”層面,以“復(fù)合表皮”概念作為討論重點(diǎn)。通過(guò)以更加全面的角度對(duì)現(xiàn)有光伏建筑一體化案例的分析總結(jié)和濕熱地區(qū)建筑復(fù)合表皮策略的討論,提出適應(yīng)濕熱地區(qū)氣候的光伏建筑一體化形式。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬方法分析評(píng)價(jià)該形式對(duì)建筑遮陽(yáng)、室內(nèi)自然采光及光伏發(fā)電的影響。 從五個(gè)角度包括光伏組件的一體化位置、光伏材料和組件種類、光伏組件安裝傾角方位、影響光伏組件排布方式的建筑形態(tài)和光伏一體化程度對(duì)現(xiàn)有光伏建筑一體化案例分析總結(jié),得到可視化的抽象圖示。多角度的目的在于使設(shè)計(jì)師從各個(gè)因素綜合選擇中得到具體的光伏建筑一體化形式,避免僅從形態(tài)上借鑒。 本文提出光伏建筑一體化設(shè)計(jì)的核心任務(wù)是尋求滿足建筑和光伏發(fā)電雙重要求的建筑形式。根據(jù)濕熱地區(qū)高溫高濕的氣候特點(diǎn),該地區(qū)光伏建筑一體化設(shè)計(jì)的平衡點(diǎn)主要在于形式對(duì)遮陽(yáng)散熱與光伏發(fā)電要求的同時(shí)滿足。據(jù)此提出濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱光伏一體化表皮建筑形式。并以廣州氣候數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出四種具體表皮形式。 通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬所提形式對(duì)遮陽(yáng)效果、自然采光和光伏發(fā)電的影響使本文對(duì)濕熱地區(qū)建筑光伏一體化形式的研究方法從單一定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)向綜合定量分析。研究重點(diǎn)是以濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱光伏一體化表皮建筑形式的光伏組件布局、透光率、朝向、方位傾角為研究對(duì)象,利用ECOTECT模擬軟件進(jìn)行探索研究。 通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn),不同形式、不同布局、不同透光率、不同方位的非封閉遮陽(yáng)散熱光伏一體化表皮建筑在對(duì)室內(nèi)太陽(yáng)輻射降低的同時(shí),也對(duì)自然采光產(chǎn)生了一定影響,但都滿足使用要求。不同形式、不同布局非封閉遮陽(yáng)散熱光伏一體化表皮建筑對(duì)其光伏組件受遮擋情況有不同影響,導(dǎo)致光伏發(fā)電能力不同。通過(guò)對(duì)比模擬分析得到四種表皮形式同時(shí)滿足遮陽(yáng)、自然采光、光伏發(fā)電三者要求的相對(duì)優(yōu)化形式相關(guān)參數(shù)的取值范圍。 希望本文針對(duì)濕熱地區(qū)氣候提出的非封閉遮陽(yáng)散熱光伏一體化表皮建筑形式及模擬數(shù)據(jù)能作為選擇參考,對(duì)該地區(qū)光伏建筑一體化設(shè)計(jì)有所幫助。同時(shí)為其他氣候區(qū)域的光伏建筑一體化形式設(shè)計(jì)研究提供方法上的參考。 【關(guān)鍵詞】：濕熱地區(qū) 光伏建筑一體化 建筑復(fù)合表皮 遮陽(yáng) 模擬分析
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 論文研究的背景、目的和意義12-13
• 1.2 論文議題相關(guān)研究狀態(tài)13-16
• 1.3 研究對(duì)象的界定16
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)和研究方法16-19
• 1.4.1 論文框架16-17
• 1.4.2 論文研究方法17-18
• 1.4.3 論文研究框架圖18-19
• 第二章 光伏建筑一體化概述19-28
• 2.1 光伏建筑一體化概念19-21
• 2.1.1 光伏發(fā)電原理19
• 2.1.2 光伏建筑一體化定義19-20
• 2.1.3 光伏建筑一體化的優(yōu)勢(shì)20
• 2.1.4 光伏建筑一體化的使用年限和成本20-21
• 2.2 光伏建筑一體化的組成21-25
• 2.2.1 光伏電池21-23
• 2.2.2 光伏組件23-24
• 2.2.3 光伏系統(tǒng)其他設(shè)備24-25
• 2.3 光伏建筑一體化設(shè)計(jì)概述25-26
• 2.3.1 設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題25
• 2.3.2 設(shè)計(jì)的核心任務(wù)25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 光伏建筑一體化的形式28-42
• 3.1 一體化的位置29-32
• 3.1.1 屋面29-30
• 3.1.2 立面30-32
• 3.2 選用的光伏材料32-35
• 3.3 光伏組件的安裝傾角和方位35-36
• 3.4 光伏組件與之結(jié)合的建筑形態(tài)36-37
• 3.5 一體化程度37-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第四章 濕熱地區(qū)建筑復(fù)合表皮策略42-52
• 4.1 建筑復(fù)合表皮概念的由來(lái)42-45
• 4.1.1 從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)到建筑表皮概念42-43
• 4.1.2 從單層表皮到雙層表皮——應(yīng)對(duì)氣候的發(fā)展趨勢(shì)43
• 4.1.3 從雙層表皮到復(fù)合表皮概念43-45
• 4.2 濕熱地區(qū)建筑復(fù)合表皮的內(nèi)涵45-48
• 4.2.1 傳統(tǒng)及近現(xiàn)代建筑應(yīng)對(duì)氣候的啟示45-46
• 4.2.2 光伏發(fā)電作為應(yīng)對(duì)氣候傳統(tǒng)策略的拓展46-48
• 4.3 濕熱地區(qū)建筑非封閉遮陽(yáng)散熱表皮光伏一體化策略48-51
• 4.3.1 非封閉VS 封閉48-49
• 4.3.2 遮陽(yáng)散熱表皮建筑形式的光伏一體化49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化形式52-65
• 5.1 濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化形式的影響因素52-59
• 5.1.1 五種影響因素的分析52-56
• 5.1.2 延伸的問(wèn)題56-59
• 5.2 濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化形式類型59-63
• 5.2.1 水平光伏遮陽(yáng)百葉形式59-61
• 5.2.2 水平光伏擋板遮陽(yáng)百葉形式61-62
• 5.2.3 垂直光伏擋板遮陽(yáng)百葉形式62
• 5.2.4 垂直光伏遮陽(yáng)百葉形式62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 第六章 濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化形式模擬研究65-86
• 6.1 模擬研究的內(nèi)容66
• 6.2 模擬研究的目的和工具66-70
• 6.2.1 模擬研究目的和精度定位66-67
• 6.2.2 模擬軟件介紹67-68
• 6.2.3 模擬研究采用的指標(biāo)68-70
• 6.3 不同形式的模擬研究70-84
• 6.3.1 基本模型建立70-71
• 6.3.2 模型的建立71-73
• 6.3.3 太陽(yáng)輻射對(duì)比分析73-77
• 6.3.4 采光對(duì)比分析77-80
• 6.3.5 光伏遮陽(yáng)板的陰影遮擋分析80-84
• 6.4 本章小結(jié)84-86
• 第七章 濕熱地區(qū)非封閉遮陽(yáng)散熱表皮建筑光伏一體化形式優(yōu)化模擬研究86-132
• 7.1 “1 水平18°”形式優(yōu)化模擬研究86-95
• 7.1.1 模型建立86-87
• 7.1.2 太陽(yáng)輻射分析87-90
• 7.1.3 室內(nèi)自然采光分析90-92
• 7.1.4 光伏遮陽(yáng)板陰影遮擋分析92-95
• 7.1.5 結(jié)論95
• 7.2 “2 水平90°”形式優(yōu)化選擇模擬研究95-104
• 7.2.1 不同間距形式96-101
• 7.2.2 不同透光率形式101-104
• 7.3 “3 垂直0°”形式優(yōu)化選擇模擬研究104-118
• 7.3.1 不同間距形式104-109
• 7.3.2 不同朝向109-118
• 7.4 “4 垂直30°”形式優(yōu)化選擇模擬研究118-130
• 7.4.1 不同傾角118-125
• 7.4.2 不同間距125-130
• 7.5 本章小結(jié)130-132
• 結(jié)論132-136
• 1. 本文的研究結(jié)論132-135
• 2. 本文研究的應(yīng)用前景135
• 3. 本文研究工作的不足與展望135-136
• 參考文獻(xiàn)136-138
• 附錄一 光伏建筑一體化實(shí)際案例總結(jié)列表138-142
• 附錄二 從化市圖書(shū)館方案介紹142-143
• 附錄三 廣州珠江電廠辦公樓方案介紹143-144
• 攻讀博士/碩士學(xué)位期間取得的研究成果144-145
• 致謝145-146
• 附件146

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太陽(yáng)能與建筑結(jié)合技術(shù)進(jìn)展和工程實(shí)例    胡潤(rùn)青;李俊峰;

非晶硅太陽(yáng)電池的衰減與退火    呂寶堂,趙暉,鄭君,賈兆濱,鄒邦濤

日本開(kāi)發(fā)成功透明太陽(yáng)能電池    章從福;

淺談非晶硅太陽(yáng)電池在建筑光伏一體化的應(yīng)用    解欣業(yè);王偉;

太陽(yáng)能發(fā)電與建筑一體化的完美結(jié)合——我國(guó)首座太陽(yáng)能發(fā)電與建筑一體化的保定“電谷錦江國(guó)際酒店”并網(wǎng)發(fā)電    苑國(guó)良;

城市光伏建筑一體化    靳靜;顧承紅;艾芊;奚玲玲;

獨(dú)立光伏系統(tǒng)最佳傾角計(jì)算新方法    顧超,崔容強(qiáng)

固定式太陽(yáng)電池方陣最佳傾角的實(shí)驗(yàn)研究    常澤輝;田瑞;

光伏建筑一體化的現(xiàn)狀與發(fā)展    李芳;沈輝;許家瑞;陳維;

重慶地區(qū)居住建筑遮陽(yáng)構(gòu)筑物對(duì)建筑能耗的影響    李娟;張強(qiáng);

    陳佳貴

    徐巍

適應(yīng)夏熱冬冷地區(qū)氣候的建筑表皮之可變化設(shè)計(jì)策略研究    李保峰

結(jié)合天然采光的辦公建筑節(jié)能研究    張偉

夏熱冬暖地區(qū)門(mén)窗性能檢測(cè)方法研究    李雨桐

建筑遮陽(yáng)性能的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究    田智華

風(fēng)光混合獨(dú)立供電系統(tǒng)的研究    陳俊

百葉外遮陽(yáng)對(duì)建筑自然通風(fēng)影響的研究    湯民

節(jié)能構(gòu)件與建筑立面一體化設(shè)計(jì)研究    李芳

辦公室光環(huán)境評(píng)價(jià)體系研究    王書(shū)曉

天津地區(qū)辦公建筑窗口外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)研究    張連飛

光伏組件加工工藝與質(zhì)量控制    鄭軍;

光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)    李實(shí);田春寧;鞠振河;殷志剛;

太陽(yáng)熱能在建筑中的利用    王玉;魏兵;

光伏系統(tǒng)變步長(zhǎng)最大功率跟蹤策略仿真研究    張建坡;張紅艷;馬朝暉;

太陽(yáng)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析    張德科;寧芙;

淺談光伏建筑一體化在超高層建筑珠江城項(xiàng)目的應(yīng)用    華錫鋒;周名嘉;

弱光下光伏充電器的設(shè)計(jì)    劉立強(qiáng);岑長(zhǎng)岸;張淼;

基于組態(tài)優(yōu)化的光伏陣列最大輸出功率控制    岑長(zhǎng)岸;張淼;

光伏系統(tǒng)中變步長(zhǎng)最大功率跟蹤算法研究    張紅艷;張建坡;

淺談建筑光伏一體化的發(fā)展及其產(chǎn)品認(rèn)證    王冬;肖鵬軍;邱娟;王精精;

如何通過(guò)分檔系統(tǒng)的優(yōu)化將不匹配的損失降低到最少(英文)    楊小武;劉亞鋒;任軍鋒;Veerraju Chaudary;

光伏組件Ⅰ-Ⅴ特性測(cè)量    賀建華;

鍍減反射膜玻璃在光伏組件應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)    劉亞鋒;楊小武;任軍鋒;張舒;Bypina Veerraju Chaudary;

光伏方陣失配現(xiàn)象研究    劉素梅

光伏熱斑現(xiàn)象及多峰最大功率跟蹤的研究    陳如亮

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)的光伏最大功率跟蹤研究    唐彬

智能光伏組件的研究與應(yīng)用    李金剛

光伏無(wú)阻塞二極管控制器和最大功率跟蹤控制器的對(duì)比研究    宋超領(lǐng)

太陽(yáng)能光伏組件戶外計(jì)量方法研究    劉丁璞

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能電路研究    王秉榮

光伏組件局部陰影下熱斑診斷及優(yōu)化控制    周笛青

光伏組件在公共建筑中的整合設(shè)計(jì)    李明亮

典型光伏組件的包裝技術(shù)與關(guān)鍵包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究    劉戀