太阳能光伏发电技术在建筑工程中的应用

专科毕业论文太阳能光伏发电技术在建筑工程中的应用系（院）名称：赣西学院新能源系专业班级：10级光伏材料三班学生姓名：张魁指导教师姓名：简爱美指导教师职称：讲师年月日目录摘要…………………………………………………………………………………………2关键词………………………………………………………………………………………3引言…………………………………………………………………………………………3第一章（四号黑体）绪论1.1太阳能与建筑结合的优点和优势………………………………………………31.2太阳能建筑在国际上的发展策略………………………………………………41.2.1太阳能在中国建筑中的发展方向……………………………………………41.2.2太阳能在西方国家的发展……………………………………………………51.3太阳能光伏发电技术在建筑中的技术应用及存在的问题……………………61.3.1太阳能光伏发电技术在建筑中的技术应用…………………………………61.3.2太阳能光伏发电技术在建筑中存在的问题…………………………………7第二章太阳能光伏发电建筑一体化概述2.1光伏建筑定义与原则……………………………………………………………72.1.1光伏建筑的定义………………………………………………………………72.1.2光伏建筑的原则………………………………………………………………72.1.3光伏和建筑的结合方式………………………………………………………82.1.4传统建筑与现代光伏工程技术和理念的融合………………………………92.2光伏建筑系统的设计……………………………………………………………92.2.1当地气候参数的搜集…………………………………………………………102.2.2负载情况分析…………………………………………………………………102.2.3光伏组件最佳斜角确定………………………………………………………112.2.4光伏发电系统整体设计原则…………………………………………………112.3太阳能发电（光伏）的施工及维修……………………………………………112.3.1太阳能光伏建筑施工个流程…………………………………………………112.3.2光伏电池板的安装及维护……………………………………………………112.3.3蓄电池的安装与维护…………………………………………………………122.3.4逆变器的安装……………………………………………………………………122.3.5电子线路的安装…………………………………………………………………122.4太阳能发电（光伏）建筑设计……………………………………………………132.4.1一般规定…………………………………………………………………………132.4.2规划设计…………………………………………………………………………132.4.3建筑设计…………………………………………………………………………132.4.4结构设计…………………………………………………………………………142.4.5太阳能光伏系统特点……………………………………………………………14第三章太阳能建筑的典型应用模式3.1国传统居民建筑的节能“理念”……………………………………………………153.2太阳能光伏发电与建筑一体化的发展任重道远……………………………………153.3我国相关工程介绍……………………………………………………………………153.3.1青岛客运站…………………………………………………………………………163.3.2北京奥体中心体育场………………………………………………………………163.3.3浙江义乌国际贸易三期……………………………………………………………16结论……………………………………………………………………………………………17致谢……………………………………………………………………………………………17参考文献………………………………………………………………………………………17摘要当今，全人类都在面临着气候变化，空气污染和资源短缺的危机，可持续发展已经成了人类发展的共同目标。人类追求建筑的功能和舒适的同时，建筑能耗不断增长，人类开始越来越认识到，建筑使用能源所产生的CO2是造成气候变暖的很大一部分来源。于是节能、降耗、绿色、健康，成为全世界对未来建筑的共同追求，节能型建筑成了未来建筑发展的必然趋势，由此绿色建筑也应运而生。绿色建筑对全社会的节能减排起到决定性作用。太阳能是一种无污染的能源，也是人类可利用的丰富资源。我国有着丰富的太阳能资源，每年获得的太阳能约为３．６×１０２２Ｊ，相当于１．２万ｔ标准煤的热值［３］，约占全国国土面积２／３的地区年平均辐射总量在３３４０～８４００ＭＪ／ｍ２，年日照时数超过２２００ｈ，相当于１１０～２８０ｋｇ／ｈ标准煤的热值［４］。因此，研发太阳能在建筑中综合利用的技术，探究太阳能光伏发电技术与建筑的有机结合将具有积极而深远的意义。太阳能利用是世界新能源与可持续发展战略的重要组成部分，太阳能技术的应用的能能缓解能源紧张、减少污染和CO2排放。利用太阳能减少建筑消耗和改善建筑物理环境建筑的一个重要的发展方向。太阳能光伏建筑一体化业将是21世纪最重要的新兴产业之一,光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源，太阳能光伏建筑一体化发展任重道远。关键词：绿色建筑绿色材料可持续发展太阳能光伏发电光伏建筑引言2010年，举世瞩目的上海世博会向我们走来。科技的创新为世博会提供了强大的技术支撑，是历届世博会上令人难忘的展示亮点。在世博园区建设中，新技术、新能源、新材料被大量采用，体现“城市，让生活更美好”的主题，全面展示世博会的场馆建设、垃圾处理、节能照明、水资源利用等方面的全新科技成果。20世纪60年代,公害事件和环境污染频生,从而引发了一场绿色运动。1972年,罗马俱乐部发表了《增长的极限》的报告,人们开始关注生态环境问题,认识到如果人类不去保护生态环境,那么人类发展的负效应行为将毁灭人类自己。1987年世界环境与发展委员会提出了可持续发展的概念,即:“既满足当代人的需要又不危及后代人满足其需要的发展”。1993年的斯图加特生态建筑展览会上提出了绿色建筑的各种设想和模型。至此,绿色建筑、生态建筑、可持续建筑等的研究与实践达到了高潮。第一章绪论1.1太阳能与建筑结合的优点和优势4）太阳能与建筑结合，就地安装、就地发电上网和供应热水，不需要另外架设输电线路和热水管道；1）太阳能技术与建筑的结合能有效地减少建筑能耗；2）太阳能与建筑有机结合，互为依托和利用，电池板和集热器安装在屋顶或屋面上，不需要额外占地，节省了土地资源；3）降低墙面及屋顶的温升5）太阳能光伏发电可保证建筑自身的全部或大部分用电，降低对市政配套的依赖，同时也减少了对市政建设的压力；6)太阳能产品没有噪音，没有排放，不消耗任何燃料，公众易于接受；7)太阳房是建筑节能的有效途径，是小康生活的重要条件，是可持续发展的环保产品，是国家大力提倡的。8)太阳能光伏发电设施与建筑同步设计，配套制作，构件实现标准化、规范化，可提高热水工程安装的质量标准和施工效率。9)有利于实现标准化、规范化。工程一体化设计、施工，杜绝了二次施工对建筑造成的破坏和影响。1.2太阳能建筑在国际上的发展策略1.2.1太阳能能源在中国建筑中的发展方向我国太阳能源在建筑的利用始于70年代中期，建成实验性建筑80年代初建成的大兴刘民营“新能源村”(清华、天大、北京太阳能研究所和西德联合设计)。我国的第一幢被动式太阳房建成于1977年，地点在甘肃省民勤县，是一栋南窗直接受益结合实体集热蓄热墙的组合式太阳房。在20世纪80年代初，又通过国际合作项目，如中德新能源村、联合国开发署支持的甘肃太阳能采暖降温研究基地的建立使太阳房得到进一步发展。在“六五”、“七五”、“八五”，包括到“十一五”期间，国家科技攻关计划中都列入了太阳能建筑项目，取得了一系列成效。当前，我国被动式太阳房已进入规模普及阶段。由群体太阳能建筑向太阳能住宅小区、太阳村、太阳城发展。特别是常规能源相对缺乏、经济相对落后、环境污染比较严重的西部地区，发展速度更为迅速，有的地区年平均递增率达15%。另外，我国首座全太阳能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。该全太阳能建筑，主体建筑室内的洗浴、供热、供电等所有能源都由太阳能来提供。太阳能新村建筑南墙、屋顶坡面等位置都安装着数个太阳能集热器。这些集热器在夏季可为空调设备提供驱动热源，在冬季可为采暖提供保障。此外，建筑内还安装了全国最大的太阳能发电系统，投入运营后可提供50千瓦的电力，满足日常用电所需。该工程是奥运场馆的试验性建筑，并且今年我国奥运场馆的部分项目也将使用太阳能技术。目前，在江苏，浙江，安徽，山东和北京等地已有一些太阳热水器生产厂商主动联合当地的建筑设计院进行太阳热水器与小区住宅一体化设计的试点和示范,取得了较好的效果。总之，太阳能在降低建筑能耗上的作用是不可低估的，相对其他可再生能源来说，太阳能具有一些特有的优势，更利于与建筑结合，应用到建筑领域，因而大力发展太阳能是我国乃至全世界发展可再生能源、实现建筑能源管理的重要方向。1.2.2太阳能在西方国家的发展美国MIT于30年代开始研究；90年代达到25栋。美国作为一个发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30%-90%，对经济发展形成了一定的制约作用。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速。为了减少能耗，降低污染、调整能源结构，实现环境保护的可持续发展，美国对太阳能作了积极的探索，其中“百万太阳能屋顶计划”就是规模最大、涉及部分最多、正在逐步实现的项目计划。该计划是美国面向21世纪的一项由政府倡导、发展的中长期计划。到2010年，百万屋顶计划将生产相当于2-3个燃煤发电厂的电力，不仅满足建筑物自身的电力需求，而且有的地方已经在出售由太阳能所产生的电力。最近，美国科学家又把寻找新能源的目光投向了浩瀚太空。科学家设想，通过向太空发射带有能量搜集装置的卫星，装置在巨型卫星上的太阳能电池板可以搜集太空能量，并将其搜集的能量转化为微波传送回地球，再转化为直流电，从而为人类提供“廉价、清洁、安全、可靠、可持续、可增加”的能源。欧美国家对太阳能开发和利用走在世界的前列。在太阳能的利用过程中，热利用技术是很重要的一块内容，针对太阳能热水系统初始投资大，回收时间较长，尚未制定用于太阳采暖的标准以及一些决策者对太阳能知识不了解，太阳能热水系统还未完全被消费者接受等问题，欧洲一些国家克服障碍，推动太阳能热水器的应用。现在欧洲一些国家普遍认为被动式太阳能采暖技术将成为本世纪建筑设计的趋向，世界上普遍认为使用“热泵”具有节约能源、节约材料、减轻城市空气污染等优势，对建筑供热是一种很有发展前途的热源设备。将热泵与太阳能集热器联合运行，这样可以解决冬季太阳能供热中存在的水温低、利用时间短、利用经济性差等问题。德国建筑学家设计制造成功一种向日葵式的旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋上的马达就开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热和用电，又能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。1.3太阳能光伏发电技术在建筑中的技术应用及存在的问题1.3.1太阳能光伏发电技术在建筑中的技术应用目前，太阳能光伏发电技术与建筑物相结合研究最多的是建筑光伏一体化系统（ＢＩＰＶ），该系统能将太阳能发电机组完美的集成于建筑物的墙面或屋顶上，其工作原理与普通的光伏发电系统完全相同，唯一区别是太阳能组件既被用作系统发电机，又被用作建筑物外墙材料。用于ＢＩＰＶ系统的光伏构件既可以是透明的也可以是半透明的，这样光线依然能透过光伏构件进入室内，不影响室内采光。采用ＢＩＰＶ系统，可就地发电、就地使用，且具有诸多优点：利用太阳作为能源发电可达到节能与环保的要求；节省了电网投资和减少了输送损失；彩色光伏模