光伏系统在内蒙古地区标识绿色建筑节能贡献

【摘要】：光伏建筑一体化中光伏发电产品作为建筑部件，在建筑节能和改善建筑室内环境方面具有建筑部件的相关特征，作为可再生能源的重要部分，还可以调节和改善建筑自身的能源结构。绿色标识建筑在市场中示范和标杆作用，对于光伏建筑一体化技术的推广具有非常重要的示范意义。光伏建筑一体化技术在绿色建筑中的应用要充分体现绿色建筑在规划、设计、可持续运营的理论和技术。通过研究适合中国光伏建筑一体化与绿色标识建筑相结合的最佳实践可能性，为未来在两者相结合系统的设计、实施、评估、产品的研发和标准化应用，政府制定产业政策和激励机制方面带来有益的研究和积极影响。 本文通过分析世界范围内绿色建筑理论和技术、绿色建筑评估体系，绿色建筑在规划、设计、建造、管理、运营的建筑全生命周期中的可持续理论、技术、流程，并以此作为路径，分析世界范围内光伏建筑一体化理论及应用技术、案例，结合中国绿色建筑产业及太阳能资源的实际情况，提出光伏建筑一体化技术在中国内蒙古地区绿色标识建筑应用中的相关设计，产品及技术标准化，技术适用性的解决方法。 本文选择内蒙古地区的绿色标识建筑以建筑物全生命周期70年的角度，在现有条件下，借鉴美国、英国和日本的绿色建筑评价体系分析，通过对内蒙古地区的绿色标识建筑与光伏建筑一体化相结合的系统进行模拟分析。根据建筑物所在地区太阳能的自然条件，以及建筑物所在地区的气象条件，建筑物所在地区的绿色建筑策略，综合确定太阳能光伏一体化的策略。利用建筑信息化模拟系统（BIM系统）与协同设计流程（IDP）有机结合的整合设计流程方法结合eQUEST软件、光伏发电模拟软件对太阳辐射分析、建筑物总体能耗和总的电能消耗分析、光伏建筑一体化系统的发电量模拟分析、光伏建筑一体化系统带来的节能与舒适度影响的分析、各种光伏部件生命周期25年内环境影响分析和投资回报收益分析。 本文通过对内蒙古地区绿色标识建筑的模拟分析与研究，选择在内蒙古地区的典型建筑物作为基准模型，使用eQUEST模拟软件对基准模型建筑物进行模拟，分析模拟结果，通过绿色建筑策略，采用整合设计流程的方法建立改进模型，改进模型中加入光伏发电的模拟数据再次模拟。最终通过两个模型的数据比照和综合分析，确定光伏建筑一体化技术在绿色建筑模型中的节能和减排的贡献率，其综合节能减排贡献率为7.9%。对光伏建筑一体化产生的电力进行模拟总结光伏发电系统的经济性，综合节省建筑用电费用18.8%。 通过对光伏建筑一体化系统与内蒙古绿色标识建筑相结合系统模拟分析得出两者相结合系统的最佳设计策略既光伏发电系统发电量最大，最节能环保；最佳的实施策略既将系统有机结合能为建筑物节能、节资；最佳的应用策略既将光伏建筑一体化技术应用于绿色建筑物对于建筑物降低能耗是最佳的应用。一方面这种最佳实践的可能性会给光伏产业带来新的经济增长点，同时带动光伏产业在产品研发，应用技术方面巨大的提升效应，促进我国光伏产业的发展；另一方面这种最佳实践体系的研究，还会为提升建筑节能效果，为减少一次不可再生化石能源的应用，减少温室气体排放以及促进社会可持续发展带来积极影响，同时为可再生能源在建筑领域的应用带来有益的促进和借鉴。 【关键词】：太阳能 光伏建筑一体化 绿色建筑 模拟分析
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU201.5;TU18
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 建筑行业能耗概况10
• 1.2 绿色建筑与新能源技术10-11
• 1.3 研究方法和意义11-13
• 1.3.1 研究方法11-12
• 1.3.2 研究意义12-13
• 1.4 光伏建筑一体化政策13-14
• 1.4.1 国家相关政策13
• 1.4.2 内蒙古地区相关文件13-14
• 1.5 本文主要研究内容14-16
• 第二章 绿色建筑理论及光伏系统理论研究16-56
• 2.1 绿色建筑概念和绿色建筑评估体系16-29
• 2.1.1 绿色建筑理论和技术16-25
• 2.1.2 绿色建筑评估体系研究及对可再生能源应用的要求25-29
• 2.2 光伏建筑一体化技术及理论29-55
• 2.2.1 光伏发电理论29-31
• 2.2.2 光伏建筑一体化技术及光伏系统在建筑中的应用31-55
• 2.3 本章小结55-56
• 第三章 光伏系统在内蒙古地区应用策略研究56-85
• 3.1 分析逻辑及框架56-59
• 3.1.1 分析流程56
• 3.1.2 影响建筑指标的体系56-59
• 3.2 光伏技术在光伏电站的应用研究59-65
• 3.2.1 理论计算59-61
• 3.2.2 实验测试61-64
• 3.2.3 无地基支架的可行性分析64-65
• 3.3 光伏技术在建筑中应用研究65-70
• 3.3.1 建筑师与光伏技术在建筑中应用的关系66-68
• 3.3.2 光伏发电技术在建筑中应用的关系68-69
• 3.3.3 绿色建筑与光伏发电技术在建筑中应用的关系69
• 3.3.4 气候适应性建筑技术策略与光伏发电技术在建筑中应用的关系69-70
• 3.4 协同设计流程与 BIM 系统的有机结合70-75
• 3.4.1 设计方法及意义70-71
• 3.4.2 传统的单向流的设计流程71-72
• 3.4.3 协同设计流程（IDP）与 BIM 系统的有机结合整合设计流程72-75
• 3.5 基于 BIM 系统平台的整合设计体系在内蒙古地区的应用分析75-82
• 3.5.1 太阳能资源及气候条件的分析75-77
• 3.5.2 气候适应性建筑设计的影响及技术策略研究77-78
• 3.5.3 公共建筑的光伏发电和光伏建筑一体化技术应用技术策略研究78-82
• 3.6 光伏建筑一体化技术在公共建筑的应用策略研究82-84
• 3.7 本章小结84-85
• 第四章 光伏建筑应用模拟与实证分析85-103
• 4.1 模拟分析流程85-86
• 4.1.1 参考标准与规范85-86
• 4.1.2 计算软件86
• 4.1.3 电力价格86
• 4.2 建筑围护结构参数设定86-90
• 4.2.1 基准模型窗墙比设置86-87
• 4.2.2 参照建筑围护结构设计87-88
• 4.2.3 采暖和空调88-90
• 4.3 基准模型能耗模拟与分析90-101
• 4.3.1 基准模型全年能耗模拟90-94
• 4.3.2 围护结构优化对建筑能耗的影响94
• 4.3.3 照明密度的优化对建筑能耗的影响94-95
• 4.3.4 太阳能光伏系统95-98
• 4.3.5 总的节能效果98-99
• 4.3.6 实验对比研究99-101
• 4.4 本章小结101-103
• 第五章 结论与展望103-105
• 5.1 结论103-104
• 5.2 展望104-105
• 参考文献105-111
• 致谢111-112
• 在读期间取得的科研成果112

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