太阳能光伏建筑的立面设计研究

【摘要】：本文从世界能源危机及环境破坏的角度引入太阳能光伏发电的重要性,接着讨论光伏发电系统与建筑结合较传统大型发电站的优势。通过比较太阳能光伏发电在建筑屋顶上的应用,分析了光伏发电在建筑立面上应用的优点以及BIPV推广遇到的问题。从光伏发电的基本原理入手,深入分析了光伏发电系统的整个过程及组成部分,并通过对太阳能光伏发电系统核心即太阳能光伏电池的详细研究,分析了由光伏电池组成的光伏模板或光伏矩阵对建筑立面造型的影响以及采光方面的影响,同时,对光伏发电的最佳朝向和角度做了充分研究以帮助建筑设计中对光伏发电能效的考虑。文章重点讨论光伏建筑的立面设计形式问题,从视觉和评价标准入手,研究形式统一、比例尺度、变化异质、节奏韵律等几种设计手法在太阳能光伏建筑一体化设计过程中的设计思路,并且对光伏建筑立面设计的几何因素和色彩因素进行了分析研究和举例说明。通过太阳能光伏发电系统与建筑结合的位置不同,分类说明了光伏与建筑玻璃、玻璃幕墙、栏杆、遮阳系统、外墙一体化设计的构造,并给出了大量国际上最新的BIPV项目的图片、数据来分析说明。分别通过国内国外的一个典型案例,详细研究了太阳能光伏发电与建筑一体化从方案设计到建成发电的全过程,并给出大量实际图片、构造详图以及实测数据。最后,研究了太阳能光伏建筑的经济性,并给出了国外先进国家的经济鼓励政策及我国刚出台的经济鼓励政策,分析光伏建筑的发展前景。 【关键词】：太阳能 光伏建筑 PV BIPV 立面设计 节能
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 插图索引11-15
• 附表索引15-16
• 第1章 绪论16-24
• 1.1 能源危机与环境污染16-18
• 1.2 太阳能光伏发电与建筑结合的优势与意义18-19
• 1.3 太阳能光伏发在建筑立面上的应用优势比较19
• 1.4 国外太阳能光伏建筑的发展情况19-20
• 1.5 国内太阳能光伏建筑的发展情况20-21
• 1.6 太阳能光伏建筑一体化发展遇到的问题21-22
• 1.6.1 设计问题21-22
• 1.6.2 经济和政策问题22
• 1.7 文章的研究框架22-24
• 第2章 太阳能光伏建筑的发电系统及原理24-38
• 2.1 太阳能光伏建筑的定义24
• 2.2 太阳能技术的应用类型24-25
• 2.2.1 太阳能发电,包括太阳能光伏发电和太阳能热发电24
• 2.2.2 太阳能热利用技术24
• 2.2.3 太阳能空调技术24-25
• 2.3 太阳能光伏技术与建筑结合的位置25-26
• 2.4 太阳能光伏发电的原理26-27
• 2.5 太阳能光伏发电系统27-34
• 2.5.1 太阳能光伏电池的分类27-31
• 2.5.2 太阳能电池组及光伏矩阵31-33
• 2.5.3 太阳能控制器33
• 2.5.4 蓄电系统33
• 2.5.5 逆变系统33-34
• 2.6 太阳能光伏发电用电系统34-35
• 2.6.1 并网系统34
• 2.6.2 离网系统34-35
• 2.6.3 混合系统35
• 2.7 影响太阳能光伏发电的因素35-38
• 2.7.1 阳光的强度35-36
• 2.7.2 太阳能电池板的安装朝向36
• 2.7.3 太阳能电池板的安装角度36-37
• 2.7.4 遮挡的影响37
• 2.7.5 光伏电池的工作温度37
• 2.7.6 其他原因37-38
• 第3章 太阳能光伏建筑立面设计的形式因素38-52
• 3.1 建筑立面的设计概述38-39
• 3.1.1 建筑立面的定义38
• 3.1.2 建筑立面设计的演变38-39
• 3.2 太阳能光伏建筑立面设计的视觉因素39-40
• 3.3 太阳能光伏建筑立面设计的评价标准40-42
• 3.3.1 自然一体化40-41
• 3.3.2 建筑风格宜人41
• 3.3.3 精致的安排41
• 3.3.4 输电网的一致问题41
• 3.3.5 前后一致原则41
• 3.3.6 完美工程41
• 3.3.7 创新设计41-42
• 3.4 太阳能光伏建筑立面设计的形式因素42-46
• 3.4.1 统一42-43
• 3.4.2 比例尺度43
• 3.4.3 异质与变化43-45
• 3.4.4 节奏韵律45-46
• 3.5 太阳能光伏建筑立面设计的几何因素46-47
• 3.5.1 点46-47
• 3.5.2 线47
• 3.5.3 面47
• 3.6 太阳能光伏建筑立面设计的色彩因素47-52
• 3.6.1 色彩的基本属性47-48
• 3.6.2 太阳能光伏电池的色彩48-52
• 第4章 太阳能光伏建筑的立面构成及应用52-83
• 4.1 PV与夹层玻璃垂直式一体化52-65
• 4.1.1 PV夹层玻璃的结构52-54
• 4.1.2 PV夹层玻璃的透光性54-55
• 4.1.3 PV夹层玻璃在建筑立面中的应用55-65
• 4.1.4 PV与建筑栏杆一体化65
• 4.2 PV与中空玻璃倾斜式一体化65-67
• 4.2.1 内置斜百叶式PV中空玻璃幕墙的结构65-67
• 4.2.2 内置斜百叶式PV中空玻璃幕墙在建筑立面中的应用67
• 4.3 PV与遮阳系统一体化67-77
• 4.3.1 太阳能光伏发电遮阳系统的结构67-68
• 4.3.2 太阳能光伏发电遮阳系统的智能化68-69
• 4.3.3 太阳能光伏发电遮阳系统的应用分类69-77
• 4.4 PV与建筑外墙一体化77-83
• 4.4.1 PV模板外墙的结构77
• 4.4.2 PV模板与外墙一体化的应用77-83
• 第5章 太阳能光伏建筑的应用实例分析83-98
• 5.1 国外太阳能光伏建筑的立面应用实例分析——英国Doxford国际商务区太阳能办公大楼83-89
• 5.1.1 工程概况83
• 5.1.2 气候特征83
• 5.1.3 背景介绍83-84
• 5.1.4 BIPV设计过程84-86
• 5.1.5 PV设计与安装86-88
• 5.1.6 PV工程成本88
• 5.1.7 PV节约成本88
• 5.1.8 安装后的运行情况88-89
• 5.1.9 结论89
• 5.2 国内太阳能光伏建筑的立面应用实例分析——湖南长沙中建大厦办公大楼89-98
• 5.2.1 工程概况89
• 5.2.2 气候特征89
• 5.2.3 背景介绍89-90
• 5.2.4 BIPV设计过程90-91
• 5.2.5 PV设计与安装91-95
• 5.2.6 PV工程成本及风险95-96
• 5.2.7 安装后的运行情况96-97
• 5.2.8 结论97-98
• 第6章 太阳能光伏建筑的经济效益98-104
• 6.1 太阳能光伏建筑的成本98-100
• 6.1.1 光伏发电的计算公式98
• 6.1.2 BIPV的经济性98-99
• 6.1.3 光伏发电的价格趋势99-100
• 6.2 光伏发电的鼓励政策100-104
• 6.2.1 国外光伏发电政策100-102
• 6.2.2 国内光伏发电政策102-104
• 结论104-106
• 参考文献106-109
• 致谢109-110
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录110-111
• 附录B 攻读学位期间参与实际工程及课题目录111

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