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ECOTECT在光伏建筑工程中的应用

发布时间：2011-12-31

【作   者】李广立

【提    要】光伏建筑随着环保节能的全球环境日趋增多，但光伏又受制太阳光的制约，且城市中建筑密集，将光伏合理的应用在建筑上，需要借助软件对周围环境具体分析，寻找合适的区域应用光伏。

【关 键 词】ECOTECT  光伏  建筑

    在建筑中注入绿色元素成为目前建筑发展的趋势，绿色建筑也是二十一世纪世界建筑的主流。绿色建筑有其丰富的内涵，但洁净能源尤其是太阳能的合理、高效利用是绿色建筑的重要内容。其中，代表太阳能应用最尖端、最先进、最有潜力的光伏发电将是绿色建筑的主角。
    光伏建筑物中，光伏组件可以安装在建筑能接受阳光的任何部位，如建筑立面、屋顶、斜面、遮阳、雨篷等，可以做成平面、曲面形状。但光伏系统必须考虑可长时间受到太阳光的直射，否则，光伏仅成为了装饰。一块非晶硅电池被遮挡1/10的面积，功率损失有10%，而晶体硅太阳电池受到同样的遮挡，功率损失将达到50%，如下图所示。

    所以在光伏建筑设计中，必须注意遮挡的影响，需要分析周围物体对光伏系统的遮挡，包括屋顶突出物体、女儿墙，甚至周边建筑以及可能潜在的物体对光伏系统的遮挡，以确定系统最佳的安装区域和形式。

    如上图所示，光伏系统最低点距凸出物最高点高度为H，相距为D，原则上以冬至日上午9:00～下午15:00时间段内，系统不应被遮挡为基本要求。

    但此公式有一定的局限性，只适用于南向朝向的简单的计算，且上式中的D为早9:00时的计算结果，不能计算其它任何时刻的距离。如果光伏安装在东西区域，则上面公式将不再适用，故引入ECOTECT软件进行分析。
    下面以呼和浩特东火车东站为例。
    呼和浩特地处北纬40°51＇～40°8＇

    确定选在第一站台雨蓬上安装太阳能光伏系统，根据分析确定太阳能系统安装范围。
    我们采用ECOTECT环境分析软件，对呼和浩特东火车站站房建筑模拟建模分析，对系统所处位置采用按夏至、冬至两个时间点分析。蓝色为电池板计划安装范围。

    根据以上分析，光伏系统选择安装区域满足要求。但此标准需在夏至日验证可行。

    夏至日：

    根据分析，左侧（西）需相距28.3m，右侧（东）需相距20.7m。我们如果采用公式计算：

    可知计算结果与分析结果出入较大，所以对于光伏建筑采用软件进行分析是比较直观实用的。
    光伏安装区域确定后，可以用ECOTECT进行发电量估算。取其中一块单元板计算，采用非晶硅电池（146W/块）。

    上图为单元非晶板块的日发电量，将其数据统计如下：

    ECOTECT的特长不在发电量计算上，故其结果仅供参考。如果需要较精确的计算，还需要用专业的发电量计算软件。
    光伏建筑在国家的支持下日益增多，相关规范也逐渐出台，但光伏在建筑上能合理应用还需认真分析，从建筑效果、支撑结构、电气配合等各方面，也愿在全球共倡“节能环保”的时代，会有更多的光伏建筑。

    参考资料：
    《太阳能光伏发电实用技术》  
    化学工业出版社   王

作者：中国建筑科学研究院   李广立 

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