大型公共建筑屋面太陽能技術(shù)的應用研究.pdf

1、隨著我國能源匱乏與建筑高能耗矛盾的不斷加劇，大型公共建筑的能耗已成為人們關(guān)注和研究的熱點問題。特別是采用了空間結(jié)構(gòu)的大型公建，由于其使用功能的特殊性，導致其能源消耗總量大、波動性大。如何利用建筑外表面積大、屋面開闊的特點，合理利用屋面空間，推廣可再生能源的利用，實現(xiàn)太陽能建筑一體化，研究其意義重大，是未來建筑節(jié)能發(fā)展的必然趨勢。
　　本文以研究太陽能技術(shù)在大型公共建筑中的應用為出發(fā)點，通過現(xiàn)場調(diào)研分析，將其應用歸納為：光熱應用、光

2、照明應用、光伏應用等三種應用方式；重點分析太陽能技術(shù)組合應用的可行性，提出應根據(jù)建筑內(nèi)部實際需求，合理劃分屋面不同應用太陽能接收載體的布置區(qū)域，最大限度利用屋面空間，提高太陽能利用效率。其中，光伏技術(shù)是未來太陽能技術(shù)發(fā)展的重點，以光伏應用與屋面的結(jié)合技術(shù)為主要研究對象展開分析。根據(jù)光伏方陣與屋面的結(jié)合程度，將其劃分為分離式（BAPV）和合一式（BIPV）。從屋面光伏組件選擇、光伏組件的布置、組件支承形式選擇，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計四方面分析研

3、究兩類光伏屋面的體系結(jié)構(gòu)及設(shè)計特點。結(jié)果表明BIPV式屋面一體化程度高，但體系個性大于共性，設(shè)計時應具體問題具體分析；BAPV式屋面的半獨立性，在現(xiàn)有光伏技術(shù)基礎(chǔ)上更利于保證屋面組件發(fā)電效率，通用性更高。
　　歸納BAPV式屋面的設(shè)計流程為：光伏組件選擇→屋面組件排列→支架選型→支架結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)過綜合分析對比，提出光伏組件選擇、排列及支架選型的優(yōu)化方案。支架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，首先，根據(jù)不同規(guī)范標準的公式構(gòu)成及計算結(jié)果分析，對屋面光伏

4、支架設(shè)計風荷載標準值及荷載組合進行對比分析，提出建議使用的屋面光伏支架設(shè)計風荷載計算公式和荷載組合；其次，根據(jù)上述分析結(jié)果，運用Sap2000數(shù)值模擬軟件對不同風荷載設(shè)計組合值情況下的光伏支架結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬分析，分析不同情況下各構(gòu)件的撓度值，得出支架結(jié)構(gòu)在不同工況下的作用規(guī)律，提出優(yōu)化方案。綜合上述結(jié)果，給出BAPV式屋面體系的優(yōu)化設(shè)計方案，并結(jié)合工程實例，分析驗證優(yōu)化方案的實際可行性及優(yōu)化效果。
　　以上海世博會中國主題館光伏