建筑一体化技术篇(1)

关键词：太阳能； 光伏发电；一体化； 建筑

中图分类号： TK511 文献标识码： A

（一）太阳能光伏与建筑一体化技术发展的时代背景

近现代人类对传统能源的利用不断地加剧，人居环境和能源问题日益严峻， 拿我国近几年的例子来说，大气污染所造成的危害让城市的人们饱受煎熬，创造适宜的人居环境与能源节约成为当今建筑、环境领域的热点问题。根据住建部统计，建筑运行能耗约占全社会总能耗的三分之一，做好建筑节能工作对人居环境的可持续发展至关重要。 建筑能耗主要指采暖、空调、 热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯及通风等方面的能耗。 目前，我国正处于房屋建筑的高峰期，建筑规模之大，在中国和世界历史上都前所未有，这些建筑在未来的使用期间内，将大量消耗能源，能源短缺问题将成为我国未来经济、社会可持续发展的重要限制因素。再者，如果现今的建筑、生活能耗还全部依赖传统的煤、电能源的话，对人居环境、自然环境将继续造成不可修复的伤害。在这样的时代大背景下，大力发展太阳能热在建筑中的推广应用， 也是解决我国能源短缺问题和环境污染问题的关键。

现代化的太阳能利用技术在我国可以追溯到上世纪七十年代，但由于技术和应用成本的制约，出现过短暂的停滞，直到九十年代末期，我国在太阳能的利用上才迎来全新的发展及应用。时至今日，国内绝大多数建筑及居民使用的太阳能产品还是相对单一，比如太阳能热水器，太阳能照明等，没有形成多功能系统，并且没有与建筑物同时设计，同时施工。太阳能利用还是相对粗糙，而且独立的集热系统安装没有经过统一的规划、设计，严重影响城市建筑美观。本文主要探讨在往后的建筑太阳能利用中，大力发展太阳能光伏与建筑一体化技术，从项目规划、决策、设计阶段，便引入太阳能光伏与建筑一体化技术的应用。

（二）太阳能光伏建筑一体化的工作原理及特点

太阳能光伏建筑一体化（BIPV）的原理

所谓的太阳能光伏建筑一体化技术，即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。光伏与建筑一体化（简称BIPV）是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可再生能源的建筑，太阳能光伏建筑一体化不等于太阳能光伏＋建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的‘相加’，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用，同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶（光电屋顶）、墙面（光电幕墙）、遮阳（光电遮阳板）来获取电能的一种方式，其工作原理是光伏系统工作时，安装在建筑物上光伏组件产生直流电源，通过接线盒与逆变器连接，将直流转换成交流，给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。光伏建筑一体化的发电主要有两种方式，一种是独立的供电系统，即所发电能直接用于建筑物内部分负载，过剩时采取蓄电池储存。带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连，并向电网馈送电力的光伏发电系统。从长远的角度来看，并网光伏发电系统更有优越性。

（图1）太阳能光伏建筑一体化应用案例

2、太阳能光伏建筑一体化（BIPV）应该具备的特点

1）、 生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透：建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。建筑中的pv板使用不仅很好的利用了太阳能，极大的节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面美学。BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。

2）、传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合；引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。BIPV首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以设计，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中一体设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，达到与建筑物的完美结合。

3）、关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；普通的太阳能光伏系统，没有太多的考虑与建筑物的合理结合，集热板尺寸也是由厂家统一规格制作，安装到各式建筑物上便显得极不协调。而建筑一体化PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一。例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高层的建筑单元中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。

4）、保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；精美的细部设计，不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，pv板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中。光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，才能成功。

三、太阳能光伏建筑一体化的综合效益

1、太阳能光伏建筑所带来的经济效益

由于太阳能能量密度较低并且高度分散，为了提供所需的能源，必须有足够的接受面积。据测算，为了满足 2009年全球电力的需求，以太阳能电池平均转换率 10%计算，需要的面积相当于德国和意大利两个国家面积总合的 1.5倍。我国 2009年的发电量约为3亿 MW ・h，如果全部用太阳能电池发电，其接收面积约为37500km2，是大连市面积的三倍之多。 光伏建筑一体化的诞生，恰恰解决了以上问题，促使人们向“屋顶要能源”，充分利用建筑物的面积，将清洁能源与建筑艺术紧密结合。产生的电能可以补充业主的电力需求，在正常的工作状态下，太阳能光伏建筑一体化只需一次性投入，后期则在建筑的寿命期内，节约了大量的电费。

2、太阳能光伏建筑所带来的社会效益

由于使用传统能源引起的全球气候、环境问题正开始迅速影响我们普通老百姓的生活，也越来越受到全球的高度重视。气候变化已使全球自然灾害发生的频率和烈度不断增加。使用太阳能光伏发电替代部分常规矿物能源发电 100千瓦时，可省燃油 26升或省煤50千克，这也意味着少排放 57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和 75克氮的氧化物。间接地创造出显著的社会经济效益。

四、我国推广应用太阳能光伏建筑一体化的必要性

1、建筑更新高峰期，BIPV技术的应用将改变能源利用格局

当前我国正处于城镇化建设的高潮期，每年的建筑总量达 20亿平方米之多，超过了世界上发达国家同期建筑之总和。而且此阶段还将持续 30年以上，总的建筑量将翻番。未来 30年我国的建筑总量将超过历史形成的既有建筑之总量。这些建筑的能源使用效率将决定我国能耗和二氧化碳气体排放的水平。正因为这一“空前绝后”的建设机遇和太阳能建筑一体化的推广将引发建筑学新的革命，并且改变传统能源利用的格局。

（图2）太阳能光伏建筑一体化应用案例

2、新能源发展必然趋势

据各国可靠数据，如果按现在人类开发和使用传统的石油，天然气的速度，我们大约还可以开发50年左右，在这样的必然趋势下，我们必须赶上新能源研究开发，并实际大规模投入使用的步伐，我国目前正处于建筑物新建的高峰期，如果能把握住这次机遇，太阳能光伏建筑一体化的应用将迎来巨大变革，进一步促使建造成本的下降。成本、只有成本，才是光伏产业发展的真正动力。无论是景气也好，不景气也好，光伏产业中各个环节的价格必须不断下降，所以，我国应该效仿发达国家在这方面的政策引导，在目前这种环境下，给以太阳能光伏产业必要的优惠政策，促进光伏建筑一体化在整个建筑领域的普遍使用。

五、结论

我国现在的开发商，为什么对使用太阳能光伏建筑一体化技术的应用不太积极？原因很简单，开发商只想着迅速投资，然后在尽可能短的时间内把房子推向市场，获取利益。当然，也不能说开发商都黑心，这是自由市场的共性，在这种情况下，政府就要坚决站出来，采取一系列优惠政策引导建筑行业向这方面发展，在时机成熟的条件下，甚至应该强制性要求所有城镇新建、扩建工程应用太阳能光伏建筑一体化技术。

至于成本问题，在大面积推广肯定会降下来，在不久的未来，太阳能光伏建筑一体化技术和成本将取得突破性的进展，彻底消除使用障碍，太阳能光伏建筑一体化绿色电能源将替代传统电能来源，引领新一轮能源革命。所以我们既要把发展太阳能光伏建筑一体化作为技术革新的重要举措，又要把太阳能光伏建筑一体化应用提高到国际竞争的战略制高点的位置。这也是未来最大的历史性机遇与社会发展方向。在可以预见的未来，我国太阳能光伏建筑一体化应用将迎来发展的春天。

参考文献：

【1】杨梅林：《民用建筑节能技术发展趋势探讨》，2011（2）；

【2】牛双国李淑芳：《2 MWp太阳能光伏发电工程技术研究》，建筑技术第44卷第7期；

建筑一体化技术篇(2)

Review of Building Attached Photovoltaic technology

Chen yaaiWang liang

( North China University of Technology,Mechanical Engineering)

Abstract: BAPV(Building Attached Photovoltaic) technology has been more and more applied in the field of new energy-saving building. BAPV technology not only can effectively provide part of the electric power building, at the same time compared with traditional coal-fired power has no pollution, no obvious advantages such as feed of fuel. The thesis is on the existing solar building integrated technology application results analysis, summary and systematic basis, respectively from the system composition, design, economic benefits, and other aspects were summarized, and the domestic situation, put forward some opinions for solar photovoltaic building integrated technology the application to provide reference.

关键词： 太阳能;光伏建筑；一体化;节能；

中图分类号：TK511文献标识码： A 文章编号：

1.前言

太阳能作为一种新的能源，越来越多地应用于发电、热水系统等领域中。而光伏发电作为太阳能一种主要的应用形式，其拥有可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料、可方便地与建筑物相结合等优点，使光伏建筑一体化技术越来越多地应用在智能化建筑物中，为建筑物提供清洁、可再生的能源。

1986年，世界能源组织提出“太阳能光伏建筑一体化”的概念。中国翻译过来被称为“BIPV”(Building Integrated Photovoltaic)，其通常的意义为集成到建筑物上的太阳能光伏发电系统。

目前在中国，对“BIPV”具有广义和狭义两种理解。广义的理解，安装在所有建筑物上的太阳能光伏发电系统均称为“BIPV”。 狭义的理解，与建筑物同时设计、同时施工、同时安装并与建筑物完美结合的太阳能光伏发电系统才能称之为“BIPV”。由于二者容易混淆，在建筑系统中，我国将广义的方式称为“BAPV”(Building Attached Photovoltaic),而将狭义的方式称为“BIPV”加以区分[1][2][16]。

2.太阳能光伏建筑一体化技术发展现状

在我国内，“安装型”太阳能光伏建筑一体化系统又被称为BAPV（Building Attached Photovoltaic），具有造价低、效率高的特点，其主要形式是在建筑物屋顶安装太阳能电池板[1][4][5][7][8][9][10]。该系统在国内主要应用于大型厂房等屋顶面积较大的光伏建筑一体化系统中，如：京东方8代线产房、珠海东澳文化中心等。

“构件型”和“建材型”太阳能光伏建筑一体化系统在国内又被称为BIPV(Building Integrated Photovoltaic)，即狭义上的BIPV。“构件型”和“建材型”太阳能光伏系统造价较高、效率一般，但与建筑结合较好，比较美观；“构件型”系统其主要形式是光伏组件构成的雨棚构件、栏板构件等；“建材型”系统其主要形式为光伏瓦、光伏砖等[1][4][7][8][9][10][12]。该系统通常应用于办公楼等综合建筑体，如：首都博物馆新馆、国家体育馆等。

本文从广义的太阳能光伏建筑一体化技术出发，着重对现有的应用成果进行综述。

3.太阳能光伏建筑一体化系统的组成

光伏建筑一体化系统主要由光伏阵列、光伏接线箱、蓄电池、光伏逆变器等设备组成。

根据文献[3]中规定，光伏系统主要有两种类型，即并网光伏系统和独立光伏系统,其组成形式如图1及图2所示。

由于独立光伏系统造价较高，蓄电池占用空

间较大，且结合我国电网的实际情况，城市中光伏建筑一体化系统基本选用的是并网光伏系统中的无逆流无存储装置的系统。在我国偏远山区，由于电网不发达或不稳定，一般采用独立光伏系统中的无逆流有存储装置的系统。

3.1光伏阵列

光伏阵列中的光伏电池将光子能量转换成电能，通过控制器和逆变器向建筑物内的电网输送电能。

光伏电池作为光伏阵列的基本组成部分，现

阶段在建筑物上应用的产品主要有硅太阳电池和化合物电池两种。

硅太阳电池主要分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池几种。

化合物电池主要由碲化镉太阳电池和铜铟镓硒薄膜太阳电池组成。表1列出了各种太阳电池性能。

表1 光伏电池性能对比

由表1可以看出，现阶段硅太阳电池的应用明显要好于化合物电池。单晶硅和多晶硅太阳能电池由于光电转换率较高且价格适中，在我国的光伏建筑一体化系统中得到广大应用。

3.2光伏接线箱

光伏接线箱是指保证光伏组件有序连接和汇流功能的接线装置。该装置能够保障光伏系统在维修、检查时易于分离电路，当光伏系统发生故障时减少停电范围。

3.3.蓄电池

蓄电池是独立型太阳能发电系统和防灾型系统不可缺少的储能部件。其主要功能是当日照量减少或夜间不发电时补充负荷要求的功率。当太阳能发电功率下降时，蓄电池可以起缓冲作用，保证电压稳定。

文献[2]总结了在光伏建筑中，目前应用最多的密封型铅酸蓄电池的种类和特征，如表2所示。

3.4.充、放电控制器

建筑一体化技术篇(3)

关键词：太阳能；建筑一体化；技术

中图分类号：TK511 文献标识码：A

现在，我们能够看到屋顶各种形式的太阳能热水器，其就象是冰箱、彩电一样已慢慢成为我们生活的核心要素。不过这些太阳能热水器还停留在住户自发购买及安装阶段，目前没有将其纳入到一个专业化的有体系的工程去考虑。所以就突显出一些相关的问题，一些问题限制了太阳能在建筑中应用的效果。甚至在一些政府、城市都有过禁止过安装太阳能热水器的规定，这让太阳能热水器的进程受到了非常大的影响。

1.太阳能在建筑中实际存在的弊端

因为阳光照射到地面的热量受季节、地理位置、天气以及白天黑夜的影响，受光的不稳定加上太阳能热水系统的常规运行、维护等方面也有着很多的问题。因此对广泛的应用太阳能造成不小的影响。

装置在屋顶上的太阳能热水器有连接管道长、热量在流经管道过程中丢失的热量太多、管道里冷水浪费等弊端。在出现问题的时候，到屋顶进行检修较为困难。有时因为太阳能的安装，破坏了建筑物的防水系统，导致漏水等情况；有的太阳能安装杂乱，和建筑匹配不合理，严重的影响建筑外观，因此关系到城市美观等问题。

因为地理区域的差异，不一样的水质影响会不同程度的对太阳能热水系统产生结垢情况。因此对于怎样消除太阳能在建筑一体化的应用问题，如何将建筑物和太阳能热水器有机且合理的结合起来，促进太阳能在建筑中的合理应用，始终是我们研究的主要课题。

2.推动太阳能利用与建筑一体化技术的相应措施

建设系统要对没有应用太阳能热水系统的建筑工程，严格的执行专家论证体系，且深化对太阳能热水系统应用的引导以及品质监督。建筑系统要规范太阳能热水系统的管理工作。各责任方要切实的把太阳能热水系统纳入到工程的一个环节之中进行管理。在新建设的小区中，建筑师以及开发商要在设计初期就把太阳能技术纳入到设计里，要进行统一的规划、统一设计、安装，尽最大限度降低太阳能热水系统的安装投资以及成本。太阳能热水系统不能只是设计、预留管道，而是要和建筑同步的进行设计、统一施工以及统一的进行管理。建筑中太阳能热水系统工程的费用要纳入到房屋销售的价格中去，不要实施另行收费的措施。这样能够防止居民在建筑完工后各自在屋顶安置太阳能热水器，避免太阳能热水器和建筑的风格不统一的现象出现，让其成为整个建筑中的一个元素，和建筑浑然天成。利用太阳能系统代替屋顶覆盖层，对平屋顶可使用覆盖式，而对斜屋顶最好采用镶嵌式。这样能够降低成本，提升效益，为居民提高生活质量。

大力推广使用太阳能热水系统是建筑方面减排节能的一项核心工作，是落实合理发展观，完成经济社会可持续发展的主要措施。这会有利推动建筑节能领域的发展。目前，太阳能热水系统慢慢由用户自行安装转型为统一安装，现在也正处在规模化应用阶段，因此在技术深入发展中要遵循推广应用以及管理，保障工程质量等原则。

要细化太阳能热水系统维修体系。太阳能热水系统的维护、管理等方面，要按照系统种类实施不同的维保体系。利用集中供热系统的，纳入物业共用位置、共用设备可以由物业进行统一管理。利用非集中供热的，共用性管井等纳入房屋共用位置，可以由物业实施管理，其余由所有权人委托物业代维护或是由太阳能热水系统供应方进行维护。有关系统在实施维保工程时，要按照物业管理范围内的相关规章。相关单位及业主委员会和物业签署合同时，要对太阳能热水系统的维护给出相应限制，要分清各方的义务以及责任。

总结：

现在国内房地产市场的已步入了品质竞争阶段。因为当今科技的进步，建筑方也都在全力提高建筑的性能、功能程度是建筑商在惨烈竞争中获胜的杀手锏。因为只有高质量的建筑才会让人们正真体味到节能、环保、舒适的生活。太阳能建筑作为节能、经济且绿色环保的新型建筑，其会变成二十一世纪建筑的主旋律，同时也会成为建筑市场的一大亮点，是今后最为主要的新兴产业之一，为广大人民提供绿色节能带来的生活享受。我们期待着，伴随太阳能建筑一体化水平的提升与太阳能科技产品产业化的完善，人们将进入一个太阳能与建筑完全统一化的时期，人们将享受太阳能与建筑有机结合为我们带来的绿色生活。

参考文献

[1].吕明霞,王崇杰,王刚,薛一冰.中小户型中适宜太阳能技术的集成策略――2007年国际太阳能建筑设计竞赛某获奖方案解析[J].山东建筑大学学报.2010,11(02):415-416.

[2].田群燕,于光江.太阳能与建筑一体化的几种方式[A].中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C].2011,14(03):274-275.

[3].王崇杰,赵学义,薛一冰.论太阳能建筑一体化设计[A].加入WTO和中国科技与可持续发展――挑战与机遇、责任和对策（下册）[C].2010,15(06):243-244.

[4].高维庭.太阳能热水器热水系统在职工宿舍中的应用[A].第13届全国暖通空调技术信息网技术交流大会文集[C].2010,14(21):204-205.

[5].田群燕,于光江.太阳能与建筑一体化的几种方式[A].山东土木建筑学会热能动力专业委员会第13届学术交流会论文集[C].2010,11(16):314-316.

建筑一体化技术篇(4)

关键词：光伏建筑一体化（BIPV）新技术；系统原理；主要产品、部件；施工安装

1、工程概况

赣州市博物馆、城展馆展厅采光顶采用了光伏建筑一体化（BIPV）新技术。BIPV系统采用了稳定可靠的钢结构系统、技术先进的非晶硅BIPV双玻组件、具有防雷功能的直流集线箱、先进高效的逆变器以及先进的监控显示系统。BIPV系统主要包括两个方面：一是光伏系统与建筑电网并网联用；二是光伏器件与建筑材料相结合独立发电。将光伏阵列安装在墙壁等护结构上，可以有效利用建筑围护表面（屋顶），吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体传热和室内空调冷负荷，节约了能源，可原地发电，原地用电，在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。由于光伏电池的组件化，光伏阵列安装简便，可任意选择发电容量。将光伏发电与建筑完美结合，既美观又节能环保，起到了极佳的低碳示范效应。

2、系统原理方框图

本系统分2个区域，第1个区域由220块（635x1245）标准非晶硅电池板与22块（635x612）非标准非晶硅电池板组成，第2个区域由85块（635x1245）标准非晶硅电池板组成。第1个区域选用2台SMA SB3800逆变器把直流电逆变成与市电并用的交流电，第2个区域选用1台SMA SB3300逆变器把直流电逆变成与市电并用的交流电。电池板的串并形式为：第1个区域采用8串14并和8串13并；第2个区域采用7串12并。

3、主要产品、部件

太阳能光伏发电系统设备包括太阳能电池组件、并网逆变器等。太阳能电池采用非晶硅太阳能薄膜电池组件。非晶硅电池组件的转换率达到6.07%，具有良好的性能和使用寿命。逆变器采用SB 3800、SB 3300和SB1100，转换效率分别高达95.6%、95.2%和93%，采用MPPT最优化跟踪，使用高效冷却通风系统，内置光伏输入直流电子开关ESS，采用IP65防护等级，设备采用创新的功率平衡功能，能够在不同相上控制并平衡并网输出功率。

4、光伏系统施工安装

系统配备的通讯及监控系统由质量可靠的PC机、数据采集器、传输线缆及其他相关附件组成，通过先进的监控与显示系统实时监测光伏系统运行状况及相关数据，系统具有人机互动功能，可监测并显示系统直流工作电压和电流、交流输出电压和电流、功率、功率因数、频率、故障信息以及环境参数（如辐照度、环境温度等），统计和显示日发电量、总发电量等信息，并可打印报表。另外，系统还具有过压、失压、过载过流、漏电、短路保护功能，并网逆变器内置的电网保护装置具有防孤岛保护单元（MSD），能有效防止孤岛效应。在光伏系统中选用通过TUV、CE等认证的专业光伏电缆产品。为保证装饰效果美观，线缆隐蔽铺设，在不同位置做不同大小线槽。线槽之间以及线槽与屋面金属构件用螺丝连接，线槽之间与整个接地系统相做牢固连接，有保护功能；各方阵的线缆方便连接，有足够的强度，线缆连接附件的防水、抗老化性能强。

光伏组件在安装制作前应与土建施工图进行详细校对，对已建主体结构进行复测，并按实测结果对光伏系统进行必要的调整。所有焊接处焊缝连续、均匀，焊后除去焊渣并涂防锈漆两道；焊接作业时，采取防护措施防止烧伤母材。硅酮结构密封胶必须在清洁、通风的室内注胶，注胶宽度和厚度符合设计要求，注胶前清除玻璃面板和铝框表面灰尘。

5、并网系统主要性能

电池板方位角相同区域内的组件所发电通过逆变器并接到外部单项低压电网上。实时对外部电网的电压、相位、频率等信号进行采样比较，始终保证逆变器输出与外部电网同步。逆变器实施跟踪光伏组件的工作参数，保证逆变器输出的电能最大化。具有过压、欠压、过流、漏电、短路接地、自动隔离电网等保护功能。能有效防止孤岛效应发生。逆变器自带标准的RS485与RS232通讯接口，通过数据线连接计算机及数据采集器，监测光伏系统各运行参数，统计发电及减排量，自动生成报表。逆变器有故障检测与报告输出功能。

6、系统能效分析计算

系统由太阳能光伏组件，逆变器等组成，整个系统的效率和光伏组件转换效率，逆变器效率，直流传输损耗等相关，系统效率计算如下：

系统效率=光伏组件效率×逆变器效率×（1-直流线损率）×其他效率

非晶硅效率=6.07%×95.6%×（1-1%）×80% =4.59%

考虑电缆接头接触电阻等其他因素的影响，线路总损耗不超过1%，其他效率包括交流配电损耗、灰尘对太阳能电池转换效率的影响等等。

发电量应用专业软件RETScreen计算可以得到不同倾角光伏阵列的年发电量。在输入基本模型之后可以估算发电量每年约为12.0兆瓦时。

7、节能量计算

我国常规电能以煤炭发电为主，煤炭发电量占全部发电量的70%以上，按我国煤炭发电厂平均每千瓦时电能耗用为400克标准煤计算。光伏系统发电每100 kWh，可以节省标准煤40千克，减排粉尘27.2千克，减排氮氧化物1.5千克，节省净水400升，减排二氧化碳99.7千克，节省柴油26升，减排二氧化硫3千克。

8、太阳能光伏组件及直流系统的检测及维护

太阳能光伏发电系统工程完成时对系统进行检查。检查内容除外观检查外，对太阳能电池阵列的开路电压、各部分的绝缘电阻及接地电阻进行测量。将观测结果和测量结果记录下来，作为日后日常检查、定期检查时发现异常时的参考依据。

9、逆变器检测及维护

逆变器安装于屋内展示大厅处，一方面是减少外界环境对设备的侵蚀，减少损耗，同时也方便以后的检修维护。逆变器的检测包括：外壳是否破损、腐蚀、生锈等；外部布线是否损伤，接线端子是否松动；工作时声音是否正常，机体的温度是否正常，换气冷却口是否阻塞，安装周围环境是否通风干燥。除了以上外观检查外还要用仪表进行检测：绝缘电阻检测，逆变器保护功能检测，显示部分工作正常确认，监控系统显示的逆变器发电状态是否正常等。

10、配电并网装置检测及维护

配电并网系统的维护分为日常维护和定期检修两种。日常维护主要包括日常巡视检查，一日一次（或两次）例行检查，定期检修则每三个月进行一次小型规格检修，每半年进行一次中型规格检测，每年进行一次大型规格检修。以确保系统始终处于最优运行状态。

11、结束语

发展和利用光伏建筑一体化（BIPV）新技术，吸收太阳能，转化为电能，采用（BIPV）形式的太阳能建筑必将是建筑业主流发展方向，发展光伏发电促进节能减排，对于环境保护、能源高效利用和可持续发展必将有极大的推动作用。

建筑一体化技术篇(5)

Wang Quan-min

（ Xingtai construction engineering quality and supervision station Hebei province ）

Abstract：Currently， our country’s solar energy of hot make use of especially solar energy light hot make use of a technique to be gradually maturing， construction ed solar energy integral whole to turn this new topic to cause the public， everyplace of concern and value. The article passes to turn the concrete problem analysis of construction to the implement building solar energy integral whole in several residence engineerings and the quality control from the engineering system design， organization construction， quality control. . . etc. rightness building solar energy integral whole in process of construction carried on research and put forward effective construction quality control measures.

Key words：Multi layer residence； Construction solar energy integrity； Construction technique； Quality control

引言

作为可再生能源的太阳能热利用技术是实施我国“节能降耗”战略的重要途径[1]。近年来，建筑工程中的太阳能热水系统安装往往自成系统，并作为建筑的后置设备进行安装，造成太阳能热水器在建筑上布置极为不合理，其固定、防风、避雷等安全措施也得不到保障，也给城市景观、建筑的安全使用带来极为不利的影响。为使太阳能热水系统安全可靠、性能稳定，且与建筑和周边环境协调统一，就需要推广建筑太阳能一体化施工。所谓建筑太阳能一体化施工，就是将太阳能的产品及构件与建筑同步设计，同步施工，同步验收；并做到与建筑进行有机的结合。

河北省邢台市位于河北省南部，日照时数2800小时，年太阳能辐射量大于3500兆焦耳/平方米，属太阳能资源较丰富地区之一。远在70年代市民就开始安装多种形式的太阳能热水器。目前有太阳能热水器生产企业20余家，年产太阳能集热面积18万m2，可满足1200万m2民用建筑的需求。本地的河北晶龙集团是世界最大的单晶硅生产基地，被国家科技部认定为“国家火炬计划宁晋太阳能硅材料产业基地”；河北光源太阳能公司是省级高新技术企业，拥有13项国家专利，达到了国内外先进水平；河北三环太阳能有限公司被列为河北省太阳能利用科研基地，2006年河北省独家首批通过国家CGC产品质量认证。这些资源为实施建筑太阳能一体化施工，打造“太阳能建筑城”提供了有利的技术保障。

邢台市温馨家园住宅小区工程建筑总面积283256 m2，单体建筑35幢，该小区工程全部采用太阳能淋浴给水系统，单体太阳能集热器3408台。为减少在太阳能系统安装施工过程中极易出现的破坏屋面防水、固定刚度不足等问题，按设计要求实行建筑太阳能一体化施工，以做到建筑施工与太阳能系统施工有机结合，并提高太阳能系统地安全性、建筑物的整体外观质量和美观程度。

1.建筑太阳能一体化设计

邢台市温馨家园住宅小区邢台市建筑设计研究院设计。设计部门首先对该拟建住宅小区进行周围环境的实地考察，包括建筑所处地点纬度、年日照时间、年太阳辐射强度、年环境温度等；然后对其建筑功能（最高日热水量、供水方式、用水温度、用水点位置等）以及热水器安装条件（场地面积、形状、建筑结构承载力、遮挡情况等）进行了充分的论证；提出了建筑样样能一体化的初步设计方案。

1.1民用建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤

根据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中（以下简称GB50364-2005）建筑给排水专业人员在太阳能企业技术人员的配合下，依据规范GB50364-2005的要求，对太阳能热水系统进行设计，同时并应符合国家其它现行有关标准的要求。

1.2 太阳能热水系统类型的确定：

设计人员根据整个小区建筑物的平面布置、立面效果以及结构形式等综合因素，依据规范GB50364-2005表4.2.6选择系统类型，选择其类型、色泽和安装位置，做到建筑物整体及周围环境相协调。

该小区统一采购邢台市某太阳能公司生产的真空管太阳能集热器，管材为铝塑复合管新型材料（屋面部分管道均用聚乙烯发泡保温材料保温），连接方式为热熔连接，室内管道明装。

2.建筑太阳能一体化施工

2.1 施工组织

参建各方（主要是监理、施工企业）建立健全质量技术管理体系。明确施工技术质量控制措施，确保满足设计质量要求；建筑太阳能由具有太阳能安装专业施工资质的队伍施工并制定专项施工方案组织施工。要求认真执行技术交底制度，了解安装系统的技术控制要点以及管道连接、防腐防冻等重要工序的质量控制，对容易出现的质量通病做好预控，避免出现固定不牢、破坏防水层、出现渗漏等质量问题。

通过技术培训及设计交底，提高现场质量管理人员的技术素质和责任意识。对于设计内容不详实或未通过政策、技术性施工图纸审查的，不能组织施工。施工前应对太阳能热水器的规格尺寸、管道井、固定预埋件、系统布置、节点做法、防雷设置等内容作详细了解，严格按图纸中所选用的做法图集进行施工质量预控，确保太阳能系统与建筑结构结合合理、安装维修方便和使用安全。

施工前检查太阳能系统设备材料及配件质量证明文件，并对集热器的生产厂家、规格等进行批量验收检验，并做详细记录，保证原材料及成品的质量。

2.2施工工艺与方法

竖向墙外明装管道的施工工艺流程：太阳能系统给水管、溢流管背后土建质量检查验收安装水压试验验收；屋面管道、集热器施工工艺流程：预埋固定件检查集热器安装固定连接管道通水检查防腐保温及防雷施工系统验收

2.3 质量检查

与太阳能集热器连接并穿越防水层的管道，周围加做防水附加层，泛水高度以及细部处理按规范《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242―2002）要求执行。

集热器方位设置要合理，一般是朝向正南或南偏西5°；安装倾角与工程所在地的地理纬度基本相同，集热器多排矩阵布置时，前后两排间要留出适当距离，一般为前排垂直高度的2倍左右。集热器的固定应与结构施工时的预埋件作可靠连接，如果出现后置埋件，则需要做拉拔试验，保证太阳能系统的抗风能力[2]。

太阳能热水器按图纸要求设置避雷装置，并与建筑避雷网带做可靠连接，不得直接使用热水器作为接闪器[3]。

3.太阳能系统检查与验收

3.1 施工资料

经对小区内每一项建筑太阳能工程的资料检查，施工用成品、半成品等材料的质量合格证明文件齐全有效，通水、水质检验报告以及其它验收资料符合相关规定及要求。

3.2 安装外观质量

经对小区内每栋住宅工程中的太阳能热水器安装部分进行全数检查。没有发现施工质量不合格或存在使用安全隐患的项目，集热器位置、间距等尺寸符合设计要求，防风、防腐、防冻、防雷以及固定形式能满足使用要求。集热器固定支架根部与周围屋面防水结合合理，细部做法符合要求。

4.结论

4.1在质量技术措施可靠的前提下，建筑太阳能一体化的施工质量能够得到保证。

建筑一体化技术篇(6)

关键词：建筑设计；BIM技术；应用；发展

目前BIM技术应用于建筑设计中，有效的提高了建筑设计的实用性与可靠性，在未来的实际应用中具有广阔的发展前景。因此，在建筑设计中必须要重视BIM技术的运用，设计出符合人们审美、满足城市规划要求的建筑产品。

1.BIM在中国建筑设计中的发展现状

BIM主要利用现代化信息技术，对建筑信息进行处理，并可以根据不同的需求设定不同层面的含义，建筑组织设计人员对BIM的概念理解不同，所以在BIM实际应用的过程中，设计人员必须要结合建筑设计的要求，部署合理、科学的建筑工作[1]。

我国在住房和城乡建设部工程质量方面可以对BIM技术进行评价，从实际应用的现状中总结发现BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础。基于此，BIM技术的应用可以在很大程度上提高建筑生产效率、节约建筑投入成本，缩短建筑工期。近几年，经过我国建筑人员的不断研究，BIM技术逐步为我国建筑行业知晓，我国很多具有资质的建筑行业分别成立了BIM技术小组，以此深入到不同地区的建筑设计工作中，对其设计思路进行指导[2]。目前，我国建筑设计的步骤主要是：建筑项目策划、设计、招投标、施工、运营维护等，每一个阶段的施工和设计都会应用到BIM技术。首先，建筑设计人员会利用BIM技术设计出建筑软件，用BIM核心建模软件对建筑设计的内容进行审核。然后，确定BIM技术层面，提供建筑管理服务体系，可以提供各种资讯服务，用来解决建筑设计难题，最后，确定BIM技术使用的用户类型，建筑设计人员要积极学习BIM技术，把BIM技术应用到实际的建筑设计工作中，建筑和工程类专业的实践活动会应用到BIM技术内容[3]。

以上的分析可以充分体现出BIM技术在我国建筑设计工作中的应用现状，建筑设计工作人员要对现有的建筑条件进行详细的分析，确定建筑设计中可能存在的不确定因素，并积极组织设计人员应用BIM技术对不确定因素进行处理。当然，BIM技术的应用和普及还存在很多的问题，因此，建筑设计人员要懂得扬长避短，最大限度的体现出BIM技术的优势。

2.BIM技术在我国建筑设计中发展的障碍

2.1来自BIM技术设计中的障碍

建筑设计的不确定因素主要包括：设计单位使用BIM技术时需要投入一定的资金作为基础、同一工种之间的相互协作、建筑师与工程师设计理念的不同。设计单位使用BIM技术时需要投入一定的资金和时间，如果设计者不能领悟到BIM技术的精髓就很难驾驭技术要点，同一工种之间的协作存在很大的难度，这也会影响到建筑设计的水平，建筑师与设计者对于BIM技术理念的了解不同，很容易扭转建筑设计的思路[4]。来自BIM技术设计中的障碍严重影响了BIM技术在我国建筑设计的发展前景，基于长远发展目标，建筑设计者还是要认真学习BIM技术内容，明确BIM技术应用的特点。在建筑工程整个生命周期中，建筑信息模型可以实现集成管理，因此这一模型既包括建筑物的信息模型，同时又包括建筑工程管理行为的模型，但是要想BIM技术要想更好的应用在建筑产业中，将建筑物的信息模型设计非常有难度，同时，BIM技术要想更好的与建筑工程管理行为模型进行完美的组合，还需要在建筑管理的一定范围内，对BIM技术进行模拟。

2.2来自专业应用软件的障碍

为了提高我国建筑设计水平，很多设计者会应用现代化科学技术对设计内容进行调整，使其可以达到先进设计标准，但是众多科学软件融合在一起，就很容易出现技术冲突。BIM技术软件比较齐全和成熟，国内应用的BIM软件具备一定的基础，但是很多设计者并不能合理操作BIM技术，使软件的执行能力直线下降[5]。因此，在建筑设计工作中，建筑设计者必须要结合实际的建筑设计内容，强化自己专业技术的操作能力，使BIM技术可以深入到设计体系中，对设计内容进行调整。现代技术的进步和提高，简化了人们的生活和工作，但是建筑技术与计算机软件的结合，还需要经过实际的验证和模拟，这样才能使BIM技术更加合理的应用在建筑设计中，专业应用软件的使用可以提高建筑设计的准确性，并能体现出建筑设计存在的问题，为了突出建筑特点和建筑水平，建筑设计人员必须要利用专业应用软件对建筑工程进行评价和验证。以此，充分体现出建筑设计的重要性，使BIM技术可以与现代化科学软件合理融合，可以为设计者提供建筑设计的灵感，克服专业应用软件的难度和问题，是提高BIM技术应用水平的重要内容。当前建筑业已步入计算机辅助技术的引入和普及，例如CAD的引入，解决了计算机辅助绘图的问题，而且这种引入受到了建筑业业内人士大力欢迎，良好地适应建筑市场的需求，设计人员不再用手工绘图了，同时也解决了手工绘制和修改易出现错误的弊端。在此基础上，我国建筑设计人员必须要基于BIM技术的实际内容，明确计算机技术应用存在的难度，通过技术的融合，使其BIM技术可以达到最优的功能效果，并能从根本上提高建筑设计的性能。

3.BIM技术与建筑设计文化融合的发展趋势

3.1BIM技术与建筑文化融合的发展趋势

随着我国经济水平的不断进步，国际综合经济市场对我国提出的考验也越来越多，我国要想稳定在际市场中的地位，提高自身的竞争力和抵抗力，就必须懂得应用先进的技术和思想，对现有的文化进行传扬。BIM技术与建筑文化融合的发展趋势必然会带动我国整体建筑产业的发展水平，建筑设计者要懂得回顾和总结城市在建设发展过程中的历史教训和成功经验，建立系统的现代化建设设计模式。融合思路可以深入到地域文化中，体现出城市建筑内在的文化理念与品质，开发商需要根据技术与文化融合的内容对地产项目进行定位，确保其策划和经营的理念可以满足现代建筑设计的要求，建筑师、规划师要以长远发展目标位基础，设计出建筑的文化气息。BIM技术与建筑文化的融合满足我国市场经济体制变化的形式，所以建筑设计者要最大限度的体现出技术与文化融合的力量，为未来建筑事业的进步提供合理、科学的依据。

建筑一体化技术篇(7)

1.1理论研究不足

目前，我国对生态建筑设计的理论研究做了大量工作，但仍然存在不足，使得部分人对建筑设计时生态技术的运用只停留在表面，理解不够全面。错误的生态建筑认识和某些不恰当宣传使得部分建筑设计走向了“伪生态建筑”误区。生态建筑不是单栋建筑的节能环保，也不是简单的建筑平面重新规划，更不是建筑区域的种树植草等绿化工作。融合了生态技术的建筑设计不仅要具有良好的室内条件，还要具有建筑物自我调节能力，建成的建筑应具有节能、污染少、生态环境改善等优点，更应使建筑物与周围环境结合为有机整体，实现人、建筑和自然的和谐统一。

1.2生态技术掌握较少

建筑设计中的生态技术是为实现生态建筑设计目标而采取的技术或非技术手段，属于建筑生态学的技术应用。建筑设计时具体生态技术的选择要与建筑所在地区的环境、气候以及经济、技术和文化的发展相适应，具体实施时可选择一种或多种生态技术。目前，我国对生态技术的掌握和运用并不十分成熟，往往陷入片面追求生态技术、盲目使用生态名称做宣传的误区，也混淆了高新技术与生态技术的概念，易出现脱离实际的生态技术研究，不利于建筑设计的生态化进程。

1.3设计实践不足

建筑生态设计的时设计师需要把握好设计尺度，充分发挥建筑所在地的地势、地貌等空间优势和把握周围自然环境、文化氛围等特征，尽可能使建筑作品与周边环境有机结合起来，但这都需要在不断设计实践中完善和思考。目前，我国生态技术与建筑设计融合的实际案例尽管不少，但主要偏向于节能设计、建筑环保改造试点、设计的理论框架、设计原则和生态理论对建筑设计的指导，建筑设计时也缺乏多学科的融合。同时，我国文化、人口分布、自然环境等国情与国外存在较大差异，国外生态技术与建筑设计融合的实践经验对我国参考有限，我国建筑设计时不能照搬照套。

2.生态技术的融合

2.1整体观生态技术的融合

整体观生态技术主要针对都市圈、区域圈建筑群，是将建筑设计融入一个整体生态循环系统，是广义上的生态技术。建筑设计时从整体角度出发，根据植物、生物、河流、山川及人口分布、乡土文化甚至当地民俗民风等，综合考虑能源和资源的循环流动，将建筑所在区域的大圈子及建筑本身的消耗和产生计入整个生态系统，改变传统的资源、能源单向方式，使建筑对环境的影响趋于“零放射”，构建良性循环模式。

2.2被动式生态技术的融合

被动式生态技术是是传统技术的现代化表达，建筑设计充分利用建筑朝向、建筑窗墙比、建筑体形系数、和气候风向、日照以及建筑材料、布局等，结合地方特色，通过环境绿化、空间规划和光线利用等提高能源和资源的使用效率。被动能源策略、双层皮外墙、旧建筑材料的回收使用以及太阳能发电、太阳能光电转换装置的配套设施设计建设等也属于此范畴。被动式生态技术在建筑设计中运用较多，如福斯特事务所方案、皮克林太阳城方案、新疆通风塔方案、被动式采暖设计方案和传统窟洞改造方案等。

2.3高技生态技术的融合

利用航空和汽车工业技术、计算机软件等现代高科技手段，结合新型材料、构造和施工新技术对建筑物的外界光线导入、室内照明、支撑结构、温度、空气阻力、通风和湿度进行控制，融入这样高技生态技术的建筑物设计完成后必然具有时代前沿的特征。目前融合较为成功的有关西国际航空港等代表性建筑设计作品。同时，高技生态技术与超高层、特异型等建筑物的设计融合已成为新的研究课题。事实上，高技生态技术与建筑设计的融合不仅是设计潮流，更是人类社会发展到一定阶段后对自身地位反思和向大自然的学习与致敬。

2.4高新技术的转化

高新技术一般只是生态技术的实现手段，并不能与高技生态技术混淆。但是，高新技术却是生态技术难得的催化剂，基于可持续发展理念和生态理念对建筑设计时的高新技术进行生态转化是高新技术自身魅力在建筑设计中的体现。如利用计算机技术和新型特殊材料，将传统的固定建筑结构设计成能够根据气候变化自行调整的围合式建筑；或引入风能、太阳能、沼气、废水处理等新技术实现建筑或建筑群落的能源资源循环等。而成功实现高新技术生态转化的法兰克福商业银行总部大楼设计方案成为“生态高技建筑”的典范。

3.总结