光伏建筑一体化在城市住宅中应用潜力的研究

【摘要】：巨大的建筑耗能（主要是化石能源）导致了大量的温室气体排放，因而在新的能源规划中迫切需要使用可再生能源。尤其是在市政能源和环境规划中，越来越重视城市对太阳能资源的利用。伴随着光伏产业的进展，在城市范围内使用太阳能光伏发电系统将具有很大的发展空间，城市光伏的大量使用必将改变目前的能源供应结构。太阳能光伏（PV）系统是公认的目前为止，最适宜应用在城市地区与建筑结合的太阳能利用技术之一。因此，需要研究计算和评估光伏系统输出量的方法，以估算太阳能光伏在城市住宅上应用的实际产能水平。 本文针对城市住宅的光伏建筑一体化应用，从建筑设计的角度研究了光伏系统与城市住宅一体化的适宜设计方法。在对天津市城市住宅建筑实地调研的基础上，建立具有代表性的各类城市住宅及小区布局模型，并对住户全年用电量进行统计。根据天津地区典型气象年的太阳辐射数据，结合太阳辐射的地理分布特征和利用太阳能的具体情形，选用技术比较成熟的并网光伏系统作为评价对象，建立城市住宅屋顶和南立面可用太阳能资源评估方法模型，特别是对于住宅建筑外界面能有效利用太阳能光伏的面积进行了研究，并以天津市为例对城市住宅的光伏潜力进行了分析计算。通过定量研究与定性分析，得出各类城市住宅在不同规划布局下的光伏潜力，提出相关设计建议，为建筑师进行城市住宅的光伏规划设计提供参考。 【关键词】：光伏建筑一体化 城市住宅 潜力
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU241;TU18
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 研究背景8-17
• 1.1.1 光伏建筑一体化（BIPV）定义8-9
• 1.1.2 国外城市住宅光伏建筑一体化发展及研究现状9-13
• 1.1.3 国内城市住宅光伏建筑一体化发展及研究现状13-17
• 1.2 课题的提出与意义17-19
• 1.2.1 研究课题的提出17-18
• 1.2.2 研究意义18-19
• 1.3 研究内容及方法19-21
• 1.3.1 主要研究内容19-20
• 1.3.2 研究方法20-21
• 第二章 城市住宅光伏建筑一体化设计方法研究21-31
• 2.1 BIPV 的优越性21-23
• 2.2 BIPV 的影响因素23-25
• 2.3 城市住宅光伏建筑一体化设计方法25-31
• 2.3.1 住宅屋顶的光伏一体化设计26-28
• 2.3.2 住宅立面的光伏一体化设计28-29
• 2.3.3 住宅阳台的光伏一体化设计29-30
• 2.3.4 住宅外遮阳与光伏一体化设计30-31
• 第三章 天津城市住宅调研31-47
• 3.1 计算模型与调查方法31-32
• 3.1.1 选择计算模型31
• 3.1.2 调查方法分析31-32
• 3.2 天津城市住宅建筑信息调查32-42
• 3.2.1 调查对象概况32-34
• 3.2.2 住宅空间布局特点34-35
• 3.2.3 住宅建筑形态分析35-39
• 3.2.4 住宅建筑立面可利用面积39-42
• 3.3 天津城市住宅耗电量调查42-47
• 3.3.1 原始数据整理42-45
• 3.3.2 城市住宅单位面积耗电量计算45-46
• 3.3.3 与宏观模型校核46-47
• 第四章 城市住宅光伏表面设计分析47-69
• 4.1 太阳辐射量计算与分析47-52
• 4.1.1 最佳倾角的概念47
• 4.1.2 最佳倾角的研究47-48
• 4.1.3 太阳辐射量计算48-52
• 4.2 住宅光伏屋顶设计分析52-58
• 4.2.1 住宅屋顶的利用52-53
• 4.2.2 屋顶可利用面积估算53-58
• 4.3 住宅光伏立面设计分析58-69
• 4.3.1 立面可利用光伏电池的位置58-60
• 4.3.2 立面有效日照时间段分析60-62
• 4.3.3 立面光伏电池的高度设计62-68
• 4.3.4 住宅立面光伏倾角的确定68-69
• 第五章 城市住宅光伏潜力计算69-86
• 5.1 光伏系统发电量计算69-71
• 5.1.1 光伏电池的选择69
• 5.1.2 计算方法研究69-71
• 5.2 光伏潜力计算说明71-75
• 5.2.1 潜力研究方法的说明71
• 5.2.2 关于能耗形式的说明71-72
• 5.2.3 计算模型72
• 5.2.4 数据准备72-75
• 5.3 理想状况下各类住宅的光伏输出量75-78
• 5.3.1 多层住宅光伏输出量计算75-76
• 5.3.2 小高层住宅光伏输出计算76-77
• 5.3.3 塔式高层住宅光伏输出计算77-78
• 5.4 实际状况下各类城市住宅光伏潜力计算78-82
• 5.4.1 住宅建筑朝向正南时光伏潜力分析79-80
• 5.4.2 住宅建筑朝向南偏东 15°时住宅光伏潜力分析80-81
• 5.4.3 住宅建筑朝向南偏东 30°时住宅光伏潜力分析81
• 5.4.4 光伏屋顶的潜力值计算81-82
• 5.5 城市住宅光伏潜力分析82-86
• 第六章 城市住宅光伏建筑一体化经济和环境效益浅析86-91
• 6.1 BIPV 经济效益概述86-87
• 6.2 BIPV 环境效益概述87
• 6.3 国家和地方推动太阳能光伏发电应用的有关政策法规87-88
• 6.4 典型案例分析88-91
• 第七章 总结91-93
• 7.1 主要研究成果91-92
• 7.2 存在的不足及今后的研究方向92-93
• 参考文献93-98
• 发表论文和科研情况说明98-99
• 致谢99

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

晶硅组件热斑效应的分析    邓娟娟

太阳辐射量与光伏系统优化设计软件    杨金焕;葛亮;

光伏组件在建筑上的应用探讨    刘忠梅;任长德;张清哲;

太阳能与建筑一体化的实践    高军林;刘玉山;吉顶;范国辉;

屋顶可用太阳能资源评估研究——以2000年江苏省数据为例    刘光旭;吴文祥;张绪教;周杨;

我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

太阳能发电技术与应用 第一讲：太阳辐射与太阳能资源    王健强;

中国陆地太阳能资源开发潜力区域分析    李柯;何凡能;

我国晴天太阳总辐射分布特征——计算机在太阳辐射研究中的应用    刘书楼,陈宝雯

建筑光伏一体化的全生命周期环境影响分析    朱颖心;谷立静;

太阳能光伏建筑一体化的分析与设计    郭海;

高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究    杜晓辉

光伏建筑的性能优化及其与城市微气候的相互影响    田玮

上海高层住宅外界面太阳能系统整合设计研究    史洁

寒冷地区居住建筑体型设计参数与建筑节能的定量关系研究    张海滨

光伏建筑一体化计算机辅助设计系统开发    徐建国

建筑师视野的光伏建筑一体化研究    魏伟

深圳某光伏幕墙的热环境特性研究    毕业亮

城市空间设计视角下天津居住空间的演变与发展研究    姜黎黎

天津城市居住形态发展研究    李斌

太阳能光伏技术与建筑一体化应用初探    宣晓东

城市住宅建筑的可持续发展    胡小菊

长江流域城市住宅阳光利用方式及策略研究    张棘

西藏拉萨ngstrm-Prescott系数选取研究    李为虎;杨永红;达瓦;

黑龙江省太阳总辐射气候学计算及其分布特征    于宏敏;国世友;张洪玲;徐永清;

太阳能热水系统与建筑一体化设计研究——以安庆市儿童福利院项目为例    梅小妹;苏剑鸣;

宾馆洗浴系统用太阳能集中供热水工程设计    王志毅;方建良;陈光明;陈丽君;

英国光伏与建筑一体化系统    韦菁;

光伏并网发电与建筑相结合技术的发展概况    原慧军;王效华;张兴磊;

新疆哈密十三间房地区大型并网太阳能电站和风力发电站的互补性研究    康乐;李兴亮;

基于方位检测的光伏双轴跟踪控制装置设计    陈征;白连平;

太阳能、热泵与低温地板辐射采暖系统    贺江波;边志美;吴喜平;

智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计    刘京诚;任松林;李敏;罗勇;杨庆峰;

太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用    张萍;郭伟;

浙江省太阳能资源分布特征及其区划研究    黄艳;蔡敏;

太阳能热水系统在建筑上的应用    孙彦兵;郭红;刘晓涛;

山东省主要农林作物气象指标及农业气候区划研究    王文毅;黄敏;李长军;王建源;薛小萍;杨洪昌;

生态住宅小区集中利用太阳能技术的设计策略    周岱;黄继红;

太阳能建筑的可操作性探讨    鲍英华;赵龙;

复合太阳能墙的节能研究    孙凤明;尹宝泉;周昌昊;

阳台壁挂式太阳能:推进太阳能与建筑节能的结合    申文明;

立面阳台式太阳能热水器性能特性研究    李明;郑土逢;季旭;魏生贤;

太阳能双级增温沼气发酵系统的增温效果    邱凌;梁勇;邓媛方;罗涛;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

中国地面太阳辐射长期变化特征及短期预报方法研究    马金玉

树轮δ~（13）C变化特征的多角度分析    商志远

高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究    杜晓辉

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究    刘立群

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

我国华北寒冷地区农村可持续住宅建设与设计研究    王舒扬

零能耗太阳能住宅原型设计与技术策略研究    杨向群

外热式生物质催化气化制氢的研究    冯宇

高寒地区利用太阳能改善农户热舒适性的实证研究    罗光华

太阳能空气采暖系统变流量运行策略优化方法研究    张志成

模糊控制在光伏最大功率追踪预测中的应用与研究    陈亚峰

基于SCP范式中国光伏产业产业组织研究    黄欢

户用光伏逆变电源系统研究    王恩

宁夏太阳能资源评估分析    韩世涛

上海聚禾生物质发电项目融资方案研究    袁炳炎

城市居住空间贫富分异现象的研究    韩秀伟

光伏建筑一体化计算机辅助设计系统开发    徐建国

户用光伏系统设计与实验研究    谈金军

基于DEM的气候因子空间模拟及棕榈适宜性评价    邓杏杏

太阳能电池并联电阻的一种测量方法    陈庭金,涂洁磊,汪东翔,董俊

基于MATLAB的光伏电池通用数学模型    王长江;

太阳电池组件I-V特性曲线异常    孔凡建;

太阳电池热斑现象和成因的分析    伊纪禄;刘文祥;马洪斌;王晟;

晶体硅太阳电池逆电流的研究    王海东;王鹤;杨宏;

一种新型结构的光伏阵列故障检测方法    程泽;李兵峰;刘力;刘艳莉;

光伏电池建模及其输出特性研究    钱念书;刘阔;郭建业;闫星宇;

借助红外热像仪分析电气隐患    杨健;丁娜;

光伏组件热斑耐久试验方法探讨    李松丽;张俊;陈有余;

基于径向基神经网络的太阳能电池缺陷检测    沈凌云;朱明;陈小云;

光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究    张伟

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

太阳能建筑    马宁平

太阳能热利用设备的研发必须考虑建筑的基本要求    高辉;

集中式太阳能生活热水系统设计    卢仲炜;闫文蕾;蔡放;

采暖用平板式太阳能集热器的最佳倾角和最佳方位角    赵树兴;

高校太阳能热水系统与建筑一体化的工程实践    高军林;朱吉顶;刘玉山;范国辉;

云南省昆明市高校太阳能热水系统的研究    韩雷涛;谢建;苏庆益;

光伏组件在建筑上的应用探讨    刘忠梅;任长德;张清哲;

模拟软件DeST的可应用性分析    简毅文;

太阳能在建筑中的应用探讨    马玉梅

漫谈英国的建筑节能    郑权

国内外太阳能空间结构的应用与技术探讨    罗尧治;饶力;

关于太阳能集热工程热水价格的初步探讨    王华军;李淑兰;肖宗林;李建军;

我国建筑节能现状分析    龙惟定;

建筑墙体表面换热过程辩识方法与数值预测方法研究    张泠

光伏建筑的性能优化及其与城市微气候的相互影响    田玮

建筑能效标识管理研究    尹波

传统民居建筑热过程研究    张继良

建筑外围护结构热分析及人工冷源智能控制系统研究    徐晓丽

复合墙体热工特性与能耗分析    王海燕

我国城镇住宅空调生命周期能耗与资源消耗研究    李兆坚

居住建筑节能评价与建筑能效标识研究    杨玉兰

建筑外墙外保温系统耐久性及评价研究    薄海涛

重庆地区建筑室内动态环境热舒适研究    刘红

民用建筑节能检测技术应用研究    李胜英

北京高层塔式住宅设计研究    陈鹭

新城市主义理论与居住社区设计研究    王晓文

对板式高层住宅建筑设计的探讨    方翔

光伏发电系统的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析    陈闽江

时尚住区的规划设计引导研究    白劲宇

天津城郊居住区规划建设模式与发展研究    杜忠晓

建筑方案创作阶段的节能构思    王锦

居住建筑节能研究    隋艳娥

采暖居住建筑节能检测与分析    马刚

国际光伏建筑一体化的最新应用    夏斐;

浅谈光伏建筑一体化    师发珠;

光伏建筑一体化设计探讨    黄伟;

加快我国光伏建筑一体化发展若干问题探析    朱北仲;李晓龙;

加快我国光伏建筑一体化发展若干问题探析    朱北仲;李晓龙;

光伏建筑一体化研究及应用现状    施韬;沈佳燕;蒋金洋;

加快我国光伏建筑一体化发展若干问题探析    朱北仲;李晓龙;

加快我国光伏建筑一体化发展若干问题探析    朱北仲;李晓龙;

光伏建筑一体化设计方法及价值探讨    唐志尧;

浅析高校光伏建筑一体化及其应用    彭金银;

光伏建筑一体化在上海世博会中的应用    郝国强;马进军;丰雷;蔡奕旸;高文伟;黄勇;于霄童;

光伏建筑一体化系统应用前景与展望    额尔登;李淑琴;李瑾;杨颖;胡海燕;

光伏建筑一体化研究    李雨桐;刘俊跃;卜增文;

太阳能光伏建筑一体化及其应用研究    孙颖;

构建生态宜居之都—从光伏建筑一体化开始    时方晓;陈曦;

太阳能光伏建筑一体化设计与施工概述    罗尧治;吴成万;周南;徐东升;林建杰;叶幸超;

光伏建筑一体化防雷设计    孙忠欣;袁茂荣;邬铭法;

新型通用光伏建材研制    高纪凡;经士农;

太阳能光伏玻璃幕墙技术与应用分析    白铂;

大力推动光伏建筑一体化    

能源企业押宝光伏建筑一体化    记者 马骏昊 实习记者 左靖远

呼吁推动光伏建筑一体化    张涛

满城光伏建筑一体化项目落成    梁敏　韩瀚

全国首座光伏建筑一体化兆瓦级电站发电    记者杨新明

光伏建筑一体化在夏热冬冷地区的应用    李建强

河南首座光伏建筑一体化示范电站落户高新区    赵志伟　通讯员　 新华 美通

太阳能光伏建筑一体化应用进入新阶段    记者 薛秀春

太阳能光伏建筑一体化论坛在杭州举办    方鸿强

权威专家反对光伏“自发自用” 呼吁企业家先自救    记者 陈其珏

户用光伏建筑一体化发电系统及太阳能半导体照明技术研究    陈维

光伏系统在内蒙古地区标识绿色建筑节能贡献    明杰

武汉国博光伏建筑一体化技术体系研究及应用    林耀光

建筑师视野的光伏建筑一体化研究    魏伟

基于模糊层次分析法对光伏建筑一体化适宜性评估    梁文菁

光伏建筑一体化在校园环境中的应用潜力研究    张豪

光伏建筑一体化在城市住宅中应用潜力的研究    王晋

光伏建筑一体化接入系统设计方案优化选择与研究    孔冬

太阳能光伏建筑一体化协同设计研究    易旷怡

光伏建筑一体化形式的比较及其对城市热环境的影响    项瑜

光伏建筑一体化系统研究与设计    徐文礼

生态建筑表皮与光伏建筑一体化研究    吝鹏飞