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文化建筑中 建筑形体整体性较强,立面元素较为规整,多为大面积墙面或玻璃幕墙;而室内采光主要靠电气照明解决,对自然采光的要求稍低,因此可充分利用立面资源安装光伏组件。综上分析,不同类型建筑适用的光伏构件安装部位如表 1 所示。
不同类型建筑的光伏组件安装部位
根据控制性详细规划的相关指标进行估算时,可直接用建筑密度指标进行估算,即:可安装面积=建筑基底面积×60%= 用地面积×建筑密度×60%。
双屋面安装位置
四坡屋面安装位置
④ 光伏系统检修通道 平屋面安装光伏系统时,一般按光伏阵列进行布置,每行之间一般会留出检修通道,宽度在1.2m左右。
屋面光伏系统安装影响因素及安装范围示意
为便于项目前期对光伏系统在立面安装规模的估算,课题组引入“建筑外立面日照面积系数”的概念,即能够接收太阳照射的立面全面积与建筑总建筑面积的比。在相同的建筑面积下,不同建筑形体的建筑立面面积不同,在常规大型公共建筑中,建筑进深方向一般不会低于20m,不会大于50m,且考虑到抗震需求,长宽比一般不超过 6。以标准层建筑面积2000㎡为例,相同建筑面积下,其平面形状变形范围为 44.7m×44.7m~20m×100m,即其平面周长为179m ~240m。
相同建筑面积(2000m2 )下不同平面形状的边长
① 开窗面积 对于非幕墙的公共建筑而言,南立面窗墙比一般在0.4~0.7;而东西墙为了减少西晒对建筑的影响,窗墙比一般在 0.2~0.6;综合考虑,非幕墙墙面的窗墙比约为0.5,可安装面积占立面面积的比例约为0.5。
公共建筑非幕墙立面安装范围示意
① 开启扇比例 根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)3.2.8 条的规定,“甲类公共建筑外窗 ( 包括透光幕墙 )应设可开启窗扇,其有效通风换气面积不宜小于所在房间外墙面积的 10%”,通常情况下,开启扇面积多在20% 左右,则可安装光伏幕墙的比例为 80%。
幕墙开启扇示意图
立面遮阳主要应用于商业建筑、办公建筑、文化建筑中,起到发电作用的同时,还作为建筑立面的装饰元素。当作为光伏发电的载体时,立面遮阳主要采用水平遮阳的形式。出于建筑立面形象的需求,窗户、幕墙及水平遮阳板一般为通长设置,较少采用独立的窗上遮阳形式。当前市场主要光伏构件产品的尺寸多在900×1600 左右,出挑宽度利用光伏组件的短边,基本可以满足水平遮阳需求。水平遮阳的安装面积与所在立面面积的比值约为 23%。
水平光伏遮阳安装示意
一栋建筑之中通常可以安装多种形式的光伏系统,根据以上对各部位安装面积比例的分析,总结出通用的安装面积估算公式,不同类型的建筑可根据自身的特点从中择取相应的安装部位进行估算。公式如下:
大型商业建筑中,建筑立面形式多为干挂铝板、干挂石材、玻璃幕墙等形式,多数设置中庭采光,屋面多为平屋面,建筑光伏系统的安装方式主要有平屋面安装、光伏采光顶、光伏幕墙、光伏遮阳等形式。则商业建筑光伏系统安装面积估算为:
办公建筑中,屋面多为平屋面,由于采光要求,一般不采用幕墙安装,建筑光伏系统的安装方式主要有平屋面安装、光伏墙面、光伏遮阳等形式。则办公建筑光伏系统安装面积估算为:
文化建筑中,建筑光伏系统主要安装在平屋面、幕墙与遮阳板,该类型建筑光伏系统面积估算为: