网学网为广大网友收集整理了， 城市环境下的光伏建筑一体化 ，希望对大家有所帮助！
光伏建筑一体化(BuildingIntegatedPhotovoltaies，简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热(PV汀)系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。
太阳电池生产技术的发展使得光伏建筑一体化成为世界各国竞相发展的热点。国际能源组织(IEA)最近启动的Task1O城市大规模光伏并网发电的应用(Urban一sealegrid一connectedPVapPlications)，从2004年2月正式开始，计划执行5年，目的是尽可能在城市中大规模利用光伏技术，以提高建筑能源利用效率，使光伏发电成为城市中的主流发电技术。此外，国际能源组织的pVpS(photovoltaiePowerSys-temsProgramme)TaskZ、Tasks、Task7和SHC(SolaHeatingandCooling)Taskl6也都与B护v有关。2005年1月1日国际能源组织又启动了Task35:光伏/光热太阳能系统(pV汀hermalSolarSystems)，其目的是促进高性能的光伏/光热系统的发展，以及光伏/光热系统在建筑行业的应用。2006年4月第二届世界太阳能城市会议(InternationalSolarCitiesCongress)在英国召开，该会议主要是为了促进包括光伏在内的太阳能技术在城市建筑物中的应用。在城市大规模使用光伏建筑一体化会对建筑和城市热环境产生一定的影响，本文将对光伏建筑一体化对建筑能耗的影响及其和城市微气候的相互影响进行论述。
建筑能耗是指建筑使用过程中的能耗，包括采暖、空调、热水供应、炊事热水、家用电器等方面的能耗，其中以建筑采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50%一70%。光伏建筑一体化改变了建筑物外围护结构的能量平衡，引起建筑冷热负荷的变化，从而导致建筑能耗发生变化。
光伏建筑一体化中，对光伏组件热性能的研究相当广泛，相对来说，安装光伏后导致的外围护结构传热性能的改变而引起冷热负荷变化的研究则要少得多。通过对带通风流道的光伏屋顶的传热性能SOLARENERGY3伦007和电性能的研究，发现由于光伏组件的遮挡和通风流道的作用，与普通屋顶相比通过屋顶的冷负荷减少了65%。有科学家以香港1989年室外气象参数为计算依据，分别对建筑的东、南、西三个朝向的有自然通风与无自然通风的光伏墙体的发电性能和得热量进行了全年的数值模拟计算，发现两者的得量相差约20%，发电量相差不大。
Yutaka等人就光伏系统的大规模使用对建筑冷负荷的影响进行了研究，结果表明安装后建筑物总的制冷能耗可降低2.7%一10.0%。也有科学家研究了光伏系统在欧洲不同地区建筑的冷负荷和热负荷，分别考虑了光伏、流道内空气、太阳能空气集热器和双层玻璃的能量平衡，结果发现:PV板背后通风流道出口空气温度夏季可达50℃，冬季可达40℃，在巴塞罗那，由于空气的预热，冬天所需的热量可节省12%;但在斯图加特和拉夫堡，仅能节省2%的热能。
以上研究都加深了对于采用光伏系统后建筑物传热性能变化的认识，但也存在以下不足:研究中没有充分考虑不同光伏集成方式对于光伏输出和建筑传热性能的影响，如通风流道间距、流道内表面发射率和屋顶热阻等;关于光伏对建筑热负荷的研究还很少;研究者的电性能模型比较简单等。
随着太阳电池技术的发展，光伏建筑一体化必将在城市中大规模应用，改变城市中的热量释放、大气成分，引起大范围地面粗糙度的变化，使城市微气候发生改变;另一方面，城市微气候的变化也将对太阳电池的性能产生一定影响。
城市是人类对自然环境干预最强、自然环境变化最大的地方，而且这种变化通常是不可逆的。城市化在气候上最明显的特征是气温较四周郊区偏高，等温线在市区出现闭合，形成“城市热岛”。
近年来，国内外科学工作者对光伏建筑一体化对于城市微气候和“城市热岛”的影响进行了一些研究。大致有如下结论:
(l)在一个较大的范围内，如果在城市区域的大部分屋顶和停车场都装上光伏系统，它们的影响基本上是增强了“城市热岛”效应，产生的效果与光伏系统所替代位置的表面性质如吸收率等有很大关系。此外，光伏系统的采用将使输人大气的显热增加，而使潜热输送减少。
(2)从全球或城市尺度来看，使用太阳能(包括被动式和主动式供暖、太阳能热水、太阳能制冷)在大多数情况下，会减少对环境释放的热量;在城市中使用光伏系统与传统的在城市外建设发电厂相比，对城市释放的热量差别很小。
(3)通过分析光伏系统大规模应用对于热岛效应的影响，依据所建立的光伏系统热平衡模型和城市街谷气候模型，认为光伏系统的大规模应用对于城市街谷温度的影响可以忽略。
虽然直接研究光伏组件对于城市微气候影响的文献很有限，但是很多相关报道都表明了这项研究的必要性。Sallor和Atkinson的研究表明，当城市平均反射率分别变化0.03和0.14时，相应的夏季最高空气温度下降0.3℃和1.5℃，表明增加表面反射率是降低“城市热岛”的有效方法。美国LawrenceBer-keley国家实验室正在进行这方面的研究。
