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1、建筑一体化的太阳能系统安妮,革里特HESTNES教师的建筑、规划、和美术,挪威科技大学,n - 7491特隆赫姆,挪威收到了2 1999年9月,2000年3月16日接受修订版本VOLKER WITTWER进行交流太阳能系统的抽象方法用于建筑不同于过去的样子。建筑没有再设计使用被动式太阳能能源系统,如windows和sunspaces,或活跃的太阳系统,如太阳能水收藏家。事实上,被动和主动的话没有意义,因为新建筑结合几个这些技术。他们可能是既节能、太阳能加热冷却、光伏供电,即他们是简单的“太阳能建筑”。探讨了不同方法建筑一体化的太阳能系统,并给出了一些成功的例子。它也提出了一些的所做的工作,在提
2、高设计过程来解释需要一个全面的方法来太阳能建筑设计。2000爱思唯尔的科学有限公司版权所有。1、介绍在大多数欧洲国家,建筑占了大约40%的总能源使用。这个情况并没有得到改善,尽管事实上改进的技术和更严格的建筑规范使建筑更节能。他们总数量越来越多,他们使用更多的装备-品德和有较高的舒适要求比他们之前做过。太阳能系统因此有一个im -portant角色扮演。 太阳能系统的方式使用不同于过去的样子,然而。建筑不再是设计来使用被动式太阳能能源系统,如windows和sunspaces;或活跃的太阳能系统,例如太阳能水收藏家。事实上,这个词被动和主动不再行得通,因为新的建筑结合几个这些技术。他们可能是既
3、节能、太阳能加热和冷却,光伏供电,即他们是简单的 “太阳能建筑”。大型的建筑公司,和一些最著名的建筑师,是采用了这种趋势,联合能源专家来设计这样的完全太阳能建筑。2、建筑物能源使用研究和发展在能源效率和使用可再生能源在建筑部门直到最近主要关注规模小,住宅建筑,而且出现了许多实现从减少能源消耗这种类型的建筑。在欧洲中部和北部气候、高能源价格和严格的建筑规范主要是导致住宅建造-ings,使用非常小的能源供暖。的能量用于水加热所以现在,在许多情况下,等于金额的能量用于空间采暖,也许更重要的是,大量的精力用于灯和电器也相当大。Consequently,重心由空间加热只占总能源使用的能源使用。同时,重心
4、由小型住宅建筑规模较大,更多的城市。这是非常合适的,不断增加的比例的世界人口生活在大城市。一个更大的影响全球能源使用将因此需要更加注重建筑的城市。这样一个焦点有两方面的影响,如建筑和交通是两个最大的能源用户。减少能源的使用在城市建筑会,由于更多的这样的建筑,大幅减少的总能量用于建筑。同时,更多的密集的定居点将减少大量的能源用于运输。对于这些大尺度、城市建筑的的能量用于空间采暖是经常甚至不到的规模小,更多的农村的人。见图1,较大的建筑物,如公寓大楼,办公大楼,和类似的,主要是需要光、电、和通风空气。信封绝缘和更好的玻璃是因此更重要比增加-在优化内部收益和使用天然采光和高效的通风系统。在同一时间,
5、这些建筑的立面上可以重要的能量收集器。多功能外立面,提供日光、电力和热能在适当的比例,因此获得的注意力。即便如此,总的原则应该是能量介绍了保护技术第一,被动式太阳能技术第二,和活跃的太阳和光伏技术第三和最后。然而,在为了得到足够深的总共购买了能源的使用,它将在大多数情况下是必要的使用所有三种技术。这意味着新的太阳能建筑可能是建筑与两个被动式太阳能热组件,活跃的太阳热组件,光伏组件的强度-磨碎成他们的外墙和屋顶。通风空气。信封绝缘和更好的玻璃是因此更重要比增加-在优化内部收益和使用天然采光和高效的通风系统。在同一时间,这些建筑的立面上可以重要的能量收集器。多功能外立面,提供日光、电力和热能在适当
6、的比例,因此获得的注意力。即便如此,总的原则应该是能量介绍了保护技术第一,被动式太阳能技术第二,和活跃的太阳和光伏技术第三和最后。然而,在为了得到足够深的总共购买了能源的使用,它将在大多数情况下是必要的使用所有三种技术。这意味着新的太阳能建筑可能是建筑与两个被动式太阳能热组件,活跃的太阳热组件,光伏组件的强度-磨碎成他们的外墙和屋顶。3、整个建筑的方法一个成功的关键是这些项目因此,这些建筑都是设计师多学科设计团队,有一个好的和共同的理解如何设计建筑的能源系统(尤其是太阳能的)是积分部分的整体,即。他们需要使用“整体”的方法来建筑设计。使用的重要性这样的集成设计方法来处理这些问题的清楚地展示在国
7、际能源机构“太阳能供热和制冷项目的任务13:先进的太阳能低能量的建筑。的一个主要教训是,有“设计新的和创新的建筑要求一个多学科设计团队”,“它是必要的考虑建筑成为一个系统不同技术的使用积分吗整部”(Hestnes et al。,1996)。到目前为止,大多数能源署的任务主要集中在科技-nologies而不是整个建筑。怎样才能曾经,建筑师,谁通常是那些第一参与设计过程,不工作的的方式。他们的方法是,而开始的建筑,即与客户的需求建筑。在能源使用,需要-品德是减少需要购买能源尽可能多的而不是使用一个特定的类型的技术。鉴于这种方法,设计者需要帮助选择一个系统或系统的结合,即在作出正确的选择。这样的选择
8、是不限于一个范畴内的选项。对于实例,它不是一个问题之间选择不同类型的被动太阳能技术,或不同类型的采光技术-nologies。 已经有工具的。这个问题是,而一个决定多少被动式太阳能,太阳能等多少活跃应该被用在每个具体的情况。IEA安吉尔自燃任务23:优化的太阳能在大型建筑物的能源使用已经作为objec -根据使设计师意识到这样综合设计过程和执行必要的优化训练,从而ensur -ing最合适的利用太阳能的每个建筑项目。这将是由提供设计师与一组设计工具。同时,任务将确保建筑设计使用这些工具促进可持续发展。这将是由包括标准如通用资源使用和本地和全球环境影响的分析了促进。标准和子标准的用于任务呈现在图。
9、2。它是假设在建筑设计、能源使用或排放,只有一个标准重要的客户。还有其他的,这个相对重要性,他们中的每个人都将不同从案件情况。这个荷兰国际集团,但没有更好的建筑质量。因此,这种类型的插图可以被使用看到这设计解决方案的分更高哪些标准。4、建筑集成当使用综合方法,太阳能系统成为一般的建筑设计。事实上,他们也常常成为常规建筑元素。这是由于这样的事实,即太阳能系统集成建设信封是必要的,如果经常系统是经济上可行的。太阳元素不能单独的元素被添加之后建筑,或至少是建筑设计它,是完成了。如果存在(select * from建筑元素,从而服务双重职能和减少总成本。这是现在的情况在很多的太阳能在欧洲建筑。一个很优
10、雅的例子是新的住房发展在郊区吗Plan-les-Ouates以西的日内瓦(图4)。在这项目,屋顶设计时考虑到了这一点。朝南的屋顶的部分完全覆盖着太阳能水收藏家,取代传统的屋面材料,从而提高经济学的项目。屋顶,有一个优雅的曲率,绝对提高吗架构的项目作为一个整体,而他们提供一个相当一部分所需的能量对于空间和加热水。另一个例子是IEA任务13的房子Pietarsaari西海岸的芬兰(图5)。这提供了一个有吸引力的例子,一个建筑集成光伏系统。在这个独院住宅,非常低的能源使用由于号码吗节能和太阳能措施,55米2的光电集成在南方,元素面对屋顶供电一般用在建筑。PV占领大部分。元素屋顶表面,而小型的太阳能水
11、收集器占据了其余的。PV元素的Pietarsaari房子非晶硅的类型。一个硅薄膜太阳能光伏电池元素是在某些方面特别适合构建集成。他们有较低的高效-比元素水晶细胞属地,但他们也不太贵,因此可以使用覆盖更大的表面没有禁止的成本。相当多的项目与一个硅元素集成在相对较大的外立面因此现在建成。巴伐利亚的正面的PV -迷你裙试着在德国南部的环境(图6)就是一个很好的例子。5、兼容性与隐形在早期的建筑趋势集成,最终的目标似乎是以最大程度的整合太阳能元素。单词“集成”是经常认为这个词的同义词”invisibili -泰”。它实际上是被视为是可取的隐藏事实上,太阳元素是不同的从其他建筑元素。这种趋势,幸运的是,
12、改变了。建筑师已经发现,太阳能元素可以用来提高审美情趣的一个建筑,他们的客户已经发现积极的效果广告的事实,他们使用的是太阳能能源。这导致了一个迅速增加许多有趣的和有吸引力的太阳能建筑项目遍布欧洲。成功的关键是这些太阳能建筑项目是在大多数情况下,这一事实architects使用方法的审美compatibili -泰而不是隐身。太阳元素作为建筑元素的吸引力,可见,方法。这仅仅是可能的如果太阳能系统的设计包括在建筑本身的设计。一个例子,一个建筑的目标是做太阳能元素类似其他建筑的元素,尽可能是LRE建筑在瑞士洛桑(生病和Erge,1996)(图7)。在这个建筑,电电力系统实验室,金属板,形成了墙上的窗
13、户下的第一地板已经被光伏电池板。结果表明它是可能的整合光伏元素到这一程度,几乎任何人都可以注意到变化的外观。建筑是一个有吸引力的LRE的例子最大的集成。它是,但是,也是一个的例子可能是一个太阳能元素使用在原始设计以逻辑的方式。因为,它基本上是不需要争取总集成。在大多数情况下这是一个问题而不是invisi审美兼容性另一种形式实现最大integra -优化,当然,是为了覆盖完整的外观太阳能的元素。这是非常相似的覆盖完整的幕墙和玻璃,一些-事物是很常见的许多地方世界。这是一个简单的解决方案,并在许多情况下它也可能是最具成本效益的一个。然而,国际建筑趋势似乎点远离这样的同质,简单的外立面。建筑是现在,
14、再一次,多设计气候和网站都在心里,使不同-ent部分的信封,这自然有不同的需求,无论是外观和行为不同。这允许使用太阳能元素的部分具体外立面它使精力充沛、气候、和审美吗感觉。这可能意味着太阳能热收藏者用在某些部分的信封,PV元素是用于其他零件。集成光伏元素在遮阳设备,如芒-博,是,例如,很合乎逻辑的。在新的办公大楼为NESTE化学品在芬兰(图8),PV元素用于熔覆零件的外观和作为遮阳设备。在这种情况下光伏显然是用于宣传NESTE的形象作为一个光伏生产商。在重新furbishment Handelshaus的一个。 野,在奥地利因斯布鲁克(无花果。9),它是完成了目的提高审美的外观建筑通过添加一些
15、新的,三dimen -sional元素。 这两种情况的结果是相当有吸引力的。另一个例子是很有吸引力的遮阳系统用于在Monthey市政厅瑞士西南部(图10)。pV元素也在这种情况下有意识地使用作为建筑元素。他们提供电力一般用在建筑,他们提供遮荫对顶层窗口,但最重要的他们增强建筑的表达建筑。PV元素是透明的,给予南立面一光,三维质量。另一种方式使用这种透明的或半透明的PV元素是使用他们在心房玻璃。一个例子的一个建筑使用光伏这个方式是布伦特兰中心,展览和会议中心在南部Toftlund Den -马克(Esbensen et al。,1995)(图11)。 这些半透明的光伏板,安装在朝南部分的玻璃屋顶
16、的中央中庭,也函数作为电力生产商和作为着色元素。中庭屋顶通常提供更多的光比必要的,他们经常引起过热的时候强烈的阳光。在这个屋顶,太阳辐射获得的空间减少80%,由一个屋顶,供应建筑和电力。同时,光透过光伏模块创建更多有趣的照明条件的空间什么是通常在传统的心房。这个Brundt土地中心赢得了欧洲太阳能奖1995年。一个完全不同的,但是也非常有前途的方法结合功能可以找到厂房的WASAG公司Oberentfelden,接近苏黎世(Jesch,1997)(无花果。212)。500米的南立面建筑是一个Solarwall,即一个墙的黑色,穿孔alu -朱砂色表,功能作为一个太阳能空气collec -tor。 长城是在这种情况下覆盖着190米2的光伏模块。空气通过绘制穿孔板在墙上第一冷却了PV避署-差事,从而增加他们的效率。这个热就恢复的Solarwall和使用对预热空气和空间通风热-荷兰国际集团。此外,450米2弯曲的屋顶建筑是覆盖着光伏模块。com -bined系统供应大约30
