BIPV新技术在住宅建筑中的示范应用

太阳能发电与建筑相结合是当今世界上太阳能应用的热门课题，太阳能光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic），即BIPV，是应用太阳能发电的一种新概念：在建筑维护结构外表面铺设光伏阵列提供电力。可以说在众多可再生能源发电技术中，光伏发电是最绿色、最环保，也是最值得期待的一项技术。国内外均在进行相关方面的研究。

加强可再生能源开发利用是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。BIPV是当今世界上的热门技术之一，特别是这种用户侧并网发电避免了输变电损失。

1 技术评述

高平整度一体化太阳能发电整体屋顶这一技术，创新点是使太阳能发电方阵作为一个建筑构件——整体屋顶，具有独创性。有如下特点：

1）结构简单、巧妙，改变了太阳电池组件与支架的连接方式。独具匠心的连接设计充分体现了太阳能电池和建筑的完美结合，成为一个真正意义上的建筑构件。具有整体性好、连接牢固、平整美观、便于集成、可实现建筑屋顶规格化、模块化等

特点。

2）便于安装维修，简化安装程序，大大提高工效。

3）密封性能好、不用灌胶，防水功能好。

4）节约建材，用太阳能发电方阵替代原有建筑屋顶，可节省原屋顶的建筑材料和费用；刚柔结合的结构设计，增强了“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”的抗震性能。

5）独具匠心的排水槽创造了太阳电池方阵良好地散热通道，使该“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”的方阵温度低于常规的太阳能屋顶，改善了太阳电池的发电环境，提高了太阳电池的发电效率，延长了太阳电池的使用寿命。

本高平整度一体化太阳能发电整体屋顶技术，是为了满足国家相关扶持政策的要求而专门开发的技术，它采用结构设计的方法把太阳电池组件发电方阵形成一个整体屋顶建筑构件来替代传统建筑物南坡屋顶，实现了太阳能发电和建筑的完美结合。

该技术所使用的太阳电池组件与现行的太阳电池组件不同，它的边框结构作了较大的改变，变原有与支架的纵向固定为横向固定，并实现太阳电池组件上下之间的铰联达到避雨的作用。太阳电池组件嵌镶在特制的固定在建筑屋顶横梁上的排水槽上。

该高平整度一体化太阳能发电整体屋顶，其设计之巧妙、结构之简单、功能之完善、安装之高效、效果之美不愧为是一种真正意义上的一体化太阳发电建筑结构件，是一种真正的BIPV建筑技术。该技术目前己完成了科技查新报告、企业技术标准、质量检测报告、科学技术成果鉴定、发明专利的申请、评估报告和规模化示范工程的实施，证明该技术已十分成熟，可以推广应用到各种太阳能屋顶发电建筑工程。

本技术适用范围：凡新开工的建筑；厂房、机场、火车站台、学校、停车栅、仓库、物流转运站；农业温室大棚。

2 技术研制工作

2.1 三维示意图

从图1中可以看出该高平整度一体化太阳能发电整体屋顶结构非常简单，总共只需三个部件：太阳电池组件；排水槽（椽）；横梁（檩条）。

太阳能电池组件和横梁是通过水槽巧妙地连接成为一个牢固的整体，这种连接真是独具匠心。充分体现了太阳能发电和建筑的完美结合成为一个真正意义上的建筑构件。具有整体性好、连接牢固、平整美观、便于集成可实现建筑屋顶规格化、模块化。

2.2 样品房制作

样品房制做：为研制“一体化太阳能发电整体屋顶”设计的样品房。

防漏雨试验：防漏雨模拟实验，采用喷头变向喷水，模拟中等雨水天气，无渗漏，密闭良好，满足设计要求。

荷载试验：雪压模拟实验，用红砖按每平方米150公斤试压，模拟50年不遇的雪压重量，屋面没有发现任何异常情况。

3 示范应用实例

3.1 山东烟台鼎城2008住宅小区示范工程

烟台鼎城2008住宅小区是山东省首个应用高平整度一体化太阳能发电整体屋顶技术的示范工程项目，并于2009年6月30日获山东省住房和城乡建设厅批准成为全省第十一批低能耗建筑（可再生能源建筑）示范工程立项项目，也是此批16个低能耗建筑项目中唯一一个BIPV项目，获得了山东省省级新能源专项资金的资金支持，2010年3月，屋顶电站施工完毕。本屋顶电站装机楼座为7、8、9、10#共4栋25层高层，总装机量51.2 KW，单栋装机量12.8 KW，总装机面积372 m2，单栋装机面积93 m2，总投资额约160万。

3.2 山东菏泽橡树湾住宅小区262KW示范工程

山东菏泽橡树湾住宅小区是山东省内大规模应用“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶及安装方法”又一典型实例，该住宅小区由七栋多层、小高层建筑组成，完全用高平整度一体化太阳能发电整体屋顶替代现有的建筑物南斜面屋顶，一体化程度高，本项目已成功获批2010年国家太阳能光电建筑应用示范项目，得到了国家财政部专项补贴的资金支持。本屋顶电站总装机面积1861 m2，总装机量262.29 KWp，总投资预算额约800万元。

3.3 工艺流程示意图

4 结束语

BIPV新技术在住宅建筑应用中具有结构简单、设计合理、平整美观、安装维修方便、节省原屋顶建造成本等特点，能体现太阳能发电与建筑物的完美结合，实现了真正意义上的太阳能发电与建筑物结构的一体化，其技术成熟、可节约建材和大量的土地，开创了我国太阳能发电与建筑相结合经典的新模式，属国内外首创，处于国内外领先水平，具有普遍推广应用的价值。

参考文献

[1]张青虎.太阳能光伏技术的应用[J].智能建筑，2007，09.

[2]孙颖，糜仲春，罗林.推广光伏建筑一体化（BIPV）的几个关键问题探析[J].建筑节能，2011，12.