不同散热方式对 BIPV 建筑能耗影响的模拟分析

秦继恒 史珂 秦文军 汤洋

国家能源集团绿色能源与建筑研究中心

0 引言

1986 年，世界能源组织最先提出光伏建筑一体化的概念，即BIPV(Building Integrated photovoltaic）。它利用光伏发电组件代替建筑物的某一构件，将建筑，发电和美学有机结合，将光伏整列布设在建筑物外表面，从而产生电力[1]。该系统具有如下优点：直接对负载供电，降低了电网架设和维护费用，避免了由电网传输带来的电力损耗。避免了放置光电阵板额外占用的空间。可以省去建筑围护结构的部分费用。与建筑结构合二为一，可以省去单独为光电设备提供的支撑结构等。由于光伏建筑一体化建筑具有上述一系列优点，并且随着光伏组件发电效率的提高及成本的降低，目前，北京、天津、上海、重庆等 31 地均发布与BIPV 未来 3～5 年相关政策，其中 13 地明确建设BIPV 建筑是有补贴的，随着政策的落实，BIPV 建筑会迎来一个高速发展期。

BIPV 建筑在发电的同时光伏组件的温度会升高，而光伏电池的效率会随电池温度的提高而降低[2]。BIPV 建筑的散热方式可以分为开缝、自然通风、机械通风等三种形式，本文利用 EnergyPlus 和 Fluent 两种软件对这三种散热形式对BIPV 建筑采暖能耗、制冷能耗、发电量的影响做了详细的模拟分析，为 BIPV 建筑在散热方式的设计及选择提供参考。

1 工程案例介绍

BIPV 控制中心位于北京市昌平区未来科学城国家能源集团科技创新园区内，占地面积 735.1 m2，建筑面积1222.2 m2，建筑高度（含女儿墙）8 .81 m（不含光伏塔）。在建筑东、西、南三个朝向设置光伏幕墙、并在屋面安装光伏板，充分利用太阳能为建筑供能，共安装尺寸为600 mm 塔）。……