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黑龙江省建筑设计研究院
摘要：随着市场经济体制的逐渐完善，绿色建筑受到了广泛的关注和重视，为了有效降低建筑工程对生态环境的影响，所以，光伏建筑受到了普遍的欢迎。现本文就光伏建筑的整提造型和细部设计进行探究，仅供交流借鉴。
关键词：光伏建筑；整体造型；细部设计
光伏材料发电是依赖于太阳辐射，因而集成于建筑上的光伏材料实际发电效率除与光伏材料自身的特性相关外，还与建筑所在地的地理纬度和气候条件，光伏模块的布置方式和位置（方位角和倾斜角）、以及周边场地（遮挡情况）等因素相关。
一、光伏建筑的整体造型
一般情况下，建筑整体造型是在设计建筑概念和初步设计阶段就被确定下来的，在一定程度上，光伏构件的布置方式也就得到了确定，对其的发电效果具有较大的影响。所以在设计光伏建筑的整体造型过程中，设计人员不仅需要考虑建筑的功能和面积，还需要考虑对太阳能的利用和挖掘，只有这样，光伏建筑的整体造型设计才能趋于合理。
1、水平面
一般情况下，建筑实体的设计大多规整，因此在竖直的墙面或者是平平屋顶上，光伏构件都是可以设置的，但是前提需要保证建筑的光伏构件的朝向是合适的前提下。但是建筑光伏构件的布置需要满足建筑的规模来确定，同时建筑所在当地的地理纬度也需要考虑。太阳高度角因素更需要考虑。在高纬度地区，太阳对竖向面的直接辐射比较多，而在地理纬度比较低的地区，建筑平面受到的太阳直射是比较多的。对于高层建筑来书，建筑树枝墙面的面积较大，因此可以设计光伏材料在其的南向墙面，如果高层建筑所在的地理位置是高纬度地区，单晶硅和多晶硅光伏材料是高层建筑光伏墙面比较适用的光伏材料，这样考虑的一个重要的原因是晶体硅具有较高的光电转化率的特征。如果高层建筑的地理位置是在低纬度地区，建筑墙面在夏季时的提太阳直射比较少，明显低于太阳对平面的直射，非晶体硅材料是比较适合该地区的高层建筑，在室外温度持续较高的情况下，非晶体硅光伏材料大的光转化率随着室外温度变化而逐渐降减小，对太阳能直射的吸收能力和对太阳的间接吸收能力是一样的，因此该光伏才材料在纬度比较低的地区比较适用，并且这种材料的造价比较低，更适用低纬度的建筑墙面。
2、倾斜面
建筑朝南方向的倾斜面会受到较多的太阳直射，所以这方便光伏构建的布置。在综合考虑建筑造型的过程中，就住宅建筑和别墅建筑来说，天然的倾斜面是南向坡屋顶；但就公共建筑而言，建筑功能的协调统一是布置光伏构件时需要考虑的，尽可能的设计南向倾斜面的造型。使用的主要材料是晶体硅光伏材料，建筑的大厅成为一个缓冲热度的空间，在冬季时期，充分利用太阳能进行采暖，保证建筑室内温度的舒适性；而在夏季时节，利用光伏构件能够实现室内的降温和通风。在设计过程中，光伏材料的不透明度和光伏电池之间的间距是需要重点考虑的，对室内的照明度具有调节作用，有利于眩光的减少，对自然采光进行充分的利用。
3、退台
在建筑工程的造型设计过程中，退台是一种常用的设计手法，而南向退台对建筑光伏构件的布置具有较大的优势，在一定程度上，建筑接收太阳直射的面积得到了一定程度的增加，有利于光伏构件的布置。一次同时，通过设计退台，有效的避免周围建筑对光伏材料太阳直射的遮挡，从而保证光伏材料功能的正常发挥。
二、光伏建筑的细部设计
1、坡屋面
就光伏材料发电效率，坡屋面的布置方式优于平屋面和竖直墙面。从构造角度坡屋面布置光伏构件分为2种方式：一种是在现有的屋面系统上铺设光伏构件，称为铺设式。另一种是把光伏构件集成到屋面系统内，称为嵌入式。前一种方式，光伏构件只负责发电，原有的屋面系统负责保温防水，二者相互独立，这种方式特别适合改建和加建项目，可根据屋面的不同材料（瓦、金属）采用不同的构造连接方式，但构造处理上需注意连接件不要破坏原有防水层，光伏构件需连接牢固，并充分考虑风荷载（台风地区不宜采用此方式）。后一种方式，光伏材料和屋面系统合二为一，具有光伏发电，保温防水防噪、屋顶采光等多种功能，结构更可靠，但造价较高。
2、平屋面
在我国城市住宅和公共建筑更多采用的是平屋面。平屋面光伏构件的布置有支架式和嵌入式两种。支架式布置光伏构件以倾斜面接收太阳辐射，布置的自由度和灵活性较大，光伏阵列可以调整倾斜角、方位角以及前后组光伏构件的间距，以此避免阴影，最大效率的发电。支架式构造简单，适用于各类平屋面建筑，比较容易普及。同时支架式布置的情况下光伏和建筑二者的关系比较松散，融合的程度低，支架式布置光伏构件对提升建筑美观的作用较小。嵌入式的布置方式是在屋面系统集成光伏材料。光伏构件的使用可以与被动式利用太阳能、自然采光相互协调，有利于降低建筑能耗。
3、曲屋面
与坡屋面类似，曲线光伏屋面也有铺设式和嵌入式两种构造方式。曲屋面的造型本身往往是建筑设计的亮点，考虑到建筑第五立面的美观和室内光影效果，需精心选择光伏材料的光泽，色彩和纹理，设计中突出光伏材料的视觉表现力。
4、中庭
中庭上铺设光伏构件的构造处理方式，同嵌入式的墙面或屋面类似。在办公楼，商场展览建筑中，往往设有中庭，夏季大量的太阳辐射往往使中庭成为建筑节能的薄弱环节。在中庭上布置光伏构件，一方面可获得电能，另一方面，调节光伏电池的间距和不透明度，可有效控制室内照度，避免室内热负荷过大。
5、竖直墙面
在竖直的墙面上布置光伏构件是较直接的方式。考虑到建筑立面效果，光伏的颜色需要与其他建筑材料协调。光伏构件的构造方式可根据不同墙面系统（实墙，窗户与窗间墙，玻璃幕墙）来确定，总体上可分为外挂和内嵌两种方式。考虑到采光和视线的因素，在竖向高度上要区分光伏材料的不透明度，如视线上下范围内采用透明玻璃窗或半透明光伏材料，其他窗闻墙可采用不透明光伏材料。
6、竖直向锯齿状墙面
为使光伏构件获得更多的太阳辐射，可采用竖直向锯齿状墙面的设计方式。人视线以上的墙面倾斜向上，外侧布置光伏构件；人视线以下的墙面倾斜向下，布置窗和墙体。从剖面上看，建筑每层锯齿状凸出，景观视线和遮阳问题一并解决。但此布置方式带来建造施工的麻烦和清洁维护的不便。
三、结语
综上所述，环境保护是全人类共同追求的一个目标，因此，光伏建筑在现代城市中较为常见，其是在建筑的墙面或者是地顶部设计光伏构件，促使其有效的吸收太阳能，然后进行光化学反应，保证建筑室内的温度平衡。随着人类对环保的逐渐重视，光伏建筑已经实现一定程度的普及，我国建筑在未来的发展过程中也会广泛的借鉴这一成果。
参考文献：
[1] 文翠琴.聚合物水泥防水涂料性能关键影响因素分析[J].福建建材.2009（01）
[2] 杨学合，文翠琴.高校建立工程训练中心应注意的几个问题[J].中国校外教育.2009（S2）
[3] 沈秀明.坡屋面的选材与设计[J].上海建材.2007（02）
[4] 沈秀明.聚乙烯丙纶卷材设计与施工中几个问题探析[J].山东建材.2007（04）
[5] 欧泉，王利民.建筑节能评价的理论与方法[J].科技信息（科学教研）.2007（25）
摘要：随着市场经济体制的逐渐完善，绿色建筑受到了广泛的关注和重视，为了有效降低建筑工程对生态环境的影响，所以，光伏建筑受到了普遍的欢迎。现本文就光伏建筑的整提造型和细部设计进行探究，仅供交流借鉴。
关键词：光伏建筑；整体造型；细部设计
光伏材料发电是依赖于太阳辐射，因而集成于建筑上的光伏材料实际发电效率除与光伏材料自身的特性相关外，还与建筑所在地的地理纬度和气候条件，光伏模块的布置方式和位置（方位角和倾斜角）、以及周边场地（遮挡情况）等因素相关。
一、光伏建筑的整体造型
一般情况下，建筑整体造型是在设计建筑概念和初步设计阶段就被确定下来的，在一定程度上，光伏构件的布置方式也就得到了确定，对其的发电效果具有较大的影响。所以在设计光伏建筑的整体造型过程中，设计人员不仅需要考虑建筑的功能和面积，还需要考虑对太阳能的利用和挖掘，只有这样，光伏建筑的整体造型设计才能趋于合理。
1、水平面
一般情况下，建筑实体的设计大多规整，因此在竖直的墙面或者是平平屋顶上，光伏构件都是可以设置的，但是前提需要保证建筑的光伏构件的朝向是合适的前提下。但是建筑光伏构件的布置需要满足建筑的规模来确定，同时建筑所在当地的地理纬度也需要考虑。太阳高度角因素更需要考虑。在高纬度地区，太阳对竖向面的直接辐射比较多，而在地理纬度比较低的地区，建筑平面受到的太阳直射是比较多的。对于高层建筑来书，建筑树枝墙面的面积较大，因此可以设计光伏材料在其的南向墙面，如果高层建筑所在的地理位置是高纬度地区，单晶硅和多晶硅光伏材料是高层建筑光伏墙面比较适用的光伏材料，这样考虑的一个重要的原因是晶体硅具有较高的光电转化率的特征。如果高层建筑的地理位置是在低纬度地区，建筑墙面在夏季时的提太阳直射比较少，明显低于太阳对平面的直射，非晶体硅材料是比较适合该地区的高层建筑，在室外温度持续较高的情况下，非晶体硅光伏材料大的光转化率随着室外温度变化而逐渐降减小，对太阳能直射的吸收能力和对太阳的间接吸收能力是一样的，因此该光伏才材料在纬度比较低的地区比较适用，并且这种材料的造价比较低，更适用低纬度的建筑墙面。
2、倾斜面
建筑朝南方向的倾斜面会受到较多的太阳直射，所以这方便光伏构建的布置。在综合考虑建筑造型的过程中，就住宅建筑和别墅建筑来说，天然的倾斜面是南向坡屋顶；但就公共建筑而言，建筑功能的协调统一是布置光伏构件时需要考虑的，尽可能的设计南向倾斜面的造型。使用的主要材料是晶体硅光伏材料，建筑的大厅成为一个缓冲热度的空间，在冬季时期，充分利用太阳能进行采暖，保证建筑室内温度的舒适性；而在夏季时节，利用光伏构件能够实现室内的降温和通风。在设计过程中，光伏材料的不透明度和光伏电池之间的间距是需要重点考虑的，对室内的照明度具有调节作用，有利于眩光的减少，对自然采光进行充分的利用。
3、退台
在建筑工程的造型设计过程中，退台是一种常用的设计手法，而南向退台对建筑光伏构件的布置具有较大的优势，在一定程度上，建筑接收太阳直射的面积得到了一定程度的增加，有利于光伏构件的布置。一次同时，通过设计退台，有效的避免周围建筑对光伏材料太阳直射的遮挡，从而保证光伏材料功能的正常发挥。
二、光伏建筑的细部设计
1、坡屋面
就光伏材料发电效率，坡屋面的布置方式优于平屋面和竖直墙面。从构造角度坡屋面布置光伏构件分为2种方式：一种是在现有的屋面系统上铺设光伏构件，称为铺设式。另一种是把光伏构件集成到屋面系统内，称为嵌入式。前一种方式，光伏构件只负责发电，原有的屋面系统负责保温防水，二者相互独立，这种方式特别适合改建和加建项目，可根据屋面的不同材料（瓦、金属）采用不同的构造连接方式，但构造处理上需注意连接件不要破坏原有防水层，光伏构件需连接牢固，并充分考虑风荷载（台风地区不宜采用此方式）。后一种方式，光伏材料和屋面系统合二为一，具有光伏发电，保温防水防噪、屋顶采光等多种功能，结构更可靠，但造价较高。
2、平屋面
在我国城市住宅和公共建筑更多采用的是平屋面。平屋面光伏构件的布置有支架式和嵌入式两种。支架式布置光伏构件以倾斜面接收太阳辐射，布置的自由度和灵活性较大，光伏阵列可以调整倾斜角、方位角以及前后组光伏构件的间距，以此避免阴影，最大效率的发电。支架式构造简单，适用于各类平屋面建筑，比较容易普及。同时支架式布置的情况下光伏和建筑二者的关系比较松散，融合的程度低，支架式布置光伏构件对提升建筑美观的作用较小。嵌入式的布置方式是在屋面系统集成光伏材料。光伏构件的使用可以与被动式利用太阳能、自然采光相互协调，有利于降低建筑能耗。
3、曲屋面
与坡屋面类似，曲线光伏屋面也有铺设式和嵌入式两种构造方式。曲屋面的造型本身往往是建筑设计的亮点，考虑到建筑第五立面的美观和室内光影效果，需精心选择光伏材料的光泽，色彩和纹理，设计中突出光伏材料的视觉表现力。
4、中庭
中庭上铺设光伏构件的构造处理方式，同嵌入式的墙面或屋面类似。在办公楼，商场展览建筑中，往往设有中庭，夏季大量的太阳辐射往往使中庭成为建筑节能的薄弱环节。在中庭上布置光伏构件，一方面可获得电能，另一方面，调节光伏电池的间距和不透明度，可有效控制室内照度，避免室内热负荷过大。
5、竖直墙面
在竖直的墙面上布置光伏构件是较直接的方式。考虑到建筑立面效果，光伏的颜色需要与其他建筑材料协调。光伏构件的构造方式可根据不同墙面系统（实墙，窗户与窗间墙，玻璃幕墙）来确定，总体上可分为外挂和内嵌两种方式。考虑到采光和视线的因素，在竖向高度上要区分光伏材料的不透明度，如视线上下范围内采用透明玻璃窗或半透明光伏材料，其他窗闻墙可采用不透明光伏材料。
6、竖直向锯齿状墙面
为使光伏构件获得更多的太阳辐射，可采用竖直向锯齿状墙面的设计方式。人视线以上的墙面倾斜向上，外侧布置光伏构件；人视线以下的墙面倾斜向下，布置窗和墙体。从剖面上看，建筑每层锯齿状凸出，景观视线和遮阳问题一并解决。但此布置方式带来建造施工的麻烦和清洁维护的不便。
三、结语
综上所述，环境保护是全人类共同追求的一个目标，因此，光伏建筑在现代城市中较为常见，其是在建筑的墙面或者是地顶部设计光伏构件，促使其有效的吸收太阳能，然后进行光化学反应，保证建筑室内的温度平衡。随着人类对环保的逐渐重视，光伏建筑已经实现一定程度的普及，我国建筑在未来的发展过程中也会广泛的借鉴这一成果。
参考文献：
[1] 文翠琴.聚合物水泥防水涂料性能关键影响因素分析[J].福建建材.2009（01）
[2] 杨学合，文翠琴.高校建立工程训练中心应注意的几个问题[J].中国校外教育.2009（S2）
[3] 沈秀明.坡屋面的选材与设计[J].上海建材.2007（02）
[4] 沈秀明.聚乙烯丙纶卷材设计与施工中几个问题探析[J].山东建材.2007（04）
[5] 欧泉，王利民.建筑节能评价的理论与方法[J].科技信息（科学教研）.2007（25）