寒冷地区钢结构工业建筑与太阳能光伏一体化设计研究

【摘要】：太阳能光伏发电技术因其安装方便、使用过程中无污染、无噪声、易于与建筑结合等优点,越来越受到全球的关注。由于人们对于太阳能电力关注度的提高,随着太阳能光伏发电产业的迅猛发展,我国太阳能光伏在建筑上的应用量也呈逐年递增趋势,应用的建筑类型也越来越多。特别是钢结构工业建筑以其连续、通畅、宽阔的屋面可供太阳能光伏安装的优势,目前已成为光伏建筑一体化的主力。本论文首先通过查阅图籍资料、实地调研等对起步较早的欧美发达国家与发展速度较快的中国江浙区域的钢结构工业建筑太阳能光伏应用研究情况进行调研,归纳总结一体化设计的特点,并以此作为借鉴与参考,结合当前寒冷地区的太阳能光伏发电系统在钢结构工业建筑上应用现状,分析一体化应用当中存在的问题。然后,根据前期的国内外调研报告,从设计和技术两个层面入手,归纳整理寒冷地区钢结构工业建筑与太阳能光伏一体化设计策略。在技术层面上,着重从安装方式与构造连接技术方面研究太阳能光伏与钢结构工业建筑墙面、屋面以及建筑构件(遮阳、雨篷等)的整合设计：在设计层面上,分别从建筑朝向选择、阴影及遮挡的避免、光伏组件的适配性选型、光伏安装倾角的确定、光伏组件的通风降温设计和色彩效果、肌理表现、透光性变化、美学设计手法等方面研究钢结构工业建筑与太阳能光伏一体化的高效性设计和美观性设计。最后,遵循以上的一体化设计策略研究成果,以山东飞洋节能技术有限公司一期生产加工中心设计作为案例,根据场地条件进行建筑平面布局,并结合光伏组件选型进行建筑外观与安装构造一体化设计,然后借助计算机模拟软件对该建筑案例进行太阳辐射量分析、阴影分析、光伏安装倾角分析以及光伏阵列间距分析。根据模拟分析结果,确定无阴影遮挡的范围、光伏组件的最佳安装倾角以及合适的光伏阵列的前后间距,依据设计好的太阳能光伏系统,进行光伏系统能效与环境效益分析。为建筑师进行钢结构工业建筑与太阳能光伏一体化设计提供参考。 【关键词】：钢结构工业建筑 太阳能光伏系统 光伏组件 一体化设计
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU27;TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 能源危机与太阳能开发10-12
• 1.1.2 工业建筑太阳能光伏一体化前景12-13
• 1.2 研究目的与意义13-14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-18
• 1.4 研究内容与方法18-19
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 研究方法19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 钢结构工业建筑太阳能光伏应用现状调研20-37
• 2.1 国家相关政策及法规调研20-23
• 2.2 钢结构工业建筑太阳能光伏应用现状调研23-35
• 2.2.1 国外钢结构工业建筑太阳能光伏应用现状23-27
• 2.2.2 国内钢结构工业建筑太阳能光伏应用现状27-33
• 2.2.3 钢结构工业建筑上太阳能光伏应用的特点33-35
• 2.3 寒冷地区钢结构工业建筑太阳能光伏应用存在的问题35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 寒冷地区钢结构工业建筑与太阳能光伏一体化设计37-65
• 3.1 寒冷地区气候特点及太阳能光伏建筑一体化设计要求37-41
• 3.1.1 寒冷地区太阳能资源37-38
• 3.1.2 太阳能光伏建筑一体化设计要求38-41
• 3.2 安装构造一体化设计41-52
• 3.2.1 光伏组件在屋面上的安装构造41-47
• 3.2.2 光伏组件在墙面上的安装构造47-51
• 3.2.3 光伏在建筑构件上的安装构造51-52
• 3.3 高效性一体化设计52-57
• 3.3.1 建筑规划阶段的合理设计52-54
• 3.3.2 光伏组件的适配性选择54-55
• 3.3.3 方位角与安装倾斜角的确定55-56
• 3.3.4 光伏组件的通风降温设计56-57
• 3.4 美观性一体化设计57-64
• 3.4.1 太阳能光伏组件作为建筑设计美学元素57-61
• 3.4.2 运用几何构成表现手法61-62
• 3.4.3 运用形式美的表现手法62-64
• 3.5 本章小结64-65
• 第4章 项目案例分析65-79
• 4.1 项目简介65-66
• 4.2 光伏建筑一体化设计66-76
• 4.2.1 平面布局与外观设计67-68
• 4.2.2 光伏组件选型与安装构造设计68-71
• 4.2.3 计算机模拟分析71-76
• 4.3 光伏系统能效分析与环境效益分析76-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第5章 结论与展望79-81
• 5.1 研究成果与创新点79-80
• 5.2 论文不足之处及后续的研究80-81
• 参考文献81-83
• 后记83-84
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况84

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