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国家住宅与居住环境工程技术研究中心顾问总建筑师曾雁

发布时间：

2024-08-15 17:46

以“碳中和”为目标的建筑光伏应用策略探索

* 内容和素材整理自第六届落实2030年可持续发展议程：再造魅力故乡论坛暨《中国落实2030年可持续发展议程目标11评估报告：中国城市人居蓝皮书（2023）》发布会主讲嘉宾主讲嘉宾曾雁先生“以‘碳中和’为目标的建筑光伏应用策略探索”演讲。

曾雁

（2023年论坛主讲嘉宾）：国家住宅与居住环境工程技术研究中心顾问总建筑师。

通常说的建筑节能标准是以上世纪80年代建筑的平均能耗做基准，按每步在上一阶段的基础上提高能效30%为一个阶段进行实施。第一步节能是在1980-1981的基础上节约30%，通称为节能30%的标准；第二步节能是在第一步节能的基础上再节约30%，即30%+70%×30%=51%，简称为节能50%的标准；第三步节能是在第二步节能的基础上再节约30%，即50%+50%×30%=65%，简称为节能65%的标准；第四步节能是在第三步节能的基础上再节约30%，即65%+35%×30%=75.5%，简称为节能75%的标准。到未来，零能耗建筑甚至产能建筑将会是建筑行业的发展趋势。

仅仅只通过提高维护性能和系统性能减少建筑能耗是无法完成平衡建筑能耗的任务的，因此，需要可再生能源进行补充。光伏发电作为清洁能源的主要形式之一将被大规模使用。

建筑能耗发展趋势示意图

通过对国际有关评价标准的分析，我们可以看到在同等的建筑的条件下，建筑光伏发电系统是投资成本最低、系统最简单一、体化程度高、维护成本低、占用的建筑空间小、没有能源的浪费、对室外环境没有影响的系统。未来建筑运行碳减排的重点工作就是努力促进建筑光伏一体化，提高建筑能耗中电力消费比例，从而减少建筑运行阶段的碳排放。

利用高分卫星遥感图像识别我国可用于光伏的屋顶资源面积，总建筑区面积为1179.1亿平方米，总建筑屋面面积412.4亿平方米（数据来源：《建筑部门碳达峰、碳中和实施路径研究》），这说明建筑光伏一体化应用潜力巨大，在政策上也有相关的指导意见支持。建筑光伏系统的优势在于节约土地资源、原地发电原地使用、即时发电电量与建筑用电高峰曲线一致、污染少、没噪声、结合被动设计可降低建筑能耗。建筑光伏系统的电力输出应通过配电网络进行调节，使其匹配建筑的耗电模式。

建筑光伏在建筑上安装主要有以下几个位置：

建筑光伏安装位置示意图

针对建筑的朝向、形态、立面材料等特点进行分析，通过合理布局和优化设计可以提高太阳能光伏系统的利用效率。除了光照，温度对太阳能发电也有影响，晶体硅太阳电池的温度超过25度时，每升高 1度功率损失大约千分之四。除此之外，在建筑光伏应用设计中，还要考虑建筑的功能、技术和形象，坚持适用、经济、绿色、美观的原则。

建筑光伏应用设计流程

建筑光伏已经从简单直接的把光伏板贴到建筑上开始，发展到要保证建筑本身的功能，要与建筑本身的模数相协调，要注重细节的阶段。建筑光伏同样在从单一功能向综合能效演变：屋顶平行安装具有遮阳、隔热作用，减少空调冷负荷；墙体平行安装有效降低建筑墙体表面温度，减少空调冷负荷；光伏遮阳板具有立面装饰作用、遮阳作用等。利用光伏组件工作发热的特点还可研发出多种类型的带有通风换气、调整局部空气温度等改善建筑微环境的装置，发挥更多的附加性能。在美学方面，建筑设计本身的一些手法可以与建筑光伏结合，实现美观的效果。

总而言之，通过树立长寿命建筑理念、低碳建材生产与运输、建筑工业化建造、有效的建筑节能、建筑光伏高效应用等应对策略，可以使建筑行业达成双碳目标。建筑光伏的应用大有可为。

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