方案阶段光伏建筑设计方法探析

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1、方案阶段光伏建筑设计方法探析　　摘要以阳宗海生态温室方案设计为例，对前期调研、建筑概念设计和光伏组件设计的整个过程进行了介绍，以求探索形象化的设计方法。通过案例分析总结，给出一些方案阶段的光伏建筑设计方法建议，即多专业协作、技术与艺术的平衡、设计的地域性与普遍性、方案设计步骤建议。关键词：光伏建筑光伏组件设计方法设计步骤1、光伏建筑设计原则光伏建筑—体化（BuildingIntegratedPhotovoltaic，简称BIPV）设计主要包括两大项；建筑设计和电气设计，其中设计的主体是建筑，客体是光伏系统。因此，BIPV设计应以不影响建筑的美观、功能和结构安全为基本原则。同

2、时建筑设计与电气设计应同步进行以保持整体设计理念，BIPV设计要综合考虑场地规划、建筑单体设计、技术措施应用以及围护结构采选等多方面要素，以保证光伏建筑的合理性、实用性、高效性、美观性、耐久性。BIPV设计应结合建筑功能、建筑外观以及周围环境条件进行光伏组件类型、安装位置和安装方式的选择，同时也要考虑光伏电池本身的电压、电流是否适于光伏系统的设备选型。9建筑师应充分发挥光伏材料的美学特性，重新组织建筑的形式和秩序，将其按照形式美法则与建筑有机结合，使两者在外观造型上达到和谐统一。此外，光伏系统的引入不可影响到围护结构的功能，如保温隔热、结构安全、采光通风、水密气密性等。以下

3、结合实际案例进行说明。2、阳宗海生态温室方案设计项目位于昆明阳宗海旅游度假区内，距昆明市区36km，是针对昆明市及周边地区居民开发的休闲度假型旅游景点。为实现生态设计的理念，对项目的地理环境、气候条件、场地规划、所需电力负载等做了充分的前期调研工作。2.1前期调研2.1.1地理环境项目位于阳宗海湖畔，东经102°10’，北纬25°1’，接近北回归线，地处云贵高原，海拔1770m。因地处断裂带，地热资源丰富。2.1.2气候条件项目所在地属于温带高原型湿润季风气候：1）日照时数长，太阳能资源丰富（图1），太阳能年辐射总量为59182.88MJ/（m2·y）；2）夏无酷暑，冬无严

4、寒，气候温和，每年均气温在15℃左右，最热的月平均气温19℃～22℃，最冷的月平均气温6℃～8℃；3）全年盛行偏西风。年平均静风频率为30%，平均风速不大，仅为2.2m/s；4）全年降水量在时间分布上明显分为干、湿两季，5～10月为雨季，雨量集中，且多阵雨、暴雨；11月至次年4月为干季，年平均相对湿度74%，且降雪年份极少有。2.1.3场地概况项目选址在阳宗海湖畔的一块东南向坡地之上。基地东南向坡下30m处为阳宗海湖畔，湖岸平直且有大片湿地，西北向坡地之上有旧昆石高速公路通过，西南紧邻柏联温泉SAP，东北接向白水台温泉水公园，往东2km处为阳宗海发电厂。基地有向阳坡地优势，

5、周围环境不会对建筑物产生日光遮挡现象，太阳能利用条件优越。2.1.4用电负载情况建筑功能主要为观光温室和生态餐厅，需要有良好的采光和相对稳定的室内温度，建筑能耗以空调能耗为主。观光温室需要将室内温度维持在15℃～32℃，相对湿度≥50%，生态餐厅的室内温度则需要维持在18℃～26℃，相对湿度维持在35%～65%。据当地气候环境、建筑面积和功能要求等分析得出：空调运行时间段主要在夏季与冬季，春秋两季可用被动式通风维持较好的室内热环境，初步估算建筑用电负载约为1200kW。2.2建筑设计项目总占地面积约4000m2，生态温室建筑占地面积约2100m2，总建筑面积2360m2，包

6、括观光温室区1380m2，生态餐厅区980m2。92.2.1主题概念建筑设计以“彩云之翼”为设计主题，强滑云南初印象一自然、生态、神秘、抽象、提炼云南地域印记的符号，结合场地情况生成建筑外观形态（图2）。2.2.2造型设计结合地形的“嵌入式”方案减少了开挖土方量，并且减小了从高速公路视点观看的建筑体量感，使建筑能够更好地融入周围环境。四个退台式体块从一个大的倾斜式体块中延伸出来，依地势逐层向上升高，空间变化丰富，有着很强的韵律感和可识别性。建筑形体面向湖面展开，与柏联温泉SAP遥相呼应，提供了宽阔的景观视域。首轮建筑方案中，每个体块都有部分曲屋面作为形体的过渡方式，形式语言

7、相对连贯并能很好地表达出“羽翼”的感觉，但过多的三维曲面会给设计、施工都带来诸多不便。后续方案对建筑形态做出局部调整：取消曲屋面形式，将光伏组件与屋面分离，利用支撑结构架构出倾斜曲面形态用竖向的木材杆件螺旋式排列方式来代替之前的曲屋面体块过渡形式玻璃和木材会在色彩、肌理方面形成对比，但明框形式的光伏玻璃组件会在这两种材料中间起到过渡作用（图3，4）。2.2.3功能布局9倾斜的大空间作综合展示区使用，不对地形做大的整改，可以沿坡种植较为高大的雨林植物；退台式体块最高层是农业科技展示区。建筑滨水一侧是生态餐厅，退台式的