建筑用光伏的设计与优化方法研究

建筑用光伏的诞生为我们这样一个人口大国解决能源危机带来了新的思路,它使得建筑这个传统意义上的耗能大户一夜之间成为了能源的来源。然而,光伏发电技术在在建筑——这一特殊载体上的应用给光伏发电系统和建筑本身都带来了不少原来没有的问题,建筑用光伏应该参照什么样的设计标准?什么样的计算理论才即能即保证光伏发电系统的正常运转又能保证建筑对于安全、经济、适用、耐久的要求?本文就是在建筑用光伏还没有一个严格意义上的设计标准的背景下展开论述的,力图比较各种形式的建筑用光伏设计中目前正在使用的计算方法或者理论,指出其中的问题,并提出可能的解决办法。 本文首先介绍了建筑用光伏产生的时代背景、应用的基本形式、光伏发电系统的基本组成及系统的工作原理、以及建筑用光伏设计中光伏发电系统设计的相关内容,并分析了当前发展阶段建筑用光伏存在的意义和发展中遇到的问题。在此基础上,介绍了建筑用光伏目前普遍采用的设计流程。并在分析每个流程之前,先探讨了建筑用光伏设计中的基础问题——辐射量分析,在比较多种理论的基础上选择了合适的计算模型,通过运用计算模型对全国主要城市的气象数据进行了计算,找到了相关规律,并最终用试验的方法验证了计算模型的正确性。 然后,本文对建筑用光伏设计中结构设计中的面板设计、支撑系统设计和连接设计等分别进行了分析。并讨论了它们常用的构造形式、荷载和计算模型。 最后,运用相关理论对实际项目——广西妇女儿童医院太阳能光伏项目设备采购及安装进行了计算,并就相关理论的计算结果进行讨论,进而最终得到本文的相关结论。