近年来,随着能源短缺与环境恶化问题的日益突出,作为清洁能源产业,光伏产业在全球范围内呈现出前所未有的扩张趋势。而建筑能耗作为主要的能源消耗部分,已经占到全国总能耗的30%左右。对此,建筑师们在寻求将光伏能源生产与建筑能源消耗的平衡之路上进行了不断的尝试和探索。于是,光伏建筑一体化,可以简称为BIPV,技术应运而生。2018年4月,国家六部门联合发布文件《智能光伏产业发展行动计划(2018-2020年)》,文件明确表明鼓励开展光伏建筑及城镇应用示范,这一举措将大力促进分布式光伏技术的应用。为了使我国可再生能源和新能源技术得到快速有效的发展,国家制定了可再生能源的发展规划,其中光伏发电就是支持的重点领域之一。光伏建筑一体化以其生态和可持续性的优势有着广阔的发展前景,并日益成为一种新的建筑设计理念与方法。目前,光伏建筑一体化的设计还有许多的问题,比如,提高光伏建筑的整体发电效率,如何将光伏设计的理念融合到建筑的设计中去,是一项亟待解决的问题。本文首先对光伏建筑的研究背景进行了研究与总结,明确研究对象以及下一步的研究方向与研究内容。紧接对光伏建筑的相关理论进行了梳理和归纳,对光伏系统的应用进行了分析,包括其发展背景,材料的特性以及光伏建筑的设计应用,并针对设计实践中选用的光伏材料进行了材料特性的实验研究。其次对特定实践项目进行设计研究,基于一项光伏建筑一体化全覆盖楼宇设计,论文从建筑设计的角度出发,将光伏建筑一体化设计置于建筑学语境中进行研究。分别从建筑的整体布局,光伏立面的设计以及光伏技术的应用三方面进行阐述说明,梳理光伏建筑设计的思路。通过设计前期的光环境分析、设计光伏的构造系统,并进行太阳能光伏建筑一体化设计理念与方法的研究。通过实践与理论相结合方式,揭示出光伏材料与建筑表现艺术之间的关系,并且在建筑细部设计方面进行一定的探索,研究光伏建筑与环境契合的设计原则,以及建筑设计中光伏技术的应用。针对对设计过程中的思考,充实了光伏建筑一体化的建筑设计理论,提出一系列在建筑方案设计阶段需要考虑的重点内容,进一步以达到建筑与光伏系统的集成。最终,通过项目建成后的各方面数据反馈,分析审视该光伏示范项目带来的相关设计策略,并对光伏建筑实践进行更深入广泛的思考。
