太阳能建筑设计前期建筑光伏系统安装面积快速估算方法.pdf

|设计前期建筑光伏系统安装面积快速估算方法

“30·60”双碳目标提出后，发展绿色建筑，推动能源清洁，

低碳高效安全利用将成为实现碳达峰、碳中和和任务目标的重要

途径。光伏与建筑相结合是光伏应用中最重要领域之一，绿色建

筑即以光伏为代表的清洁能源建筑应用迎来了快速的发展机遇

期。结合工程实践，对不同类型建筑中光伏系统可安装部位进行

研究，推导出光伏组件可安装面积的计算方法，为光伏建筑推广

提供经济上的测算依据。

01不同建筑类型光伏组件可安装部位

工程应用中,建筑中可用于安装光伏组件的部位主要有屋

面、立面墙、幕墙、遮阳构件等几个部位。除高层住宅外，其

他类型的建筑屋顶部分一般遮挡较少，除了部分设备占地外，

其余空间均适宜安装光伏系统。而立面安装，对于不同类型的

建筑造型特点、使用功能需求等要求不同，立面中光伏系统安

装的优先级也有区别。对常见类型的建筑立面安装光伏系统的

可行性与优先级分析如下。

住宅建筑

由于居住空间对于自然采光的要求较高，且建筑主要立面

窗户较多，实墙面小而分散，安装光伏系统经济性低，不宜在

立面安装光伏组件。

大型商业建筑
筑要低一些，立面多为玻璃幕墙或大面积的实墙面，可利用这

些立面资源安装光伏组件。

办公建筑中

主要使用空间对采光要求较高，而辅助空间采光要求不高，

这部分空间对应的墙面或幕墙可用于安装光伏组件；此外，办

公建筑对遮阳有一定要求，可结合遮阳功能，设置外置光伏遮

阳构件。

文化建筑中

建筑形体整体性较强，立面元素较为规整，多为大面积墙

面或玻璃幕墙；而室内采光主要靠电气照明解决，对自然采光

的要求稍低，因此可充分利用立面资源安装光伏组件。综上分

析，不同类型建筑适用的光伏构件安装部位如表1所示。

不同类型建筑的光伏组件安装部位

02不同建筑部位的光伏系统安装面积比例

1）坡屋面安装比例影响因素

坡屋面主要应用于低层住宅建筑，朝向以南北向为主，坡度

在20°至35°之间。由于屋面北坡安装光伏系统效率过于低下，

不建议安装。

2）安装面积比例

对于双坡屋面而言，仅南坡适合安装，约为屋面面积的50%；

对于四坡屋面而言，优先考虑南坡，其次东、西坡也可以安装，

安装面积约为屋面面积的70%。由于坡屋面与地面水平夹角的三

角函数关系，坡度30°时，屋面面积约为水平投影面积的1.15

倍，由于通常情况下屋面并不规整，高低错落，在进行屋面安装

面积估算时，可按水平投影面积的60%计算。

3）安装面积估算

根据控制性详细规划的相关指标进行估算时，可直接用建筑

密度指标进行估算，即：可安装面积=建筑基底面积×60%=用地面

积×建筑密度×60%。

双屋面安装位置
四坡屋面安装位置平屋面安装

1）平屋面安装比例影响因素

光伏系统与平屋面同时应用的工况主要存在于大型的商业、

文化、医院等类型建筑中。在这些类型的建筑中安装光伏系统时，

受到的因素影响主要包括以下几方面：

①建筑设备

对光伏系统安装规模造成的影响主要包括：设备系统自身占

用面积、周围的安全距离、设备系统阴影遮挡三个方面，影响范

围约为设备区域边界周边2m范围。

②屋顶楼梯间及电梯机房

这些突出屋面的构筑物一般在4m以上，其阴影对建筑光伏系

统的安装面积会造成损失，影响范围一般在4m左右。

③女儿墙

考虑到安装建筑光伏系统的检修需要，一般设置为上人屋

面，女儿墙按1.5m考虑，其阴影范围为：南向女儿墙3m，东西

向女儿墙2m。

④光伏系统检修通道
间一般会留出检修通道，宽度在1.2m左右。

2）安装面积比例

综合考虑以上设备、楼梯间及电梯机房、女儿墙、光伏系统

检修通道等因素的影响，平屋面安装光伏系统时，可安装面积按

屋面面积的70%考虑。根据控制性详细规划的相关指标进行估算

时，可直接用建筑密度指标进行估算，即：可安装面积=建筑基底

面积×70%=用地面积×建筑密度×70%。

墙面安装

1）建筑外立面日照面积系数
引入“建筑外立面日照面积系数”的概念，即能够接收太阳照射

的立面全面积与建筑总建筑面积的比。在相同的建筑面积下，不

同建筑形体的建筑立面面积不同，在常规大型公共建筑中，建筑

进深方向一般不会低于20m，不会大于50m，且考虑到抗震需求，

长宽比一般不超过6。以标准层建筑面积2000㎡为例，相同建筑

面积下，其平面形状变形范围为44.7m×44.7m~20m×100m，即其

平面周长为179m~240m。

为避免西晒，建筑朝向绝大多数为南北向，由于北立面不适

合安装光伏系统，去掉标准层北侧边长，则南、东、西各方向的

边长之和在130m~140m。大