光伏建筑是太阳能发电的创新应用领域，通过将光伏发电系统与建筑外部结构融合，实现建筑节能降耗。这项技术成为实现低能耗被动式建筑的重要手段之一。根据集成程度的不同，光伏建筑可分为两类：首先是后置式光伏发电屋面系统（BAPV），通常指在现有建筑上安装太阳能光伏发电系统，利用闲置的建筑空间进行发电，主要用于已有建筑的改造；其次是光伏建筑一体化（BIPV），这是在建筑物的设计、施工和安装过程中同时融入的太阳能光伏发电系统，使发电效益与建筑外观兼具。^[1]

 

 

BIPV的应用形式涵盖光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板、光伏车棚、光伏站台等多种场景，尤其以光伏屋顶和光伏幕墙为两大主要细分领域。

 

 

光伏幕墙是一种融合了幕墙与光伏发电功能的创新构造。尽管光伏屋顶应用广泛，但光伏幕墙的设计不仅兼具发电功能，还兼顾美观、通风采光以及外部保护等多重功能。光伏幕墙可覆盖大面积，在朝向南的立面、无遮挡，并且电价较高的情况下，其经济效益显著。这些优势使得光伏幕墙成为行业发展的新潮流。^[2]

 

SOLAR.shell

Aluform HQ

 

设计单位：L Architektur-Institut Leipzig an der HTWK Leipzig

建成时间：2022年

所用产品：阿鲁克邦^® PLUS

饰面系列：阿鲁克邦^® 基本色

色号：Pure White 10

摄影：©Stefan Huth + Tim Friedrich + Frank Huelsmeiser + Timo Schmidt

 

在能源被使用的同时也产生电力，听起来像是一种原汤化原食的能源解决方式，但在实际操作过程中却相当复杂。毕竟，与建筑物外立面相比，屋顶面积往往很有限。而且作为潜在户外空间，有越来越多的建筑屋顶被设计为绿色公共空间。因此，Solar.Shell的设计者莱比锡应用技术大学建筑学院教授 Frank Hülsmeier的团队将目光移向了光伏幕墙。然而若使用标准的光伏组件，其在传统建筑立面上提供的能源产量是远远不够的。为改变这一现状，Hülsmeier的团队研发了一种可以结合阿鲁克邦^®铝复合板的光伏幕墙系统。

 

 

Hülsmeier 的科研团队成员 Stephan Huth 和 Adrian Haller 开发了参数生成的算法，计算出单个元件的最佳大小以及模块的优化排列方式。

 

 

不同的太阳能电池组件与阿鲁克邦^®铝复合板相结合成为一个个模块。不同的模块呈现出不同的空间设计元素，从而形成密度、明暗、方向和动态不同的严密的整体结构。为了使每个模块实现最佳能源产量，太阳能电池组件在建筑设计过程中被精确地朝向太阳。经过精心设计的不同朝向的模块也为其减少了相邻三维立面的自遮光因素。

 

 

光伏模块没有完全覆盖建筑的整个立面，而是在南侧占据了 37%的面积，西侧占据了 20%（整个平面视图面积，不包括窗户）。

 

 

经过前六个运营测算，Aluform HQ的光伏幕墙覆盖了其自身14%的电力需求，这是因为模块中的电池组件实现了高达20%的效率。作为整个光伏面积的30%，西侧立面也贡献了整体能源产出的18%。

 

 

光伏建筑开创了能源与建筑融合的新纪元，为可持续发展注入勃勃生机。在创意与实用的交汇中，城市风景正焕发新颜。光伏幕墙的涌现，不仅满足了能源需求，更点亮了建筑的未来。随着技术的不断演进，我们对更绿色、智能的城市前景充满期待。

 

相关链接：

[1] 国盛证券. 2022年光伏建筑行业发展现状及未来趋势分析 光伏建筑为太阳能发电的新应用领域

[2] 天风证券,武慧东,鲍荣富,吴红艳. 光伏建筑行业专题研究：光伏幕墙和光伏屋顶比较研究

 

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