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２０２４年第４期(总第５２卷㊀第３９８期)Ｎｏ.４ｉｎ２０２４(ＴｏｔａｌＶｏｌ.５２ꎬＮｏ.３９８)建筑节能(中英文)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢＥＥʏ绿色建筑ＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇｓ引用本文:李涛ꎬ王奇鹏.外显㊁灵活㊁多维㊁高效 从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势[Ｊ].建筑节能(中英文)ꎬ２０２４ꎬ５２(４):８－１６.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９６－９４２２.２０２４.０４.００２收稿日期:２０２３￣０３￣３１ꎻ㊀修回日期:２０２４￣０４￣１９∗基金项目:陕西省自然科学基础研究计划:民居自建太阳房夏季过热的复合降温模式与协同优化设计研究(２０２４ＪＣ－ＹＢＭＳ－２９８)ꎻ陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目:基于智能算法的城市街区空间微气候优化研究(２３ＪＰ０７９)ꎻ陕西高校青年创新团队资助项目(２０２２－２０２５)外显㊁灵活㊁多维㊁高效从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势∗李㊀涛１ꎬ２әꎬ㊀王奇鹏１(１.西安建筑科技大学建筑学院ꎬ西安㊀７１００５５ꎻ２.绿色建筑全国重点实验室ꎬ西安㊀７１００５５)摘要:㊀建筑光伏一体化技术是实现建筑行业节能减碳的重要途径ꎮ以第三届中国国际太阳能十项全能竞赛(ＳＤＣ２０２２)为例ꎬ对１５个参赛作品在建筑与光伏一体化设计上的特征进行了比较ꎬ从美学表现㊁构造整合㊁功能复合㊁性能提升４个维度分析了当前建筑与光伏一体化的设计新趋势ꎬ指出:在美学表现上ꎬ通过光伏组件材质外观和光伏方阵形成积极外显的形态ꎻ在构造上ꎬ采用不同类型光伏灵活组合衍生多种应用场景ꎻ在功能上ꎬ将光伏发电与建筑围护结构的采光㊁集热㊁遮阳㊁防护等功能进行多维度复合ꎻ在性能上ꎬ通过光伏朝向与倾角㊁散热设计和电气系统综合提升产能效率ꎮ为建筑与光伏一体化技术的推广和应用提供新思路ꎮ关键词:㊀建筑光伏一体化ꎻ㊀中国国际太阳能十项全能竞赛ꎻ㊀零能耗建筑ꎻ㊀节能减碳中图分类号:㊀ＴＵ２０１ ５㊀㊀㊀文献标志码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀２０９６￣９４２２(２０２４)０４￣０００８￣０９ＥｘｐｌｉｃｉｔꎬＦｌｅｘｉｂｌｅꎬＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔ:ＴｒｅｎｄｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｆｒｏｍＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ２０２２ＬＩＴａｏ１ꎬ２әꎬＷＡＮＧＱｉｐｅｎｇ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎬＸｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｉ ａｎ７１００５５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇꎬＸｉ ａｎ７１００５５ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＢＩＰＶ)ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｗａｙｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｃａｒｂｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ.ＴａｋｉｎｇｔｈｅｔｈｉｒｄＣｈｉｎａＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎ(ＳＤＣ２０２２)ａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ１５ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｎｇｗｏｒｋｓｉｎｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ.Ｔｈｅｎｅｗｔｒｅｎｄｓｉｎｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｆｏｕｒｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ:ａｅｓｔｈｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎꎬｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅꎬａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ.ＩｔｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｉｎｔｅｒｍｓｏｆａｅｓｔｈｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬａｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｅｘｐｌｉｃｉｔｆｏｒｍｗａｓｆｏｒｍｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｕｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙｓꎻＡｄｏｐｔｉｎｇｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｏｄｅｒｉｖｅｍｕｌｔｉｐｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓꎻＩｎｔｅｒｍｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙꎬｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｓｍｕｌｔｉ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｈｔｉｎｇꎬｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎꎬｓｈａｄｉｎｇꎬａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｖｅｌｏｐｅｓꎻＩｎｔｅｒｍｓｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｔｉｌｔａｎｇｌｅꎬｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎꎬａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｍｏｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ(ＢＩＰＶ)ꎻＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ(ＳＤＣ)ꎻｚｅｒｏｅｎｅｒｇｙｂｕｉｌｄｉｎｇｓꎻｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ８李涛ꎬ等:外显㊁灵活㊁多维㊁高效 从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势０ 引言随着国家 双碳 目标的提出ꎬ建筑领域的节能减碳势在必行ꎮ建筑光伏一体化技术(ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃꎬＢＩＰＶ)是实现建筑行业节能减碳的重要手段ꎮ随着各种光伏产品的推陈出新ꎬ建筑与光伏的一体化设计也出现了更多新的可能ꎮ国际太阳能十项全能竞赛(ＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎꎬＳＤ)作为太阳能领域的奥林匹克 ꎬ对光伏与建筑一体化技术的示范和推广起到积极作用ꎬ历届参赛作品中的设计已成为ＢＩＰＶ的风向标ꎬ对我国ＢＩＰＶ的发展具有引领作用ꎮ建筑光伏一体化(ＢＩＰＶ)指的是将太阳能光伏发电产品集成或整合到建筑上ꎬ使它不但具有外围护结构的功能ꎬ同时又能产生电能供建筑使用ꎬ早期建筑与光伏结合的方式称为建筑附加光伏(ＢｕｉｌｄｉｎｇＡｔｔａｃｈｅｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃꎬＢＡＰＶ)[１]ꎮ与ＢＡＰＶ相比ꎬＢＩＰＶ更容易整合到建筑的屋面㊁立面和各种构件中ꎬ高效地实现建筑与光伏的一体化设计ꎮ在当前倡导 绿色低碳的背景下ꎬＢＩＰＶ已成为太阳能建筑设计和研究主流ꎮ王崇杰㊁李旻泽认为ＢＩＰＶ设计应该从光伏产品的特征出发[２ꎬ３]ꎮ石峰㊁邓丰指出ＢＩＰＶ设计应积极考虑单轴太阳能跟踪技术㊁ＰＶＴ技术㊁光伏屋顶通风道以及ＰＣＭ储热技术以提高系统工作效率[４ꎬ５]ꎮ张彦喆㊁张弘提出光伏组件尺寸与建筑空间尺寸进行模数化适配的ＢＩＰＶ设计方法[６ꎬ７]ꎮ杨向群㊁褚英男强调ＢＩＰＶ设计中能源技术与建筑艺术的结合[８ꎬ９]ꎮ师劭航认为ＢＩＰＶ立面设计应注重光伏产品㊁控制策略与整合设计[１０]ꎮ总的来说ꎬ目前关于ＢＩＰＶ的研究将其作为太阳能建筑中的单项技术讨论ꎬ缺乏从建筑师视角对其进行多维度的系统研究ꎬ本文对中国国际太阳能十项全能竞赛中１５个参赛作品中建筑与光伏一体化设计趋势进行系统的比较和分析(见表１)ꎬ为我国建筑与光伏一体化设计提供新思路ꎮ表１㊀ＳＤＣ２０２２各赛队ＢＩＰＶ应用概况Ｔａｂｌｅ１ＢＩＰＶａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆＳＤＣ２０２２建筑概况美学表现项目名称建筑外观ＢＩＰＶ应用部位朝向与倾角组件特征方阵形态构造整合功能复合性能提升散热方式系统类型Ｙ－Ｐｒｏｊｅｃｔａ坡屋面南立面外遮阳棚Ｓ－２２ʎＳ－９０ʎＳ－０ʎ红棕色半透光钙钛矿一体融合式胶结密封采光顶透光幕墙室外遮阳自然对流＋机械辅助通风自然对流普通并网离网一体系统２４ ３５宅家ｂ平屋面Ｓ－３７ʎ黑色单晶硅组件阵列式框架架空－自然对流ＰＶ/Ｔ模块化可持续魔盒ｃ平屋面露台顶Ｓ－４５ʎ黑色碲化镉彩色半透光碲化镉组件阵列式重物压制框架架空造－露台遮阳自然对流普通并网离网一体系统极光之家ｄ平屋面Ｓ－１０ʎ黑色单晶硅整体架空预埋支座屋面遮阳自然对流普通并网离网一体系统草原方舟ｅ坡屋面Ｓ－２５ʎＥ－２５ʎＷ－２５ʎＮ－２５ʎ不透光金属铝板色碲化镉一体融合式胶结密封屋面围护自然对流光伏发电＋斯特林发电机ＨＵＩＨＯＵＳＥｆ坡屋面Ｓ－３７ʎ黑色铜铟镓硒光伏瓦叠合式光伏瓦金属屋面夹持块屋面排水自然对流＋水冷ＰＶ/ＴＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅｇ坡屋面阳光间雨棚院墙Ｓ－３８ʎＳ－２５ʎＳ－２５ʎＳ－７０ʎ均一黑色单晶硅黑色半透光碲化镉面层叠合式一体融合式－－金属屋面夹持块胶结密封－－－采光＋集热防护－自然对流ＰＶ/ＴＴ＆Ａ－Ｈｏｕｓｅｈ坡屋面走廊顶部走廊外墙Ｓ－４５ʎＳ－０ʎＳ－４５ʎ黑色单晶硅黑色半透光碲化镉黑色碲化镉面层叠合式整体架空百叶式框架架空胶结密封插挂式－遮阳自然对流普通并网离网一体系统Ｒ－ＣＥＬＬＳｉ坡屋面Ｓ－１４ʎＳ－２０ʎ黑色单晶硅黑色碲化镉面层叠合式金属屋面夹持块－自然对流光伏发电＋风力发电复合系统ＳＭＡＲＴｊ坡屋面Ｓ－２０ʎ黑色单晶硅面层叠合式金属钉固－自然对流普通并网离网一体系统斜屋ｋ坡屋面Ｓ－３７ʎ均一黑色单晶硅面层叠合式金属屋面夹持块屋面排水自然对流光储直柔系统９ＬＩＴａｏꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｌｉｃｉｔꎬＦｌｅｘｉｂｌｅꎬＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔ:ＴｒｅｎｄｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｆｒｏｍＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ２０２２表１㊀ＳＤＣ２０２２各赛队ＢＩＰＶ应用概况(续表)Ｔａｂｌｅ１ＢＩＰＶａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆＳＤＣ２０２２(ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔａｂｌｅ)建筑概况美学表现项目名称建筑外观ＢＩＰＶ应用部位朝向与倾角组件特征方阵形态构造整合功能复合性能提升散热方式系统类型ＢＢＢＣｌ平屋面庭院顶部Ｓ－５ʎ黑色单晶硅彩色半透光碲化镉组件阵列式整体架空金属屋面夹持块框架架空－庭院遮阳自然对流光储直柔系统ＳｏｌａｒＡｒｋｍ异形屋面Ｅ/Ｗ－１５ʎ黑色单晶硅组件阵列式框架架空屋面遮阳自然对流光伏发电＋风力发电复合系统ＨｏｐｅＬａｎｄｎ坡屋面东/西立面南采光顶南立面外窗Ｅ/Ｗ/Ｓ－１５ʎＥ/Ｓ－９０ʎＮ－１５ʎＳ－９０ʎＥ/Ｗ－９０ʎ均一黑色单晶硅黑色半透光碲化镉面层叠合式一体融合式－胶结密封－屋面围护－采光自然对流普通并网离网一体系统栖居３ ０ｏ平屋面檐口露台栏板Ｓ－１５ʎＥ/Ｗ/Ｓ－１５ʎＥ/Ｗ/Ｓ－９０ʎ黑色碲化镉黑色半透光碲化镉组件阵列式－框架架空－－遮阳防护自然对流并网离网一体系统各项目外观照片１㊀美学表现外显建筑师有很长一段时间都认为光伏组件是影响建筑美学的负面因素ꎬ想方设法将其隐藏ꎬ但对于ＢＩＰＶ而言光伏组件已经脱离了简单的建筑发电设备范畴ꎬ越来越多的太阳能建筑开始积极显露光伏组件自身的特点ꎬ使其成为建筑美学的重要构成元素ꎮ１ １㊀组件色彩、纹理及形态目前ꎬ市场上主流的光伏电池有两类ꎬ一是晶体硅类的单晶硅电池和多晶硅电池ꎬ二是化合物薄膜类的碲化镉㊁铜铟镓硒及钙钛矿电池ꎮ从色彩纹理上看ꎬ由于电池材料和制备工艺的不同ꎬ晶硅光伏组件和化合物薄膜光伏组件的外观有着明显的差异ꎬ晶硅组件采用的是切片拼接工艺ꎬ光伏组件外观呈现补丁状ꎬ而薄膜电池采用的是内级联结构工艺ꎬ外观均一[１１]ꎮ从形态上看ꎬ光伏组件一般为矩形平板ꎬ新研发的柔性光伏电池打破了组件形态的限制ꎬ使得ＢＩＰＶ的应用场景更加丰富ꎮ为了满足建筑的要求ꎬ光伏组件的外观也得到了升级ꎬ各种纹理化组件㊁透光组件㊁彩色组件以及曲面形态的光伏瓦在建筑中开始大规模应用(见图１)ꎮＳＤＣ２０２２竞赛中ꎬ各个作品结合自身的特点探索新型ＢＩＰＶ组件与建筑的结合ꎮ项目ＢＢＢＣ 是面向灾后紧急救援的建筑ꎬ其在内部庭院顶部应用了彩色透光的光伏组件ꎬ选用黄色㊁蓝色及透明色形成的图案肌理ꎬ不仅提升了建筑的第五立面ꎬ营造了丰富的光影效果ꎬ还能产生积极的心理暗示ꎬ安抚受灾人员的情绪(见表１㊁图ｌ)ꎮ项目 ＨＵＩＨＯＵＳＥ 的原型是传统徽派建筑ꎬ 白墙黛瓦 是其风格的重要体现ꎬ因此该项目的南向坡屋面使用了铜铟镓硒光伏瓦作为光伏发电元件ꎬ将ＢＩＰＶ技术地融入了传统建筑元素之中(见表１图ｆ)ꎮ１ ２㊀ＢＩＰＶ方阵形态建筑上的光伏组件是以光伏方阵形态来呈现的ꎬ因此光伏方阵的形态设计对建筑的外观形象影响巨大ꎮ常见的ＢＩＰＶ设计中光伏方阵的形态主要分为以下几０１李涛ꎬ等:外显㊁灵活㊁多维㊁高效 从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势图１㊀各种外观的光伏组件Ｆｉｇ.１Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｕｌｅｓｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｓ种:组件阵列式㊁整体架空式㊁面层叠合式㊁一体融合式ꎮ组件阵列式的ＢＩＰＶ形态中光伏组件呈多排锯齿韵律形态ꎬ组件较为接近屋面ꎬ施工布线方便ꎬ多用于平屋面ꎬ但需注意组件前后排的自遮挡ꎮ 阳光方舟３ ０ 屋顶的光伏方阵以东西朝向两块组件为一组形成阵列形态ꎬ成为双曲抛物面壳体建筑外观形象的主要构成部分ꎬ见图２(ａ)ꎻ整体架空式的ＢＩＰＶ形态中光伏组件在一个平面内纵横连续布置于屋面大型支撑系统ꎬ组件远离屋面ꎬ形成下部灰空间ꎬ施工布线方便ꎬ多用于平屋面ꎮ 极光之家 屋顶光伏为整体架空形态ꎬ平屋面上单晶硅组件方阵下部形成灰空间ꎬ可上人和放置设备ꎬ见图２(ｂ)ꎻ面层叠合式的ＢＩＰＶ形态中光伏组件贴附在建筑围护结构表面ꎬ但不起围护作用ꎬ组件接近屋面ꎬ多用于坡屋面ꎬ但组件下部与屋面之间通风散热和布线空间较为狭小ꎮ 像素之家 屋顶为 三折式 的坡屋面ꎬ外侧叠合了单晶硅组件ꎬ光伏方阵与建筑形象的关系并不像 阳光方舟３ ０ 那样张扬ꎬ而是二者相互融合达到统一整体ꎬ见图２(ｃ)ꎻ一体融合式的ＢＩＰＶ形态中光伏组件以玻璃幕墙或采光顶的形式应用到建筑上来ꎬ光伏组件成为建筑的实际围护结构ꎬ但需保证其构造的密封严实以及管线在室内外露的问题ꎮ 草原方舟建筑原型是游牧民族的蒙古包ꎬ将其毡顶转译为坡屋顶ꎬ融合碲化镉薄膜组件于坡屋顶实现产能与建筑形象的统一ꎬ见图２(ｄ)ꎮ图２㊀ＳＤＣ２０２２中的光伏方阵形态实例Ｆｉｇ.２ＥｘａｍｐｌｅｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙｓｈａｐｅｉｎＳＤＣ２０２２㊀㊀可以看出ꎬ从建筑的美学表现上考虑ＢＩＰＶ技术可以从微观和宏观两个层面进行:在微观层面ꎬ从组件的色彩㊁纹理和形态入手确定光伏组件的选型ꎬ选择符合建筑外观和功能要求的光伏组件ꎬ展现建筑的文脉特征ꎻ在宏观层面ꎬ以建筑的空间特点出发确定光伏方阵形态ꎬ使其成为促进建筑形态美观性的积极要素ꎮ２㊀构造整合灵活随着技术的进步㊁光伏材料的丰富ꎬ 建筑 光伏 构造摆脱了ＢＡＰＶ式的大型支撑系统ꎬ不管是屋面光伏还是墙面光伏ꎬ都可以根据所应用部位的需求灵活地整合到建筑上来ꎮ２ １㊀光伏—屋面构造ＳＤＣ２０２２中屋面光伏组件通过框架架空㊁预埋支座㊁金属屋面夹持块㊁重物压置㊁钉固㊁胶结密封等构造方式与建筑进行整合(见图３)ꎮ ２４ ３５宅家 采用了框架架空构造ꎬ屋面光伏支撑系统的基础为一个架空于屋面的金属框架ꎬ不直接接触屋面ꎬ连接点牢固ꎬ但用钢量增加ꎬ比较适用平屋面ꎬ见图３(ａ)ꎻ 极光之家 采用预埋支座构造ꎬ将光伏组件支撑框架的基础部分预埋进屋面ꎬ然后再连接上部支撑结构ꎬ其１１ＬＩＴａｏꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｌｉｃｉｔꎬＦｌｅｘｉｂｌｅꎬＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔ:ＴｒｅｎｄｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｆｒｏｍＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ２０２２支座处防水薄弱ꎬ需特别加强ꎬ适用平屋顶ꎬ见图３(ｂ)ꎻ Ｒ－ＣＥＬＬＳ 采用金属屋面夹持块构造ꎬ将金属屋面的立缝部位与相对应的金属夹持块结合用以固定和支撑光伏方阵ꎬ这种构造防水性能好ꎬ安装方便ꎬ但组件下部空间小ꎬ不利于散热及布线ꎬ见图３(ｃ)ꎻ Ｙ－Ｐｒｏｊｅｃｔ 屋面采光顶采用胶结密封构造ꎬ在屋面表层布置一层金属龙骨ꎬ通过结构胶将光伏组件固定于金属龙骨上ꎬ最后使用密封材料将组件之间的缝隙填充平整ꎬ没有繁琐机械连接ꎬ但需要严格的密封措施ꎬ见图３(ｄ)ꎻ ＳＭＡＲＴ 采用钉固构造ꎬ将光伏檩条直接通过金属钉固定在屋面上ꎬ施工简单方便ꎬ但金属钉会穿过防水层ꎬ需要在檩条与屋面交接的部位进行密封处理ꎬ见图３(ｅ)ꎻ 模块化可持续魔盒 采用物压置构造ꎬ光伏组件支撑构架上压置水泥块或者石块等重物ꎬ起到固定的作用ꎬ施工简单方便ꎬ但增加了屋面荷载ꎬ重物有坠落风险ꎬ适用于平屋面ꎬ见图３(ｆ)ꎮ图３㊀ＳＤＣ２０２２中的光伏－屋面构造实例Ｆｉｇ.３ＥｘａｍｐｌｅｏｆＰＶｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＳＤＣ２０２２２ ２㊀光伏—墙面构造ＢＩＰＶ用的光伏组件为玻璃材质ꎬ因此建筑墙面的ＢＩＰＶ构造一般与玻璃幕墙类似ꎬ以金属横竖龙骨为框架ꎬ将框架与光伏组件通过结构胶粘接在一起ꎬ不需要金属卡具ꎮ本届ＳＤＣ竞赛中ꎬ应用ＢＩＰＶ立面的应用类型比较全面ꎬ有明框幕墙㊁隐框幕墙㊁插挂式幕墙ꎬ幕墙嵌板材质既有透光幕墙也有非透光幕墙ꎮ Ｙ－Ｐｒｏｊｅｃｔ 的南立面架以明框幕墙的形式安装透光钙钛矿薄膜组件ꎬ见图４(ａ)ꎻ ＨｏｐｅＬａｎｄ 的南立面以隐框幕墙的形式安装透光碲化镉薄膜组件ꎬ见图４(ｂ)ꎻ东㊁西立面则是隐框的不透光单晶硅组件幕墙ꎬ见图４(ｃ)ꎻ Ｔ＆Ａ－Ｈｏｕｓｅ 的西立面则通过插挂式碲化镉薄膜组件构成ꎬ见图４(ｄ)ꎮ㊀㊀不管是一体化的 光伏－屋面 构造还是 光伏－墙面 构造ꎬ其与建筑的构造整合方式极具灵活性ꎬ高效的整合方式使得各个构造的围护性能与组件发电效能相互促进ꎮ３㊀功能复合多维接受太阳辐射产生电能是光伏组件的基本功能ꎬ现阶段ＢＩＰＶ设计中的光伏组件已经突破了这单一功能ꎬ使其功能向各个维度拓展ꎬ如各种形式的光伏幕墙集合了围护㊁采光㊁发电等功能ꎬ各种形式的光伏集热空间㊁采光构造以及光伏建筑构件ꎮ２１李涛ꎬ等:外显㊁灵活㊁多维㊁高效 从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势图４㊀ＳＤＣ２０２２中的光伏－墙面构造实例Ｆｉｇ.４ＥｘａｍｐｌｅｏｆＰＶｗａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＳＤＣ２０２２３ １㊀ＢＩＰＶ幕墙光伏幕墙是ＢＩＰＶ功能复合最常见的形式ꎬ按嵌板类型分可以分为透光光伏幕墙与不透光光伏幕墙ꎮ透光光伏幕墙中采用透光光伏组件作为幕墙嵌板ꎬ有单㊁双层两种形式ꎮ单层透光光伏幕墙可以使一部分光线进入室内ꎬ提供室内采光ꎬ如项目 ＨｏｐｅＬａｎｄ 南立面以４０％透光率的碲化镉薄膜组件作为幕墙嵌板ꎬ但组件发电时产生的热量也会进入室内ꎬ增加室内的热负担ꎬ见图５(ａ)ꎻ如果内侧加一层隔热玻璃ꎬ中间留通风散热空腔形成双层幕墙构造ꎬ可以有效地将发电余热排除到室外ꎬ如项目 Ｙ－Ｐｒｏｊｅｃｔ 南立面利用透光的钙钛矿薄膜组件作为外层幕墙嵌板ꎬ内侧为实体墙和窗户ꎬ见图５(ｂ)ꎮ不透光光伏幕墙用不透光的光伏组件作为幕墙嵌板ꎬ一般为双层ꎬ如项目 ＨｏｐｅＬａｎｄ 东㊁西立面以不透光的单晶硅组件作为幕墙嵌板ꎬ上下留有通风孔洞ꎬ见图５(ｃ)ꎮ图５㊀ＢＩＰＶ幕墙示意图及应用Ｆｉｇ.５ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＩＰＶｃｕｒｔａｉｎｗａｌｌ３ ２㊀ＢＩＰＶ集热空间Ｔｒｏｍｂｅ墙和阳光房等被动式集热空间能够使房屋在冬季能够保持低能耗状态下的舒适度ꎬ将光伏组件应用于Ｔｒｏｍｂｅ墙和阳光间形成的新型集热空间ꎬ不仅可以收集热量ꎬ还可发电ꎬ同时还可以将光伏组件发电时产生的有效废热利用起来ꎮＰＶ－Ｔｒｏｍｂｅ墙分为内置式和外置式两种类型[１２ꎬ１３]ꎬ内置式ＰＶ－Ｔｒｏｍｂｅ墙的光伏组件位于内侧墙体表面ꎬ太阳光需要穿过外侧玻璃到达组件表面才能完成光电转换ꎬ这一过程会造成一定的效率衰减ꎻ外置式ＰＶ－Ｔｒｏｍｂｅ墙的光伏组件位于外侧ꎬ要求光伏组件为透光组件以保证能有足够的太阳辐射进入墙体的蓄热体中ꎬ组件因透光也会造成发电效率的降低ꎮ光伏阳光间是通过将阳光间的玻璃替换成透光的光伏组件ꎬ如项目 ＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅ 在南侧设置了集热阳光间ꎬ将其顶部为透光的碲化镉薄膜组件(见图６)ꎮ３１ＬＩＴａｏꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｌｉｃｉｔꎬＦｌｅｘｉｂｌｅꎬＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔ:ＴｒｅｎｄｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｆｒｏｍＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ２０２２图６㊀ ＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅ 光伏阳光间Ｆｉｇ.６ ＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅ ＰＶ－ｓｕｎｓｈｉｎｅｒｏｏｍ３ ３㊀ＢＩＰＶ采光构造利用透光组件作为窗扇ꎬ可以进行采光ꎬ但对视线会造成一定遮挡ꎬ比较适用于高窗㊁天窗等对视线要求不高的区域ꎮ项目 ＨｏｐｅＬａｎｄ 在东西立面都将４０％透光率的碲化镉薄膜组件用于固定的窗扇ꎬ具有良好的采光效果ꎬ见图７(ａ)ꎻ屋顶区域也通过透光光伏组件实现了采光天窗的应用ꎬ见图７(ｂ)ꎮ图７㊀ＢＩＰＶ采光构造示意图及应用Ｆｉｇ.７ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＩＰＶｄａｙｌｉｇｈｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ３ ４㊀其他功能光伏组件还可以应用在建筑的防护构件与遮阳构件上(见图８)ꎮ防护构件常见的应用场景有光伏图８㊀光伏遮阳及防护构件示意图Ｆｉｇ.８Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｈａｄｉｎｇａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ雨蓬和光伏栏板ꎬ遮阳构件应用较为多样ꎬ主要有外窗固定光伏遮阳板㊁光伏百叶以及光伏遮阳棚等ꎮ４㊀性能提升高效如何提高光伏组件的发电效率是光伏行业面临的一个难题ꎮ结合不同的应用场景ꎬＢＩＰＶ系统通过诸多手段提高自身的效率:首先是基于资源的光伏倾角㊁方位角设计ꎬ其次是基于方阵形式和构造的散热设计ꎬ第三是综合的能源系统设计ꎮ４ １㊀倾角朝向设计在光伏方阵的设计中ꎬ往往会以当地的最佳倾角和最佳朝向安装光伏组件ꎬ使其倾斜面上的年总辐射量达到最大ꎬ ＳＤＣ２０２２ 竞赛的１５个赛队的建筑为了迎合其形态的要求ꎬ光伏组件的安装倾角与方位角的差别比较大ꎮ为了探索项目所在地 张家口市张北县光伏组件布置的最佳倾角与方位角ꎬ选取东㊁西㊁南㊁北㊁东南㊁东北㊁西南㊁西北八个朝向ꎬ分别以０ʎ~９０ʎ每５ʎ为一个计算点利用Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ和Ｌａｄｙ￣ｂｕｇ计算全年太阳辐射ꎬ计算结果见图９ꎮ从朝向来看ꎬ正南为最佳ꎬ西南次之ꎻ从倾角来看ꎬ正南㊁西南朝向的最佳倾角均为３５ʎ左右ꎮ总体来说ꎬ在张家口地区光伏组件的布置应以贴近正南朝向为佳ꎬ组件倾角应在３５ʎ左右ꎮ４ ２㊀散热设计光伏电池的输出性能会随着温度的升高而降低ꎬ因此必须做散热设计保证其效率ꎮ光伏组件产生的热量一般都通过自然对流的方式排散到室外环境中ꎬ当自然对流无法满足组件的散热需求时ꎬ可以通过机械设备主动散热(见图１０(ａ)~(ｅ))ꎮ自然对流散热４１李涛ꎬ等:外显㊁灵活㊁多维㊁高效 从２０２２中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势图９㊀张家口光伏各朝向及其最佳倾角的太阳辐射Ｆｉｇ.９ＳｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎａｔｖａｒｉｏｕｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｓａｎｄｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｓｏｆＰＶｉｎＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕ是通过自然通风将光伏组件背部的热量带走ꎬ这种方式最为简单㊁经济ꎮ相对于面层叠合式的ＢＩＰＶ形态ꎬ组件阵列式和整体架空式都具有很高的开放程度ꎬ组件背部直接暴露在室外空气中ꎬ完全可以利用自然通风达到散热的目的ꎮ面层叠合式的ＢＩＰＶ形态中会在屋面与光伏组件之间形成一个空腔ꎬ组件散热效率一定程度上取决于空腔的高度[１４ꎬ１５]ꎬ但过高的通风层高度会对ＢＩＰＶ的整体形态造成影响ꎮ机械主动散热方式比较适用于面层叠合式的ＢＩＰＶ形态ꎬ通过风机加强空腔内部的对流以达到散热的目的ꎬ也可以通过低温介质在空腔内部循环带走热量ꎬ这两种方式在运行的时候都会消耗一定量的电能ꎬ但使组件发电效率提高后多出的发电量会反哺这部分消耗ꎬ再者还可以通过一些技术手段将这部分余热利用起来ꎮ合肥工业大学的 ＨＵＩＨＯＵＳＥ 在光伏瓦的下部空腔里布置导热铜管ꎬ铜管内部通水流ꎬ通过水流将光伏瓦产生的热量收集起来ꎬ供建筑的日常使用ꎬ既能帮助光伏组件散热ꎬ又能实现太阳能光伏系统 热电联产 的高效利用ꎬ见图１０(ｆ)ꎮ图１０㊀ＢＩＰＶ散热示意图Ｆｉｇ.１０ＢＩＰＶｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ４ ３㊀系统设计在ＳＤＣ２０２２竞赛中ꎬ各赛队积极探索使用新型高效的电气系统ꎮ为了削减夏季空调负荷峰值㊁缓解电网增容压力㊁增强电网供电可靠性ꎬ ＢＢＢＣ 项目应用了光储直柔低压直流供配电系统:在光伏布置方面ꎬ屋顶布置了５１块双面双玻单晶硅组件ꎬ全年产能可达到３１９２０~３５４００ｋＷ ｈꎬ每年可反哺电网１７０４０~２０５２０ｋＷ ｈꎻ在储能方面ꎬ配置了６块电池ꎬ可存储２８ ８ｋＷ ｈ的电量ꎻ在电气系统的配置上ꎬ该项目拥有交流配电与直流配电两套系统ꎬ其中交流配电以２２０Ｖ市政电为主ꎬ供给建筑内部的交流电器ꎬ直流配电有３７５Ｖ和超低压４８Ｖ两种供电模式ꎬ其中３７５Ｖ直接用于空调和地暖等大功率设备的供电ꎬ４８Ｖ低压直流电用于电视㊁ＬＥＤ灯具㊁电脑等低压设备ꎻ在柔性用能方面ꎬ可以通过软件实现对储能电池的充放电控制㊁逆变器的启闭状态以及直流负荷的功率ꎬ降低了电流转换的损耗ꎬ提高了用电安全ꎬ见图１１(ａ)ꎮ Ｒ－ＣＥＬＬＳ 项目根据张家口地区的丰富的太阳能与风能资源ꎬ可再生能源系统应用了风光互补的复合发电系统:该系统中光伏发电部分以屋顶的９０片单晶硅组件和９８块碲化镉薄膜组件为主ꎬ总装机容量为３５ １４ｋＷｐꎬ年发电量可达４９７７６ｋＷ ｈꎻ风力发电部分主要靠建筑延伸屋檐开孔处的５台螺旋风机ꎬ风机单台功率为４００Ｗꎬ输出电压为直流２４０Ｖꎬ装机容量为２ ０ｋＷꎬ不仅可以利用风力发电ꎬ还减轻了风荷载对屋面的作用ꎬ见图１１(ｂ)ꎮ光伏光５１ＬＩＴａｏꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｌｉｃｉｔꎬＦｌｅｘｉｂｌｅꎬＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔ:ＴｒｅｎｄｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎｆｒｏｍＳｏｌａｒＤｅｃａｔｈｌｏｎＣｈｉｎａ２０２２热一体化(ＰＶ/Ｔ)系统不仅可以发电ꎬ还可以获得相应的热收益ꎬ同时降低了光伏组件的温度ꎬ提高系统的综合能量利用效率[１６]ꎮ项目 ＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅ 在屋顶安装了１２ ０９ｋＷ的ＰＶ/Ｔ组件ꎬ年产热量约为３１３２９ｋＷ ｈꎬ其内部采用相变材料作为换热工质ꎬ通过相变材料将光伏组件产生的废热收集与地下的储热水箱ꎬ水箱中为低温热水ꎬ低温热水经电加热后提高温度用于盥洗㊁淋浴以及地暖供热ꎬ见图１１(ｃ)ꎮ图１１㊀ＳＤＣ２０２２新型光伏系统Ｆｉｇ.１１ＮｅｗｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｉｎＳＤＣ２０２２５ 结语建筑光伏一体化技术是实现 零能耗建筑 的重要途径ꎬ越来越多的建筑将通过这一技术从 耗能 迈向 产能 ꎬ但该技术并不是将建筑和太阳能光伏技术二者的简单叠加ꎬ还需要考虑二者的融合性与高效性ꎮ本文通过对ＳＤＣ２０２２竞赛案例的分析ꎬ总结了ＢＩＰＶ的设计趋势与要点:(１)ＢＩＰＶ在美学表现上积极外显ꎬ在建筑外观上强调光伏组件自身和光伏方阵形态的美学特点ꎬ因此ＢＩＰＶ设计要通过光伏组件的颜色㊁纹理及方阵的形态展示建筑特色ꎬ使光伏的应用与建筑的风格协调一致ꎻ(２)ＢＩＰＶ在构造整合方面十分灵活ꎬ各种各样的构造方式随着繁多的组件产品和不同的建筑应用部位应运而生ꎬ因此在光伏组件与建筑进行一体化集成时灵活选择适宜的构造方式ꎻ(３)ＢＩＰＶ设计中光伏组件的功能维度开始拓展ꎬ突破单一发电设备的功能ꎬ成为融合围护㊁采光㊁集热㊁遮阳㊁防护等的多功能建材ꎬ因此ＢＩＰＶ设计要结合建筑要求ꎬ充分发挥光伏组件复合功能ꎬ提升应用潜力ꎻ(４)ＢＩＰＶ系统性能提升方法越来越高效ꎬ除了通过优化光伏方阵的朝向与倾角以外ꎬ还可从散热设计和电气系统来提高整个光伏系统的产能效率ꎬ因此ＢＩＰＶ设计需要结合当地的气候与环境与资源状况ꎬ积极结合其他可再生能源ꎬ实现多能互补ꎬ优化系统ꎬ最大程度发挥光伏组件的发电潜力ꎮ致谢:㊀㊀感谢 ＢＢＢＣ ㊁ Ｒ－ＣＥＬＬＳ ㊁ ＰｉｘｅｌＨｏｕｓｅ 团队提供图１１资料ꎮ参考文献:[１]龙文志.太阳能光伏建筑一体化[Ｊ].建筑节能ꎬ２００９ꎬ３７(７):１－９.[２]王崇杰ꎬ张泓ꎬ房涛ꎬ等.太阳能住宅建筑设计策略研究 以２０１８中国国际太阳能十项全能竞赛为例[Ｊ].建筑节能ꎬ２０１９ꎬ４７(７):６０－６５.[３]李旻泽.基于光伏特性的光伏建筑一体化景观设计策略研究 以中国(青海)太阳能光伏展示馆建设项目为例[Ｊ].智能建筑与智慧城市ꎬ２０２２ꎬ(９):１２１－１２３.[４]石峰ꎬ乐乐.相变材料在零能耗太阳能住宅中的应用研究 以国际太阳能十项全能竞赛作品为例[Ｊ].建筑节能ꎬ２０１９ꎬ４７(３):３５－４０.[５]邓丰ꎬ谭洪卫.零能耗住宅设计的技术路线研究 以同济大学三届国际太阳能十项全能竞赛(ＳＤ)作品为例[Ｊ].城市建筑ꎬ２０１５ꎬ(３１):４４－４７.[６]张彦喆ꎬ张健.新农村城镇化绿色宜居建筑探索 ２０１３年国际太阳能十项全能竞赛 上海交通大学作品[Ｊ].华中建筑ꎬ２０１４ꎬ３２(７):７０－７６.[７]张弘ꎬ李珺杰ꎬ董磊.零能耗建筑的整合设计与实践 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北京交通大学建筑与艺术系2008年全国住宅设计竞赛再度获
奖
姜忆南
【期刊名称】《北京交通大学学报》
【年(卷),期】2009(033)003
【摘要】2008年由住房和城乡建设部住房保障司和中国建筑学会共同主办一年一度的全国住宅设计竞赛评选工作于年末揭晓．竞赛评选由中国建筑学会理事长、原建设部副部长宋春华任主任，委员由多名中国工程院院士、全国建筑设计大师以及著名的住宅设计专家等组成．委员会对来自全国29个省、市、自治区138个设计单位和大专院校的394项参赛方案进行了多轮评议和无记名投票，最终确定了一等奖2项，二等奖5项，三等奖10项，优秀奖43项．本次竞赛中由我校（北京交通大学）建筑与艺术系姜忆南副教授和她指导的研究生葛建同学以及04级本科生李栋同学提交的方案“回归邻里”，在此次竞赛中获得了优秀奖（见封2、封3）．
【总页数】1页(P128)
【作者】姜忆南
【作者单位】(Missing)
【正文语种】中文
【中图分类】F5
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2013台达杯国际太阳能建筑设计竞赛办法竞赛宗旨：为了适应城市更新与建筑功能变化的要求，既有建筑面临着使用功能、设备系统等一系列改造。
在既有建筑改造中应用太阳能等可再生能源及绿色建筑技术，可实现资源的循环利用，让建筑焕发新的生命力。
竞赛主题：阳光与建筑再生竞赛题目：中国青岛既有医院改造主办单位：国际太阳能学会中国可再生能源学会承办单位：国家住宅与居住环境工程技术研究中心中国可再生能源学会太阳能建筑专业委员会冠名单位：台达环境与教育基金会支持单位：中华人民共和国住房和城乡建设部建筑节能与科技司德国国际合作机构（GIZ）青岛市海慈医院评委会专家：崔恺：中国工程院院士，中国国家工程设计大师，国际建筑师协会副理事，中国建筑学会副理事长，中国建筑设计研究院总建筑师。
Anne Grete Hestnes女士：前国际太阳能学会主席，挪威科技大学建筑系教授。
Deo Prasad: 国际太阳能学会亚太区主席，澳大利亚新南威尔士大学建筑环境系教授。
M.Norbert Fisch：德国不伦瑞克理工大学教授（TU Braunschweig），建筑与太阳能技术学院院长。
Peter Luscuere：荷兰代尔伏特大学(TU Delft) 建筑系教授。
（待定）Mitsuhiro Udagawa：国际太阳能学会日本区主席，日本工学院大学建筑系教授。
林宪德：台湾绿色建筑委员会主席，台湾成功大学建筑系教授。
仲继寿：中国可再生能源学会太阳能建筑专业委员会主任委员，国家住宅工程中心主任。
喜文华：甘肃自然能源研究所所长，联合国工业发展组织国际太阳能技术促进转让中心主任，联合国可再生能源国际专家，国际协调员。
黄秋平：上海现代设计集团华东建筑设计研究院副总建筑师冯雅：中国建筑西南设计研究院副总工程师，中国建筑学会建筑热工与节能专业委员会副主任。
组委会成员：包括主办单位、承办单位及冠名单位。
办事机构设在中国可再生能源学会太阳能建筑专业委员会。
第四届北京市大学生建筑结构设计竞赛B组赛组（桥梁方向）一.题目北京三元桥跨京顺路桥梁改建工程二.设计资料：（一）工程概况1. 原桥概况三元桥跨京顺路桥（见照1～4）位于东北三环路上，跨京顺路（见图1），桥梁大致为东西走向（西北至东南），共3跨。
跨径组合为13.50 m（双T形梁）+27.30 m（双T形梁）+13.50 m（双T形梁），桥梁总长为54.90m。
桥梁车行道宽为44.80m。
桥梁原设计时考虑了快车道、慢车道及人行道，设计荷载等级快车道为汽-超20，挂-120，慢车道按均布荷载4.0kN/m2，汽-15考虑，人行道为3.5kN/m2。
桥梁抗震设防烈度为八度。
三元桥跨京顺路桥图1 三元桥跨京顺路桥地理位置示意图照2 三元桥跨京顺路桥外观照3 三元桥跨京顺路桥桥面外观照4 三元桥跨京顺路桥下部结构外观三元桥跨京顺路桥于1984年建成，原桥结构形式为边孔设铰的三孔V型墩刚架体系。
上部结构由九根主梁组成，主梁截面为双T形（也称为π型梁），在V型墩区域主梁由双T形合并为实体的实腹梁截面。
下部结构采用V型墩、钢筋混凝土U型桥台、扩大基础。
如下图所示：图2 三元桥跨京顺路桥平面示意图（单位：mm）图3 三元桥跨京顺路桥立面示意图（单位：mm）图4 三元桥跨京顺路桥Ⅰ-Ⅰ主梁横断面示意图（单位：mm）2003年进行了加固（加固资料不全），2011年进行维修，主要措施为：主梁采用高强不锈钢绞线网加聚合物砂浆加固。
拆除局部桥面铺装并植筋于桥面板，施工防水层，重新上铺桥面沥青混凝土铺装。
对主梁、桥面板（非拆除重做区域）、桥台部位横向联系及V型墩、桥台等裂缝进行封闭处理，破损处用砂浆修补。
拆除中央隔离带重做防水并恢复重建。
2.现况桥梁技术状况及病害原因分析2013年，北京某检测中心通过实桥检测表明，该桥目前存在以下病害：1）桥面系及附属设施（1）桥梁系及附属设施病害情况三元桥跨京顺路桥桥面铺装层采用沥青混凝土，桥面宽度为44.80m。
“我们的学生在参加这项比赛的过程中，就有不少企业索要他们的资料。
”同济大学绿色建筑及新能源研究中心常务副主任谭洪卫教授提起自己的学生，言语间流露出自豪。
谭洪卫提到的比赛是被誉为“可再生能源的奥林匹克”的“太阳能十项全能竞赛（SD 大赛）”。
在前不久举行的第二届湖南省可再生能源建筑应用技术研讨会上，谭洪卫的发言刚结束，便有人开始向他提出有关此项比赛的问题。
太阳能十项全能竞赛是由美国能源部发起、主办的全球大学生的实验创作竞赛。
比赛的目的是借助世界顶尖研发、设计团队的创意，将太阳能、节能与建筑设计以一体化的新方式紧密结合，从而促进节能减排的技术发展和实践进步。
其中的“十项全能”是指建筑物、市场吸引力、工程、对外交流、成本可接受程度、舒适性、太阳能热水、电器用具、家庭娱乐以及能量平衡。
只有在结合成本效益、对消费者有吸引力、设计能融合优化的发电方式及最大效率等方面表现最为优异的团队，才能最终脱颖而出。
该竞赛每年会有大约20支来自不同国家的大学团队参加。
自2010年起，同济同济大学：唱响建筑版“我的太阳”姻本刊记者雷蕾2012.02发明与创新39方法一本书厚的参赛规则科技论坛思想影响创新风采项目·平台. All Rights Reserved.2012.02发明与创新大学已经连续两年参赛，同时也是唯一一所连续两年参赛的来自亚洲的高校。
“比赛要求包括很多方面，同时包含很多细节。
比如说竞赛时间是一个月，但参赛代表队必须在一周内将建筑搭建安装完毕，且不允许破坏地面。
参赛建筑面积约为90平方米，室内装修需要安装照明、冰箱、洗衣机、空调、电视、电脑等电器设备，且建筑总花费不超过25万美金。
而在评分上，总的原则是参赛代表队建造的房屋在同样面积、造价的条件下，建筑物产生的能源要大于消耗的能源。
在细则上，评分项目为十项，每一个大项中又包含若干个小项。
例如说在家庭娱乐的烹饪环节上，竞赛周内要成功完成4次烹饪，每次烹饪任务为2小时蒸发掉5磅水等。
阳光健康再生——2013台达杯国际太阳能建筑设计竞赛作品解读梅兰;王皎【摘要】以“阳光与建筑再生”——2013台达杯国际太阳能建筑设计竞赛为背景,详细介绍了一等获奖作品《驻波·逐日》的创作过程.从项目背景、设计理念、方案生成、技术策略等方面阐述了太阳能等绿色建筑技术在建筑改造中的应用,强调太阳能技术与建筑设计的有机结合,进行太阳能建筑一体化设计.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P45-49)【关键词】绿色建筑;改造;太阳能;节能【作者】梅兰;王皎【作者单位】哈尔滨工业大学建筑学院;哈尔滨工业大学建筑学院【正文语种】中文0 引言旧建筑的绿色改造如同“成衣改制”，既有很大的局限性，同时也有很强的现实意义[1]。
如何将绿色技术和节能手段与旧建筑完美结合，使其在生命周期内最大限度地保护环境且节约能耗，同时兼顾舒适性与经济性，成为绿色改造成功的关键。
2013年，台达杯国际太阳能建筑设计竞赛以“阳光与建筑再生”为主题，选定青岛市海慈医院为对象进行节能改造设计。
在此，笔者结合竞赛一等奖获奖作品《驻波·逐日》，探讨太阳能等绿色建筑技术在医院改造中的应用。
1 项目背景1.1 地域环境青岛市地处山东半岛南部，南临黄海，属于北温带季风区，兼具季风气候与海洋气候的双重特点。
全年8月份最热，平均气温25.3 ℃；1月份最冷，平均气温-0.5 ℃。
夏无酷暑，冬少严寒，降水适中，空气湿润，气候宜人。
在太阳能资源上青岛属于地区分类的第三区，太阳能资源属于中等水平，年日照时数2200～3000 h。
自然条件将对太阳能建筑设计造成较大的挑战。
1.2 用地条件海慈医院位于青岛市四方区与市北区的交界处，用地面积34407 m2，总建筑面积96568 m2。
东临威海路、鞍山路与人民路的交叉口，北靠鞍山路高架桥，南临海泊河(市内河)，西侧为青岛市文化公园，交通便利，环境优美。
E-concave小屋的太阳能技术利用及分析林笑兰;彭彦;钱世奇;谭军毅;张玲【摘要】结合城郊住宅的建筑特点,对现有的多项太阳能利用技术进行分析和优化,为建筑选择最佳太阳能技术方案.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P45-49)【关键词】太阳能建筑;被动式;主动式;光伏;光热【作者】林笑兰;彭彦;钱世奇;谭军毅;张玲【作者单位】珠海兴业绿色建筑科技有限公司;珠海兴业绿色建筑科技有限公司;珠海兴业绿色建筑科技有限公司;珠海兴业绿色建筑科技有限公司;珠海兴业绿色建筑科技有限公司【正文语种】中文1 比赛概况1.1 大赛背景于2002年首次在美国举办的“太阳能十项全能竞赛”被誉为“太阳能奥运会”。
2013中国国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon China，SD China)于今年8月在大同文瀛湖畔太阳宫广场举办，20座盛放着太阳能技术应用之花的参赛小屋整齐地排列在太阳村上。
这些建筑作品的能源供应完全依靠各种被动节能技术和主动节能技术(太阳能)进行运转，同时接受十项激烈竞赛标准的考核，其中最美观、宜居、节能、创新的建筑作品将获得竞赛冠军。
赛队们不仅需向公众展示各自太阳能房屋的特点，也需接受来自全国专业评审们对其房屋在建筑设计、工程技术、宣传展示、市场推广、太阳能应用方面的打分；此外，赛队必须在竞赛中展示太阳能房屋也能充分满足洗衣、烹饪、看电视等日常生活需求。
经过几日激烈的角逐，最终由澳大利亚卧龙岗大学队、华南理工大学队、瑞典查尔莫斯科技大学队依次获得工程技术奖冠、亚、季军。
1.2 设计理念国际太阳能十项全能竞赛设定十项标准全面考核每个参赛作品的各项节能、建筑物理、环境调控及能源完全自给能力，通过综合10个标准的单项比赛评比，最终确定总体排名，因此设计作品的最低要求是“十项全能”。
华南理工大学队太阳能小屋“E-concave”，定位于城郊养老住宅，为中年及老年退休夫妇设计，可满足其对房屋简约舒适、功能灵活的要求，享受具有田园气息的生活方式。
2013台达杯国际太阳能建筑设计获奖作品2评析一．项目名称：驻波.逐日——中国青岛市海慈医院既有建筑改造二．场地，背景1.地域环境竞赛选址于青岛市，青岛市与日本东京处于相同纬度，气候相似，属于北温带季风区域，具有海洋性气候特征——空气湿润，温度适中，夏无酷暑，冬无严寒，降雨量充足，夏季平均气温24℃，冬季平均气温0℃以上，由于临海，自然风较大。
青岛市四季分明，且具有充足的降雨量和日照。
2.用地条件本次竞赛选定青岛海慈医院既有建筑改造作为项目题目，青岛处海水医院，在基地的北侧是鞍山路高架桥，西侧是青岛市文化公园，该公园是青岛市第一个开放式管理的公园，是周围居民的重要休闲活动区域，基地南侧海螺河将文化公园一分为二，这条河水清澈见底，汛期水量很大，周边的三个区域分别位于基地的东北侧、东南侧，西北侧是商业用地，医院的东北是街角绿地，医院范围内包括四栋主题建筑，A座是17层综合楼，B座是6层原门诊楼，C和D座是原6层的病房楼，新起用的A座综合楼涵盖了门诊、病房、办公等功能，可完全替代原有的B座门诊楼，要对B座进行功能更新和改造，C座和D座分别建于上世纪八十年代和九十年代，内部设施不能满足现在的要求，没有外部保温，室内卫生间，器械通风等问题。
竞赛将B座改为城市老年人康复中心，主要面向病后康复和借护的老年人，对功能分区也将进行改造，提供技术方案，在既有建筑改造当中，利用太阳能和绿色建筑技术，在满足需求的基础上尽量减少常规的能耗，让太阳能为建筑注入新生。
三．概念说明1.主题思考1)驻波.逐日——波为太阳光波，驻波就是通过主被动太阳能技术奖太阳能贮存起来加以利用；逐日一词表达了老年人对温暖阳光的强烈渴望，凸显本设计的人文关怀。
2)太阳能技术的可参与性，使老年人真切地感受到阳光的力量2.太阳能综合利用实用——太阳能光电板，太阳能集热器，生活热水循环系统，蓄热墙体，地源热泵空间——病房公用阳光房景观——雨水收集系统，植物浇灌，屋顶植被四．太阳能技术的使用1.共享阳光房两个单体病房共用一个阳光房，或四个单体病房共用一个更大的阳光房，作为冬季加热主体房间的手段以及老年人活动交流的空间。
北京交通大学院(系)、部、处文件
发文编号：教通（2013）30号签发人：路勇
关于公布2013年北京交通大学
第十一届“金士宣”杯创新能力竞赛评审结果的通知
由北京交通大学大学生交通科技大赛组委会主办、交通运输学院承办的2013年北京交通大学第十一届“金士宣”杯创新能力竞赛的评审工作已经结束。
全校共有51项作品报名参赛，经大赛评审专家组评审、组委会审定，共评选出19项作品获奖，其中一等奖3项，二等奖6项，三等奖10项，获奖名单详见附件。
现将评审结果予以公布。
附件：2013年北京交通大学第十一届“金士宣”杯创新能力竞赛获奖名单
北京交通大学
大学生交通科技大赛组委会
（教务处代章）
2013年4月10日
附件：
2013年北京交通大学第十一届
“金士宣”杯创新能力竞赛获奖名单
一等奖（3项）
二等奖（6项）
三等奖（10项）。
太阳能建筑用起来很美——专访北京太阳能研究所总工朱敦
智
句艳华
【期刊名称】《科技潮》
【年(卷),期】2011(000)005
【总页数】2页(P22-23)
【作者】句艳华
【作者单位】
【正文语种】中文
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5.专访北京大学器官移植研究所所长、北京大学人民医院肝胆外科主任朱继业共享系统推动中国器官移植进入公益化时代 [J], 刘砚青
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2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：B我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：参赛队员(打印并签名) ：1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：年月日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）太阳能小屋的设计摘要本文针对光伏电池在太阳能小屋外表面的优化铺设问题，采用了矩形Packing算法，建立了贡献率最优化以及太阳辐射模型，使用LINGO、MATLAB求解，并用CAD进行画图，实现了光伏电池的串并联铺设和逆变器的最优选配。
对于问题一，在仅考虑贴附安装方式下对小屋的部分外表面进行铺设。
借助于矩形Packing问题的砌墙式启发式算法，首先依据单位面积发电效率贡献最优的方法筛选出贡献率最优的电池组件A3进行铺设，之后再用次优的C8电池填补空隙。
依照价格功率最优的原则我们又筛选出SN12和SN4逆变器，对各个外表面进行电池的串并联。
关于公示2013年北京交通大学第十一届
“金士宣”杯创新能力竞赛评审结果的通知
由北京交通大学大学生交通科技大赛组委会主办、交通运输学院承办的2013年北京交通大学第十一届“金士宣”杯创新能力竞赛的评审工作已经结束。
全校共有51项作品报名参赛，经大赛评审专家组评审、组委会审定，共评选出19项作品获奖，其中一等奖3项，二等奖6项，三等奖10项，获奖名单详见附件。
现将评审结果予以公示。
公示时间为2013年4月2日至4月9日，如有意见和建议，敬请您署真实姓名并以书面形式与我们联系，我们将认真听取，妥善处理。
联系人：武惠芳
电话：51684249
邮箱地址：hfwu@
附件：2013年北京交通大学第十一届“金士宣”杯创新能力竞赛获奖名单
北京交通大学
大学生交通科技大赛组委会
（教务处代章）
2013年4月2日
附件：
2013年北京交通大学第十一届
“金士宣”杯创新能力竞赛获奖名单
一等奖（3项）
二等奖（6项）
三等奖（10项）。
附件92013年北京市大学生建筑结构设计竞赛方案2013年北京市大学生建筑结构设计竞赛由北京建筑大学承办，竞赛方案如下：一、竞赛目的北京市大学生建筑结构设计竞赛旨在培养大学生的科技创新精神和实践能力，提高大学生科学素养，科研技能水平，促进北京高校大学生学术活动的开展，增强大学生间科技交流，从而进一步提高本科生培养和教学质量。
二、竞赛原则与赛题（一）竞赛原则：本次竞赛本着“政府主办，专家主导，学生主体，社会参与”的原则组织进行。
（二）竞赛赛题：分为三组赛题：A组赛题，B组赛题（结构方向）：北京建筑大学体育馆设计，B 组赛题（桥梁方向）：北京商务中心区——2号人行天桥设计。
三、组织方式（一）本次竞赛由北京建筑大学承办。
（二）竞赛组织共分为四个阶段。
1.竞赛启动，发布赛题。
2.各校的选拔赛，每校每赛题可选出最多1件作品，每件作品作者不超过6人，每位参赛者只允许参加一个团队。
每件作品指导教师不超过2人。
3.组委会确定参加决赛作品。
4.决赛评审，决赛地点为北京建筑大学大兴校区。
四、报名与参赛条件（一）参赛对象为北京市各高校在读本科生、专科生。
学生可自由组队在各自赛区内报名参加竞赛。
（二）要求各校举办校内初赛并选拔参赛队伍，在校内赛及参赛期间，在本校开展一系列的学术活动，活跃校园的学术氛围。
五、奖励方法竞赛将评选一、二、三等奖、优秀组织奖、优秀指导奖等奖项。
六、赛程安排2013年竞赛安排参考下表进行：七、联系人及联系方式竞赛组委会秘书处设在北京建筑大学联系人：王秉楠联系电话：61209151,68322500电子信箱：jiegoujingsai@地址：西城区展览馆路1号北京建筑大学土木与交通工程学院邮编：100044参赛回执北京市大学生建筑结构设计竞赛章程第一章总则第一条北京市大学生建筑结构设计竞赛由市教委主办，每年举办一次。
第二条竞赛本着“政府主办，专家主导，学生主体，社会参与”的原则组织进行。
第三条北京市大学生建筑结构设计竞赛是一项公益性的大学生科技活动，旨在培养大学生的科技创新精神和实践能力，提高大学生科学素养，科研技能水平，促进北京高校大学生学术活动的开展，增强大学生间科技交流，从而进一步提高本科生培养和教学质量。
通过环境仿真模拟指导建筑设计——以2013年国际太阳能十项全能竞赛北京交通大学队“i-yard”为例
刘春梅;夏海山;李美华;许利峰
【期刊名称】《建设科技》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】随着计算机技术的飞速发展,人们已经不仅局限于使用计算机来进行二维、三维的绘图工作,而是选用计算机数值模拟的方法,在方案设计阶段对建筑的风环境、光环境等进行仿真模拟,从而达到优化设计的目的.本文以北京交通大学参加2013
年国际太阳能十项全能竞赛的作品“i-yard”为例,阐述方案设计阶段计算机数值
模拟对建筑方案的优化与指导.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】刘春梅;夏海山;李美华;许利峰
【作者单位】北京交通大学建筑与艺术学院;北京交通大学建筑与艺术学院;住房
和城乡建设部科技与产业化发展中心;住房和城乡建设部科技与产业化发展中心【正文语种】中文
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计策略分析——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例4.被动式建筑热环境调节策
略分析——2013年中国国际太阳能十项全能竞赛评述5.太阳能住宅建筑设计策略研究\r——以2018中国国际太阳能十项全能竞赛为例
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