建筑一体化应用（精选12篇）
建筑一体化应用 篇1
太阳能是新能源的一种,具有取之不尽用之不竭和分布广泛的特点,受到人们的青睐。随着我国在光伏产业的法律和政策不断出台,光伏发电技术等新能源的利用将是我国未来能源领域中的重点。
1 光伏建筑一体化
太阳能光伏发电系统中如果光伏组件的数量太少,转换的电能有限,不具有大范围使用价值。光伏组件与建筑物结合,就可以使得光伏发电系统在有限的城市空间中具有广阔的应用空间。于是,“光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic)”作为新的概念在1991年被正式提出[1]。光伏建筑一体化是一种全新的建筑理念,在设计中使光伏组件成为建筑的一部分,与建筑物高度集成统一,不同于传统的BAPV概念。
1.1 光伏建筑一体化原理
BIPV系统中发电的关键元件是光伏电池。当电池片吸收光照时,在不均匀的半导体之间、半导体与金属组合的不同部位之间能够产生电位差。这时太阳能就转换成了电能。将这样能够产生电能的电池封装后制成光伏组件,然后与建筑形成一体,光伏组件和发电系统中的配电柜、控制器、逆变器和变压器等设备结合,就可以构成为人们输送交流电的系统了。图1为BIPV的基本工作原理。
1.2 光伏建筑一体化优势
BIPV具有很多优势:1)光伏建筑一体的发电系统无噪音、无污染,真正实现零排放和绿色环保;2)新型的光伏发电组件可以作为建筑材料用于建筑,相对有些传统的建筑材料,具有成本低、重量轻等特点;3)对高速发展的城市,土地供应有限,能源需求紧张,BIPV是解决这个矛盾的有效途径;4)建筑用户实现并网后,即可自发自用,也可投送电网,可以形成分布式的智能微网;5)与建筑物的高度集成和结合,能够装饰和美化建筑。
BIPV具有诸多优势,受到各个国家政策的扶持,成为人们关注的领域。《2013-2017年中国光伏建筑一体化(BIPV)行业发展前景与投资战略规划分析报告》的数据表明:在2012中我国建设光电建筑示范项目128个,总装机容量约为227MW。
2 光伏建筑组件
从第一块单晶硅太阳能电池发展至今,经过了大约60多年的发展[2]。太阳能电池材料经过了三代产品,现今已经大规模商用的产品为单晶硅、多晶硅、薄膜电池(如图2、3所示)。按照不同的应用形式,BIPV组件可以分为建材型和构件型,建材型是指将太阳能电池制成光伏瓦、光伏屋面、光伏幕墙等;按照不同的电池组件可以分为晶体硅和薄膜电池组件,下面介绍这两种光伏组件的材料特点:
1)晶体硅组件
晶体硅组件常见的形式是将单晶硅电池或多晶硅电池封装到双层的玻璃中间,构成光伏建筑组件。玻璃中电池片间距、排列形式可根据建筑对透光率的需要进行调整,也可以制作成不同的艺术造型或颜色来满足人们对建筑风格的需要。
2)薄膜组件
薄膜电池的核心是一种可以粘接的薄膜,制作过程中使用大面积压制、沉积或喷涂等设备进行制造,将硅基材料涂喷或沉积在玻璃、不锈钢、塑料等基底上面,用激光滑刻已形成大小相同、相互连接的子电池,封装材料PVB。该类组件的透光率的调整可以同过激光雕刻来实现[3]。
薄膜组件电池主要有CdTe (碲化镉)、CIGS(铜铟镓硒)、a-Si(非晶硅)硅基薄膜三类。
晶体硅电池片具有较好的光电转换效率,相同面积和日照等条件下,在使用中可以为建筑物提供更多电能。薄膜式光伏组件与晶体硅电池片相比,最大的优势就是薄膜组件为一种柔性组件,可以通过柔性基底制作成性能优越的柔性BIPV组件,同时还具有外观优美、透光率较好等优点。在透光率的调整中需要注意透光率的增加会使薄膜电池的光电转换效率下降。
3 工程应用
3.1 光伏幕墙
现代建筑中的玻璃幕墙应用广泛,光伏幕墙用光伏组件替代了原有的幕墙玻璃,成为光伏建筑一体化的形式之一。光伏玻璃幕墙作为建筑物的外立面,可以直接吸收太阳能,可以避免建筑墙面温度过高,为建筑提供电能,有效的降低空调能耗。光伏幕墙的应用主要用于建筑物的垂直墙面,容易偏离太阳能收集最佳角度,太阳能的转换效率不是很高。
光伏幕墙的安装主要分为框架支撑形式和点支撑式。框架支撑玻璃幕墙有明框玻璃幕墙、隐形框玻璃幕墙、半隐半框玻璃幕墙三种。明框支撑玻璃幕墙采用特殊结构断面的铝合金型材做框架,光伏玻璃组件嵌入框架内,最终构成幕墙。隐形框主要的金属框架隐蔽在玻璃的背面,在建筑物的外面看不到框架。隐形框中半隐形框架有横明竖隐和竖明横隐两种形式。
点式支撑玻璃幕墙如图4、图5所示。点式支撑玻璃幕墙在需要固定的玻璃组件上打孔,用钢爪和螺栓固定。这种幕墙是全景式幕墙,建筑物的内外空间通透,采光良好,是现代建筑中采用较多的形式之一[4]。
3.2 光伏屋顶
在车站、展馆、体育场等大型公共场所,一般都有大面积的采光顶。如果将大面积的采光顶设置成为光伏采光顶,不但可以为建筑本身提供电能,还可以美化建筑,提高采光。光伏屋顶克服了光伏幕墙偏离太阳最佳角度的缺点,能够更好的收集太阳能,转换电能。可以说,光伏屋顶系统是建筑物与光伏组件结合的最理想形式。
光伏屋顶在安装中应选择在周围没有高大建筑遮挡的地方,屋顶的倾角应选择适当,还应考虑太阳辐射的连续性、均匀性等当地阳关辐射条件。光伏屋顶在保证排水顺利的情况下可以采用横隐竖明或全隐结构形式[5]。
目前,市场上新开发的透光率较高的光伏玻璃,可以满足光伏屋顶对采光的要求。
3.3 光伏遮阳
建筑物中遮阳的人性化设计随处可见。随着建筑节能的发展,建筑师们用光伏组件取代了原有的遮阳设施,遮阳板变成了具有高效率转换的光伏方阵。遮阳板不但具有遮阳作用,同时为建筑发电,可谓一举两得。
光伏遮阳板根据结构形式不同,可以分为固定式和自动跟踪式。固定式光伏遮阳板按照最佳的朝阳角度安装,已达到最佳的太阳能收集;自动跟踪式光伏遮阳装置可以根据太阳位置的变化而不断变化朝阳角度,完成太阳能的收集[6]。
4 结语
随着新颁布的GB 50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》,未来的建筑光伏项目也会在建筑工程的验收范围之中。光伏建筑一体化技术是新能源技术与建筑技术的结合。无论在能源应用还是建筑节能方面都有广阔的应用。
参考文献
[1]J.Benemann,O.Chehab,E.Schaar-Gabriel.Buildingintegrated PV modules.Solar Energy Materials and Solar Cells.2001,(67):345.
[2]马文会,戴永年,杨斌等.加快太阳能级硅制备新技术研发,促进硅资源可持续发展[J],中国工程科学2005.(S):91-94.
[3]何宝华等.BIPV组件及其安装应用概述,上海节能[J].2013,(3).14-19.
[4]高树鹏.光伏建筑一体化技术与工程应用,中国建材科技[J].2014,(2).24-26.
[5]殷志刚.太阳能光伏发电材料的发展现状,可再生能源[J].2008,(5).17-20.
[6]陈海民.建筑工程外墙外保温施工及质量控制.中国新技术新产品[J].2012,(18).86-87.
建筑一体化应用 篇2
吉建发〔2011〕21
各市州、县（市）建委（住房城乡建设局）、规划局、房产局、公用局，长白山管委会住房城乡建设局：
为贯彻落实中华人民共和国《节约能源法》、《可再生能源法》、《民用建筑节能条例》和国家发展改革委建设部《关于加快太阳能热水系统推广应用工作的通知》、财政部住房城乡建设部《关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知》（财建[2011]61号），加快我省太阳能热水系统与建筑一体化推广应用工作，现提出以下指导意见。
一、切实提高实施太阳能热水系统与建筑一体化重要性的认识
吉林省太阳能资源丰富，平均日照时数为2200～3000小时，年太阳总辐射量为5051.7兆焦耳／平方米，适于太阳能热水系统的推广应用。2010年，我国太阳能热水系统应用面积14.8亿平方米，我省仅为1400万平方米，约占全国应用总量的0.95%。太阳能热水器住宅普及率与我省拥有的太阳能资源不相称。因此，要切实提高全社会对推广应用太阳能热水系统重要性的认识。要将其与建筑一体化作为贯彻落实党中央、国务院关于推进节能减排与发展新能源战略部署的一项重要举措，推进建筑领域可持续发展；要将其规模化应用作为改善人民生活质量，提高建筑用能效率，实现节能减排目标的必然选择。
二、太阳能热水系统推广应用的工作目标
按照国家可再生能源建筑应用推广目标要求，到2020年实现可再生能源在建筑领域消费比例占建筑能耗的15％以上。因此，必须加大力度推广应用太阳能热水系统。全省要进一步完善可再生能源建筑应用政策法规体系，扎实开展太阳能热水系统分区域、分类型、分步骤地实施与建筑一体化的推广应用工作。力争到2015年底，太阳能热水系统建筑应用面积累计达到5000万平方米，其中当
年新建民用建筑太阳能热水系统应用面积占其总面积60%以上，形成常规能源替代能力16万吨标准煤。其中，2011～2013年新增太阳能热水系统建筑1400万平方米；2014～2015年新增太阳能热水系统建筑2200万平方米。
三、稳步推进太阳能热水系统与建筑一体化应用进程
（一）大力推广应用太阳能热水系统
1、从文件下发之日起，省域内凡新建、改建、扩建的6层及以下住宅建筑（含商住楼）和医院病房、学校宿舍、宾馆、洗浴场所等热水消耗大户的公共建筑，必须应用太阳能热水系统。但考虑到地区间发展不平衡，具体执行时限要求如下：
（1）自2011年7月1日起，地级城市（含延吉市，下同）太阳能热水系统与建筑一体化同步规划、同步设计、同步施工、同步验收；县级城市（含城关镇，下同）太阳能热水系统与建筑一体化同步规划与设计，在施工阶段预留好安装太阳能热水系统的位置、管道、预埋件等。
（2）县级城市要因地制宜，示范引路，积极推进太阳能热水系统与建筑一体化应用进程。2013年1月1日起，县级城市必须执行太阳能热水系统与建筑一体化同步规划、设计、施工与验收。
（3）加大农村地区太阳能热水系统的利用。村镇规模以上建设项目应比照县级城市规定推广应用太阳能热水系统，鼓励村镇规模以下建设项目推广应用太阳能热水系统，各级政府应给予相应的政策支持。
2、鼓励7层及以上住宅建筑、其它公共建筑采用太阳能热水系统。
在推进7层及以上住宅建筑、其它公共建筑采用太阳能热水系统与建筑一体化过程中，应做好下列工作：
（1）开展太阳能热水系统一体化建筑示范项目建设。依据各地实际情况，重点推广实施技术先进适用，运行稳定可靠，经济合理，便于管理维护的太阳能热水系统，逐步加大示范项目规模。
（2）公共建筑具备安装应用条件的，应当率先应用太阳能热水系统。国家机关办公建筑应带头使用太阳能热水系统。
（3）既有建筑具备安装应用条件的，在不影响建筑物质量与安全的前提下，鼓励安装符合技术规范和产品标准的太阳能热水系统；在进行节能改造时，应考虑安装太阳能热水系统的技术方案。对同步安装太阳能热水系统的，将优先列入既有建筑供热计量及节能改造计划。
房地产开发企业、小区物业服务企业要积极为居民用户安装太阳能热水器创造条件，鼓励统一规划和管理，但不得为用户指定品牌，更不得对用户安装太阳能热水器设置障碍。
3、列入国家可再生能源建筑应用的示范市县，要加快推进7层及以上新建住宅建筑太阳能热水系统一体化建筑应用比例。其中：长春市、吉林市与示范市县，2011年不低于30%，2013年不低于50%，2015年达到80%。其他地级与县级城市的应用比例，2013年不低于30%，2015年达到80%。
（二）切实抓好太阳能热水系统应用项目的管理
1、将太阳能热水系统作为建筑设计的组成部分，与建筑工程同步设计、施工与验收。其造价列入建筑工程预算。要进一步完善相应标准和规范，为太阳能热水系统应用提供技术保障。
对违反上述强条要求的，施工图审查机构、质量验收等部门不予办理相关手续。因特殊条件不宜采用太阳能热水系统的，由建设单位提出书面申请，经所在
地市州住房城乡建设主管部门组织专家对其原因进行分析论证后作出具体决定。
2、建立完善太阳能热水系统工程设计（工艺）、施工安装（验收）、现场监理培训制度和产品推广发布制度。太阳能热水系统（产品）生产企业或施工单位的安装人员，应经省住房城乡建设主管部门组织的专业技术培训，合格后持证上岗。选用的太阳能热水系统（产品、工艺）应经省住房城乡建设主管部门认定，发布符合工程应用要求的产品及其生产企业目录，推动我省相关产业的发展。
3、规范太阳能热水系统的维护管理。发挥各级政府（社区）和住房城乡建设主管部门的作用，依法协调好建设单位、业主、物业服务企业之间维护管理太阳能热水系统的权利义务关系。
4、做好太阳能热水系统验收备案工作。太阳能热水系统工程作为建筑节能专项的一个分项工程，纳入分验收的内容。太阳能热水系统未通过验收的，不予进行建筑节能专项验收，不予办理竣工验收备案手续。
太阳能热水系统验收合格后方可交付使用。
四、加强工程应用主要环节的质量控制
（一）将太阳能热水系统作为建筑节能措施列入项目建设计划。采用太阳能热水系统的建设项目，建设单位在委托设计时应明确太阳能热水系统的设计内容和要求。设计单位应按照国家和省设计标准、规范要求进行设计。设置在建筑外部（含屋顶）的太阳能集热器及系统其它设备应与建筑造型、周围环境相协调，在满足使用功能、确保结构安全的同时，注重建筑立面整体美观、安装维修方便。施工图审查机构应按照本通知规定和相关标准审查太阳能热水系统，达不到要求的不得出具审查合格书。
（二）施工总承包单位是太阳能热水系统安装质量第一责任人。安装单位应具有相应的施工专业资质，严格按照经审查合格的施工图设计文件和有关规范，编制有针对性的太阳能热水系统施工方案，并经建设、监理单位审查通过后方可组织施工。施工安装人员必须持证上岗，禁止违规操作。监理单位应将太阳能热水系统施工纳入监理范围。施工安装维修企业在既有建筑上安装太阳能热水系统时，造成建筑物破坏的应负责维修恢复，并承担技术经济责任。
（三）房地产开发单位应在《商品住宅使用说明书》和《商品住宅质量保证书》中向消费者说明太阳能热水系统的使用方法、维修方式及后期物业管理的具体要求，提供产品供应商出具的产品合格证明材料和维修服务协议。
五、加强太阳能热水系统推广应用工作的组织领导
（一）太阳能热水系统集热能量计入建筑节能总量。推广应用太阳能热水系统是事关建筑领域节能减排、实现可持续发展的一项重要工作，各级住房城乡建设主管部门作为推广应用的责任部门，必须履行好自己的职责。要进一步完善可再生能源在建筑中应用的相关技术标准和规范，引入扶持太阳能热水系统推广应用的新机制，协调财政、税务等部门，制定激励优惠政策。对在推广应用工作中做出优异成绩的地区，将在专项资金安排上予以倾斜。
（二）加强推广应用太阳能热水系统工作的协调与管理。各地住房城乡建设主管部门应根据工作实际，制定促进太阳能热水系统推广应用的具体政策措施，明确推广目标，落实工作责任。要注意总结交流典型经验，确定示范项目，加快推广应用步伐。要鼓励和培育本省企业参与太阳能热水系统（产品）研发、生产，带动相关产业发展。
（三）建立推广应用太阳能热水系统目标考核制度。省住房城乡建设主管部门将进一步加强推广应用工作的指导和协调，定期督促检查太阳能热水系统推广应用工作，并将推广应用情况纳入节能减排考核范围，作为节能建筑、绿色建筑、优秀设计、优质工程等评选的重要条件。
各地应根据本通知要求，制定好具体的实施意见。组织开展太阳能热水系统
与建筑一体化示范活动，选择有代表性的新建和既有建筑节能改造项目实施应用示范。鼓励其它可再生能源在建筑中应用的技术研究和示范工程建设。建立配套政策体系，形成企业主体、政府引导、市场驱动的推广机制和模式，加快太阳能热水系统推广应用。
各地在落实以上意见中的新情况望及时沟通。
建筑一体化应用 篇3
摘要：本文通过对太阳能热水系统与建筑一体化技术出现的背
景进行阐述，同时分析国内外太阳能热水系统与建筑一体化技术的研究现状，同时提出相应的政策建议，为从事太阳能热水系统与建筑一体化技术工程施工、设计的人员提供参考依据。
关键词：太阳能热水系统 建筑一体化
0 引言
随着太阳能热水系统被家庭使用，带来一系列的问题：①太阳能热水器在造型上与建筑难以结合；②建筑的结构和设备系统在安装太阳能热水器时容易遭到破坏；③太阳能热水器未做过住宅一体化设计，降低了太阳能热水系统的工作效率。在这种情况下，有必要研究太阳能热水系统与住宅一体化。
1 国外研究与应用现状
1.1 太阳能集热器的要求
通过调查研究，Stadler等人认为：46%的建筑师希望集热器符合建筑立向模数，28%的建筑师希望集热器有标准的尺寸，85%的建筑师希望集热器的颜色有多种选择。通过网络对建筑师进行调查，Mariacristia得出结论：建筑师认为通过集热器尺寸和位置、形状和尺寸等体现集热器和建筑外观的结合。
1.2 太阳能集热器与建筑的结合方式
①与屋顶结合。②与立面结合。T.Tchow等人通过数值模拟，集热器效率可达53.4%，并能降低对室内的传热[1]。③与阳台结合。德国一栋11层公寓在2004年改建时，将原有的阳台栏板用太阳能平板集热器进行替换[2]。④与遮阳结合。基于现有的遮阳构件Palmero Marrero等人，结合集热功能，并建立模型进行模拟，对三种不同构造的运行效果进行分析[3]。⑤与屋脊结合。荷兰LAFARGE公司开发了一种和屋脊结合的脊瓦型太阳能集热器，在一些传统坡屋顶建筑上特别适合[4]。
1.3 太阳能热水系统与建筑一体化设计
国外主要强调科技的领先及色彩的丰富、与建筑构件整合设计、新型整合屋面系统等[5]。
2 国内研究与应用现状
2.1 太阳能集热器
结合关键技术，针对于低层、多层住宅，国内提出集热器“建筑构件化”，适用于住宅的多种热水系统运行方式[6]。
2.2 太阳能热水系统与住宅结合的研究
史洁[7]提出整合设计的三条途径：太阳能集成技术策略、建筑整合设计的方法和政策的引导机制。
何海霞[8]对太阳能热水系统与高层住宅一体化进行了设计并应用于工程中。
吴琛[9]着重对太阳能装置的集热器与建筑的各组成部分的结合方式进行分析研究，提出了一些太阳能装置与建筑相结合问题的解决办法，推进太阳能热水与建筑一体化设计在山西省的应用。
钱烨[10]系统归纳了太阳能集热器与建筑立面的结合方式整理，如表1：
表1 太阳能集热器与建筑立面的结合方式一览表
■
注：表中1代表“局部热水供应系统”；2代表“集中热水供应系统”；3代表“真空管式集热器”；4代表“平板式集热器”。
2.3 太阳能住宅细部构造设计方面
国内各个地区均制定了集热器与建筑结合的构造图集，供建筑师参考，如上海现代建筑设计公司主编的《民用建筑太阳能系统应用图集》、大连市墙体材料革新办公室组织编制的《太阳能热水器与建筑一体化构造图集》等[11]。
2.4 太阳能热水器系统应用于不同层高的选择方案
王垚[12]提出了太阳能热水器系统的选择方案，如表2：
3 结束语
国内产品质量参差不齐；缺乏激励政策；与建筑行业脱节。在我国，后者阻碍太阳能热水系统的推广，前两个问题均会直接影响建筑行业。
参考文献：
[1] Du，W；Yang，QR；Zhang，FC.A study of the ventilation performance of a series of connected solar chimneys integrated with building.RENEWABLE ENERGY，36-1，265-271.2011.
[2]Marwa M.Hassna&Yvan; Beliveau Design，construction and performance prediction of integrated solar roof collectors using finite element analysis[J].Construction and Building Materials 2007（21）：1069-1078
[3]Tomas Matuska，Borivoj Sourek.Fagadesolarcetors[J]. Solar Energy，2006（80）：1443-1452
[4]T.T.Chow，K.F.Fong，A.L.S.Chan，Z.Lin. Potential application of a centralized solar water-heating system for a high-rise residential building in Hong Kong .Applied Energy， 2006，83；42-54.
[5]谭艳平.太阳能热水器与建筑一体化设计的研究[D].浙江大学，2005.
[6]毋楠.太阳能热水系统与高层建筑一体化的构造研究[D].西安科技大学，2012.
[7]史洁.上海高层住宅外界面太阳能系统整合设计研究[D].同济大学，2008.
[8]何海霞.杭州地区太阳能热水系统与高层住宅结合设计研究[D].浙江大学，2009.
[9]吴琛.山西省太阳能系统与建筑一体化初探[D].太原理工大学，2010.
[10]钱烨.上海地区太阳能热水系统与高层住宅的一体化研究[D].同济大学，2008.
[11]吕锡民.国内太阳能热水器使用状况调查分析[J].能源季刊，1997.27（3）： 105-117.
[12]王垚.太阳能技术在建筑上的应用研究[D].西安科技大学，2010.
基金项目：常州工程职业技术学院大学生实践创新训练项目《太阳能热水系统与住宅一体化技术应用的调查研究》（编号Cx2011-15）阶段性成果。
作者简介：
建筑一体化应用 篇4
1 太阳能一体化的综合概述
目前来说, 对于太阳能一体化的具体定义还没有形成一个固定的、十分完全表述的模式, 还处于在实际应用中不断完善改进的阶段。根据我国太阳能学会太阳能和建筑结合专业委员会筹备组的研究描述来看, 对于太阳能一体化含义的描述为:太阳能与建筑的一体化不是简单的一种“相加”, 而是在这种“相加”模式下整合出一个崭新的答案, 也就是说, 在建筑的设计初始阶段, 就需要把太阳能系统所包含的所有内容都视为建筑不可缺失的设计元素进行综合考虑分析, 把系统的各个部件合理的与建筑相结合, 融入于其中, 进而实现太阳能一体化, 使太阳能系统成为建筑的不可分割的组成部分, 而不是简单的把太阳能作为建筑的一种附加构件, 这与太阳能一体化的自身要求和特点也是不相吻合的。
2 太阳能一体化在民用建筑中推广应用的综合分析
在民用建筑中应用太阳能一体化时, 需要注意以下几个方面的要点:第一, 根据建筑的所处地形位置, 因地制宜, 有计划、有目的的进行应用。太阳能的应用不是所有地形位置都可以的, 具有一定的地域性要求, 要尽可能的在太阳光照丰富的条件下采用, 虽然现在在先进技术的支持下, 太阳能也可以在先天条件不足的环境下使用, 但是, 要想在一些气候环境恶劣的地域开展应用还是需要一定的发展的, 条件还没有达到;第二, 太阳能热水器技术在很多的多层次建筑中已经有了较为成熟的应用, 但是, 在其他的建筑类型中, 像小高层建筑还是应用不多的, 因此, 在推广的过程中, 就需要因地制宜, 根据实际状况进行合理的应用, 在一些自身条件良好, 光照丰富, 对热水有长期稳定需求的建筑地区, 并且在技术条件和环境条件都许可的情况下, 积极应用太阳能一体化。它的技术应用条件主要是指太阳能热水系统在工程应用中的合理性, 需要从技术方面和经济方面两者进行综合的评价分析。
2.1 环境条件的分析
一般来说, 环境条件主要包括现场条件和热水设计条件两方面。对于环境条件来说, 主要指的是安装地点的维度、月平均太阳辐射量、日照时间、环境温度、太阳光的遮挡状况以及建筑物的荷载量等等方面, 一般是以建筑所处的自然环境为主的;而对于热水条件来说, 主要是围绕热水方面来说的, 一般涉及到的有热水用水温度、热水日用量大小、热水用水位置、冷水的供水方式、热水的水压以及温度等方面。
2.2 太阳能设计与建筑的同步性
对于这方面来说, 所谓的同步性主要说的是, 太阳能的设计要与建筑工程的设计统一规划、同步设计和同步施工, 具体的可以从以下几个方面来说:第一, 在规划上, 要对集热器的安装对日照的影响和建筑物自身对集热器的遮挡进行综合考虑分析;第二, 在外观方面, 建筑的专业设计需要综合把握建筑的具体类型、使用的要求来对太阳能热水系统的位置安装。色调等进行确定, 最终达到太阳能热水系统与建筑的完美结合目的;第三, 在结构方面, 要对太阳能热水系统安装存在的问题进行及时的处理, 并确保集热器有很好的抗风、抗雪性能;第四, 在进行给排水安装方面, 要严格按照节能节水、经济合理、便于计量的原则来确定太阳能热水系统;第五, 太阳能热水系统的运行要高效、安全、稳定, 便于日后的管理。
3 太阳能和民用建筑一体化的优势特点
3.1 民用建筑的使用功能和太阳能设施的有机结合, 可以形成功能多样化的建筑构件, 进而使建筑空间可以高效合理利用, 两者的同步, 可以极大的避免在进行后期的安装使对居民用户带来的生活不便和对建筑外部保温结构的损坏。
3.2 可以形成一个较为协调的建筑形式, 太阳能的设施构建与建筑结合为一体, 两者是协调和谐的关系, 有合理的构造, 从而形成一个完整统一的建筑外观。
3.3 从我国的总体地域来看, 太阳能资源是十分丰富的, 对太阳能的综合利用, 与建筑一体化的结合, 可以使太阳能利用的相关产业变得更加的活跃, 为未来发展创造良好的应用前景。
4 太阳能一体化在民用住宅中的应用
太阳能作为新型的节能能源, 它的绿色污染的环保特性得到了广大民用建筑施工单位的青睐。它在民用住宅中的应用可以从两方面来讲:一是利用太阳能发电, 太阳能发电可以分为热发电和光发电两种形式。前者是通过对太阳光的反射, 把太阳光进行聚集, 然后在聚焦点位置上产生蒸汽, 在蒸汽的带动下使汽轮机带动汽轮发电机来进行发电, 因此, 从这方面来讲, 它是和热发电运行原理差不多, 只是对于蒸汽的产生方式有很大的不同;而对于后者光伏发电来说, 它是通过借助太阳能电池的光伏效应, 把太阳能直接的转换为电能的一种方式, 现对于前者来说, 它的应用工序较为简单, 在民用住宅上的应用较为广泛。另外, 还可以在民用建筑中把太阳能进一步转化为热能, 起到供热保暖的效果, 也可以提供生活热水, 分为两种, 一是集热部分, 二是末端用水部分, 两者都可以为居民提供很好的太阳能应用体现。
结语
太阳能一体化在民用建筑中的应用是一种趋势, 可以有效的提高建筑的节能环保, 符合可持续发展观, 在应用时需要综合把握多方面的因素, 确保其效用的高效发挥。
参考文献
[1]袁少武.建筑太阳能一体化设计探讨[J].中国建筑金属结构, 2013 (18) :66.
建筑一体化应用 篇5
【摘 要】“教学做”一体化教学模式在经历的10年的建立、构建和发展，其核心内容仍然是围绕组织和形式展开。作者在《建筑电气控制技术》课程的教学改革中，经历了从教学方法、教学模式等多方面的探索和实践。本文针对“教学做”一体化教学模式在该课程实践应用、改进策略进行研究和探讨。
【关键词】教学改革；教学做一体化；项目化教学；任务驱动
0 引言
高职院校教育体系的形成促使高职院校教学模式不断进步，采用工学结合的教学模式对课程改革，可以促进新课程教学模式的建立，提高教学质量，实现学生职业技能力的提升。“教学做”一体化教学模式，从概念的建立，体系的构建到现今在各个学科教育中的应用，已经历了10多年，“教学做”一体化的教学模式既是课程建设与改革提高教学质量的重要手段，也是教学改革的重点和难点，作者近些年对《建筑电气控制技术》课程教学改革持续进行并总结，基本形成以项目为引?I的“教学做”一体化教学模式，同时也存在许多问题，需要改良和提升，以提高教学的有效性。课程定位分析
建筑电气工程技术专业主要培养能从事电气设备、智能化设备的安装施工、运行与维护、质量检验及工程管理工作，具备良好职业道德和创新意识的复合型高素质技能型人才。《建筑电气控制技术》是该专业的核心课程，培养工程识图的能力、动力设备安装能力，并为电气安装工程施工质量控制、安全控制、工程施工图预算、现场管理与资料归档等岗位能力提供专业基础能力，在课程体系中处于承上启下的作用。在课程内容、设计课程结构、建设课程资源、实施课程教学、开展课程评价、修正课程设计等环节和内容[1]等方面进行教学改革可以有效促进该课程的提升。教学改革内容
2.1 教学内容项目化
教学内容上以岗位能力要求为依据，确定课程内容总体划分为电气元件的选择、控制电路图的识读和设计、电气控制系统安装和调试，综合考虑学生操作能力、分析能力、沟通能力等职业能力的培养，确定了五个教学项目作为课程结构框架，每个项目知识点和技能点融入任务中，驱动教学过程。项目内容由基础到综合、由局部到整体，项目之间相辅相成具备连贯性。项目一（小车自动往返控制），在“单向运行控制”、“双向运行控制”、“顺序控制”、“多地控制”等任务的驱动下，把电气元件基本知识的掌握、基本识图方法的掌握以及典型电路控制的分析融入教学内容，在完成多个任务的过程中，习得安装、调试能力；项目二（皮带传输机控制），以两台传输机控制的分析为“教”，以三台传输机控制为“学”，巩固项目1的识图能力，建立设计思路。项目三（三相交流异步电动机的典型控制），以典型控制电路的分析、实训操作为主要任务，培养学生分析、安装、调试综合能力，提高操作技能。项目四（水塔水位自动控制），该项目为综合设计，从元件选择到设备选型，从资料准备到安装调试，形成项目方案书，通过该项目培养学习方法能力、沟通能力。项目五（楼宇控制典型案例分析），拓展知识领域、介绍新技术为主要内容，提升学生对电气控制应用的理解，开阔对职业前景认识。
2.2 教学过程一体化
教学实施过程中，一方面淡化复杂理论、提升基础理论，并将维修电工中级基本理论与岗位能力知识结合，与生产实践紧密联系；二是综合性发展要求，学生能运用电工技术、电机拖动、电气控制等知识解决相关实际问题和任务；第三个方面是把课堂放到实训室，教师简单讲授完教学项目或任务基本理论知识点后，学生根据任务要求进行分析、设计、安装与调试。教学组织思路为：项目描述→任务布置→知识链接→技能训练→项目考核→拓展知识等环节，一定程度地实现理实一体化教学[2]。
2.3 教学方法多样化
教学方法是课堂教学重点之一，不同教学内容和教学目标是教学方法合理选择的因素。作者在承担的《建筑电气控制技术》课程教学中采用项目引领、任务驱动的教学法贯穿，根据项目中任务的不同，结合现场教学法、实物法、演示法、讨论法等。在元件认识环节采用现场教学法和实物法，在实训室边介绍、边拆装；典型电路控制分析中，分组领取任务并讨论，各组以汇报分析成果的方式分别展示讨论结果；电路安装和调试环节，由教师布置任务后，先演示，后巡视，再演示，对错误进行纠正，其中穿插问题教学法，对不同组的认知和实操状况，分别提出不同的问题，引导学生积极思考解决安装和调试问题。另外，案例法在教学中的采用，使学生通过案例的分析，对电气控制项目的整体设计、思路、方法有了真实的认识，提高学生解决实际问题的能力。典型建筑电气控制系统有“空调与制冷系统的电气控制”，“水泵和锅炉设备的电气控制”，“电梯的电气控制”，这部分教学内容系统性强，适合采用讨论法和现场教学法，并利用多媒体系统展示无法参观到的环节、集中展示多幅控制电路图片辅助课堂讲授。
2.4 教学手段信息化
《建筑电气控制技术》课程进行了一年的资源库建设，在原有的精品课建设基础上，整理原有的多媒体课件，一半以上的课程配套多媒体课件，微课视频22个，解决技能操作要点、设备安装技能、电路分析过程等问题。教学信息化使学生习得知识、技能的长度和宽度在时空上得到了无限延伸，但教育的最终目标是“人”的培养，仅有技术手段远远不够，合理使用，并提高教师信息化应用水平是丰富教学形式、提升教学质量的关键问题。
2.5 教学过程细致化
教学过程是以人为主体的，师生之间和谐关系、情感认同、学情差异等问题处理得当对教学质量提高具有重要的促进作用。首先注重认同感的建立，学生对教师的认同感会促进学生对教师所教的内容兴趣程度，主动把教学内容变为自己的需要，内化认知结构。其次和谐关系是建立在教师自身良好的师德基础上的，教师自己文明礼貌、不居高临下，积极评价和鼓励学生，对于取得的进步要及时给予肯定，帮助学生建立有力的自信心；课外了解学生兴趣爱好并经常参加学生活动。
教学实践改进策略
3.1 教材编写与教学过程匹配
教材是学生学习的必要工具，也是教师授课的重要依据。“教学做”一体化教学离不开与之相匹配的教材。一体化教材应该具有对理论知识、实训技能综合性的参考和指导作用，应具备科学性、实用性、先进性。科学性，是指教材要符合项目实践到知识要点，以及转化为技能的认知规律。实用性，是指教材要结合实际，以生产过程、实际规范为标准。先进性，是指内容除基本理论外，可以结合信息化手段，及时更新新技术和新应用。教材?热菀?找准每个任务的支撑知识和技能点、拓展知识及技能，也要准确定位难点和重点，操作方法与步骤要规范清晰，并能体现符合实际生产的操作要点和关键。
3.2 实训条件与教学内容统一
学院实训设备存在使用频繁、占地大、设备陈旧、利用率不高等问题，需要对原有部分实训进行改造更新。要根据教学内容中必备和拓展技能的实际需要，并协调好相近专业的实训室功能，整合现有可利用资源，规划好每一个实训室承担的任务，综合考虑经费预算、人员、场地以及可改建性，保证最大程度地发挥实训室资源。但是要注意一体化教学不能以实训定教学，而应该以教学定实训。充分考虑项目教学的真实性，尽可能地以真实职业场景做实训平台，实现不了的以最大程度模拟项目。
3.3 深化校企共建机制
针对简单实训室只能培养学生初级动手能力的不足，校企联合共建实训可以有效弥补实训内容不全不深入的问题[3]。采取由企业提供部分实训设备，学校提供实训场地、购买部分实训设备的策略，同时企业定期维护更新设备，培训校内外人员，学校进行日常管理，企业提供管理经验和技术支持，部分综合应用实训及科研使用设备由企业管理，学校协助其正常运行即可。
3.4 加强师资队伍培养力度
“教学做”一体化教学的师资要求是双师素质。高职院校的新进教师很难既具备专业理论教学能力又具备熟练的操作技能和丰富的实践教学经验，甚至获得高级维修电工证等双师证书的教师也不具备真正意义上的双师素质，技能水平达不到熟练地因材施教带动学生的能力。职业岗位实际工作细节和重点内容无法与教学很好的衔接，制约了专业发展。一支优秀的教学团队的打造在专业建设、教学实施中成为重中之重的工作。结论
“教学做”一体化教学，是典型工学结合模式的主要特点，打破了传统的教学模式，有利于教师教学水平和教学质量的提高。其中教什么？怎么教？教成什么样？成为教学改革过程深入思考的问题。一体化教学能够充分挖掘学生的创新能力和自我学习能力，使得教学效果最大化，是学生能够顺利就业的保证。在教学中不断体会和总结各类教学因素，不断探索更有效的教学方法、手段、模式是教育工作者应该长期坚持做的工作，为教育目标实现提供有效途径以及有利保障。
【参考文献】
用一体化数码相机拍建筑 篇6
在传统相机中，用于建筑摄影的专业相机应该能对照片中的透视失真现象予以控制。对于135单反相机而言，这种控制主要依靠在机身上安装PC（Perspective Correct，意为透视校正）移轴镜头，它能控制取景器中影像的透视效果，尼康、佳能、徕卡R系列等单反相机都有配套的PC镜头。
在数码摄影中，传统135单反相机的镜头（包括PC移轴镜头）基本上都可以被安装在相同品牌的数码单反相机上使用，所以数码单反相机也能依靠移轴镜头控制建筑的透视失真，只是镜头的焦距会随影像传感器的尺寸不同而有所改变。但数码一体化相机不同，它的镜头不可更换，所以不能像数码单反相机那样依靠器材本身控制建筑的透视失真，这就需要我们在取景构图时利用拍摄技巧来控制透视失真，使画面中的建筑尽可能没有或较少有倾斜，然后在数码影像处理的过程中，再利用有关软件对画面中存在的透视失真现象进行必要的校正。
根据笔者的实践经验，只要器材选择得当，在取景构图时多注意控制建筑的透视失真现象，并在图片后期制作时掌握一定的数码影像处理技术，在大多数情况下，使用数码一体化相机同样能拍摄出符合建筑摄影要求的照片。
相机的基本要求
有效像素是选择数码相机的一个重要指标。对于影像要求清晰细腻，质感要求表现得栩栩如生的建筑摄影来说，有效像素不能太低，特别是在数码影像处理的过程中，我们还可能对建筑物的倾斜进行校正而使画面的实际像素受到损失。好在目前数码一体化相机的有效像素都已迈进800万，乃至上千万的级别，且售价都仅数千元。因此，挑选一架像素高的数码一体化相机应该不是一件很困难的事。我们在拍摄时影像的文件尺寸一定要按最大尺寸设定，切忌为节省存储卡的投资而使相机的有效像素得不到充分发挥。同时，我们还应考虑传感器的面积，较大的面积会有助于提高影像的质量。目前，索尼R1数码一体机的有效像素已达1029万，CMOS传感器的面积也达到21.5×14.4mm，是索尼F828等800万数码一体相机传感器面积的近4倍，影像的质量和抑制噪点的能力都得到了极大的提高。《华灯初上》摄于夜幕尚未全部降临而城市人工照明已开始闪烁之际，曝光时间虽长达8秒，但拍摄夜景时常见的噪点得到了很好的控制。一般来说，使用任何数码相机拍摄夜景时都要避免既使用长时间的曝光，又同时使用很高的ISO感光度，这对降低影像噪点十分重要。
镜头的成像质量十分重要，特别是影像的周边不能有明显的桶形或枕形的畸变，这对于要求“横平竖直”的建筑摄影来说很重要，在选购时只要试拍几张就一目了然。变焦范围对不可更换镜头的一体相机来说同样十分重要。一般来说，变焦范围大的镜头有利于“一镜走天下”，但用于建筑摄影的变焦镜头，广角端的拍摄视角最好能广一些，至少宜包括28mm，因为在控制建筑透视失真时可能会用上比实际拍摄范围 更广的拍摄视角，以供后期裁剪，如索尼R1的变焦范围（24-120mm）就相对比较适合拍摄建筑。由于数码一体相机的镜头不需要像非全幅数码单反相机那样乘以一个折算系数，所以28、24mm的广角端镜头就相当于把18、16mm的超广角镜头安装在需要乘以1.5系数的非全幅数码单反相机上，而成像质量一点不逊色，这也是高质量的数码一体相机与数码非全幅单反相机相比存在的明显优势之一。镜头的调焦方式以全手动为好，光圈当然是大光圈越大，小光圈越小越好，但在实际的拍摄过程中，小光圈越小似乎比大光圈越大更有实用价值，索尼R1的最小光圈值就已经做到了F16。
取景器会直接影响取景构图的质量和灵活性。可以显示辅助网格线的取景器会有助于使被摄建筑尽可能在画面中保持垂直,一般数码相机都有此设置,但也有少数相机的取景器不能显示,索尼F828就是一例,不利于精确构图。电子取景器或LCD显示屏可以转动，能有利于灵活地取景构图，《天津四十三中学》就是利用美能达7Hi的电子取景器可以向上垂直转动的特点，把相机直接平放在一块面积仅数平方米的花岗岩地面上，取景构图方便，视觉效果好，拍摄时再启动一下自拍装置就更可以保证相机曝光时不会在地面上滑动。而可以自由转动（如索尼R1）的LCD显示屏更有利于建筑摄影常见的竖向构图。
此外，在一些其它摄影领域中看来是十分重要的设置，如高速快门、超高速连拍、先进的曝光和对焦系统等等，在建筑摄影中却不一定要放在首位考虑。在实际拍摄中，下列设置很有实用价值：括弧级曝光在景物反差过大，明暗对比强烈时有助于在数码影像处理时将两幅或多幅影像合成，取得一幅反差适中的照片；可移动的灵活定点对焦有助于我们在三脚架上拍摄不在画面中心区域的建筑主体；启动自拍装置能降低手持相机拍摄时的相机抖动。用于建筑摄影的云台最好能设有三向水平调节的装置，以保证在横向与竖向取景构图时都能使被摄建筑在画面中保持垂直。
控制透视失真现象
所谓透视失真现象实际上是摄影取景构图中相对绘画透视原理的一种被动的三点透视现象。当使用相机拍摄建筑时，只有在相机保持水平时，取景器中的景物透视才可能具有绘画中的一点或二点透视效果，垂直地面的线条才会在画面中保持垂直，但此时画面中的“视平线”（拍摄者的视点高度）位置一定接近画面的中心高度位置，它不能像绘制透视图时那样上下移动，这就限制了取景构图的灵活性，特别是在近距离拍摄高层建筑时常常会产生一方面拍摄不到建筑物的顶部，而不需要突出表现的地面又在画面中显得过大，以至于不得不把相机向上仰视取景，垂直地面的线条也就向上倾斜，形成了绘画中三点透视的效果。我们把这种仅仅是因为相机镜头的成像原理而形成的三点透视称为“透视失真”，因为在绘画中我们是可以在地面的垂直线保持垂直时把“视平线”的高度位置按构图需要在画面中上下随意设定。
事实上，相机的制造商在摄影术发明后不久就已经认识到这种相机特有的“透视失真”现象会影响表现三维空间的被摄体，因此在大部分专业的品牌相机中，包括大画幅、部分中画幅和专业的135单反相机都已经具有了控制这种“透视失真”的能力。当我们在使用移轴相机或PC移轴镜头拍摄建筑时，我们就可以在保持相机水平时把取景器内的被摄建筑按构图需要往下（在地面拍摄）或往上（在高处拍摄）移位，而原本垂直地面的建筑在取景器中仍保持垂直。
摄影的这种透视失真现象，如果处理得当可以在取景构图时主动利用这种倾斜线来加强视觉的冲击力，产生与“中规中矩”完全不同的视觉效果，还可以在近距离拍摄到建筑的全貌，但如果处理不当就会使建筑倾斜，在视觉上产生不稳定的感觉。
有很多方法可以控制建筑的透视失真，最常用的方法是保持相机水平、提高拍摄点的高度和进行画面的二次构图。在使用传统单反相机或数码单反相机时更可以使用PC移轴镜头来主动控制建筑的透视失真，而使用数码一体相机时则只能在拍摄后用图像处理软件对画面中的建筑进行透视校正。
保持相机水平相机在拍摄时保持水平,被摄建筑就不会在画面中发生透视失真的现象，这是控制透视失真最基本，也是最有效的方法。用数码一体相机拍摄建筑时一般有两个附加条件：其一是建筑物的高度不能太高，或者拍摄距离不能太近，否则镜头的拍摄视角根本无法把建筑的全景摄入画面；其二是取景构图时需要有合适的景物环境作为画面的前景。当我们在地面拍摄时，相机一旦保持水平，没有透视失真现象的建筑主体往往只占了画面的上半部，而整个下半部都需要我们在取景构图时用其他景物来充实画面。可以被用作前景来充实画面的内容很多，如鲜花盛开的花坛、与建筑主体相呼应的雕塑、水面上生动的建筑倒影、地面上的各种投射影子等等。
提高拍摄点的高度把拍摄点的高度提高，同样可以避免建筑的透视失真。我们可以在被摄建筑附近的屋顶、山坡、高位的路面上选择合适的拍摄点，只要能接近被摄建筑1/3的高度就能避免建筑的透视失真。但拍摄点也不能选得太高，否则在平视取景时反而会无法摄入建筑的底部,如果把相机向下俯视拍摄,垂直地面的垂直线就会向下倾斜汇聚,被摄建筑同样会在画面中产生透视失真。
进行画面二次构图在很多场合，被摄建筑物的附近不一定能找到合适的制高点并允许我们上去拍摄，而在地面上又没有合适的景物可以作为前景加以利用，这时候我们可以用数码一体相机上的广角端进行竖向构图，画面中主体建筑前的地面肯定显得空旷，在后期制作时再把多余的地面部分裁掉，使建筑主体在画面中的位置得到重新安排。
软件校正透视
运用上述三种方法，我们可以在大部分情况下避免被摄建筑出现不必要的透视失真，但在拍摄高层建筑或受拍摄场地的限制，建筑物的顶部还是有可能无法进入画面，而且在目前的数码一体相机中，最短的镜头焦距也仅为24mm，为了使建筑的顶部进入画面，常常需要仰视取景，垂直地面的线条就会向上汇聚，形成摄影中的透视失真现象。虽然使用数码一体相机不能在拍摄时对透视失真进行校正，但我们可以通过数码影像处理软件，对输入电脑中的图像进行校正。有关这类数码影像处理的参考书籍很多，这里就不再一一详细介绍，只是提几点需要加以注意的事项：
在执行软件（如Photoshop）菜单中“编辑”—“变换”—“透视”命令来校正建筑的透视失真时需要注意建筑物的比例还原，因为建筑物的倾斜是通过横向拉移而被校正为垂直的，校正后的建筑高度会比实际的高度“矮小”，需要通过“编辑”—“变换”—“缩放”命令向上作必要的拉伸来调整建筑物的高度，使建筑物的高宽比控制在视觉上可以接受的范围内。拍摄时建筑物倾斜得越多，软件处理时的比例失真也越多，反之就越少。因此，用数码一体相机拍摄建筑时，首先还是应该在取景构图时避免建筑出现透视失真，如果出现也应避免在画面中过多地倾斜。
高校光伏建筑一体化的应用探析 篇7
1 光伏建筑一体化在高校中应用的优势探析
光伏建筑一体化在高校中应用的优势主要包括两个方面:一方面, 在节能环保方面, 光伏建筑一体化在高校中的应用通常不会对环境造成影响, 因为其不产生有害气体、固体垃圾以及噪声等, 因此通过将光伏建筑一体化应用在高校中, 能够利于保护环境, 在发达国家已经发展中国家经济发达区域具有非常好的应用前景;例如某海口城市的某高校采用了光伏建筑一体化, 每年能够为高校提供85.12万k Wh绿色电能, 同比节约煤炭约287.36吨, 减少了二氧化硫、二氧化碳等有害气体的排放, 具有非常好的节能环保效益和社会效益;另一方面, 在经济效益、光伏技术以及建筑学方面的应用优势主要表现在以下几个方面:建筑光伏电一体化的发电可以将电力安装、系统操作、控制以及维护等都结合在建筑物内;建筑光伏电一体化的建筑方式优美, 改善高校建筑的外观;光伏阵列通常安装在墙的南立面或者屋顶, 便于直接吸收太阳能, 这样不仅降低了墙面以及屋顶的温度, 还能够为学校提供电力;光伏建筑建设在高校附近, 在原地进行放电, 降低电能在运输中的损耗, 节省电站输送电网的费用;光伏建筑并不需要安装额外的设施, 能够有效的降低建筑损耗, 实现节省材料、成本的效果;光伏建筑是利用墙幕或者屋顶, 并不需要占据多余的土地资源, 适合在土地资源昂贵的城市高校使用。
2 光伏建筑一体化在高校中的应用
文章以某沿江高职学院为例, 年平均温度在23.3℃-24.6℃, 平均日照为1740-2680/小时, 该城市的某高校建设了一座3MW光伏建筑一体化示范项目, 由城市、住房建设部以及财务部纳入到光伏建筑一体化示范工程。该工程在学校的食堂、图书馆、宿舍楼、教学楼、体育中心等的墙面和屋顶安装了光伏发电装置, 并且还创新的采用了光伏电子树, 该光伏建筑一体化项目主要包括安装支架、监测以及显示单元、传输线缆、电缆以及电气保护单元、交流配电箱、太阳能光伏组件等。光伏建筑一体化在高校中的实践应用主要表现在以下几个方面:
2.1 太阳辐射量和阴影分析
为了得到更加详尽、全面适合安装太阳能光伏组件的区域, 应该对高校的太阳辐射和阴影进行分析:对于太阳辐射量的分析, 太阳辐射量最大量的光伏组件应该朝向西南方向, 但是在高校建筑中, 为了能够尽可能的降低阳光对室内的直射, 同时空调等设备的能耗, 高校建筑的门窗通常都设置在东南方向。通过结合相应的理论以及实际辐射状况, 采用专业的可视化光辐射系统设计分析软件, 对高校建筑的太阳辐射量进行计算, 以此分析高校建筑各个区域的光能输出率, 以此确定光伏系统安装区域;对于阴影的分析, 根据《太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程》中“安装光伏组件的建筑部位宜满足冬至日4h日照不受遮挡的要求”的相关规定, 需要对高校建筑的阴影状况进行分析, 根据调查显示, 该高校的屋顶夏至日9-15h的阴影相对较为对称, 屋顶的西部阴影相对严重, 并且经过太阳辐射分析之后, 初步认为不适合安装光伏组件。
2.2 选择光伏组件
光伏组件是光伏组件的选择应该满足以下几个要求:其一, 尺寸与性状, 根据高校建筑的具体状况, 选择不同尺寸和形状的光伏组件, 以此满足建筑个性化、多样化的实际需求;其二, 透光率, 当建筑和光伏组件集成使用时, 例如光电采光顶和光电幕墙, 通常需要对光伏组件的透光性具有一定的要求, 主要是要求对于自身不透光的晶体硅太阳能电池涞水, 在制作的过程中采用双层玻璃封装, 还可以通过调节电池片之间的空隙, 以此调整光伏组件的透光量;其三, 抗变形能力与强度, 光伏组件和建筑集成使用时, 光伏组件作为一种建筑材料, 可以当做建筑幕墙使用, 因此其强度以及抗变形能力应该满足学校建筑的可靠性以及安全性的要求, 例如光伏组件的玻璃应该具有一定的抗风能力, 需要进行加厚处理;其四, 质感与颜色, 光伏组件通常都安装在建筑外部, 因此光伏组件的颜色和质感应该和学校的建筑整体相协调。
2.3 光伏建筑一体化排布
光伏组价的排布应该根据, 太阳辐射以及阴影的动向进行, 尽可能的降低阴影对光伏组件排布的影响, 以此降低光伏组件的荷载, 保证其能够应对更多极端的天气状况, 更好的发挥在高校中的作用。该高校的光伏建筑一体化排布主要包括以下几个方面:
(1) 光伏遮阳板。通过分析当地气候条件, 在节能设计的基础上, 将遮阳板应用在光伏建筑一体化设计中, 在遮阳板上结合太阳能电池, 该种形式是艺术、功能与新能源的结合, 但是缺陷在于颜色方面有所缺失。
(2) 光伏幕墙。该高校的光伏幕墙采用了双玻璃光伏组件, 厚度为6mm+2mm+6mm, 最大组件的尺寸表现为1160mm×2460mm, 面积为2.85平方米, 该种结构形式为外循环双层幕墙。内层为铝板幕墙, 能够很好的将雨水以及热量阻挡在墙体之外, 外层为开放式光伏幕墙, 光伏组件为了保持空气流通, 降低电池片的温度, 提高光伏幕墙的发电率, 光伏组件空隙间不能打胶。该种光伏幕墙形式将内层铝板幕墙和开放式幕墙完美的结合, 避免了两者的缺陷, 集合了两者的优势。
(3) 电子树。海口城市的气温相对较高, 遮阳是非常广泛的需求, 以钢结构模仿树枝的形态支撑顶棚, 在顶棚采用太阳能电池板, 形成电子书, 这种独特的电子书光伏建筑, 不仅能够为校园提供遮阳的地方, 并为学校提供相应的电能, 同时这种在阳光下光影斑驳的电子书, 还为学校增添了一道靓丽的风景线。
3 结束语
总而言之, 颜色单一、不透光的光伏电池和建筑集合形成的光伏建筑一体化, 是一种能源技术和艺术的有机结合, 通过将光伏建筑一体化应用在高校中, 不仅能够起到节能环保的作用, 还能够为学校提供清洁的电能以及增添风景的作用。因此, 光伏建筑一体化在高校以及其他地区具有良好的社会效益和经济效益, 具有非常广泛的应用前景。
参考文献
[1]彭金银.浅析高校光伏建筑一体化及其应用[J].价值工程, 2014, 5 (28) :258-259.
[2]何红胜, 刘峥嵘, 刘汉彪.太阳能光伏发电与建筑一体化应用及分析[J].江苏科技信息, 2013, 3 (25) :69-70.
谈浅层地能一体化建筑的应用 篇8
随着国家建筑节能减排力度的加大,改善建筑能耗状况,实现社会经济的可持续发展的目标,可再生能源建筑的广泛应用已是必然趋势。
扬州沿江地区南濒长江,北据蜀冈,大部分为长江冲积平原,地势宽阔而平坦,地面高程3 m～10 m,土壤为亚粘土。地质构造受扬州—铜陵大断裂带控制。市内第四纪地层分布广泛,几乎覆盖全区,可分为岗地沉积区和长江漫滩沉积区。
扬州属于夏热冬冷地区,夏季供冷冬季供暖,采用土壤源、地表水源热泵作为空调系统冷热源较为合适。扬州代表水体夏季温度在24 ℃～30 ℃之间,冬季温度在4 ℃～7 ℃之间,浅层土壤的温度全年在16 ℃～18 ℃之间,基本接近于当地的年平均气温,这种土壤温度在夏季既足以替代冷却塔作为热泵机组的冷却系统,在冬季也可以在不添加防冻剂的条件下作为热泵的低位热源使用,是比较理想的热泵低品位热源。扬州城区河网密布,除长江外另有主要河流11条和湖泊若干,部分流量较大的河流和较深湖泊的水温适宜水质较好适宜作为水源热泵冷热源。扬州市区内沿河沿江面积累计171 km2,这些地方取水便利,输配管网建设和运行费用较少,具备地表水源热泵的实施条件。
1地源热泵应用概况
扬州的地源热泵业务范围涵盖了地源热泵的生产、研发、集成和安装等全过程,已经相继实施了累计超过50万m2的土壤源热泵项目。
经过这些前期项目的技术积累和探索,扬州的土壤源热泵和地表水源热泵项目已经进入快速发展阶段,项目数量迅速增多,规模日益扩大,技术集成度提高系统更为优化可靠,出现了一批经过实践锻炼的设计施工等技术人员队伍,对地源热泵这种清洁环保可再生能源建筑应用的理解与认同度不断提高,为地源热泵在扬州市的进一步发展打下了稳固的基础。
扬州市至2012年止,预计实施新增可再生能源建筑应用工程81项,新增可再生能源建筑应用面积810万m2,其中:土壤源热泵、地表水源热泵系统共18项,应用总建筑面积146万m2;太阳能光热与地源热泵结合系统共3项,应用总建筑面积32.5万m2。
2地源热泵建筑项目示例
2.1 工程概况
帝景蓝湾花园为扬州的高档商品住宅,位于扬州市江阳中路以南,祥和路以东,地上总建筑面积74 000 m2,其中居住建筑面积684 047 m2,公共配套建筑面积5 053 m2;方案中采用地源热泵系统,提供小区内住宅范围内的空调、生活热水,室内采用风机盘管+地板采暖的方式。
围护结构设计方案采用:使用硬质聚氨酯发泡外墙、屋面保温技术以及安装Low-E中空断桥隔热玻璃门窗(6+12A+6),配合外遮阳卷帘技术来有效降低住宅建筑冷热负荷。外遮阳系统采用的外遮阳卷帘,是手动皮带控制轴承,能自由卷缩;墙体嵌入安装。夏季遮阳、隔热,冬季保温、节能,提升了建筑综合节能效果。
2.2 地源热泵方案
本项目空调系统采用地源热泵集中供冷供热形式,夏天制冷、冬天制热供暖,同时全年需要卫生热水。据现场测试结果和技术经济性分析,埋管形式采用垂直单U埋管,考虑建筑主体的进度,减少与土建等工序的交叉施工,设计在中央车库埋管。钻孔在车库垫层浇筑前进行施工,水平管道施工完毕,车库即可浇筑垫层。水平管道在主体建筑垫层以下施工。整个埋管790口井分为5个回路,对应3台热泵机组,既可单台机组运行也可并联任何回路运行。
水平埋管采用的是非集中同程式连接。非集管式是将单口能源井管道单独汇总至检查井集分水器,检修方便,在单个能源井出现泄漏的情况下,关闭该回路即可,不影响其他回路的正常使用。在建筑下埋管尤其适合。同程方式连接,确保整体水力平衡。考虑设备与埋管的匹配,每台机组可以对应相应的回路,可以方便调节、检修,在过度季节制取生活热水可以转换到不同的区域吸热。
2.3 其他节能技术的集成
1)热泵热回收技术。本项目将热泵机组的这部分热能用来加热做生活热水,在制冷季用户可免费得到生活热水,冬季可在供暖的同时提供生活热水,过度季节可以单独提供生活热水。有利于提高能源的利用效率,节约一次能源,具有较好的社会和经济效益。
2)空调分户热计量技术。每幢建筑设总能量表,分户设热能表。夏季,用户通过对末端风机盘管控制开关的控制,控制风机盘管电动阀的启闭达到控制流量、控制使用量的目的;冬季,用户通过对末端地板辐射采暖的分、集水器阀门启闭的控制,进行使用量和流量控制,最终达到多用多付费、少用少付费,节约能源的目的。
3经济、社会、环境效益分析
结合扬州市千年古城保护和“一体两翼、四位一体”的发展规划,在扬州新区建设、老城改造中全面推进可再生能源在建筑中的规模化应用。实现可再生能源利用的合理空间布局。因地制宜,使可再生能源的特性与建筑特性有机的结合,实现光热、光伏、地源热泵等多种形式的集成化应用,扩大可再生能源的利用效能。
对部分标准较高的新建居住小区,可适当采用地源热泵集中供冷供热供生活热水;对热水需求少的办公类、商业类建筑,以地源热泵和光伏应用为主;对有热水需求的医院、宾馆类建筑和多功能的综合建筑以地源热泵、光热、光伏的集成应用为主。
3.1 地源热泵系统经济性分析
为较准确的分析实施地源热泵系统的经济性,与常规系统的增量成本和投资额,现以扬州市已实施的一个典型工程为例进行分析:
建筑类型:住宅建筑面积48 733.31 m2;
技术方案:利用土壤源热泵技术的集中供热制冷系统,满足建筑冬夏季空调冷热负荷以及生活热水负荷;
技术参数:总冷负荷:2 238 kW,总热负荷:1 977.2 kW,设计夏季系统COP达到4.03,冬季系统COP达到3.67。
地源热泵系统1 820万元,具体设备选型如表1所示。
1)增量成本概算。
对于住宅建筑,项目的空调系统的增量成本应该与常规的分户式空调相比较。本项目建筑面积约4.87万m2,分户式空调投资成本按90元/m2进行估算。由于分户式空调使用寿命按10年计算,地源热泵机组使用寿命按25年计算,故在进行增量成本比较时,分户式空调系统以2.5次投资进行成本估算,具体估算结果见表2。
可见实施地源热泵系统相较于常规系统的增量成本约为725万元,折算到单位建筑面积的增量成本约为149元/m2;系统的能耗可分为主机、输配系统、管网损耗三部分。当系统满负荷运行时,系统能效计算如表3所示。
2)节能量计算。
计算参数:夏季运行120 d冬季运行100 d,每天运行14 h,年负荷系数取0.7,电费0.8元/kWh。地源热泵系统年运行费用计算结果见表4。
传统空调系统年运行费用计算:
传统住宅空调以分体式空调计算,其夏季COP3.0,冬季COP2.2,生活热水按电热水器计算,效率0.95,见表5。
可以看出,采用地源热泵系统,全年空调耗电量为118万kWh,而采用传统空调系统的年耗电量要高达218.5万kWh,相比传统系统节电量可以达到100.5万kWh,折算为标准煤为361.8 t标准煤,节省电费88.34万元。
通过以上计算可以看出,在扬州地区实施地源热泵系统,其单位建筑面积的经济性指标为:增量投资约为150元/m2,年节电量21 kWh/m2。
3.2 社会效益分析
扬州市地源热泵建筑利用已经具备良好的产业基础和实践积累,具备开展规模化建筑应用的条件。通过在扬州市实施可再生能源建筑应用的规模化示范,不但可以极大减少污染物和温室气体的排放,减少燃料等一次能源消耗,也相应减少了煤炭开采的生态破坏和燃煤发电的水资源消耗。
通过对扬州市可再生能源建筑应用的推广,可推动扬州市太阳能和地源热泵企业的发展。
3.3 环境效益分析
地源热泵与常规系统相比,由地源热泵系统承担的单位建筑面积,年节电量可达21 kWh/m2左右,相当于减排17.8 kg CO2,0.06 kg SO2。
1)埋管土壤源热泵应用量预计及控制。通过示范项目试点和带动土壤源热泵在适宜条件下的发展,扬州市已经有2个国家级的土壤源热泵示范项目,累计利用建筑面积超过了50万m2,技术上已经有足够的积累,目前已确定采用该技术的项目有150万m2。
2)江水、河水源热泵。在扬州长江等沿江地带具有良好发展条件的地区适度发展江河地表水源热泵。
3)地下水源热泵。扬州市地下水主要是分布在长江平原第四系松散地层,孔隙地下水回灌易堵,一口取水井需要2口～2.5口回灌井,经济性较差。扬州地区地下水作为饮用水的价值远大于利用其温差能,不鼓励采用地下水源热泵,在充分论证后,进行试点。
4结语
在建筑中规模化利用可再生能源是建筑节能和合理利用能源、建筑可持续发展的共同要求。当前中国的能源与环境问题已成为制约经济健康发展的两大因素,中国经济的发展模式已经走到了高能耗发展与高能效发展的十字路口。针对能源问题现状,可再生能源在建筑中的规模化应用可以实现开源与节流并举,替代不可再生能源,提高能源利用效率等多重目标。
摘要：对地源热泵的应用概况进行了简要介绍,结合具体实例,针对工程概况,对地源热泵的设计方案与节能技术进行了论述,并与常规系统从增量成本和投资额两方面进行对比,得出一些有益的结论,值得推广应用。
电气自动一体化在建筑中的应用 篇9
1 现代建筑电气技术的基本内涵
现代建筑施工中的电气技术水平在应用实践中不断改进, 在电气工程施工时会需要将电工技术、电子信息技术和系统控制技术等几种技术融合在一起开展综合性应用。多种技术种类在建筑电气使用中应用对现代化建筑中的电气自动化建设水平提高具有十分重要的意义, 所谓电气自动一体化是指在建筑运行及使用过程中通过施工电子信息技术对建筑中的电气设备进行控制及管理。例如在对建筑的供电系统进行建设和应用时, 需要首先将建筑物中的国有供电设备通过计算机网络连接成为一个统一的整体, 然后通过计算机和控制网络对建筑的供电行为进行控制, 整个电力控制系统通常会由对供电线路进行控制的熔断器、对系统电源进行控制和监督的系统设备及供电测控电路等部分共同组成。这种电气自动化组成构造向我们展示建筑中的供电系统效率并不是由单一的系统设备决定的, 整个系统是由电工系统、控制系统和电子信息系统等完美融合起来。所以。在整个现代电气技术中包含的内容非常庞杂, 所以在执行相关操作时需要对可能影响系统运行质量和效率的各专业要素进行综合考量和应用。
2 主要的建筑电气系统
2.1 中央控制系统
中央控制系统是建筑电气系统非常重要的一个组成部分, 中央控制室又是中央控制系统的核心, 其主要功能是经过变配电操作使系统形成回路。通常, 在建筑的电力系统建设时都需要在其中央控制室配置一个配电盘, 该配电盘主要为特别目的进行使用, 其可负荷程度要求必须在建筑物的最高要求以上。计算机是整个重要控制系统的核心, 所有系统中的设备都需要通过计算机来进行联络和管理, 能够为及时满足用户的各种需要奠定基础。系统中的中央控制室与控制符合中心之间的距离通常较近, 同事还要与用电设备保持相应的距离, 这样可以在电力自动化系统发生安全问题时对其进行及时处理和解决, 保证中央控制系统运行的安全性和稳定性。
2.2 电气监控系统
建筑物中的电气监控系统, 主要是为了随时检查设备的运行情况和预防故障的发生。一旦发生故障, 就需要及时停止电力系统的工作, 避免因故障造成的严乖影响, 损害整个建筑的正常运行。电气监控系统在运行中, 主要是通过以下几种方式进行:在对系统进行检测的时候, 首先是确保设备的正常运行, 将设备当前的运行参数输人监控系统中, 并且与系统中预设值进行对比, 从而对当前实际运行情况做出正常的判断。如果判断出设备运行情况发生了严乖的偏差, 或者已经产生故障, 这个时候就能够及时发出保护信号, 停止故障设备的运行。其实是要保证操作环节的正确进行。通过参考预设的指令操作, 与实际的操作步骤进行校正, 确保能够按照规定计划完成整个循环过程。需要注意的是, 电气监控系统需要输人和校对大量的参数, 在自动化水平较高的情况下, 可以单独设置不同的保护措施, 以分散危险, 保证设备的安全运行。
3 电气保护在建筑中的应用
3.1 安全保护接地
安全保护接地就是指电气设备中将不带电的金属和接地体保持连接状态。在建筑中, 安全保护接地涉及的范围十分广, 主要指是建筑物内部的用电设备和设备周围的金属构件。如果设备没有进行安全保护地接, 一旦绝缘外表遭到破坏们就会使得设备表层带电, 对人们的人身安全产生威胁。在并联电路中, 接地电阻量越小, 则经过人体的电流就会减少, 而人体的电阻是大于接地电阻的, 因此经过人体的电流就会远远小于接地体的电流, 对人体不会产生什么危害。因此, 在设置接地保护的时候, 要有效减小接地电阻, 这样才能更加安全的保证建筑内用户的安全和整个电气系统的正常运行。
3.2 直接接地
在自动化较为高效的建筑中, 有很多电子设备, 例如计算机, 供电设备和通讯网络设备。这些电子设备中都会存储着大量的数字信息, 并且在一定时间内进行更新和替换, 从而对整个建筑的信息完成采集, 整理和应用。在这一过程中, 系统主要是通过微电流来进行时间的, 设备之间以互联网为纽带, 互相联系, 保证设备的正常, 精准和稳定运行。这样就能确保供电电源能够及时满足用点需求。采用直接接地一般都会采用截面较大的绝缘铜线, 与基准的电位相连接, 这样就会与大部分电子设备实现直接接地。
3.3 交流工作接地
交流工作接地就是确保变压器中的中性线或者中性点接地。在配电系统中, 需要采用辅助等电位接线端子, 并且设置于箱柜之中。在设置过程中, 要防止辅助等电位接线端子与其他线路混合, 也不能暴露在箱柜以外。采取中性点的地接方式, 能够确保进行继电接地, 将单相电弧中的接地电压消除, 避免了零序电压的转移, 从而保持电压的平衡, 确保系统的低压的条件下运行。
3.4 防雷接地
防雷接地是在建筑工程使用中最为常见的一种电力系统建设环节, 只有采用合理的技术和设计方案进行防雷接地设计能够确保我国建设使用的安全性, 为我国建筑工程质量提高奠定良好的基础。开展建筑电气系统接地防雷工作能够在很大程度上避免雷击对建筑造成的影响, 增强建筑的稳定性, 实现对建筑结构的良好保护。
4 结论
综上所述, 现代电气自动一体化技术是决定建筑电气工程建设质量的重要因素。该技术目前已经成为建筑建设过程中运用的一项非常普遍的一种技术, 其中包含了很多不同技术领域、不同专业的技术, 该技术在建筑电气工程建设中的应用对建筑电力系统运行素质及质量提升都具有非常重要的意义, 是完善我国建筑中电力系统建设质量的重要举措之一, 对我国建筑工程整体建设质量提高起到非常积极的作用, 能够确保建筑用户的用电安全性, 提高居民日常用电的质量, 完善居民用电的居住环境。
摘要：近年来, 我国的建筑行业在人们的需求量增加的推动下飞速发展。而人们生活水平持续提升也在一定程度上带动了人们对自身居住条件优劣的要求增加, 为建筑工程参与人员的工作也提出了更高的标准。随着高层建筑类型在建筑工程施工中的应用越来越普遍, 建筑电气工程建设的难度也逐渐增大, 建筑电力系统建设的难度也在不断提高。这就为电气自动化系统在建筑电气施工中得以应用奠定了基础, 本文将根据建筑行业发展的实际要求对电气自动一体化在建筑中的应用情况进行简要分析。
关键词：建筑电气技术,电气自动一体化,应用
参考文献
[1]李祥国, 荆利军, 劳文武.建筑电气自动化控制系统的应用[J].电子技术与软件工程, 2016, 14 (12) :144.
建筑一体化应用 篇10
本文以对中原油田经济适用房为例进行调查,中原油田拥有8万多人口,住宅总建筑面积约120万m2。但节能建筑只占3%左右,也就是说97%属于高耗能建筑,说明建筑节能工作还未全面起步。在原有住宅设计中,未将太阳能热水器与建筑设计融为一体,油田使用太阳能热水器的住户也主要为个人安装。随着使用太阳能热水器使用比重的加大,城市住宅建筑日益高度化,传统太阳能热水器将面对安装空间不够这一严峻现实。另一方面,人们对城市景观日益看重,希望太阳能热水器既能提供生活热水,同时又不影响城市景观。我们对新旧住宅太阳能热水器使用现状进行了详细的调查,进行分类总结(见表1)。
从表中可以看出,设计考虑不完善是影响太阳能热水器一体化住宅外观设计的主要原因。
2 一体化设计的方法与对策
为解决太阳能热水器与居住建筑一体化的问题,应当充分考虑到其居住建筑的特点。首先,无论是高层住宅还是多层住宅,都是由套型组成,没有大空间,平、立面结构和造型一般比较规整;其次,房间的功能性限制大,非常强调自然采光和自然通风;第三,住宅受造价限制较大,外墙应当尽量平直。由于住宅的这些特点,在造型处理上可以有大的体量变化,但一般很难打破层、套等单元性因素的限制。实际中常常利用相同元素的重复、增减来达到艺术效果。从这一点来看,住宅的造型设计较之公共建筑更有难度。但从另一角度来看,住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。太阳能热水器一体化的设计在住宅中表现技术美学是可行的。
2.1 根据建筑分类考虑
2.1.1 高层住宅
高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就,太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。由于管线和住户密度的原因,高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台,顶部的集热器只能为上部几层提供热水。所以重点在竖向上考虑集热器与建筑的协调。
(1)可以利用较大面积的集热器加强垂直构思。高层住宅其体形特征多为高耸挺拔。进一步加强垂直构思,可以使其更富于现代风格。集热器可以集中连续布置,也可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分,使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱应当尽量放置于室内,以免破坏立面整体效果,常常选用强制循环式或直流式集热器,并采用顶水式的管路。
(2)集热器的利用还可以体现在住宅部件和材料的处理上。可以在顶部或外凹部拉梁采用特有的体形或符号来加强标志性,以避免单调的感觉。太阳能集热器由于采用了吸收性涂层而具备特殊的色泽和质感,其表面非常光亮,如果将其与高层顶部的电梯间或水箱间结合,既可以起到装饰的作用,也能为上部几层的住户提供生活热水。在一些住宅中,常采用大面积的玻璃窗,利用出挑的集热板可以充当遮阳体。由它形成的阴影增加了造型的虚实对比和空间的层次。
2.1.2 多层住宅
多层住宅太阳能热水器一体化设计首先可以从形式和体量出发,由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托,争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以使用退阶和半接地式的设计。通过立体构成的切割手法,使整个体量的横断面类似于台阶或三角形。
一体化设计还可以借助局部的构件来表达技术特征和现代风格,因为受功能的影响,多层住宅体型的变化常会受到局限,此时局部的处理和构件的形式将起到重要的作用。
2.2 根据安装部位考虑
一体化设计的美学原则和手法以及构造方案与系统选择,是建筑师对太阳能热水系统所做的二次产品设计和加工,是实现“一体化”的关键步骤。内容包括安装部位选择和构造方案设计,既要考虑到保证太阳能热水器的工作效率,又要与住宅的结构、使用功能以及美观相协调。为了保证足够的日照时数,集热器可能的安装位置包括屋顶和南向的外墙和阳台。下面就不同的安装部位进行分别分析:
2.2.1 屋顶部位
当太阳能热水器安装在屋顶时,由于其位置较高,可以形成自然压头,管路选择比较灵活,既可以选择顶水式,也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度,自然循环式、强制循环式和直流式均可。但住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分,所以需要重点解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。
(1)平屋顶的安装。
在平屋顶安装时,要注意集热器的平面安装位置。应当尽量减少水平管路的长度,将集热器置于卫生间的上方。优点是此处的楼板为现浇混凝土结构,有利于设置管路和固定支架。
如果用户选择循环式热水器,则集热装置必须按一定角度倾斜安装,集热器须外加支架与屋面结构相连接。支架的冷轧钢板的厚度不应当小于2mm,不锈钢板的厚度不应小于1.5mm。屋面构造上可以在柔性防水上另加40mm厚混凝土刚性防水层,预埋铁件与支架焊接或螺栓连接。
如果用户选用了直流式热水器,则集热器可以直接水平安装在屋顶上方,减小风荷载,增加系统的安全性。而且,由于集热管和反射板的遮挡,使屋面的隔热作用有所加强,从而降低住宅顶层夏季室内温度,也使构造连接的热桥效应减至最小。调试时,安装人员根据当地的位置和自然地理情况旋转集热管,将吸热体的角度调整为最佳,就可以达到比较好的集热效率。
(2)坡屋顶的安装。
一般循环式太阳能集热器均需要一定的倾角,利用坡屋顶的结构坡度是很自然的。由于坡屋顶楼面下一般有吊顶空间,可以容纳横向管路,所以集热器的平面位置可以比较灵活。
在设计中,最好选择集热器与储水箱分离的热水系统,将储水箱置于吊顶内,可以减少屋面的荷载。在采用自然循环时,要求集热器不高于水箱水位;而采用强制循环则没有这种限制。
另一方面,可采用近期出现的质量分布比较均匀的水箱——集热器新型一体化太阳能热水器。屋脊式太阳能热水器克服了单管上下水、不能24小时随时用热水及操作繁琐的缺点,上水无需任何操作,通常天气热水随开随用,结构独特,适合于人字形屋顶,重心低,安装极其方便、稳固。坡屋顶横管式太阳能热水器最适合坡屋顶平房或楼房,水箱外形像“饼干”一样平贴于斜屋面,克服了各种太阳能热水器重心高、在坡屋顶上安装困难等缺点,安全可靠,外形平整,成片安装整齐美观(见图1)。其共同的特点是水箱与集热器结合在一起,降低了管路的造价。
2.2.2 墙面与阳台
在墙面或阳台安装太阳能热水器,可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点(见图二),可以成为立面构成的重要因素,这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差,所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。而且同坡屋顶一样,应尽量选择集热器与储水箱分离的系统,可以减小坠落伤人的概率。
3 太阳能热水器与建筑一体化的前景
随着行业的发展,技术的进步和人民生活水平的提高,建筑能耗也随之的提高,日益成为能源供给的沉重负担,燃烧矿物燃料所排放的烟尘等颗粒以及二氧化硫和氮氧化合物都会危害人体健康,是产生许多疾病的根源,还会造成环境污染;太阳能与建筑结合能替代常规能源,降低建筑的化石燃料的耗能,提高太阳能综合利用率,减少二氧化碳的排放量、降低温室效应;且太阳能热水器的性能已经可以满足用户全天候24小时随心所欲的使用要求,太阳能热水器与建筑通过屋面隐藏型、墙面阳台型的结合的方式,既可以产生热能或电能,又可以当作防水和绝热材料,还可以作表面装饰材料使用。从设计、建设开始就像对火、电那样,把太阳能(光热、光电)与房屋融为一体,这样既可以增添居住建筑的功能,也可以满足住户的实际需求,自然会提高居住建筑的档次。所以,把太阳能与居住建筑巧妙地结合起来,既起到装点效果,又节能环保,更好的创造了低能耗高舒适性的健康居住环境,为实现我国可持续发展战略具有重大意义。
参考文献
[1]作者佚名.太阳能与建筑一体化现状[J].中国绿色能源资讯网, 2008,(1).
推行建筑工程设计施工一体化 篇11
【关键词】建筑施工 一体化 资质 效率
一、前言
我国传统的建筑施工，由于在初级发展阶段技术相对落后，经营模式大而全的结构，使得设计与施工相对分离。在市场经济发展初期甚至这种分离模式一度造成设计和施工相互独立，一些小的建筑施工企业只能去借助设计企业的设计方案去招投标，或者是依附于设计企业揽活干。最近十几年开始逐渐的出现了一些施工与设计一体化的操作模式，但是以合作方式运行的比较多，真正一体化运营的所占比例很小，尤其是住宅建筑企业的一体化中，投资方来自很多行业转产经营的多，与设计的合作就更有局限性。这是目前住建部在推行发展施工设计一体化中要改造的主要个体。下面就进行一些相关分析：
二、目前建筑工程施工与设计的现状
在目前的建筑施工运行中，施工与设计的分离，一方面造成了相互之间的沟通交流障碍，具体的施工细节设计方参与相对少，在施工中遇到的设计不合理问题重复反馈，造成施工效率低下，施工成本高；另一方面，相对独立的运行模式，造成人工成本浪费，设计方和施工方有一定的人员重叠，比如现场勘验人员，这就造成了成本虚高。而实行设计施工一体化就可以很好地解决这些问题，在施工中参与设计，设计和施工人员一起进行现场勘验，就可以提高工作效率、缩短工期和降低成本。但是，目前的施工与设计一体化的运行现状与设想目标还有一定的距离，主要由以下几点：
（一）设计施工一体化的企业在住宅建设和市政工程中实施的较少，主要集中在化工、冶金和铁路等大型施工工程中。
（二）实行设计施工一体化受最初勘验设计思路引导的影响，勘查设计企业要比建筑施工企业多。
（三）由于工程招投标中的合作案例较多，被这种分散性合作形式限制真正实行设计施工的企业很少，特别是中小型施工企业更是非常少。
（四）我国目前的设计施工一体化中的运行模式有很多种：一是施工企业与设计企业合作，共同参与招投标，中标后共同参与工程的施工与设计，双方具有独立性；二是由施工企业单独竞标，中标后另行招标的方式进行分包，再统一管理；三是大型的施工企业内部项目分工实现的施工与设计一体化，这是效率最高的运行模式，能够最大限度的进行充分合作，实现技术融合，可以极大地降低成本。
三、实施建筑工程设计施工一体化面临的问题
我国实施设计施工一体化存在着管理政策不配套、市场运行环境和企业内部经营模式和技术力量不具备等障碍，所以，一体化进程得不到普遍推广。主要是存在以下几点问题：
（一）在勘验、施工的准入政策上，人为地将设计与施工分离，造成在实施过程中的政策壁垒，政府的主管部门隔离，限制了施工设计一体化的发展。
（二）施工与招标的人为分离模式，影响了一体化运作，设置了发展的障碍，有些项目方由于利益和权利驱使，不愿采用一体化发包方式，人为地把项目分解发包。甚至是分段承包、制定承包，这些都影响着一体化的培育。
（三）设计市场的短平快运作方式，使得设计初期和后期的设计质量和收费标准不合理，初期设计图纸不够深入，设计和施工方沟通较少，也影响一体化的进行。
（四）社会普遍对施工与设计一体化认识不足，在相关的政策制定、学术研究和认可接受程度上还存在很多不足，推行一体化的范围较小。
（五）社会认知程度及工程发包操作模式的限制，使得很多设计与施工一体化的公司从形式上变成了“皮包公司领导下的合作组”，基本上类似于临时拼凑的团体，与一体化的要求相距甚远。
（六）企业内部缺乏必要的管理制度和施工技术人才，长期的独立发展模式，使得企业内部还不具备合作运行的管理制度以及高素质的综合型人才，还不能从单一运行转向复合型运作模式。
（七）国家在一体化运行的推广中缺乏相关鼓励政策。
（八）相关企业的资质达不到一体化的标准要求，往往建筑施工企业中虽然也有勘验设计人员，但往往是水平低，达不到专业设计公司的技术水准，设计公司的施工单位又往往是挂靠的资质很低的施工企业，拼凑的合作公司在企业资信、技术装备、管理水平和资质等方面不能符合审批条件。
四、实施建筑工程施工设计一体化要解决的问题
通过上述问题分析，对于一体化进程中的问题解决思路，提出以下几点改进建议：
（一）国家要建立相关的税收及准入政策，鼓励企业实施设计施工一体化，推动建筑施工企业的健康发展，特别是住房建设企业的一体化。
（二）市场在招投标、勘验验收标准方面建立相应的引导环境，特别是政府主持的开发项目中，尽量减少分项发包和暗箱操作的指定发包，建立一体招标方式，引导一体化的发展。
（三）设计和施工方之间要相互沟通交流，在整个工程施工中，双方全程参与，加强协作能力，培育合作机制。
（四）社会个科研机构、学校要着力培养综合型专业技术人才和高素质管理人才，为一体化建设提供技术力量。
（五）完善企业的资质审批管理工作，建立严格的资质分级标准，引导企业培养综合性管理企业，杜绝临时拼凑的企业滥竽充数。
五、结语
施工与设计的一体化发展，能够有效地减少施工环节、促进招投标的健康发展、加快建筑施工企业的技术发展、降低建筑成本，同时也能有效的规避无资质或资质低的施工企业对建筑市场秩序的扰乱，促進建筑市场的良性发展。但是鉴于目前的发展现状，今后要做的工作还很多，需要我们相关行业共同努力，不断推动设计施工一体化的发展。
参考文献：
[1]李德全，郑翔，《我国建筑也设计施工一体化发展研究》，建筑科学，2012
建筑一体化应用 篇12
关键词：国家康居示范工程,绿色建筑,光电一体化,可再生能源,节能减排
1项目概况
华源·圣地欣城项目位于新疆库尔勒市经济技术开发区迎宾路与拥军北路交汇处。建设用地面积约36万平米, 总建筑面积约77.8万平米, 其中地上建筑面积约66.7万平米。
项目定位:国家绿色建筑示范工程;国家康居示范工程;国家光电建筑示范工程。
技术亮点:1、建筑节能65%;2、中水回用技术;3、有机垃圾生物降解处理技术;4、太阳能光电建筑一体化技术;5、太阳能生活热水与建筑一体化技术;6、小区物业管理智能化监控收费技术;7、小区地下空间双层机械停车技术;8、小区景观保障技术。
库尔勒属温带大陆性干旱气候, 总日照数2990小时, 年太阳辐射总量为5850-6680MJ/m2, 相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2, 日照充足, 太阳能日照资源丰富。结合当地优良的太阳能资源, 本项目申报了国家住建部、财政部太阳能光电建筑一体化应用示范项目, 发电功率458.54KWH, 并于2014年6月12日通过国家住建部、财政部验收。
发电用途:分布式光伏发电, 在低压侧并网, 主要用于地下车库照明供电, 生物垃圾助理站, 中水处理站动力供电, 小区居民用电等。
目前光伏发电技术比较成熟, 材料价格比较合理, 国家发改委、住建部、财政部及各级政府也逐步推出了政策倾向和支持的政策, 光伏发电的应用具备了规模化推广应用的条件。
2太阳能光电建筑一体化技术应用
本项目为太阳能光电建筑一体化应用示范项目。项目结合21栋建筑载体的具体情况, 拟采用两种方式实施太阳能发电内容。
系统组成: (1) 、光伏组件的支撑系统; (2) 、光伏组件系统; (3) 、光伏逆变系统; (4) 数据监测与远传系统。
(1) 光伏组件的支撑系统
1、结构
本项目光伏与建筑一体化采用平支架与高支架方式, 支架均与建筑结构连接并经建筑设计单位计算其支架结构强度、屋面承载, 在项目规划时充分考虑了布置太阳能光电建筑的实施方案, 所有的建筑朝向为南偏西28°, 并布置在小区南侧, 获得了良好的日照条件。
2、屋面保温
由于该项目地处寒冷地区, 光电建筑一体化光伏组件不具备保温功能, 建筑保温功能由建筑屋面的保温层予以保障。光伏组件安装在建筑的坡屋面上, 与建筑屋面留有100mm的距离, 有利于建筑光伏板通风散热, 并为建筑屋面提供遮阴, 减少屋面蓄热, 具有一定的建筑节能作用, 不影响建筑的屋面的天际轮廓线和内部景观。
3、屋面防水
本项目光电建筑一体化安装在建筑屋面上, 所有与建筑连接部位均采取了二次防水措施, 建筑屋面整体防水由屋面防水层保障。
(2) 光伏组件系统
本项目共选用21栋建筑作为载体实施光电建筑一体化, 根据户型屋面不同, 将载体分为如下类型, 并根据不同类型采取不同实施技术方案 (见表1) :
实施类型一, 适用于1#、2#、3#、88#、89#楼, 这五栋楼均为6+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。
实施类型二, 适用于5#、6#、15#楼, 这三栋楼均为6+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。
实施类型三, 适用于7#、91#楼, 这三栋楼均为5+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。
实施类型四, 适用于8#、9#、10#、11#、12#、90#、92#、93#楼, 这三栋楼均为5+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。
实施类型五, 适用于16#楼, 该楼为高层建筑, 共17+1层, 采用高支架方式。
实施类型六, 适用于22#、23#楼, 该楼为高层建筑, 共17+1层, 采用高支架方式。
本项目的六种实施类型共安装光伏组件2326块, 装机458.54k Wp, 累计安装光伏方阵3839!。如表2:
光伏系统的一个主要内容是光伏方阵, 光伏方阵是由光伏组件经线路连接而组成, 因此光伏组件规格的选型直接影响到光伏系统的各项参数指标。
综合本项目申报与实施的要求, 在组件中我们选择两种不同的组件, 以满足系统装机的总量要求。
组件一:选择P L M-200M-72单晶硅光伏组件, 外观尺寸1580×808×40mm, 重量16公斤。光伏组件参数如表3:
组件二:选择PLM-190M-72单晶硅光伏组件, 外观尺寸1580×808×40mm, 重量16公斤。光伏组件参数如表4:
(3) 光伏逆变系统
项目共分21个子系统, 逆变柜为21个;根据各子系统的装机功率, 项目选用20k W、30k W、50k W三种规格的光伏并网逆变器。
多层光电建筑一体化支架方案
高层光电建筑一体化支架方案
该产品采用美国TI公司DSP芯片作为控制部件的数字信号处理, 具有以下优异特性。
逆变部分采用开关速度快、功耗小的智能IGBT (IPM) 作为功率器件。逆变变压器又是采用高效完全隔离型的, 所以逆变器具有输出波形失真小、动态特性好、逆变效率高的特性。
控制部分是采用高速度的微处理器为核心的控制部件, 所以具有输出过载, 输出高、低电压保护动作快, 抗干扰能力强, 稳压精度高等特性。
输出短路保护, 采用输出回路检测保护和模块饱和压降检测等双重保护, 从而大大提高短路保护的可靠性。
逆变器输出部分装有射频滤波器, 使逆变器所带的负载 (电网) 免受高频谐波干扰。
友好的人机接口界面, 通过显示面板就能很清楚的了解系统的运行状态。比如:直流侧电压、电流、网侧电压、电流、频率等参数都能显示。
有各种报警功能, 比如有电网异常报警, 光伏组件输出欠过压报警等等。
具有直流输入手动分断开关, 交流电网手动分断开关, 开关机操作按钮等。
适应严酷的电网环境。
MPPT自寻优技术, 最大限度提高系统的发电量。
本项目中选用的柜式光伏并网逆变器, 其特点如下:
1、数字化DSP控制。
2、原装日本三菱智能功率模块组装。
3、MPPT控制, 适时追踪太阳能最大输出功率。
4、纯正弦波输出, 自动同步并网, 电流谐波含量小, 对电网无污染、无冲击。
5、扰动检出技术, 实现反孤岛运行控制。
6、完善的保护和报警功能。
7、配备RS485/RS232、以太网、Gsm通信接口, 实现远程数据采集和监视。
壁挂式光伏并网逆变器
根据各子系统的装机功率, 本项目选用10k W、15k W、20k W三种规格的壁挂式光伏并网逆变器。
该产品采用美国TI公司DSP芯片作为控制部件的数字信号处理, 具有以下优异特性:
1、高效的MPPT及转化效率
2、三电平PWM逆变技术
3、功率因数范围超前0.9至滞后0.9
4、中/英文液晶显示界面, 可自由设置各项运行参数
5、自动识别电网相位
6、完善的保护功能
7、极低的夜间损耗
8、直流隔离开关
9、通讯接口丰富
10、户外防水型设计 (IP65)
11、三路独立MPPT跟踪, 可灵活配置成两路或单路MPPT跟踪
12、软件可在线升级
系统设计
本项目的光电建筑一体化设计将光伏电站安装至多层建筑及高层建筑屋顶上, 建筑结构为框架结构, 光伏方阵方位角随建筑朝向约南偏西28.9°, 结合屋面坡度及支架角度, 各楼座上光伏方阵倾角各不相同。
本项目是住建部太阳能光电建筑示范工程, 根据住建部数据平台监测要求, 系统配置环境监测仪、工控机、显示器等监测设备。
工程配置原则:1、采用单晶硅光伏组件;2、采用用户侧并网发电系统, 就近并网, 3、遵守《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》。
并网方式
本光伏发电系统由21个光伏子系统组成, 每个子系统由一个支架系统、光伏方阵、汇流箱、逆变器、线缆等部分构成。本光伏发电系统共配置21台并网逆变器, 系统装机总功率为458.54k Wp。
考虑到节能, 地下车库照明灯具改为LED灯具, 届时照明用电将节约50%的用电量。根据小区实际建设情况, 光伏系统并网分为两部分。第一部分总计160.14k Wp带中水站设备、生物垃圾设备用电;第二部分总计298.4k Wp, 带地下车库, 面积约8.7万平米, 正常照明用电量预计为300KW。
光伏组件经线路连接, 通过汇流箱接至光伏并网逆变器, 并网逆变器进行DC-AC转换后, 通过线缆引至地下车库内配电室的照明配电总箱, 白天向地下室照明灯具提供电源。电气接线如图4所示:
(4) 数据监测与远传系统
数据监测与远传系统配置
本项目光伏发电系统配置计算机监测系统, 由计算机监测系统实施整个发电站的监测控制, 并向主站端发送信息。计算机监测系统可实现所有开关量的采集, 并与太阳能逆变器等装置实现通信。监测系统将所有重要信息传送至监控前台, 并最终上传至住建部数据中心。见图5:
远程上传系统
光伏项目数据远传住建部数据中心系统是光伏项目的一个重要环节, 所有的光伏项目在接受国家住建部验收时, 必须将辐射、环境温度、组件温度、总发电量4种数据上传到住建部数据中心, 同时还可显示折合的减碳量、粉尘、二氧化硫、氮氧化物等的减排量, 21个子系统运行工况参数等。
减排量测算
本项目光伏系统25年内年均发电测算为59.4万k Wh, 节能和减排量见表5 (数据取整) , 25年累计节约标准煤5065吨, 减排粉尘4040吨、二氧化碳14809吨、二氧化硫445吨、氮氧化物222吨。
通过上述分析可知, 本光电建筑一体化项目具有可观的节能减排效益。
3实际运行状况及分析
根据实际运行图表数据分析, 光伏实际运行天数到目前为止为30天, 总发电量为7.9万k Wh, 平均每天发电量为0.26万k Wh, 达到了设计要求。运行情况分析如下:
1、通过运行监控数据发现, 光伏组件受当地天气情况影响, 晴天, 多云、阴天、下雨均会引起太阳能光伏发电量的曲线变化。这说明光伏发电站与天气的好坏有直接关系。
2、光伏发电系统的运行维护是正常运行的核心工作, 每天要对21个子系统进行监控数据的检查和巡视, 及时发现问题, 由于该项目地处塔克拉玛干沙漠边缘, 春秋风沙较大, 所以要定期进行光伏板的除尘和清灰工作提高发电效率。由于库尔勒市冬季基本不降雪, 对光伏发电影响不大。
3、目前对光伏发电系统已进行每天的运行参数记录, 下一步根据每月、每季度、每年的运行参数、数据进行分析积累, 通过运行数据和设计数据参数进行分析对比, 发现今后设计和实际运行存在的问题, 为今后光电建筑实施积累实际的经验数据。
4、从光伏板温度和室外环境温度的监控曲线来看, 两个曲线基本一致, 说明光伏板的通风、散热条件良好。
5、光伏发电监控设备已经与住建部监控中心联网, 运行状态良好。
6、一个月发电量为7.9万kwh, 实际用电量为8.5万kwh (部分用于施工用电) 。由于地下车库全部为LED智能照明, 按照目前的发电量, 完全能满足地下车库照明需求, 有部分余量将用于中水处理站、有机垃圾生物降解处理设备及部分公共照明用电。
7、运营一个月共节约标准煤26.94吨, 减少二氧化碳排放78.78吨, 减排粉尘21.49吨, 二氧化硫2.36吨, 氮氧化物1.18吨, 相当于增加森林面积1.05万平方米, 按居民用电价格折算产生效益3.9万元。
4结语