当前课程知识点:绿色建筑与可持续发展 > 第四讲 绿色建筑技术辨析 > 4.1 绿色建筑技术辨析(一) > 4.1.1 太阳能利用(一)
下面我来讲第四讲
绿色建筑技术辨析
经常有朋友会来问我
我是在做绿色建筑了
您是绿色建筑专家
能不能给我推荐点
绿色建筑技术或者产品
那么实际上这个问题是很难回答的
如果您听完了我讲得这一章
您就可以明白了
本讲我的主旨就是想让大家知道
应该怎么样的去理性的选择和推广
绿色节能的建筑技术
我们经常可以在各种媒体上
看到一些绿色建筑技术的它的介绍
但是这些介绍都是讲这些技术怎么怎么好
那么我们今天呢
就想对这些技术进行一些分析
大家都知道
世界上没有包医百病的药
你不可能说跑到医院去
我现在生病了
你给我推荐点什么好药
那个医生一定会给你对症下药
而不是说
我现在世界上有什么好药就推荐给你啊
这一定是庸医了
那么有的药在有的人身上是好药
但是有的药用在有的人身上
就变成了毒药了
其实我们很多所谓的绿色建筑的技术
就像这些药
有的时候它用起来非常好
有的时候用起来就非常不好了
那么今天呢会谈几种主要的
包括太阳能利用
这些包括光伏板和热水器
还有零能耗建筑
墙体保温和双层皮幕墙
还有住宅中的中央空调
地缘热泵
集中供冷
最后还会介绍一下
关于空调的变风量系统
先说一下太阳能光伏发电
大家一听说绿色建筑或者节能建筑
大部分人都会不约而同的想到
我要装多少光伏板
好像说一装光伏板就是节能建筑了
或者说就是绿色建筑了
我们先来看一看一些照明方案的对比
因为建筑中我们用电的话往往都是用在灯具上
特别是办公建筑
那么我们比一下
天然采光方案和用光伏发电
再用节能灯的照明方案
那么如果我们开相同面积的天窗
屋顶上开相同面积的天窗
或者在垂直墙上开垂直的窗
我们这些窗户呢
一般来讲太阳光的透过率
按照70%算也并不高
而天然光的它的光效 我前面讲了
1瓦是104流明左右
而光伏发电呢
当然我们可以对应这个天窗或者垂直窗
我们可以在屋顶或者墙面装光伏板
装相同面积的光伏板
那么按它的发电效率
年平均发电效率13%算
那么这个数已经是非常非常高的数了
实际上是做不到的
那么这个光伏板发出电我们用节能灯
拉到室内照明
那么我们可以看到 天然采光的方案
这些天然光进到室内
1瓦天然光可以获得72.8流明的光能
也就是光通量
而用光伏发电再加上节能灯这个途径
它最后只能得到9.1流明光通量
那么我们可以看到同样1瓦的太阳光
进到我们桌面上可以用来照明的
这个数字相差了8倍
但是左边这个天然光的方案
被认为说是一个低技术的途径
你看很多世界上的
什么绿色建筑评价体系中
都没有专门对这样的方案进行加分的
而右边这个光伏发电的照明方案呢
在很多绿色建筑评价体系中
它都有加分项
那么这些光伏发电呢
还在很多国家
都得到了政府的资助 给予补贴
但是实际上低成本的天然采光方案
它能获得的光能是光伏发电方案的8倍
那么到底用哪个更合理呢
我想大家都会自己进行评价
另外还有风力发电
这些都有一些典型的案例
用在民用建筑上的
那左边这是迪拜的大楼
上面装的风力发电机
右边呢这是伦敦的一个高级住宅
这个建筑它装了三个风力发电机
我们可以看到
它这个风力发电机所发的电量
能够覆盖这个楼所消耗的8%的电能
我们再来看看太阳能光伏板
它的发电效率和收益的情况
目前光伏板最高的效率是15%左右
这个是在实验室中测得的
它的要求是阳光垂直入射
而且呢周围空气的温度呢
是25度 而且是新的
上面很干净 没有尘土
但是这个光伏板它的发电效率
会随着这些因素而降低
比如说太阳光的入射角不是垂直了
这个是经常出现的
当我们的光伏板装在建筑上的时候
多半是不能动的
那么太阳光是全天却是会动的
它的入射角都在不停地改变
绝大部分的时候都不是垂直入射
那么光伏板老化积尘
对它都有严重的影响
可以说在我们的实践中
这个影响是最大的
第三 如果光伏板周边的环境空气 温度高于25度
那么每高一度就会降低0.4%的效率
那么只要升高10度
比如说25度的空气升高到35度
那么它的效率就会下降了4%
这是非常明显的
而且由于光伏板
它吸了太阳热之后
由百分之几或者到15%这样的热量
它发了电了
其余的热量它就会散发在光伏板的周围
去提高空气的温度
这会导致光伏板周边的空气温度更高
这就是为什么很多光伏板都需要通风的原因
还有一个问题
就是一个建筑装了光伏板后
但是被周边的建筑遮挡了
遮挡了它太阳入射的途径
这样呢 这个光伏板的效率就发挥不出来了
这是天津大学的一个研究生论文
它对不同类型的屋顶光伏板进行了实验研究
他把这个成果应用到中国不同的地区
也就是说不同的纬度 不同的太阳辐照度的地区
来测算一下全年的情况下
它的光伏板的平均效率的情况
从这个图中我们可以看到
除了在哈尔滨和北京的冬季
这个光伏板的发电效率比较高以外
其他在南方以及在北方的夏季
绝大部分的时候
光伏板的发电效率是8%左右
所以这个与它的实验室的效率
有着非常大的差别
如果我们假定
水平面上放置的光伏板
它的年平均发电效率是8%
不考虑积尘 老化和遮挡的影响
我们就可以算出这个光伏板
在拉萨 北京 上海 广州 重庆
不同地区它的全年的发电量
纵坐标给出的是
每风值千瓦的光伏板
它的年发电量的千瓦时数
那我们可以看出在屋顶水平面
放在屋顶的朝南45度角和南立面
这种不同的情况下
它的光伏板的每年的发电量又是多少呢
我们可以看到在拉萨和重庆
有着巨大的差别
甚至在重庆的南立面安装的这样的光伏板
实际上它的年发电量
只有在拉萨的发电量的一个零头
这个差别是巨大的
那么有朋友可能会问
那不管它发电多 发电少
毕竟是可再生能源发电
那我们都是占便宜的
可以这么说吗
我们再看看一些实际的运行数据
刚才我给的是理论估算值
那么实际运行的数据
往往不如理论估算的值高
这个是在2006年《太阳能学报》发表的一篇学术文章
介绍的是北京的一个
光伏示范电站的测试结果
这个光伏电站的数据呢
实际上已经运行了一年了
最后发现正南垂直面安装呢
它的发电量与理论值是非常接近的
而屋面正南倾角15度安装
它的发电量却远远低于理论值
是比理论值的一半多一点
那么为什么会出现这种情况呢
是什么导致的在屋顶的发电量
还小于正南垂直面的发电量呢
这篇文章给出的结论是
屋面积尘
这是一个非常严重的影响
导致屋面光伏板的发电量大大的下降了
那么如果我们看
这些发电量是我们白白获得的了
那么到底它是不是就是绿色的呢
那实际上我们应该从
它的全生命周期来进行分析
那么就是像刚才这个问题
我们只考虑了这个光伏板
整个生产过程中它的耗能
并不考虑它的生产过程中
它排放污染物的影响
那么我们看看它的生命周期中
它的环境影响到底是什么样的
那么我们有一些基本的数据
那么在中国很多的学术文章估算出
1000瓦峰值的光伏发电的系统
它的含能大概是5400到6700千瓦时等效电
那么我们再看下面这个表
这个表呢是在不同的城市
在不同的屋顶安装角度和南立面安装的光伏板
它的环境影响回收期
也就是说我要用多少年的发电量
才能够覆盖掉我生产过程中的
这个等效电的电量
最后我们发现
一般的来说都要超过三分之一
到三分之二的生命周期
来补偿这个生产过程中的能耗
而太阳能光伏板的寿命
一般被认为是15到25年
但实际在我们的应用中
它的这个寿命要短得多
从这个表中我们可以看到
如果这个太阳能光伏板
它的效率低到5%的时候
那在广州 重庆这个地方使用
它的意义就不大了
那也就是说
它的整个生命周期都在用于补偿
生产过程中的能耗
那么如果这个效率因为积尘
因为这个老化而进一步下降的话
可能整个生命周期
它所发的电都不能补偿
它生产过程中的能耗
这样呢就不能说我们这么用
太阳能光伏板是绿色的了
所以怎么用太阳能光伏板
让它的发电量在它的生命期内
它的发电量是尽可能的高
才是保证这个太阳能光伏板
用的好的一个重要的因素
-课程前言
--课程前言
-1.1 建筑概论
-1.2 建筑与气候
-1.3 建筑与资源
-1.4 建筑与文化
-第一讲 建筑与气候、资源和文化--作业1
-2.1 什么是绿色建筑
-2.2 建筑与环境的关系
-2.3 绿色建筑相关的技术介绍
-第二讲 绿色建筑相关的基本概念--作业2
-3.1 建筑相关的能源消耗
-3.2 建筑使用过程中的能耗
-3.3 北方城镇采暖
-3.4 商业建筑节能途径
-第三讲 中国建筑节能状况与实现途径--作业(3)
-4.1 绿色建筑技术辨析(一)
-4.2 绿色建筑技术辨析(二)
-第四讲 绿色建筑技术辨析--作业(4)
-5.1 绿色建筑相关政策法规与标准(一)
-5.2 绿色建筑相关政策法规与标准(二)
-第五讲 绿色建筑相关政策法规与标准--作业5
-6.1 可持续建筑案例介绍(一)
-6.2 可持续建筑案例介绍(二)
-6.3 可持续建筑案例介绍(三)
-第六讲 中外绿色建筑案例--作业6