在全球范围内,能源问题越来越核心,许多国家最近实施了法规来优化建筑效率。例如,在欧洲背景下,欧洲委员会推出了“所有欧洲人的清洁能源”计划,其中包括建筑物指令(EPBD)和能源效率指令的能源性能的更新。截至2023年12月,修订后的EPBD设定了新建筑物的更高绩效标准,并为减少现有建筑物的能源消耗而更雄心勃勃。此修订包括整个建筑物,室内环境质量(IEQ)和化石燃料逐步淘汰的整个生命周期中的温室气体(GHG)排放的特定关注。虽然不明确专注于建筑集成的光伏技术(BIPV)技术,但对能源效率的强调暗示了BIPV的重要性,尤其是考虑到许多成员国正在将可再生能源整合到其能源法规中。
美国通用服务管理局(GSA)与美国能源部合作,正在评估GSA库存中联邦拥有建筑物中建筑物综合光伏(BIPV)日光展的现实性能。该技术将由体外建筑玻璃和Oldcastle建筑信封提供,并与对该技术的其他持续评估进行协调。
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给定的 BIPV 设计和管理工具的最新评论介绍了 BIPV 建模在设计和管理流程方面的最新发展,具有不同的详细程度,针对 BIPV 价值链中与地球物理、技术、经济和环境方面相关的各种利益相关者及其要求。它不仅仅关注 PV 建模,还从 BIPV 在设计和多性能建模和规划中的集成角度概述了 BIPV 工具。该报告研究了 BIPV 规划过程中目前可用的工具的特性和功能,以及潜在的发展和局限性,包括专门为 BIPV 设计的工具和具有模拟某些 BIPV 案例能力的 PV 工具。此外,报告还提供了有关这些工具在不同环境和不同 BIPV 类别中的局限性和可靠性的信息,指出了在整个过程中提供最高置信度和保真度结果以及积极用户体验的途径和工具选择。
为了实现这一目标,知识开发就足够了,而且要适度实现。大部分知识开发都是在国外或由有限数量的参与者进行的,知识传播很薄弱。在更广泛的光伏安装领域,以及建筑师、技术顾问和潜在客户中,都缺乏工程和产品知识。这加起来就是该技术的合法性很弱,技术指导很少,与建筑行业实践不匹配。创业实验也很薄弱,仅限于少数参与者,他们的背景缺乏多样性,他们提供的整体概念或标准化解决方案很少。此外,由于激烈的竞争性 TIS(BAPV,公用事业规模的光伏)和不公平的监管环境,BIPV TIS 新参与者的指导非常薄弱。在 TIS 的现有参与者中,由于专业活动数量少,社会资本发展薄弱。财政和基础设施资源大多充足,但缺乏经过适当培训的人力资源。
本报告的数据由多位学者按时间顺序多年来收集;David Meijvogel(2016 年)、Martje van Horrik(2016 年)以及 Tjebbe Vroon(2020 年)。David Meijvogel 特别关注了项目合作伙伴之间的不同利益,Martje van de Horrik 从建筑行业本身的角度深入探讨了障碍(荷兰语),Tjebbe Vroon 与乌得勒支大学 Wilfried van Sark 教授和咨询公司 Berenschot 的工作人员一起提供了非常完整的 TIS 分析。该报告以这些发现为基础,此外,还更加关注随着时间的推移人们对 BIPV 的看法的变化、不同政府机构的不同利益以及太阳能和建筑行业之间的固有差异。
第二种 FiT 方案包括:地面安装电站)、部分集成和完全集成系统,电价上涨。部分集成方案考虑了绝大多数现有建筑,光伏组件安装在平屋顶或与下层斜屋顶(BAPV)倾斜度相同的建筑。BIPV 将光伏组件作为建筑围护结构的组成部分,从而获得更高的激励。第二种 FiT 方案的另一项重要创新是考虑能源效率方面。这在全球范围内相当独特,遵循了第 192/05 号法令的指导方针和欧洲建筑能源性能指令 2002/91/EC 的实施。对于净计费方案下的电站,以及安装在新建筑上的光伏电站,电价进一步增加(最高 30%),从而提高了附属建筑的能源效率。第二个 FiT 方案的结果显示,超过 30% 的发电厂采用了 BIPV 全集成电价(数量和容量均如此),安装容量约为 2.3 GW,安装了约 78,000 个 BIPV 发电厂。BIPV 组件大多为标准组件和薄膜组件 [8]-[9],其集成方式符合 FiT 的定义和要求。
在最近的讨论中,作为可再生能源技术作为可再生能源技术作为可再生能源技术的长期生存能力引起了人们的关注。但是,目前存在明显的仿真工具,可以涵盖整个建模链。尚不清楚现有的PV和基于BIM的模拟工具在多大程度上可以有效地解决BIPV项目的复杂性。Therefore, this study aims to assess the process of existing simulation tools for BIPV energy simulation, three standalone PV tools (SAM, PV*SOL premium, and PVsyst), two Building Information Modelling (BIM)-based standalone PV tools (BIMsolar and Solarius PV), two plug-ins in BIM-based tools (INSIGHT for Revit, Ladybug Tools for Grasshopper/Rhinoceros 3D), and one计算机辅助设计和制图(CADD)工具插件(Skelion用于Sketchup)。基于一个具有三种不同类型的BIPV安装的现有建筑项目,本研究探讨了这八个工具在建模/导入建筑物几何形状,选择天气数据,设置系统布局和阵列,评估太阳能资源,估算能源损失并评估能源产生的能力。模拟结果与受监视的能量产量数据进行了比较,并通过偏差分析表示。建议着重于指出BIPV数字模拟的未来开发方向。本研究提供了对复杂建筑物设计中BIPV性能模拟数字化数字化的见解和指导。
•让新参与者参与TIS来填补空白并增加多样性,例如通过评估和交流市场潜力。•通过对路线图,创建市场,知识传播等的协作行动,增加了价值链中参与者之间的互动。•太阳能和建筑部门之间的桥接差距(文化和互动),例如需要在招标或资金电话中进行此类合作。•刺激进一步的创新和发展,例如生产的合理化和可扩展解决方案进行改造。•改善BIPV的法规,标准化和增加技术指南,例如通过确认BIPV产品作为建筑产品。•刺激BIPV市场,可以通过监管激励措施或要求来完成。•增加教育,培训和知识转移。
建筑集成的光伏(BIPV)是一项创新技术,可为几乎任何建筑物表面提供各种建筑信封解决方案,材料和颜色。这些BIPV产品可生产现场可再生电力,将建筑物从能源消费者转变为生产者。BIPV有望在城市的脱碳和能源弹性的过渡中起着必不可少的作用,从而有效地减少了能源消耗和温室气体的排放。缺乏设计BIPV系统的知识和指导,阻碍了该技术的广泛采用和创造性应用程序。作为一种补救措施,本指南提供了最佳实践和决策过程,以实现高效和弹性的体系结构。具有50多个带注释的参考图 - 屋顶,太阳阴影,雨屏立面,窗帘墙和双皮立面 - 以及24个国际BIPV案例研究,为建筑专业人士提供了具有技术知识和灵感的建筑专业人员,以在建筑环境中实现BIPV技术。