照片：AEE INTEC
如果要將太陽能供熱系統(tǒng)集成到辦公室或多戶家庭建筑物中，那么捕獲太陽能的立面是一個(gè)特別吸引人的選擇，因?yàn)榕c需要加熱或占用多少地板空間相比，可用的屋頂面積通常相對(duì)較小。作為IEA SHC Task 56的一部分而成立的國際研究小組現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建了一份名為Design Guidelines的報(bào)告，以幫助建筑師和規(guī)劃師評(píng)估和優(yōu)化建筑集成太陽能系統(tǒng)（BISES）。這項(xiàng)研究由在奧地利因斯布魯克大學(xué)工作的Fabian Ochs協(xié)調(diào)，并導(dǎo)致該報(bào)告于今年6月發(fā)表（請(qǐng)參閱所附文件）。
很難量化使用先進(jìn)的太陽能立面來發(fā)電或供熱或收集日光的好處，因?yàn)橥ǔ：茈y評(píng)估立面如何與建筑物的室內(nèi)環(huán)境和能源管理系統(tǒng)相互作用。為了闡明該問題，F(xiàn)abian Ochs和他的Task 56研究團(tuán)隊(duì)分析了影響不同外墻解決方案可行性的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素。然后，他們使用他們的發(fā)現(xiàn)來開發(fā)關(guān)鍵性能指標(biāo)，以幫助評(píng)估和優(yōu)化幾乎零能耗的建筑物，并在成本最佳水平上實(shí)現(xiàn)最大的一次能源節(jié)省。
由幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化辦公單元組成的模擬辦公大樓（左）（右）
圖：因斯布魯克大學(xué)
標(biāo)準(zhǔn)化辦公單位
基于標(biāo)準(zhǔn)化辦公室單元與一個(gè)窗口，27米上的非住宅項(xiàng)目組進(jìn)行虛擬案例研究2的地面空間和81微米的體積3通過Eurac研究，意大利指定。該辦公盒已在多種仿真工具中實(shí)現(xiàn)。通過使用幾種節(jié)能技術(shù)之一，在三個(gè)位置（羅馬，斯圖加特和斯德哥爾摩）進(jìn)行了所有模擬，例如，包括PV外墻和熱泵的系統(tǒng)，外墻集熱器和預(yù)熱環(huán)境空氣的PVT單元。Ochs說：“標(biāo)準(zhǔn)化的盒子模型已經(jīng)在網(wǎng)上公開提供，因此可以供其他研究人員和計(jì)劃者使用。” “它幫助我們模擬了由多個(gè)單元組成的大型建筑物。”
有關(guān)虛擬案例研究，系統(tǒng)變體和結(jié)果的全面描述，可以在187頁的標(biāo)題為“系統(tǒng)仿真結(jié)果”的報(bào)告中找到（隨附于此新聞文章）。還有上面提到的較短的49頁文檔，稱為“設(shè)計(jì)指南”，該文檔向從業(yè)人員介紹了研究人員所使用的方法以及較長版本中的一些發(fā)現(xiàn)。
優(yōu)化的20年生命周期成本
任務(wù)56的成員分析了建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，HVAC配置和先進(jìn)的采光等控制策略如何影響辦公樓的一次能源和成本節(jié)省。他們遵循歐盟關(guān)于零能耗建筑的建議，使用生命周期成本（LCC）比較安裝在新建建筑和翻新建筑中的變體。“然而，現(xiàn)實(shí)是，關(guān)于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的決策仍然經(jīng)常基于如何將投資成本保持在最低水平來做出。相比之下，考慮到該解決方案的初始投資和20年來的運(yùn)行成本，LCC方法顯示出最具成本效益的解決方案。” Ochs說道。
這些行顯示了斯德哥爾摩（Sto），斯圖加特（Stu）和羅馬的辦公樓中每個(gè)不可再生一次能源單元的生命周期成本和HVAC配置的最小差異。LCC包括20年的投資，維護(hù)和運(yùn)營。HP代表熱泵，DE代表直接電。
圖表：因斯布魯克大學(xué)
圖中的所有線都具有相對(duì)平坦的基數(shù)，并且最具成本效益，不可再生的一次能源水平為135至145 kWh /m²和年。結(jié)果取決于氣候，羅馬的LCC差異最小，斯德哥爾摩的LCC差異最大。
在斯德哥爾摩，優(yōu)質(zhì)的外殼和熱泵將成為成本最優(yōu)的解決方案，其不可再生的一次能源需求約為140 kWh /m²a。在斯圖加特，可以通過熒光燈，高質(zhì)量或高品質(zhì)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及電加熱來獲得最佳效果。如果要使用LED，則將它們與熱泵結(jié)合使用將比其他類似解決方案降低更多的成本，并達(dá)到所有LED中最低的LLC。同樣，建筑物集成的PV可以將辦公樓的一次能源需求減少到80 kWh / m 2 a。但是，鑒于當(dāng)前的情況，將需要采取激勵(lì)措施，使該技術(shù)在中歐和北歐在經(jīng)濟(jì)上可行。
在羅馬，信封的質(zhì)量對(duì)一次能源節(jié)省幾乎沒有影響。盡管如此，幕墻集成式光伏系統(tǒng)仍具有經(jīng)濟(jì)可行性，因?yàn)樗鼈兛梢詫⒁淮文茉葱枨笙鳒p到創(chuàng)紀(jì)錄的75 kWh /m²a的最低水平。
本文描述的報(bào)告（即系統(tǒng)仿真結(jié)果和設(shè)計(jì)指南）并不是IEA SHC Task 56（為暖通空調(diào)和照明設(shè)備構(gòu)建集成太陽能信封系統(tǒng)）的唯一交付成果，該任務(wù)于2020年1月結(jié)束。如果您需要，請(qǐng)?jiān)L問Task 56網(wǎng)站想要了解有關(guān)其工作的更多信息或下載研究小組使用的報(bào)告和工具：https : //task56.iea-shc.org/。
