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光伏建筑在城市尺度下的大规模应用

导读: 在此背景下,荷兰的光伏建筑由建筑单体发展到城市规模的建筑群,尼乌兰(Nieuwland)光伏住区是其中的典型代表。

  荷兰地处欧洲西北部,濒临北海,在日耳曼语中“荷兰”意为“低地之国”,其国土有一半以上低于或几乎水平于海平面。荷兰也是世界上人口密度最高的国家之一,它的人口密度超过400人/平方公里。为了生存和发展,荷兰人竭力保护原本不大的国土,有序利用现有资源并十分重视环境保护。基于本国能源安全和温室气体减排的国际义务,荷兰政府对可再生能源发展采取了积极支持的态度,从20世纪80年代开始可再生能源的开发和利用,并于20世纪90年代末进入了发展高峰期。在此背景下,荷兰的光伏建筑由建筑单体发展到城市规模的建筑群,尼乌兰(Nieuwland)光伏住区是其中的典型代表。

  尼乌兰住区是荷兰中部城市阿麦斯福(Amersfoort)的一片新开发居住区,在当地政府和电力供应商的支持下,尼乌兰建成了全球首个规模达1兆峰瓦(太阳能装置容量计算单位)的光伏住区。该住区包括500多栋住宅以及学校、幼儿园、运动中心等社区配套,这些建筑上安装了总面积达1.2万平方米的光伏组件,年发电量达1兆千瓦时,相当于300户家庭的用电量。荷兰当地政府和电力公司在该地区发展光伏住区的考虑是:探讨太阳能光伏大规模应用对城市形态的影响,通过大规模使用光伏材料降低其生产成本,在光伏建筑设计和光伏电力系统设计上积累经验,验证光伏系统运行维护方式和产权运作模式等。

  光伏住区的规划和建筑设计

  建筑利用太阳能的潜力受到建筑朝向的影响,而在城市尺度下,建筑朝向与规划的布局和道路的走向关系密切。为使每栋住宅尽可能利用太阳能,尼乌兰住宅前的道路走向以东西向为主,住宅得以朝南。规划预计每户住宅20平方米以上面积的屋面和墙面可以安装光伏板,500户光伏规模可达1兆峰瓦以上。

  为了能同时完成整个居住区规模的住宅设计,也为了激发建筑师设计光伏住宅的创造力,该住区又划分成若干地块,每个地块上的建筑由一个建筑设计事务所负责主持设计。由于尼乌兰住区是全球首个大规模的光伏住区,参与设计的大多建筑师并没有光伏建筑的设计经验,因此,政府为建筑师制作了一本设计帮助手册,便于建筑师在住宅设计中考虑光伏组件布置的方位角和倾斜角,了解光伏组件的通风、光伏组件与屋面集成的构造设计。最终,建筑师设计出形式多样的光伏住宅,光伏组件朝向南、西南、东南,倾斜角在20度至90度之间。

  此外,当地的能源电力公司REMU(现合并到新的公司ENECO)还专门设计建造了样板房——能量平衡住房(EnergyBalanceHome)。该样板房设计基于3个原则:减少建筑运行时的能耗需求,利用可再生能源,使用可回收的建筑材料。160平方米的屋面安装了97平方米的光伏组件,此外是带透明玻璃的采光天窗和14平方米的太阳能热水板,热水板产生的热水可供家庭使用。也可用于室内采暖。

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