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光伏幕墙采用折面设计，有利于提高发电量并降低建筑综合能耗
发布时间：
2025-11-16 00:00
光伏幕墙采用折面设计，有利于提高发电量并降低建筑综合能耗
本文介绍尘封多年的一项研究成果。研究人员利用仿真软件Energyplus对光伏折面幕墙进行了研究，他们发现即使对加拿大蒙特利尔（北纬45°，与哈尔滨相当）这样的严寒气候地区，通过优化折面角度和光伏构件透光率，在满足室内采光同时，可以提升光伏系统效率，降低夏季制冷能耗，并保持冬季取暖能耗基本不增加。
图：Caroline Hachem et al. / Energy Procedia 57 ( 2014 ) 1815 – 1824
研究团队对比了南向光伏折面幕墙（上图左）与常规平面光伏幕墙(上图右）的建筑综合能耗。其中光伏折面幕墙的详细方案如下图所示，既有水平方向的折叠（上半部分为光伏构件，倾角60°或70°；下半部分为充氩气的三玻Low-e构件），也有垂直方向的折叠（单元幕墙的左半部分和右半部分的方位角分别偏西、偏东20°或15°）。幕墙单元有对称(S-C）和不对称（AS-C）两种方式，前者光伏玻璃和夹胶玻璃面积相等（下图右），后者光伏玻璃面积和夹胶玻璃面积比为7:3（下图左）。
图：Caroline Hachem et al. / Energy Procedia 57 ( 2014 ) 1815 – 1824
对于每一种方式，研究人员分别用4种不同透光率的光伏构件进行了仿真，并用后缀1、2、3、4分别代表不透光、10%透光、20%透光和30%透光4种光伏构件。以光伏占50%面积的平面幕墙作为对照组，各种折面幕墙的取暖能耗、制冷能耗和光伏发电量与对照组的比值汇总如下图所示。所有折面幕墙的发电量（Energy Generation）均有所提升，特别是非对称结构的折面幕墙，发电量提升超过180%。折面幕墙的劣势在于取暖能耗，特别是当透光率在20%以下时，其取暖能耗超出对照组较多。从取暖、制冷、发电三方面综合比较，采用非对称结构的30%透光率折面幕墙为最优。
图：Caroline Hachem et al. / Energy Procedia 57 ( 2014 ) 1815 – 1824
研究结果显示，采用30%透光率的光伏构件，折面幕墙的采光性能，用全年有用日光照度（UDI）来衡量，接近对照组的水平。
图：Caroline Hachem et al. / Energy Procedia 57 ( 2014 ) 1815 – 1824该研究基于严寒气候区域的蒙特利尔，对于我国大部分地区，纬度相对更低，气候相对更温暖，光伏折面幕墙同样适用。在上述地区，可采用透光率更低的光伏构件，不仅发电更多，而且提升遮阳效果，有利于降低制冷能耗。
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