外显、灵活、多维、高效——从2022中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势

建筑光伏一体化技术是实现建筑行业节能减碳的重要途径。以第三届中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC2022)为例,对15个参赛作品在建筑与光伏一体化设计上的特征进行了比较,从美学表现、构造整合、功能复合、性能提升4个维度分析了当前建筑与光伏一体化的设计新趋势,指出:在美学表现上,通过光伏组件材质外观和光伏方阵形成积极外显的形态;在构造上,采用不同类型光伏灵活组合衍生多种应用场景;在功能上,将光伏发电与建筑围护结构的采光、集热、遮阳、防护等功能进行多维度复合;在性能上,通过光伏朝向与倾角、散热设计和电气系统综合提升产能效率。为建筑与光伏一体化技术的推广和应用提供新思路。

传统民居生态设计理念与现代零能耗低成本太阳能住宅——以2010太阳能十项全能竞赛中国参赛作品为例

以2010太阳能十项全能(欧洲赛区)竞赛中天津大学的参赛作品Sunflower与同济大学的Bamboo为例,分析了中国传统民居建筑的生态设计理念在现代零能耗低成本住宅中的应用及其与其他技术的集成。通过对这两支团队竞赛作品的解析,探讨了中国零能耗太阳能住宅建筑的发展趋势,提出了依托传统建筑"天人合一"的理念,设计结合能源的集成设计方法,低成本、适宜技术为主要技术支撑手段的基于中国国情的低能耗太阳能建筑。2013年,该项赛事(亚洲赛区)竞赛将在中国大同举办,希望本文可以为本土的参赛队伍提供借鉴。

基于环境因素动态调控的可变建筑表皮设计策略分析——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例

可变建筑表皮通过对表皮上可变化构件的动态控制,能够对各个环境因素进行调节,从而适应不断变化的建筑外界环境,创造舒适的室内环境,可更好地体现建筑的气候适应性,符合绿色节能的设计理念。对历届国际太阳能十项全能竞赛的参赛作品进行分类整理,针对不同的环境因素将可变建筑表皮分为风环境调控、热环境调控、光环境调控、太阳能调控、综合型调控五个类别,并对各个类别的设计策略进行分析,为可变建筑表皮在建筑中的应用提供参考。

太阳能住宅建筑设计策略研究——以2018中国国际太阳能十项全能竞赛为例

太阳能住宅以太阳能为主要能源形式,通过建筑设计及技术降低建筑能耗,提高室内舒适性。以2018中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC2018)作品为例,对太阳能住宅设计中的被动式、主动式设计策略进行研究总结,重点分析了其中的形体设计、被动式采暖、围护结构设计、自然通风采光、遮阳、太阳能光伏系统、太阳能光热系统及空间环境营造,并对其工业化设计进行了简单论述。

被动式建筑热环境调节策略分析——2013年中国国际太阳能十项全能竞赛评述

热环境调节策略是创造舒适建筑环境的关键所在,也是建筑节能设计的重点。以2013年中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC2013)中的零能耗太阳能住宅建筑为例,对各参赛建筑中较为新颖的被动式热环境调节策略进行分析,剖析其技术特点,探讨太阳能住宅中热环境调节的新技术及其应用方法,希冀对当代绿色建筑设计起到借鉴作用。

相变材料在零能耗太阳能住宅中的应用研究——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例

相变材料具有相变潜热大的特性,能够提高轻型围护结构建筑的热稳定性,改善热环境并且节约能耗,在建筑节能领域受到越来越多的关注。主要介绍了相变材料的概况、主要影响因素以及研究现状,并将相变材料应用于建筑的模式分为两种——被动式应用和主动式应用,同时以历届国际太阳能十项全能竞赛的参赛作品为研究对象,对作品中相变材料的应用进行分类研究,以期对绿色建筑设计起到一定的借鉴作用。

建筑热缓冲空间的设计理念和类型研究——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例

对建筑热缓冲空间的设计理念和策略进行分析,将其功能归结为热缓冲空间的蓄热能力和对换热速率的调节两个因素;以历届太阳能十项全能竞赛的参赛作品为例,依据热缓冲空间的形式和在建筑中的位置,将其分为中庭式、包围式、外廊式和辅助空间式四个类型,并分别举例阐述其特点。分析结果表明,热缓冲空间是一种综合性的节能设计策略,它通过被动式节能措施的合理整合,建筑主次空间的合理组织,能有效的改善建筑的内部环境,其设计理念为绿色建筑设计提供了新思路。

多元、健康、数智、产能——从2022年中国国际太阳能十项全能竞赛看太阳能住宅的发展趋势

太阳能住宅在我国建筑领域实现“双碳”目标的历程中扮演着重要角色,文章首先分析了当下太阳能住宅发展面临的挑战,接着以2022年中国国际太阳能十项全能竞赛中的15个参赛作品为研究对象,提炼各参赛作品的设计要点,进而总结出当下太阳能住宅的发展趋势,以期为我国未来的太阳能住宅设计提供有益的借鉴。

零能耗太阳能住宅建筑设计策略——以2017年太阳能十项全能竞赛为例

以2017年国际太阳能十项全能竞赛作品为例,分析了零能耗太阳能住宅建筑如何从被动式建筑设计、能源资源利用、室内环境营造等方面应对生态、经济和社会文化方面的挑战和需求,重点阐述了其中体现的生物气候学设计策略,太阳能光电、光热系统和太阳能建筑一体化设计方法,并讨论了太阳能建筑原型的工业化和市场化问题。

建筑气候空间在零能耗建筑中的应用——以华南理工大学队在国际太阳能十项全能竞赛中的房屋为例

地域传统建筑所营造的气候适应性人居环境,为传统社会提供了较为舒适且低能耗的日常生活空间。因此,笔者提出低碳建筑发展应该向传统学习,借鉴传统建筑空间的营造智慧。气候空间方式的运用,能够为当代可持续建筑设计提供可行的空间操作策略,营造低碳、节能、舒适与健康的建筑环境,从而实现基于中国文化发展传承的设计与技术创新。本文以华南理工大学队参加的3届国际太阳能十项全能竞赛的建筑作品为例,介绍气候空间设计策略的设计过程与技术要点,为可持续建筑设计提供经验与借鉴。

以国际太阳能十项全能竞赛为契机促进大同市的转型发展——兼述大同市科技情报研究所的科技情报工作

近年来,大同市一直在努力探索城市转型发展的问题。恰逢2013年国际太阳能十项全能竞赛落户大同,我们应以赛事的举办为契机,促进大同市的转型发展,推动大同市融入世界。科技情报研究机构作为科学技术工作的重要组成部分,在赛事的准备与举办过程中,要充分发挥自身优势,为大同市的转型发展及赛事的举办做出自己应有的贡献。

零能耗太阳能住宅技术集成设计研究——以太阳能十项全能作品为例

零能耗住宅集成设计是建筑未来发展的一个重要方向。针对零能耗建筑,分析了太阳能十项全能比赛的参赛作品中的被动技术、主动技术和主被动混合技术的应用,包括围护结构、被动制冷制热、暖通空调系统、光伏及热水系统、照明及设备系统、智能化系统、主被动混合系统。所有作品均在被动策略和高效主动系统之间取得了很好的平衡,从而实现建筑零能耗并保证环境舒适性,为零能耗建筑提供设计参考。

新农村城镇化绿色宜居建筑探索——“2013年国际太阳能十项全能竞赛”上海交通大学作品

我国当前正处于新型城镇化建设时期,住宅建设无疑是建设的主角之一。然而我国的住宅能耗约占社会总能耗的三成,其节能环保与否直接影响着我国的经济、生态与社会的可持续发展。该文通过从总体构思、建筑及环境设计、结构设计、设备系统设计几个方面对上海交通大学"2013年国际太阳能十项全能竞赛"作品的介绍,希望利用竞赛的前瞻性与聚焦效应,引起人们对于我国新农村城镇化绿色宜居建筑的设计和建造的关注,同时也为政府及相关部门制定政策,采取措施来促进城乡生态化发展提供参考和依据。

由欧洲“太阳能十项全能竞赛”看光伏建筑的发展——基于建筑学视角下的分析

光伏建筑对社会与环境有什么重要的意义,"太阳能十项全能"的一个重要目的在于推广光伏建筑。在2010年马德里举办的竞赛中,最新的电池组件及光伏技术被应用到建筑中,在建筑的一体化设计上有许多借鉴之处,该文结合竞赛中部分优秀作品分别从电池组件、光伏技术及建筑一体化三个方面探讨光伏建筑的发展。

基于美丽乡村绿色生态设计理念的太阳能住宅实践——第二届中国国际太阳能十项全能竞赛上海交通大学方案研究

习近平总书记一再强调:"生态兴则文明兴,生态衰则文明衰,建设生态文明是关系人民福祉、关系民族未来的大计"。我国"美丽乡村"建设进入绿色、生态发展的新时期。该文通过对第二届中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC)上海交大(SJTU)与美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)合作作品研究,从本次竞赛与我国地方现状的结合、绿色生态及人文理念的交融、节能技术和环保材料的应用等方面,论述了在"美丽乡村"背景下的新型农村太阳能住宅设计实践,以期为我国大规模的城镇化建设起到积极的促进作用。

市场推广视角下碳中和建筑设计思考——以中国国际太阳能十项全能竞赛作品R-Cells为例

以2021中国太阳能十项全能竞赛总冠军、天津大学联队参赛作品R-Cells为例,基于不同经济主体的需求,探讨市场推广视角下的碳中和建筑设计策略并进行成本分析,为市场化、产业化、规模化的低碳建筑设计思维转变提供参考。

太阳能建筑表皮设计策略——以2013年中国国际太阳能十项全能竞赛作品为例

建筑表皮除表现建筑外形特征,更是提高建筑性能的重要结构。在阐述太阳能十项全能竞赛的背景的基础上,介绍竞赛规则与往届典型作品。概述2013年竞赛作品在建筑外围护结构保温隔热效果优化、微气候优化及其余太阳能设备结合等方面所做的尝试。重点以山东建筑大学作品"工业魔方"为例,分析较低投资策略下的零能耗太阳能小住宅围护结构构造与相关技术应用,包括高性能外墙及其喷淋系统应用、自动化保温隔热门窗选型、多样化立体绿化方案设计、太阳能集热器与电池板遮阴等。

厦门大学2013国际太阳能十项全能竞赛风环境模拟

PHONICS是英国CHAM公司开发的模拟传热、流动、反应、燃烧过程的通用CFD软件。基于对厦门大学2013国际太阳能十项全能竞赛方案的模拟,旨在探索一种PHOENICS软件与建筑设计结合的方法。通过对建筑设计方案的通风模拟,分析评估室内风环境对建筑热舒适的影响,并对方案进行优化。

基于“光储直柔”能源系统的建筑智慧能源管理--以2022中国国际太阳能十项全能竞赛作品R-CELLS为例

建筑能源结构转型使建筑从单纯的能源消费者角色向着能源“产销者”角色转变。本文以第三届中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC2022)总冠军——天津大学联队设计建造的零碳太阳能建筑原型R-CELLS为例,剖析其集成可再生能源的设计策略及“光储直柔”能源系统,采用智能运维技术及能源调度优化策略实现智慧化能源管理,实现建筑“正能量”的设计目标,让建筑能源向“产销者”的角色转变。

多系统相互合作的建筑部品分类体系实证分析——以国际太阳能十项全能竞赛获奖作品I-YARD外围护部品体系为例

新型建筑工业化背景下,要达成建造全过程的信息化管控、精细化生产、快速化施工,须有一套完善的建筑部品分类体系作支撑。阐述了建筑部品的概念与特征及其之于新型建筑工业化的特殊意义。分析了我国现有的建筑部品分类体系,从建筑部品的几何信息、空间位置、性能参数等多角度探究了其分类体系的组成因子,进而构建多系统相互合作的建筑部品分类体系,最后以国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon,SD)获奖作品I-YARD外围护部晶体系为例,对该分类体系的科学性及实用性进行分析,同时对该作品其他分项层的建筑部品特点进行介绍。