为了达到净零能耗状态,光伏建筑不应超过10层

加拿大的研究人员发现，现场太阳能发电的近零能耗建筑不应超过50 kWh/m2a的能源使用强度(EUI ),他们说这相当于最多10层楼。他们还确定净零能耗状态下允许的最大EUI为17至28 kWh/(㎡.a)。

由太阳能供电的建筑高度不应超过10层，如果它们必须达到净零能源性能的话。

这是多伦多大学研究人员调查太阳能高楼技术可行性的主要结论几乎零能耗的建筑(NZEBs)，特别是对一次能源需求非常低的住宅和商业建筑，可再生能源在很大程度上满足了这些需求。

在这样的建筑中，每年能源使用的总量大约等于现场生产的可再生能源的总量。加拿大研究人员表示:“全电力建筑中的净零能源性能将抵消与从电网中提取的任何能源相关的排放，从而实现净零排放状态。”

科学家指出，大多数净零能耗建筑要么是独栋住宅，要么是低层建筑，并指出高层建筑很难达到NZEB的地位，因为它们的建筑面积与表面积之比很大，这减少了部署太阳能系统的可用空间。“在对欧洲32栋几乎零能耗建筑的调查中，只有4栋建筑有五层或更多，最高的一栋有七层，”他们报告说。

该小组使用最大能源使用强度(EUI)作为主要参数进行分析，最大能源使用强度以千瓦时/立方米计算。他们调查了不同的太阳能系统配置，包括光伏和光伏热(PVT)技术，评估了各种地理区域和建筑几何形状。

对于他们的评估，学者们假设了一个40层的建筑，40㎡× 40㎡占地面积，3.8米的天花板高度，所有墙壁上的窗墙比为50%。“为了涵盖广泛的位置、气候和太阳能潜力，研究了北美的16个大都市，”他们解释说，并指出他们在两种不同的情况下考虑了光伏和PVT集热器。

在第一个场景中，整个屋顶区域覆盖着光伏系统，所有的墙壁都配备了建筑集成光伏(BIPV)板。在第二个方案中，屋顶和墙壁上所有可用的区域都覆盖了PVT板。“这项研究假设屋顶和墙壁上的所有可用区域，包括朝北的墙壁，都覆盖着光伏或PVT电池板，”科学家们指出，并补充说他们的分析也没有考虑来自城市环境的阴影。这种假设在许多情况下是不切实际的，尤其是屋顶，因为建筑中的其他系统，例如HVAC，需要一些可用的面积。

分析表明，在第一种情况下，净零能耗性能允许的最大EUI范围为16.5 kWh/㎡至24.2千瓦时/㎡。在第二种情况下，EUI在18.6 kWh/㎡和27.8千瓦时/㎡之间。“从光伏到PVT集热器的转换将EUI提高了8%到44%，因为PVT的效率明显更高，”学者们说。“将建筑物的朝向改为非方形地板形状，可将光伏建筑的EUI提高52%，PVT建筑的EUI提高63%。”

他们的结论是，为了成为NZEBs，建筑物的EUI不应超过50 kWh/㎡他们说最多相当于10层楼。“相反，如果能源强度降低到只有75千瓦时/㎡如果要成为NZEB，建筑高度应该限制在5-6层。

他们的发现可以在论文中找到”利用太阳能实现高层建筑零能耗的可行性，”这本书最近发表在能源和建筑环境.