[论文分享]Comprehensive review and state of play in the use of photovoltaics in buildings

[论文标题] 《建筑光伏一体化技术综合综述与发展现状》
[期刊信息] Energy and Buildings (2024) | 作者: P. Bonomo, F. Frontini, R. Loonen, A.H.M.E. Reinders

本文全面综述了建筑光伏一体化（BIPV）技术的最新进展、挑战和发展前景，强调其在建筑设计、经济可行性、标准化和数字化设计方面的多学科交叉应用。

本研究旨在全面审视建筑光伏一体化（BIPV）技术的现状，涵盖其在建筑中的集成、技术进步、市场发展、标准化与认证、经济效益及数字设计工具的应用。论文首先指出，尽管BIPV在实现低碳建筑和城市方面至关重要，但其安装仍显不足，需要大规模推广和能力建设。

在研究背景与问题定义方面，文章强调了BIPV的多功能性，不仅发电，还兼顾建筑围护结构的功能，并指出当前市场实施面临的挑战，如初始成本高、政策支持不足、技术可靠性问题及法规复杂性。

研究方法上，本文通过文献综述，整合了来自国际能源署光伏电力系统计划 (IEA PVPS) Task 15、欧盟”Horizon Europe”项目（如SEAMLESS-PV、MC2.0、MASS-IPV）以及业内实际应用的最新成果和经验。论文从以下几个方面进行了深入探讨：

BIPV设计灵活性与定制化潜力： 讨论了BIPV模块在分层技术、颜色和表面处理、系统设计等方面的创新，以满足不同建筑类型（从普通建筑到历史建筑）的美学和性能需求。特别强调了玻璃-玻璃模块定制的可能性及其对发电效率的影响。
BIPV产品质量、标准与市场导入： 详细分析了现有BIPV标准体系中的空白和挑战，特别是建筑法规对主动光伏元件的忽视。强调了电气安全、机械安全和防火安全的重要性，并介绍了BIPVBOOST项目在电气安全（如极端温度下的操作）和机械冲击阻力（如不同温度下玻璃破裂模式）方面的创新测试方法，以及防火性能的评估。
BIPV成本效益分析： 对BIPV的竞争力进行了评估，将其与传统建筑材料和能源生成单元进行比较，并指出长期效益（如能源收益、补贴）能抵消初始高成本。通过全生命周期成本分析（LCA）来证明其经济可行性，并强调利益相关者（开发商、建筑师、制造商、政府）在各阶段的参与至关重要。
BIPV在数字化流程中的应用： 探讨了城市辐照度评估、发电量预测、参数化设计和建筑信息模型（BIM）在BIPV设计和优化中的变革性作用。指出数字化工具能够显著提高设计效率，优化BIPV配置，并促进多方协作。

关键发现与结论包括：BIPV模块的发展呈现性能优化、个性化和细分市场趋势；色彩和美学创新能提升其社会接受度；标准化和认证体系仍需完善，以解决法规滞后、市场碎片化问题；经济效益需通过全生命周期评估而非单一初始成本考量；以及数字化工具如BIM和参数化设计在BIPV设计和集成中的巨大潜力。

实际应用价值在于，本综述为政策制定者、从业者和研究人员提供了全面的BIPV技术指导，有助于推动BIPV在可持续建筑中的广泛应用，更好地理解其在建筑节能和美学融合中的作用。

研究局限性方面，文章虽未明确列出，但在深度总结中提及，例如在机械安全试验中，“由于样本数量有限，测试结果尚不能视为定论”，这暗示了进一步研究的必要性。

本速览仅作研究参考，不替代原文阅读。如需引用，请参考原论文。

研究方法: 文献综述、案例分析、实验测试分析（电气安全、机械安全、防火安全）、成本效益评估、数字化工具应用分析
适用范围: 新建和既有建筑的BIPV集成，适用于屋顶和立面应用
使用工具: Rhino-Grasshopper（参数化设计）、BIM-Solar®（应用于BIM环境）、GIS（城市辐照度评估）、OpenFOAM（CFD模拟）、高分辨率红外热像仪（温度监测）、机动遮阳板（电气安全测试）、摆锤冲击测试（机械安全测试）
数据来源: IEA PVPS Task 15、Horizon Europe项目（SEAMLESS-PV、MC2.0、MASS-IPV）报告、相关学术期刊和会议论文、SUPSI实验室数据
参考标准: EN 50583:2016, CPR 305/2011, IEC 61730, IEC 61215-1:2016, IEC TS 62915, IEC TS 63126, ISO 12543, EN 12600, EN 13823