以北方某地区既有多层住宅为例,即建筑物南北70m、东西20m,方位角为0°的多层住宅平屋顶。屋顶光伏板的倾斜角为30°,间距1.8m。
图1屋顶光伏阵列示意图
采用Design-Builder软件对普通屋顶和光伏阵列屋顶的顶层房间进行了能耗模拟(见下表)。可以看出,屋顶光伏阵列在建筑能耗中的影响相当于在屋顶设置了遮阳板,虽然夏季减少了顶层房间的制冷负荷,但是在冬季增大了顶层房间的采暖负荷。
表1顶层房间能耗对比
光伏阵列屋顶顶层房间每年采暖能耗为71207.61kWh,比普通屋顶顶层房间每年70643.3kWh的采暖能耗多消耗564.31kWh。采用光伏阵列的建筑顶层房间制冷能耗为50714.16kWh,相较于普通屋顶房间每年53792.91kWh的制冷能耗节约了3078.75kWh。光伏阵列的采用使房间每年采暖制冷总能耗节约了2514.44kWh。应用光伏阵列的顶层房间年采暖制冷总能耗比普通屋顶房间减少1.8kWh/m2。
图2每平米能耗对比图
以城市民用阶梯电费的标准最低值0.52元/kWh保守计算,每年能够为屋顶房间节约电费1307.5元,按火力发电计算,每度电约消耗404g标准煤,光伏阵列每年可减少1015.83kg标煤的使用。
结论:虽然顶层建筑装了光伏后冬季采暖能耗会略有增加,但夏季光伏阵列遮阳效果所降低的能耗要远大于冬季所增加的能耗;所以屋顶光伏不但能发电,还对建筑物有节能作用,确实能省电。