2026年绿色建筑考试宝典BIPV在建筑一体化中的应用设计题

2026年绿色建筑考试宝典：BIPV在建筑一体化中的应用设计题一、简答题（共5题，每题6分，满分30分）1.简述BIPV的定义及其在绿色建筑中的核心价值。要求：结合建筑一体化理念，阐述BIPV如何提升建筑的节能性能和美学价值。2.分析BIPV系统在建筑围护结构中常见的应用形式。要求：列举至少三种具体的应用形式，并说明其技术特点和优势。3.简述BIPV系统在建筑节能设计中的关键考量因素。要求：从材料选择、结构设计、光伏效率等方面进行说明。4.结合某地域气候特点（如寒冷地区或高温地区），简述BIPV系统的适应性设计要点。要求：针对不同气候区的需求，提出具体的设计策略。5.简述BIPV系统在建筑一体化设计中的挑战及应对措施。要求：从技术、成本、政策等方面分析挑战，并提出可行的解决方案。二、论述题（共2题，每题15分，满分30分）1.论述BIPV系统在超低能耗建筑中的应用设计要点，并结合实际案例进行分析。要求：说明BIPV如何与超低能耗建筑的技术体系（如被动式设计、气密性等）协同工作，并举例说明其应用效果。2.论述BIPV系统在既有建筑改造中的应用设计策略，并分析其经济性及社会效益。要求：结合既有建筑的特点，提出BIPV改造的技术路径，并从投资回报、环境效益等方面进行评估。三、计算题（共2题，每题10分，满分20分）1.某办公建筑屋面面积为2000㎡（坡屋面），当地日照资源等级为II类，设计要求屋面光伏发电量达到1000kWh/年。试计算所需BIPV组件的装机容量及系统效率。要求：假设组件效率为20%，考虑当地日照时数及屋面倾角的影响。2.某商业建筑立面采用BIPV幕墙系统，幕墙面积500㎡，组件透光率为40%，室内外温度差为15℃。试计算该系统在夏季的遮阳系数（SHGC）及节能效益。要求：假设当地夏季日照强度为800W/m²，结合建筑朝向进行计算。四、设计题（共2题，每题25分，满分50分）1.设计任务：某城市综合体项目，建筑高度120m，要求在建筑东立面采用BIPV系统进行一体化设计。试完成以下设计内容：-绘制BIPV系统与立面构件的集成示意图（文字描述即可）。-说明BIPV组件的选型依据及结构连接方式。-分析该设计在建筑节能、美学及运维方面的优势。2.设计任务：某学校新建项目，位于北方寒冷地区，建筑屋面为平屋顶，设计要求实现碳中和目标。试设计BIPV系统在屋面的应用方案，并说明其与建筑其他节能系统的协同工作方式。-确定屋面BIPV系统的装机容量及组件布局方案。-提出系统在冬季保温及夏季降温方面的优化设计措施。-评估该方案的经济可行性及政策支持方向。答案与解析一、简答题（每题6分，满分30分）1.答案：BIPV（BuildingIntegratedPhotovoltaics）即建筑一体化光伏系统，是指将光伏组件作为建筑围护结构的一部分，实现发电与建筑功能（如采光、遮阳、装饰等）的协同。其核心价值在于：-节能性能提升：光伏发电可替代传统电力，降低建筑能耗；组件的遮阳作用可减少空调负荷。-美学价值增强：光伏组件可设计为建筑材料（如幕墙、瓦片），提升建筑现代感。-资源整合：实现能源生产与建筑功能的统一，符合绿色建筑的全生命周期理念。2.答案：BIPV在建筑围护结构中的常见应用形式包括：-光伏幕墙：组件嵌入幕墙系统，兼具发电与装饰功能，适用于高层建筑。-光伏瓦片：替代传统屋面瓦，适用于坡屋面建筑，兼具防水与发电功能。-光伏天窗/玻璃：用于采光顶或天窗，实现发电与自然采光的结合。-光伏遮阳系统：集成于外遮阳构件，如水平/垂直百叶，兼具发电与遮阳功能。3.答案：BIPV系统在建筑节能设计中的关键考量因素包括：-材料选择：组件需具备高透光率（玻璃基板）、耐候性（抗风压、耐腐蚀）及低热岛效应（反射率）。-结构设计：需与建筑荷载匹配，如屋面承载力、立面连接安全性。-光伏效率：组件效率需结合建筑朝向、倾角及日照条件优化。-系统集成：需考虑并网方式、储能需求及智能控制策略。4.答案：-寒冷地区（如东北地区）：-组件需具备高低温耐受性，推荐双面组件以提高冬季发电量。-屋面设计需考虑积雪融化问题，可设置倾斜角度或电加热系统。-结合保温隔热设计，减少光伏系统自身热量损失。-高温地区（如华南地区）：-组件需具备耐高温性能，推荐单面组件以避免阴影遮挡。-立面设计需考虑通风散热，如设置通风幕墙或导流槽。-结合遮阳设计，降低光伏系统温度以提升发电效率。5.答案：-挑战：-技术集成难度：光伏组件需满足建筑美学要求，同时保证结构安全。-成本问题：BIPV系统初始投资高于传统光伏，经济性需长期评估。-政策支持不足：部分地区缺乏针对BIPV的补贴或标准规范。-应对措施：-技术层面：开发高集成度、定制化BIPV产品，优化设计流程。-成本层面：推动规模化生产，结合建筑全生命周期成本（LCC）分析。-政策层面：完善BIPV技术标准，加大财政补贴或绿色金融支持。二、论述题（每题15分，满分30分）1.答案：BIPV在超低能耗建筑中的应用设计要点：-协同被动式设计：BIPV组件可替代部分幕墙或屋面材料，减少传热损失；同时通过遮阳功能降低空调负荷。-优化光伏布局：结合建筑日照分析，将组件布置在最佳采光面（如南向立面、天窗），避免相互遮挡。-系统集成智能控制：通过BMS（建筑管理系统）调节组件角度或功率输出，匹配建筑能耗需求。-案例分析：如德国“零能耗房屋”项目，采用BIPV光伏幕墙和光伏瓦片，结合被动式设计实现全年能耗平衡。2.答案：BIPV在既有建筑改造中的应用策略：-技术路径：-外挂式改造：适用于外墙或屋顶，如安装光伏挂板或光伏遮阳系统。-替换式改造：如将传统瓦片替换为光伏瓦，或替换部分幕墙玻璃为光伏玻璃。-屋顶加装：若建筑条件允许，可增设独立光伏系统与BIPV集成。-经济性分析：-投资回报：通过电费节省、政府补贴及碳交易收益回收成本，典型回收期5-8年。-社会效益：减少建筑碳排放，提升建筑绿色等级，符合城市更新政策。-案例参考：如北京某旧厂房改造项目，通过BIPV外墙系统实现节能改造，获评绿色建筑示范项目。三、计算题（每题10分，满分20分）1.答案：-装机容量计算：根据公式：装机容量=发电量/年日照时数/组件效率年日照时数（II类地区）≈2000h，则：装机容量=1000kWh/2000h/0.2=2.5kW-系统效率：需考虑组件衰减率（5%）、阴影遮挡（10%），实际效率为：0.2×(1-0.05)×(1-0.1)=0.176（即17.6%）2.答案：-遮阳系数（SHGC）计算：SHGC=(1-透光率)×(1-组件遮阳效果)组件遮阳效果≈0.3（假设组件遮挡30%阳光），则：SHGC=(1-0.4)×(1-0.3)=0.28-节能效益：夏季遮阳可降低空调负荷约20%（参考数据），年节省电费：500㎡×800W/m²×0.28×0.2×120h/年≈26.88kWh四、设计题（每题25分，满分50分）1.答案：-集成示意图（文字描述）：东立面采用垂直光伏幕墙，组件通过铝合金型材连接，型材外覆仿石材装饰层，组件间距10cm（兼顾通风与美观）。-选型依据：组件选型为双面组件（效率22%），抗风压至1.5kPa，满足建筑规范。结构连接采用螺栓固定，确保抗震性能。-优势分析：-节能：东向遮阳降低东晒负荷；发电量占建筑总能耗10%。-美学：仿石材外观与建筑风格协调。-运维：组件可独立更换，不影响整体结构。2.答案：-装机容量及布局：屋面光伏系统装机容量需满足建筑年用电量（假设1500kWh），则：装机容量=1500kWh/1800h/0.2=4.17kW（取4.5kW）组件沿屋