世界上大约三分之一的能源消耗和二氧化碳排放来自建筑。高度上釉的摩天大楼和建筑可能看起来很漂亮，光线充足，但由于夏季需要额外的冷却和冬季需要额外的供暖，因此浪费了大量的能源。现代摩天大楼的窗户与墙壁的比例可以达到70%以上。

但现代的热效率光伏窗不仅提供了绝缘，而且将吸收的光转化为电力。NREL的Wayne Hicks描述了一项研究，该研究模拟了八种不同气候下不同光伏窗技术对摩天大楼的影响。结果表明，光伏窗可以减少40%甚至更多的能源使用和二氧化碳排放。事实上，根据模型，玻璃越多，节省的费用就越多。通过在建筑外部添加标准光伏板，一些摩天大楼可以达到净零度。 

摩天大楼占据了城市天际线的主导地位，但根据国家可再生能源实验室（NREL）研究人员的分析，通过增加热效率光伏（PV）窗，这些巨大的玻璃墙结构可以提高能源效率。 他们的研究结果发表在《同一个地球》杂志上，概述了建筑设计规则，这些规则可以产生净零能耗甚至净正能耗的结构。 

NREL的科学家Lance Wheeler专门研究将光伏技术集成到窗户中，他说：“人们对节能建筑的外观有先入为主的看法，它通常不是很高，也可能不是很高。”。“我们发现还有其他方法可以建造高效建筑。” 将能源使用和二氧化碳排放量减少40%+ 惠勒是这篇新论文的合著者，该论文题为“高玻璃建筑中的光伏窗户可将能源使用和二氧化碳排放量减少40%”，他与双胞胎兄弟、威斯康星大学斯托特分校助理教授文森特共同撰写了这篇论文。为了进行分析，兄弟俩开发了一种名为PVwindow的软件，该软件允许用户对建筑模拟的光伏窗设计进行建模。 其他合著者均来自NREL，分别是Janghyun Kim、Tom Daligault、Bryan Rosales、Chaiwat Engtrakul和Robert Tenent。

70%的窗墙比例+ 建筑占世界能源消耗的三分之一以上，几乎占全球二氧化碳排放的三分之二。但研究人员指出，通过将光伏与高热性能窗户技术相结合，新建筑可以成为应对气候变化的关键工具。现代办公楼以其若隐若现的玻璃外墙而引人注目，这与它们由混凝土和单窗格窗户建造的时代形成了鲜明对比。

例如，纽约的Equitable大厦的窗户与墙壁的比例为25%。相比之下，该市的美国银行大厦在101年后的2016年开业，开业率为71%。 研究人员在大多数分析中都考虑了窗墙比为95%的建筑，即被称为“高度上釉”的建筑，以清楚地说明上釉对建筑能源性能的影响。三窗格玻璃等玻璃技术的改进有助于提高建筑的能源效率，但迄今尚未被广泛采用。 Lance Wheeler说：“我不想坐在这里说我们应该建造高度玻璃化的建筑。”。“我们应该建造高效的建筑。

但如果我们选择继续建造这些建筑，我们必须以某种方式调和它们的低性能，而光伏窗是实现这一目标的一种方法。” 研究人员模拟了三种不同类型的光伏玻璃技术的影响，包括NREL的可切换光伏技术。在八个城市的一栋建筑中采用了不同的玻璃技术，每个城市的气候都不同。除了PVwindow，研究人员还依赖EnergyPlus和OpenStudio软件平台。 

问题是：高嵌装玻璃需要夏季制冷，冬季供暖 由于有这么多的窗户和阳光，高度玻璃化的建筑必须花费相当大的能量来冷却居住者。光伏窗户为建筑物提供隔热，并利用吸收的能量发电。在一年的时间里，研究人员发现，在气候随季节变化强烈的气候下，光伏发电有明显的趋势。模拟结果显示，例如，在丹佛，对于一个厚玻璃的12层结构，现场光伏发电可以减少一半的平均建筑用电负荷。他们还确定，丹佛的光伏窗口每年可以消除200万公斤的二氧化碳排放。 

模拟显示，所研究的三种不同版本的光伏玻璃的性能都有阶梯式的提高，并表明八个气候区的能源消耗和二氧化碳排放都有所减少。 使用光伏玻璃，更多的玻璃意味着更少的能源消耗 研究人员发现，当建筑物的窗户比墙壁空间多时，能源使用量会增加。然而，当比例增加并包括光伏玻璃时，能源使用量会下降。事实上，更大的层高加上光伏玻璃可以减少建筑能耗。

将光伏玻璃与建筑外部的光伏板相结合，特别是面向东和西，以捕捉清晨和傍晚的阳光，这座摩天大楼可以达到净零度。 惠勒说：“想象一下纽约市的天际线，那里有完全是玻璃的高层建筑。”。“它们是全玻璃的。自由塔有数百万平方英尺的玻璃。它本身可能是一座发电厂。” 研究人员指出，光伏玻璃可以与屋顶太阳能相结合，以增加发电量，通过使用高效光伏窗和独特的建筑几何形状，有可能创造出比建筑所需更多的电力。这一转变可以在不牺牲高玻璃外墙的建筑自由的情况下解决气候变化目标。

来源：https://energypost.eu

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