芻議光電幕墻技術(shù)在太陽能建筑一體化中的實(shí)施要點(diǎn)

■李 偉 ■九江工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，江西 九江 332000

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和和諧社會的構(gòu)建，我國的城市化建設(shè)步伐越來越快，目前，我國的城鄉(xiāng)建筑有95%屬于高耗能建筑，建筑耗能已經(jīng)成為能源消耗的主要途徑之一，因此，加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保型建筑的建設(shè)有十分重要的意義。建筑節(jié)能主要是在建筑圍護(hù)過程中實(shí)現(xiàn)的，太陽能光伏建筑一體化也就是建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面設(shè)置光伏列陣，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，為建筑提供電能。

隨著太陽能光伏建筑一體化的發(fā)展，光電幕墻逐漸代替了傳統(tǒng)的建筑幕墻，光電幕墻是采用雙玻璃封裝工藝，一方面能確保幕墻的透光性，另一方面能利用透明薄膜太陽能電池實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，光電幕墻技術(shù)對太陽能建筑一體化有十分重要的意義，下面就光電幕墻技術(shù)及其在太陽能建筑一體化中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 光電幕墻技術(shù)

1．1 光電幕墻技術(shù)原理及組成

光電幕墻是利用光伏效應(yīng)，光電池的原理將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。幕墻面板上安裝有夾膠玻璃，玻璃上鑲嵌有光伏電池模塊，將各個模塊和逆變器連接起來，組成太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

在設(shè)計(jì)光電幕墻時，需要對電池、變壓器、導(dǎo)線、模板等各個因素進(jìn)行分析，各個電池會組成光電模板，而光電模板又會組成小分格，最后利用導(dǎo)線形成變壓器，變壓器是封閉幕墻的重要組成部分。光電設(shè)備產(chǎn)生直流電后，會轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，然后通過電壓網(wǎng)進(jìn)行傳輸，最后利用逆變器將230/400V電壓轉(zhuǎn)變成50Hz的電能，供建筑使用。

太陽能電池片大多是由晶硅構(gòu)成的，這些晶硅可以分為非晶硅、多晶硅、單晶硅等幾種情況，不同種類的晶硅其透明性不相同，為確保獲得良好的天然采光，盡量選擇非晶硅或者多晶硅電池。太陽能電池是通過導(dǎo)線進(jìn)行連接的，太陽能電池經(jīng)過處理后，會鑲嵌在透明度高、強(qiáng)度高的低樹脂玻璃中，然后在玻璃邊緣或者模板背面接入導(dǎo)線，構(gòu)成一個光電板，光電板的尺寸要根據(jù)工程的實(shí)際情況確定。用作光電模板幕墻建筑材料必須具有良好的保溫隔熱能力、堅(jiān)固、耐久性強(qiáng)、防水防潮能力等性能，光電模板可以根據(jù)建筑需求分為透明和非透明兩種情況，如果是用在窗戶、天窗等位置，必須使用透明的光電模板，這樣既可以發(fā)電又有利于自然采光。

1．2 性能指標(biāo)

使用者可以根據(jù)建筑需求，采用不同形式和裝飾效果的光電幕墻，能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)幕墻的保溫隔熱，隔音、安全圍護(hù)等作用；光電幕墻的空氣滲透性、風(fēng)壓變形性、雨水滲透性等都是根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)的；光電幕墻的光電轉(zhuǎn)換率可以設(shè)計(jì)為10%-15%，設(shè)計(jì)峰值發(fā)電功率為0.1kW/m2-0.15kW/m2，輸出頻率為 50Hz。

1．3 光電幕墻的經(jīng)濟(jì)性

以非晶硅太陽能電池板為例，對光電幕墻年發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算分析。某地區(qū)的太陽能直射和漫反射光照平均值為1200kW·h/(m2·a)，光電板安裝因素的計(jì)算參數(shù)值為0.75，太陽電池的總面積為81m2，工作溫度影響值為0.94，導(dǎo)線損耗為2%，光電轉(zhuǎn)換率為0.85，計(jì)算得出太陽能掛光電板年發(fā)電量為7991.5kW·h/a，一般寫字樓的年用電量為31.36kW·h/(m2·a)，因此，81m2的光電幕墻年發(fā)電量可供254.8m2的建筑面積使用。使用常規(guī)的燃料發(fā)相同的電量，需要消耗4t煤，排放4.57tCO2、5.7kgSO2、6kgNOx，由此可以看出，使用光電幕墻不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，還能減少污染氣體的排放量。

1．4 光電幕墻的主要特點(diǎn)

光電幕墻是一種綠色幕墻技術(shù)，不僅能充分的利用建筑物表面，對建筑物進(jìn)行外表裝飾，還能將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，節(jié)能生產(chǎn)電能時消耗的資源，降低了對環(huán)境的污染。光電幕墻技術(shù)在產(chǎn)生電能過程中，不會消耗自然資源，不會產(chǎn)生余熱、廢氣、廢渣噪音等污染，這對環(huán)境保護(hù)有十分重要的作用。光電幕墻對外界的抵抗能力很強(qiáng)，在酸雨、臭氧層、-50℃ -90℃的環(huán)境中，仍可以很長時間，具有超長的使用壽命。

2 光電幕墻設(shè)計(jì)選用及施工安裝要點(diǎn)

2．1 設(shè)計(jì)選用要點(diǎn)

光電幕墻的選用和傳統(tǒng)的建筑幕墻選用有很大的相似度，在選用過程中，要充分考慮建筑功能和立面效果。為充分的利用太陽能，要將光電幕墻安裝在建筑受光照時間長的位置。光電幕墻玻璃面板可以采用非晶硅、多晶硅、單晶硅等電池進(jìn)行復(fù)合，其中單晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率最高，非晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換率最小，但非晶硅電池的經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng)，因此，要根據(jù)實(shí)際情況，確定光電幕墻的電池材料。光帶幕墻的內(nèi)片可以設(shè)計(jì)成鋼化玻璃，外片可以設(shè)計(jì)成低鐵超白鋼化玻璃，使用熱熔膠當(dāng)做中間膠合層的材料。

2．2 安裝施工要點(diǎn)

光電幕墻面板的安裝位置要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行確定，確保光伏電池的正極、負(fù)極連接符合要求；光電幕墻面板的安裝工藝必須符合JG3035標(biāo)準(zhǔn)、JGJ102標(biāo)準(zhǔn)的要求，電氣系統(tǒng)的安裝要符合相關(guān)規(guī)范的要求，在設(shè)置電纜時，要確保電纜的位置和周圍建筑的協(xié)調(diào)美觀，同時要保證電纜容易檢查維修。光電幕墻安裝結(jié)束后，要在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，進(jìn)行試運(yùn)行，確保光電幕墻系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在試運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格的按照相關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行操作。

3 光電幕墻在建筑一體化的應(yīng)用前景

隨著能源短缺現(xiàn)象的加重，對太陽能進(jìn)行開發(fā)研究已經(jīng)成為當(dāng)前新能源利用的熱點(diǎn)，太陽能在建筑中的廣泛利用，能有效地減少能源消耗，降低環(huán)境污染。目前，太陽能光電幕墻技術(shù)正用全新的綠色建材狀態(tài)出現(xiàn)在人們面前，隨著節(jié)能環(huán)保建筑的發(fā)展，光電幕墻將會廣泛應(yīng)用在建筑中。目前，光電幕墻已經(jīng)用在一些標(biāo)志性建筑的屋頂和外墻上，光電幕墻的應(yīng)用使得建筑從耗能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)能，這對調(diào)節(jié)城市電力、減少溫室氣體排放有十分重要的作用，因此，光電幕墻建筑一體化具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 總結(jié)

光電幕墻技術(shù)對節(jié)能建筑的建設(shè)有十分重要的意義，將光電幕墻技術(shù)應(yīng)用在太陽能建筑一體化中，能有效地節(jié)省能源消耗，為環(huán)境保護(hù)做出突出的貢獻(xiàn)。在運(yùn)用光電幕墻時，要根據(jù)實(shí)際情況，選用合理的太陽能電池，從而為建筑物的節(jié)能效果提供保障。

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