試分析光電幕墻技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用

孫海萍 馬學(xué)彬

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電幕墻在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。光電幕墻是建筑幕墻的新形式。它通過(guò)光伏電池技術(shù)的作用完成了從太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)變。整個(gè)系統(tǒng)采用太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)完成。光電幕墻是太陽(yáng)能光電技術(shù)與幕墻技術(shù)的結(jié)合，可以極大地體現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能的效果。現(xiàn)在國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展給予了大力支持，光電幕墻技術(shù)已進(jìn)入快速發(fā)展階段。本文介紹了光電幕墻技術(shù)，可以為關(guān)注光電幕墻技術(shù)的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；建筑幕墻；發(fā)展

一、光電幕墻的原理

光電幕墻的產(chǎn)生是在二十世紀(jì)初期，由于世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在一些國(guó)家出現(xiàn)能源危機(jī)，因此光電幕墻開(kāi)始研發(fā)。光電幕墻的技術(shù)原理主要是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能；安裝原理與普通幕墻類(lèi)似，主要的區(qū)別是光電幕墻通過(guò)對(duì)幕墻橫料及豎料的技術(shù)處理，保證了光電幕墻鋁合金框架與光電系統(tǒng)可靠的分離，使得光電幕墻結(jié)構(gòu)具有可靠的電絕緣性。

二、光電幕墻設(shè)計(jì)原則

光電幕墻可以是框架，單元和其他結(jié)構(gòu)形式。它可以是隱藏式框架幕墻或開(kāi)放式框架幕墻。但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要符合幕墻的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，滿(mǎn)足建筑物的裝飾和抗風(fēng)，抗震，面內(nèi)變形的安全要求，并滿(mǎn)足氣密性，水密性，抗沖擊性的技術(shù)要求。，建筑設(shè)計(jì)的隔音和保溫，同時(shí)確保用電安全和可靠的電氣絕緣。光電幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到易于使用過(guò)程中的維護(hù)和保養(yǎng)需求，并建立必要的清潔和維護(hù)設(shè)施。在玻璃上粘貼樹(shù)脂的光伏板由通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接的若干太陽(yáng)能電池組成。作為幕墻的建筑材料，它們需要具有以下特性：隔熱，耐久，防水和防潮等。電池串聯(lián)或并聯(lián)連接。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須將導(dǎo)體安裝在幕墻柱橫梁的隱形腔內(nèi)。同時(shí)，還需要考慮拆卸和維修方便，在雨雪天氣等惡劣天氣下不會(huì)發(fā)生泄漏和短路。當(dāng)太陽(yáng)光照射在光伏板上時(shí)，產(chǎn)生的直流電通過(guò)充放電控制器存儲(chǔ)在電池中。因此，如果光伏板的輸出能量因天氣而不穩(wěn)定，必須使用可靠的充放電控制器來(lái)限制其充放電條件，以避免過(guò)度充放電對(duì)電池壽命的不利影響。。電池的選擇有一定的標(biāo)準(zhǔn)。它們應(yīng)該使用很長(zhǎng)時(shí)間，快速充電并強(qiáng)烈排出。如今，鎳鎘電池和鉛酸電池的性能更好。除了特殊的直流設(shè)備可以直接用電池提供電力，有必要將直流電轉(zhuǎn)換成交流電才能更多地投入使用，逆變器就是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷难b置。在逆變器的選擇上有一定的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能選擇電壓穩(wěn)定性能較高、波形失真度較小以及更易于維護(hù)工作的開(kāi)展的逆變器應(yīng)用在光電幕墻系統(tǒng)中。

三、光電幕墻系統(tǒng)的技術(shù)

（一）總體設(shè)置原則

1.光電幕墻技術(shù)根據(jù)建筑物所處的周邊環(huán)境、建筑外形、氣候條件、使用功能、財(cái)務(wù)投資狀況等因素，進(jìn)行綜合光電幕墻技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定光電幕墻技術(shù)在建筑物種的使用面積、安裝方位和基本形式，并根據(jù)建筑物的電氣設(shè)計(jì)方案，確定光電幕墻系統(tǒng)的供電負(fù)載以及物理和電工性能要求。

2.光電幕墻技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足有關(guān)建筑幕墻的國(guó)家相關(guān)規(guī)定，滿(mǎn)足建筑裝飾性和抗震、抗風(fēng)、平面內(nèi)變形等建筑物安全要求，光電幕墻技術(shù)符合建筑設(shè)計(jì)的水密性、氣密性、隔聲、耐撞擊、保溫等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且要確保光電幕墻技術(shù)用電過(guò)程中的安全，避免建筑光電幕墻發(fā)生安全事故。

3.光電幕墻技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)階段還要考慮光伏列陣對(duì)建筑物本身物理性能的影響，特別是建筑物的熱環(huán)境。

4.光電幕墻技術(shù)因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的最高效利用，所以在光電幕墻產(chǎn)品的安裝設(shè)置中要遵循建筑物朝陽(yáng)的原則。一般來(lái)說(shuō)，光電幕墻要安裝在建筑物中受陽(yáng)光照射時(shí)間長(zhǎng)的那些部位，如墻楣、女兒墻或屋頂?shù)龋煌ǔ９怆娔粔?yīng)面南，或在東南和西南之間，在建筑物一定地理?xiàng)l件下也可面東和面西。

（二）幕墻支承結(jié)構(gòu)

光電幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括幕墻節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、幕墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選取、光電幕墻系統(tǒng)連線(xiàn)方式等。光電幕墻可以采用單元式、構(gòu)件式等結(jié)構(gòu)形式，可以是點(diǎn)式幕墻、明框幕墻、隱框幕墻等。但光電幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足有關(guān)建筑幕墻的相關(guān)規(guī)定，滿(mǎn)足建筑裝飾性和抗震、抗風(fēng)、平面內(nèi)變形等建筑物的設(shè)計(jì)要求，符合建筑設(shè)計(jì)的水密性、氣密性、隔聲、保溫、耐撞擊等技術(shù)要求，同時(shí)要保證建筑物用電安全，是建筑物用電具有可靠的電絕緣性，能有效保護(hù)建筑工程中所集成的電池及導(dǎo)線(xiàn)等元器件，即使建筑物光電幕墻在雨雪等惡劣天氣情況下，光電幕墻系統(tǒng)都不能出現(xiàn)短路、漏電等問(wèn)題，光電幕墻系統(tǒng)更不能在可觸摸部位出現(xiàn)危險(xiǎn)的高電壓。在建筑光電幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用幕墻骨料內(nèi)部的空腔，將光電幕墻系統(tǒng)中的電線(xiàn)隱藏起來(lái)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔的墻面效果。光電幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要考慮到便于使用過(guò)程中的維護(hù)和維修需要，設(shè)置光電幕墻系統(tǒng)必要的清洗和維護(hù)設(shè)施。

（三）光電板

許多太陽(yáng)能電池通過(guò)導(dǎo)體有效地連接在一起以形成完整的光伏板。光伏板的規(guī)格應(yīng)符合實(shí)際建筑物光伏幕墻施工的規(guī)劃方案。光伏模板用作光伏幕墻的建筑材料。光伏板必須具有建筑材料的要求：隔熱，防水和防潮，耐用性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。如果光電幕墻光電板用于門(mén)，窗，天窗等場(chǎng)所，則必須滿(mǎn)足光傳輸?shù)囊?。除了原材料的性能和發(fā)電和照明的要求外，還應(yīng)考慮材料在使用過(guò)程中的安全性能，外觀和施工便利性。

（四）連接電路

電池之間的連接方式取決于建筑光電幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中光伏板輸出電壓的要求。列表采用并聯(lián)或串聯(lián)連接。在光電幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡可能將電纜安裝在幕墻橫向和垂直材料的隱形內(nèi)腔中。同時(shí)，應(yīng)該考慮到光電幕墻系統(tǒng)易于拆卸和維修，光電幕墻系統(tǒng)的電路布線(xiàn)快速穩(wěn)定。在雨雪天氣等惡劣天氣條件下，光電幕墻系統(tǒng)不會(huì)造成漏電，短路等問(wèn)題。

（五）蓄電池組

在選擇帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，光伏幕墻系統(tǒng)應(yīng)考慮最合適的電池類(lèi)型和型號(hào)。在光電幕墻系統(tǒng)中，必須有一些選擇蓄電池的規(guī)定。電池應(yīng)盡可能選擇，能耗更低，充電更快，放電能力更強(qiáng)。因此，在光電幕墻系統(tǒng)中可以減少維修次數(shù)并且可以降低工程成本?，F(xiàn)在光電幕墻系統(tǒng)更適合存儲(chǔ)。電池通常包括鉛酸電池和鎳鎘電池。

四、光電幕墻的應(yīng)用

早在100多年前，人們就發(fā)明了光電模板，用光電鍍鋅板浸入電解液中發(fā)電。到1954年，美國(guó)光電模板研究人員利用硅元素取得了巨大成就。首先，光電模板用于空間導(dǎo)航。在現(xiàn)階段的節(jié)能環(huán)保中，人們的節(jié)能，環(huán)保和健康意識(shí)不斷提高，光電模板在科技發(fā)展方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。它已廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)，光電幕墻發(fā)展迅速。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著光電幕墻的發(fā)展，其技術(shù)也越來(lái)越成熟。限制其大規(guī)模應(yīng)用的原因之一是其一次性投資過(guò)高。但我們相信，隨著生產(chǎn)和應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大以及科技水平的進(jìn)一步發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題將逐步得到解決。它代表了未來(lái)幕墻的發(fā)展趨勢(shì)。環(huán)保節(jié)能的光電幕墻將具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉升華.光電幕墻技術(shù)及應(yīng)用[J]《中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)》，2013.

（作者單位：沈陽(yáng)遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司）