近年来,世界各国都投入巨资进行太阳能 应用技术的研究,取得了很大的技术进步。上世纪90年代以来,随着常规发电方式成本的上升和人们对环境保护的日益重视,“建筑物产源”和“户用并网光伏系统”是光伏业界追求的目标。此后,一些专家对观光幕墙与光伏并网系统如何有机结合,提出一些解决的方案,旨在共同提高光伏组件在幕墙 BIPV(光伏建筑一体化 )中的应用技术。
光伏建筑一体化这一名词最早起源于外国,其在太阳能的利用技术方面,有着深厚的历史技术底蕴,尤其突出体现于光伏建筑一体化普遍用于幕墙建筑结构,如德国较为有名气的某幕墙公司,已经将双玻璃组合的光伏模组直接安装于幕墙的外围护结构,有许多建筑外型给人一种耳目一新的感觉。他们采用的这种做法,既能够保证建筑物幕墙的安全性能,又能够对太阳能源加以利用,是一种绿色能源建筑。
我国生产的光伏组件占世界较大的份额,国内也有一些光伏电站的示例,但真正能够与国外所提出的光伏建筑一体化相符的示范工程,却是少之又少。这其中有两方面原因。其一,光伏组件及光伏系统的生产公司缺少在幕墙建筑设计方面的技术,对幕墙的安装要求也知之甚少。其二,作为幕墙公司,他们对光伏发电的应用概念较为模糊,也没有做更深层次的研究。正因为这两种原因,国内未有较好的示例工程,可供业界同行共享。
光伏建筑一体化在设计时,通常将建筑物所在地的经纬度,结合当地气象公布情况,寻找日照发电最佳角度。一般太阳能光伏系统的方阵采用正南方安装,其太阳能年采集能量最高。光伏幕墙在设计时,还须考虑风压、抗震,风荷载所处的标高以及密封性能的问题,选择合适的安装角度和方向,光伏幕墙采光顶是最佳的安装结构形式。
光伏建筑一体化在应用中,也应考虑阴雨天对室内侧光线的影响。可以将组件的透光率设计在10%~50%不等,通过组件中晶体硅电池片的排列间隔,达到合适的透光率。一些场合也可用非晶硅加工成建筑组件,这需要考虑组件的安全性能是否达到建筑幕墙部位的设计要求而定。光伏采光顶采用横隐竖明的结构形式,更便于屋面的排水。由于光伏幕墙是特殊建筑中一种表达形式,有必要考虑通风降温的实际问题。设计时,将外装饰与幕墙结构协调结合,使光伏建筑一体化更富有生机,更能体现现代建筑的环保绿色设计理念。
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