光伏建筑一體化應(yīng)用淺析[1]_圖文

1、新聞熱線:(01068635203E-mail :cjb3297光伏建筑一體化的定義光伏建筑一體化(BIPV 技術(shù),即將太陽能發(fā)電(光伏產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。BIPV 即Building Integrated Photo voltaic ,其不但具有外圍護結(jié)構(gòu)的功能,同時又能產(chǎn)生電能供建筑使用。光伏建筑一體化(BIPV 不同于光伏系統(tǒng)附著在建筑上BAPV (Building Attached PV 形式。在此介紹兩種系統(tǒng)的工程。1.BIPV 建筑BIPV 建筑的屋頂是由高效多晶硅中空光伏組件及支撐結(jié)構(gòu)組成的采光頂。此建筑的太陽能電池板是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的一部分,既可以遮風(fēng)擋雨,又可以發(fā)電。如果

2、將太陽能電池板拆除,此建筑將失去遮風(fēng)擋雨的功能,如圖1所示。2.BAPV 建筑BAPV 建筑中采用的是普通太陽能電池組件,太陽能電池組件通過支架安裝在原先建好的屋頂上。拆除此BAPV 建筑上的光伏組件并不會影響原有建筑的基本功能,如圖2所示。在建造BAPV 系統(tǒng)前,首先要考慮建筑的承受能力、光伏系統(tǒng)對原建筑結(jié)構(gòu)的破壞性、對建筑風(fēng)格的影響等問題,并不是所有建筑都適合建造BAPV 系統(tǒng)。大型BAPV 工程應(yīng)報建,經(jīng)有關(guān)部門審批。光伏建筑一體化的應(yīng)用形式隨著幕墻行業(yè)的迅速發(fā)展,建筑設(shè)計師們奇思妙想設(shè)計出越來越多形式的玻璃幕墻。而作為玻璃幕墻的一種深化表現(xiàn)形式,光伏建筑一體化在建筑物上的應(yīng)用也出現(xiàn)了多

3、種多樣的形式,如圖3所示。采光頂:采光比較理想,發(fā)電效率較高;幕墻立面:示范效果好,形式多樣,美觀;遮陽板:既遮擋陽光,又能發(fā)電補充能源;護欄和地板:充分利用空間,安放簡單方便。廣東金剛玻璃科技股份有限公司何清詹龍鵬劉芬應(yīng)用淺析光伏建筑一體化建筑是光伏應(yīng)用形式中最接近人類生活的一種,是綠色節(jié)能環(huán)保理念的完美體現(xiàn)。歐洲光伏系統(tǒng)裝機容量以每年45%60%的速度遞增,涌現(xiàn)出一大批BIPV 光伏建筑藝術(shù)品。本文引出了光伏建筑一體化(BIPV 的定義,分析了BIPV 與BAPV 的區(qū)別。列舉了光伏建筑一體化的幾種應(yīng)用形式,并簡單介紹了光伏建筑一體化應(yīng)用的幾種優(yōu)勢和相關(guān)工程實例,以供參考。二一圖1廣東金剛

4、玻璃科技股份有限公司建造的光伏采光頂圖2深圳市國際園林花卉博覽園并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏建筑一體化訂閱本刊請撥:(01088681843轉(zhuǎn)8027太陽能工程Solar Proget光伏建筑一體化的優(yōu)勢1.能夠滿足建筑美學(xué)的要求BIPV 建筑首先是一個建筑,它是建筑師的藝術(shù)品,其成功與否關(guān)鍵一點就是建筑物的外觀效果。在BIPV 建筑中,我們可通過相關(guān)設(shè)計將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕,又不會影響建筑物的外觀效果,達到與建筑物的完美結(jié)合,實現(xiàn)建筑大師們的構(gòu)想。2.能夠滿足建筑物的采光要求對建筑物來說光線就是靈魂,其對光影的要求很高。BIPV 建筑是采用光面

5、超白鋼化玻璃制作的雙面玻璃組件,能夠通過調(diào)整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來達到特定的透光率,即使是在大樓的觀光處也能滿足光線通透的要求,如圖4所示。當然,光伏組件的透光率越大,電池片的排布就越稀疏,其發(fā)電功率也會越小。3.能夠滿足建筑對安全性能的要求BIPV 組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求,同時需滿足幕墻三性實驗和建筑物安全性能的要求,因此需要具備比普通組件更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。在不同地點,不同的樓層高度,不同的安裝方式,對它的玻璃力學(xué)性能要求就可能是完全不同的。BIPV 建筑中使用的雙玻璃光伏組件(Double-glazed solar PV module 如圖5所示,為

6、兩片鋼化玻璃,中間用PVB 膠片復(fù)合太陽能電池片組成復(fù)合層,電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián),通過匯流帶引入接線盒形成所需雙玻組件。鋼化玻璃的厚度按照國家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范,經(jīng)嚴格的力學(xué)計算得出。而組件中間的PVB 膠片有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性,具有吸收沖擊作用,可防止沖擊物穿透。即使玻璃破損,碎片也會牢牢粘附在PVB 膠片上,不會脫落及四散傷人,從而使可能產(chǎn)生的危害降至最低,提高建筑物的安全性能。JGJ 102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范第3.4.6項明文規(guī)定,玻璃幕墻采用夾層玻璃時,應(yīng)采用干法加工合成,其夾片宜采用聚乙烯醇縮丁醛(PVB 膠片。而在作者參編的民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中

7、也將“夾層玻璃應(yīng)采用PVB 膠片”作為一項強制性條文加入到規(guī)范中,以加強建筑物的安全性能。4.能夠滿足安裝方便的要求BIPV 建筑是光伏組件與玻璃幕墻的緊密結(jié)合。幕墻在我國發(fā)展30年以來,各種幕墻形式都具有比較成熟的設(shè)計和安裝技術(shù)。構(gòu)件式幕墻施工方式靈活,主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力強,工藝成熟,是目前采用最多的結(jié)構(gòu)形式。單元式幕墻在工廠內(nèi)加工制作,易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),降低人工費用,控制單元質(zhì)量,從而縮短施工周期,為業(yè)主帶來較大的經(jīng)濟效益。雙層通風(fēng)幕墻系統(tǒng)具有通風(fēng)換氣、隔熱隔聲、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,并能夠改善BIPV 組件的散熱狀況,降低電池片溫度,減少組件的效率損失及降低熱量向室內(nèi)的散失。BIPV 建筑簡單來

8、說,就是用BIPV 光伏組件取代普通鋼化玻璃,其結(jié)構(gòu)基本同傳統(tǒng)玻璃幕墻能夠相通。這就使得BIPV 光伏組件的安裝具有深厚的技術(shù)基礎(chǔ)和優(yōu)勢,完全能夠達到安裝方便的要求。5.具有壽命長的優(yōu)勢普通光伏組件封裝用的膠一般為EVA ,如圖6所示。由于EVA 的抗老化性能不強、使用壽命達不到50年,不能與建筑同壽命;而且EVA 發(fā)黃將會影響建筑的美觀和系統(tǒng)的發(fā)電量。而PVB 膜具有透明、耐熱、耐寒、耐濕、機械強度高等特性,并已經(jīng)成熟地應(yīng)用于建筑夾層玻璃的制作,如圖7所示。國內(nèi)玻璃幕墻規(guī)范也明確提出“應(yīng)用PVB ”的規(guī)定。BIPV 光伏組件采用PVB 代替EVA 制作能達到更長圖4德國柏林火車站BIPV 采

9、光頂圖5雙玻璃光伏組件的結(jié)構(gòu)3.晶硅片4.PVB 膠片5.玻璃基片2.PVB 膠片1.玻璃基片54321圖3光伏建筑一體化的應(yīng)用形式采光頂幕墻遮陽護欄與地板57圖6EVA膠片(破則穿透圖7PVB膠片(破而不穿太陽能工程Solar Proget的使用壽命。目前,國外的Schott和Schuco公司、國內(nèi)的廣東金剛玻璃科技股份有限公司已經(jīng)掌握了較成熟的PVB 光伏組件封裝技術(shù)。此外,在BIPV系統(tǒng)中,選用光伏專用電線(雙層交聯(lián)聚乙烯浸錫銅線,選用偏大的電線直徑,以及選用性能優(yōu)越的連接器等設(shè)備,都能延長BIPV光伏系統(tǒng)的使用壽命。6.具有綠色環(huán)保的效果BIPV建筑物能為光伏系統(tǒng)提供足夠的安裝面積,不

10、需要另占土地,還能省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu);太陽能硅電池是半導(dǎo)體器件,發(fā)電時無轉(zhuǎn)動部件,無噪聲,對環(huán)境不會造成污染。BIPV建筑可實現(xiàn)電力的自發(fā)自用,減少了電力輸送過程的費用和能耗,降低了輸電、分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰,BIPV系統(tǒng)除可以保證自身建筑內(nèi)用電外,在一定條件下還可能向電網(wǎng)供電,舒緩高峰電力需求緊張狀況,具有很好的社會效益;而且能夠杜絕由一般化石燃料發(fā)電所帶來的嚴重空氣污染,對于環(huán)保將起到積極作用。光伏建筑一體化的相關(guān)應(yīng)用案例1.香港圣保羅小學(xué)香港圣保羅小學(xué)BIPV光伏采光頂總面積為82平方米,系統(tǒng)總發(fā)電功率為7.9千峰瓦,由65片雙玻璃光伏組件構(gòu)成,采用156

11、毫米156毫米高效晶體硅電池片,安裝方向為東南偏南。采用明框玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式,從接線盒引出電線進入鋁合金龍骨內(nèi)走線,如圖8所示。2.南玻大廈光伏幕墻南玻大廈光伏幕墻總面積59平方米。該光伏系統(tǒng)包含兩個子系統(tǒng),總?cè)萘繛?015峰瓦,并網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量為5095峰瓦,獨立光伏系統(tǒng)容量為920峰瓦。采用的組件為雙玻璃光伏組件,厚度為6毫米+2毫米+6毫米。最大組件(長寬尺寸為2460毫米1160毫米,面積2.85平方米,功率280峰瓦。結(jié)構(gòu)形式為外循環(huán)雙層幕墻。外層為開放式光伏幕墻,光伏組件空隙間不打膠,保持空氣流通,有利于降低電池片溫度,提高組件發(fā)電效率。內(nèi)層為鋁板幕墻,可以很好地將雨水及熱量阻擋在墻體之外。外層開放式光伏幕墻與內(nèi)層鋁板幕墻的完美結(jié)合,既避免了高溫造成光伏組件效率的降低,又有效地阻止了熱量及雨水進入室內(nèi),見圖9所示。結(jié)語BIPV建筑是清潔能源產(chǎn)品與建筑完美結(jié)合的產(chǎn)物。我國頒布的中華人民共和國可再生能源法、十一五可再生能源發(fā)展中長期規(guī)劃、電網(wǎng)企業(yè)全額收購可再生能源電量監(jiān)管辦法及今年3月底財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部剛剛出臺的關(guān)于加快推進太陽能光電建筑應(yīng)用的實施意見和太陽能光電建筑應(yīng)用財政補助資金管理暫行辦法在政策上對我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均給予了強有