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光伏建筑一體化應用淺析

來源:09年會論文集作者:莊大建，何清日期:2009-4-16 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【關閉】【評論】

摘要：本文引出了光伏建筑一體化(BIPV)的定義，分析了BIPV與BAPV的區別。列舉了光伏建筑一體化的幾種應用形式，并簡單介紹了光伏建筑一體化應用的幾個優勢和相關工程實例，以供參考。
關鍵詞：光伏建筑一體化

　　1.前言

　　隨著石化能源的日益枯竭和人類生存環境的日益惡化，世界各國對清潔能源如太陽能、風能等可再生能源的支持力度越來越大。光伏建筑一體化建筑是光伏應用形式中最接近人類生活的一種，是綠色節能環保理念的完美體現。德國、西班牙等國《上網電價法》的頒布給歐洲光伏市場帶來了強大的支持，歐洲光伏系統裝機容量以每年45－60%的速度遞增，同時也涌現出了一大批BIPV光伏建筑藝術品。

　　2.光伏建筑一體化的定義

　　光伏建筑一體化(BIPV)技術即將太陽能發電(光伏)產品集成到建筑上的技術。BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有外圍護結構的功能，同時又能產生電能供建筑使用。光伏建筑一體化(BIPV )不同于光伏系統附著在建筑上(BIPV : Building Attached PV)的形式。兩種系統的工程實例請見下圖。

　　圖1為廣東金剛玻璃科技股份有限公司建造的光伏采光頂。此BIPV建筑的屋頂是由高效多晶硅中空光伏組件及支撐結構組成的采光頂。此建筑的太陽電池板是建筑外圍護結構的一部分，其既可以遮風擋雨，又可以發電。如果將太陽電池板拆除，此建筑將失去遮風擋雨的功能。
　　圖2為深圳市國際園林花卉博覽園并網光伏發電系統。在此BAPV建筑中采用的是普通太陽電池組件，太陽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。在建造BAPV系統前，首先要考慮建筑的承受能力、光伏系統對原建筑結構的破壞、對建筑風格的影響等問題，并不是所有建筑都適合建造BAPV系統。大型BAPV工程都應報建，經過有關部門審批。

　　3.光伏建筑一體化的應用形式
　　隨著幕墻行業的迅速發展和建筑設計師們的奇思妙想，玻璃幕墻的形式越來越多樣化。而作為玻璃幕墻的一種深化表現形式，光伏建筑一體化在建筑物上也出現了多種多樣的應用形式。如圖3所示。
　　3.1采光頂:采光比較理想，發電效率較高;
　　3.2幕墻立面:示范效果好，形式多樣，美觀;
　　3.3遮陽板:既遮擋陽光，又發電補充能源;
　　3.4護欄和地板:充分利用空間，安放簡單方便;

　　4.光伏建筑一體化的優勢

　　4.1能夠滿足建筑美學的要求
　　BIPV建筑首先是一個建筑，它是建筑師的藝術品，其成功與否關鍵一點就是建筑物的外觀效果。在BIPV建筑中，我們可通過相關設計將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在幕墻結構中。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合，實現建筑大師們的構想。
　　4.2能夠滿足建筑物的采光要求
　　對建筑物來說光線就是靈魂，其對光影的要求甚高。BIPV建筑是采用光面超白鋼化玻璃制作的雙面玻璃組件，能夠通過調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。當然，光伏組件透光率越大，電池片的排布就越稀，其發電功率也會越小。

　　4.3能夠滿足建筑的安全性能要求
　　BIPV組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕墻的三性實驗要求和建筑物安全性能要求，因此需要有比普通組件更高的力學性能和采用不同的結構方式。在不同的地點，不同的樓層高度，不同的安裝方式，對它的玻璃力學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是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠片復合太陽能電池片組成復合層，電池片之間由導線串、并聯匯集引線端的整體構件。鋼化玻璃的厚度是按照國家建筑規范和幕墻規范，通過嚴格的力學計算得出的結果。而組件中間的PVB膠片有良好的粘結性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，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，不會脫落四散傷人，從而使產生的傷害可能減少到最低程度，提高建筑物的安全性能。
　　《玻璃幕墻工程技術規范JGJ 102－2003》第3.4.6項明文規定，玻璃幕墻采用夾層玻璃璃時，應采用干法加工合成，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應用技術規范》也將“夾層玻璃應采用PVB膠片”作為一項強制性的條文加入到規范中，以加強建筑物的安全性。

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