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光伏建筑一体化

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鱼台质监站鱼台质量检测

2014-03-22

 

太阳能光伏建筑一体化BIPV(Building IntegratedPhotovoltaic)是应用太阳能发电的一种新概念:在建筑维护结构外表面铺设光伏阵列提供电力。可以说在众多可再生能源发电技术中,光伏发电是最绿色最环保也是最值得期待的一项技术。光伏建筑一体化技术即将太阳能发电产品集成到建筑上的技术。BIPV不但具有围护结构的功能,同时又能产生电能供建筑使用。光伏建筑一体化(BIPV )不同于光伏系统附着在建筑上(BAPV : Building Attached PV)的形式。BAPV是把光伏系统安装在建筑物的屋顶或者墙上,建筑物作为光伏组件的载体,起支承作用。BIPV是指将光伏系统与建筑物集成一体,光伏组件成为建筑结构不可分割的一部分,如光伏屋顶、光伏幕墙、光伏瓦、和光伏这样装置等,如果拆除光伏系统则建筑本身不能正常使用。

BIPV其主要优势集中体现在以下几点:
1)能够满足建筑美学的要求
BIPV建筑首先是一个建筑,它是建筑师的艺术品,其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。在BIPV建筑中,我们可通过相关设计将接线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中。这样既可防阳光直射和雨水侵蚀,又不会影响建筑物的外观效果,达到与建筑物的完美结合,实现建筑大师们的构想。
2)能够满足建筑物的采光要求
对建筑物来说光线就是灵魂,其对光影的要求甚高。BIPV建筑是采用光面超白钢化玻璃制作的双面玻璃组件,能够通过调整电池片的排布或采用穿孔硅电池片来达到特定的透光率,即使是在大楼的观光处也能满足光线通透的要求。当然,光伏组件透光率越大,电池片的排布就越稀,其发电功率也会越小。
3)能够满足建筑的安全性能要求
BIPV组件不仅需要满足光伏组件的性能要求,同时要满足幕墙的三性实验要求和建筑物安全性能要求,因此需要有比普通组件更高的力学性能和采用不同的结构方式。在不同的地点,不同的楼层高度,不同的安装方式,对它的玻璃力学性能要求就可能是完全不同的。
目前光伏与建筑结合总结起来大约有8种安装方式,即采用普通太阳电池组件,安装在倾斜屋顶原来的建筑材料之上;采用特殊的太阳电池组件,作为建筑材料安装在倾斜屋顶上;采用普通太阳电池组件,安装在平屋顶原来的建筑材料之上;采用特殊的太阳电池组件,作为建筑材料安装在平屋顶上;采用普通或特殊的太阳电池组件,作为幕墙安装在南立面上;采用特殊的太阳电池组件,作为建筑幕墙安装在南立面上;采用特殊的太阳电池组件,作为天窗材料安装在天窗上;采用普通或特殊太阳电池组件,作为遮阳板安装在建筑上。
光电设备作屋面板
    用光电设备作屋面板时的理想屋顶应为斜屋顶。因为可以获得理想的倾角,相对于平屋顶而言,少了附加支撑带来的不协调。锯齿形的高侧窗也要比平屋顶好得多,因为南向坡被建筑光电一体式设备占据了,北向玻璃窗就可用于昼光照明。
如果光电板与屋顶成为一体,则其夏天需要通风以降温,冬天则可以收集这些余热以采暖。
光电设备作建筑立面
    由于大尺度新型彩色光伏模块的诞生,将其安装在立面不仅节约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等),减少建筑物的整体造价,且使建筑外观更有魅力;如果建筑有凸窗棂,必须保证窗棂较薄,使光电板不至于产生太多阴影。在保持玻璃幕墙的外观整洁方面,德国 RWE的非晶太阳能玻璃幕墙做得非常优秀,为了防止电池片之间的连线有碍观瞻,他们的专利技术专门解决了电池片之间的“无线”连接。双层墙可使空气在夏季流溢出来以给光电设备及建筑降温。冬天可用热空气加热建筑北部
玻璃窗与光电设备
    这里介绍两种典型的玻璃窗系统。一种是半透明的更像浅色玻璃窗;另一种是由透明玻璃窗上安装不透明光电元件,这些元件的排列间距决定了玻璃窗的透光率,就像我们在玻璃窗上涂上井字网一样。
太阳电池可以和不同的玻璃结合制成各种特殊的玻璃幕墙和天窗,如:隔热玻璃组件、防紫外线玻璃组件、防盗或防弹玻璃组件、防火组件等等。
目前有一种仅用红外辐射发电的光电玻璃窗正在研制中。这样,既可以发电又可降低昼光温度,相信正是多数向南的办公大楼所需要的。
光电设备与遮阳设备
    光电系统即可整体组合于入口雨篷中,也可组合与一些独立式遮阳结构中。就目前而言,虽然巴光电板用于露天停车场遮阳上的费用较高,但遮阳结构与光电发电器相结合终究物有所值。随着电力汽车的数量增加,这些结构最终会成为理想的充电站。
在太阳能利用的诸多形式中,光伏建筑一体化无疑是最具有发展前景的,而对于BIPV的未来发展趋势,应该朝着以下三个方向发展,即朝着更有效利用太阳能的方向发展,朝着更有效降低利用太阳能成本的方向发展,朝着更有效提高光伏建筑美观程度的方向发展。概括起来,即两个提高,一个降低。两个提高为提高光伏建筑的使用价值与欣赏价值,一个降低为降低成本价格。在提高光伏建筑使用价值的方向上,应从三个方面考虑,一个是怎样最大程度的使光能转化为电能,再一个是怎样最有效的利用所产生的电能,最后一个如何提高光伏建筑作为建筑本身的使用价值。在提高光伏建筑欣赏的方向上,应考虑怎样使光伏建筑这一建筑与现代科技相结合的产物在具有实用性的基础上,更加的美观,更加具有时尚感,更加具有艺术气息。在降低成本价格的方向上,应考虑怎样节约整个系统的成本价格。当然,以上仅仅是从宏观方面进行阐述的,即整个光伏建筑并网发电系统,既作为自身用电的终端,也作为整个电网的有机组成部分,但是其宏观方向上的发展,是建立在各个微观方向发展的前提下的,具体来说,即太阳电池的发展,光伏建筑组件的发展,建筑学的发展,并网发电系统的发展等等。总之,相信在现有国家政策的鼓励下,面对如此广阔的市场,光伏建筑定会取得长足发展。

 

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