芻議光電幕墻技術在太陽能建筑一體化中的實施要點

■李 偉 ■九江工業建筑設計院，江西 九江 332000

隨著經濟的快速發展和和諧社會的構建，我國的城市化建設步伐越來越快，目前，我國的城鄉建筑有95%屬于高耗能建筑，建筑耗能已經成為能源消耗的主要途徑之一，因此，加強節能環保型建筑的建設有十分重要的意義。建筑節能主要是在建筑圍護過程中實現的，太陽能光伏建筑一體化也就是建筑物的外圍護結構表面設置光伏列陣，從而將太陽能轉換為電能，為建筑提供電能。

隨著太陽能光伏建筑一體化的發展，光電幕墻逐漸代替了傳統的建筑幕墻，光電幕墻是采用雙玻璃封裝工藝，一方面能確保幕墻的透光性，另一方面能利用透明薄膜太陽能電池實現光伏發電，光電幕墻技術對太陽能建筑一體化有十分重要的意義，下面就光電幕墻技術及其在太陽能建筑一體化中的應用進行分析。

1 光電幕墻技術

1．1 光電幕墻技術原理及組成

光電幕墻是利用光伏效應，光電池的原理將太陽能轉換為電能。幕墻面板上安裝有夾膠玻璃，玻璃上鑲嵌有光伏電池模塊，將各個模塊和逆變器連接起來，組成太陽能發電系統。

在設計光電幕墻時，需要對電池、變壓器、導線、模板等各個因素進行分析，各個電池會組成光電模板，而光電模板又會組成小分格，最后利用導線形成變壓器，變壓器是封閉幕墻的重要組成部分。光電設備產生直流電后，會轉變為交流電，然后通過電壓網進行傳輸，最后利用逆變器將230/400V電壓轉變成50Hz的電能，供建筑使用。

太陽能電池片大多是由晶硅構成的，這些晶硅可以分為非晶硅、多晶硅、單晶硅等幾種情況，不同種類的晶硅其透明性不相同，為確保獲得良好的天然采光，盡量選擇非晶硅或者多晶硅電池。太陽能電池是通過導線進行連接的，太陽能電池經過處理后，會鑲嵌在透明度高、強度高的低樹脂玻璃中，然后在玻璃邊緣或者模板背面接入導線，構成一個光電板，光電板的尺寸要根據工程的實際情況確定。用作光電模板幕墻建筑材料必須具有良好的保溫隔熱能力、堅固、耐久性強、防水防潮能力等性能，光電模板可以根據建筑需求分為透明和非透明兩種情況，如果是用在窗戶、天窗等位置，必須使用透明的光電模板，這樣既可以發電又有利于自然采光。

1．2 性能指標

使用者可以根據建筑需求，采用不同形式和裝飾效果的光電幕墻，能實現傳統幕墻的保溫隔熱，隔音、安全圍護等作用；光電幕墻的空氣滲透性、風壓變形性、雨水滲透性等都是根據相關規定進行設計的；光電幕墻的光電轉換率可以設計為10%-15%，設計峰值發電功率為0.1kW/m2-0.15kW/m2，輸出頻率為 50Hz。

1．3 光電幕墻的經濟性

以非晶硅太陽能電池板為例，對光電幕墻年發電量進行計算分析。某地區的太陽能直射和漫反射光照平均值為1200kW·h/(m2·a)，光電板安裝因素的計算參數值為0.75，太陽電池的總面積為81m2，工作溫度影響值為0.94，導線損耗為2%，光電轉換率為0.85，計算得出太陽能掛光電板年發電量為7991.5kW·h/a，一般寫字樓的年用電量為31.36kW·h/(m2·a)，因此，81m2的光電幕墻年發電量可供254.8m2的建筑面積使用。使用常規的燃料發相同的電量，需要消耗4t煤，排放4.57tCO2、5.7kgSO2、6kgNOx，由此可以看出，使用光電幕墻不僅具有良好的經濟效益，還能減少污染氣體的排放量。

1．4 光電幕墻的主要特點

光電幕墻是一種綠色幕墻技術，不僅能充分的利用建筑物表面，對建筑物進行外表裝飾，還能將太陽能轉換為電能，節能生產電能時消耗的資源，降低了對環境的污染。光電幕墻技術在產生電能過程中，不會消耗自然資源，不會產生余熱、廢氣、廢渣噪音等污染，這對環境保護有十分重要的作用。光電幕墻對外界的抵抗能力很強，在酸雨、臭氧層、-50℃ -90℃的環境中，仍可以很長時間，具有超長的使用壽命。

2 光電幕墻設計選用及施工安裝要點

2．1 設計選用要點

光電幕墻的選用和傳統的建筑幕墻選用有很大的相似度，在選用過程中，要充分考慮建筑功能和立面效果。為充分的利用太陽能，要將光電幕墻安裝在建筑受光照時間長的位置。光電幕墻玻璃面板可以采用非晶硅、多晶硅、單晶硅等電池進行復合，其中單晶硅的光電轉換效率最高，非晶硅電池的光電轉換率最小，但非晶硅電池的經濟性比較強，因此，要根據實際情況，確定光電幕墻的電池材料。光帶幕墻的內片可以設計成鋼化玻璃，外片可以設計成低鐵超白鋼化玻璃，使用熱熔膠當做中間膠合層的材料。

2．2 安裝施工要點

光電幕墻面板的安裝位置要嚴格的按照設計要求進行確定，確保光伏電池的正極、負極連接符合要求；光電幕墻面板的安裝工藝必須符合JG3035標準、JGJ102標準的要求，電氣系統的安裝要符合相關規范的要求，在設置電纜時，要確保電纜的位置和周圍建筑的協調美觀，同時要保證電纜容易檢查維修。光電幕墻安裝結束后，要在專業技術人員的指導下，進行試運行，確保光電幕墻系統的正常運行，在試運行過程中，要嚴格的按照相關操作規程進行操作。

3 光電幕墻在建筑一體化的應用前景

隨著能源短缺現象的加重，對太陽能進行開發研究已經成為當前新能源利用的熱點，太陽能在建筑中的廣泛利用，能有效地減少能源消耗，降低環境污染。目前，太陽能光電幕墻技術正用全新的綠色建材狀態出現在人們面前，隨著節能環保建筑的發展，光電幕墻將會廣泛應用在建筑中。目前，光電幕墻已經用在一些標志性建筑的屋頂和外墻上，光電幕墻的應用使得建筑從耗能轉變為產能，這對調節城市電力、減少溫室氣體排放有十分重要的作用，因此，光電幕墻建筑一體化具有廣闊的應用前景。

4 總結

光電幕墻技術對節能建筑的建設有十分重要的意義，將光電幕墻技術應用在太陽能建筑一體化中，能有效地節省能源消耗，為環境保護做出突出的貢獻。在運用光電幕墻時，要根據實際情況，選用合理的太陽能電池，從而為建筑物的節能效果提供保障。

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