刍议光电幕墙技术在太阳能建筑一体化中的实施要点

■李 伟 ■九江工业建筑设计院，江西 九江 332000

随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国的城市化建设步伐越来越快，目前，我国的城乡建筑有95%属于高耗能建筑，建筑耗能已经成为能源消耗的主要途径之一，因此，加强节能环保型建筑的建设有十分重要的意义。建筑节能主要是在建筑围护过程中实现的，太阳能光伏建筑一体化也就是建筑物的外围护结构表面设置光伏列阵，从而将太阳能转换为电能，为建筑提供电能。

随着太阳能光伏建筑一体化的发展，光电幕墙逐渐代替了传统的建筑幕墙，光电幕墙是采用双玻璃封装工艺，一方面能确保幕墙的透光性，另一方面能利用透明薄膜太阳能电池实现光伏发电，光电幕墙技术对太阳能建筑一体化有十分重要的意义，下面就光电幕墙技术及其在太阳能建筑一体化中的应用进行分析。

1 光电幕墙技术

1．1 光电幕墙技术原理及组成

光电幕墙是利用光伏效应，光电池的原理将太阳能转换为电能。幕墙面板上安装有夹胶玻璃，玻璃上镶嵌有光伏电池模块，将各个模块和逆变器连接起来，组成太阳能发电系统。

在设计光电幕墙时，需要对电池、变压器、导线、模板等各个因素进行分析，各个电池会组成光电模板，而光电模板又会组成小分格，最后利用导线形成变压器，变压器是封闭幕墙的重要组成部分。光电设备产生直流电后，会转变为交流电，然后通过电压网进行传输，最后利用逆变器将230/400V电压转变成50Hz的电能，供建筑使用。

太阳能电池片大多是由晶硅构成的，这些晶硅可以分为非晶硅、多晶硅、单晶硅等几种情况，不同种类的晶硅其透明性不相同，为确保获得良好的天然采光，尽量选择非晶硅或者多晶硅电池。太阳能电池是通过导线进行连接的，太阳能电池经过处理后，会镶嵌在透明度高、强度高的低树脂玻璃中，然后在玻璃边缘或者模板背面接入导线，构成一个光电板，光电板的尺寸要根据工程的实际情况确定。用作光电模板幕墙建筑材料必须具有良好的保温隔热能力、坚固、耐久性强、防水防潮能力等性能，光电模板可以根据建筑需求分为透明和非透明两种情况，如果是用在窗户、天窗等位置，必须使用透明的光电模板，这样既可以发电又有利于自然采光。

1．2 性能指标

使用者可以根据建筑需求，采用不同形式和装饰效果的光电幕墙，能实现传统幕墙的保温隔热，隔音、安全围护等作用；光电幕墙的空气渗透性、风压变形性、雨水渗透性等都是根据相关规定进行设计的；光电幕墙的光电转换率可以设计为10%-15%，设计峰值发电功率为0.1kW/m2-0.15kW/m2，输出频率为 50Hz。

1．3 光电幕墙的经济性

以非晶硅太阳能电池板为例，对光电幕墙年发电量进行计算分析。某地区的太阳能直射和漫反射光照平均值为1200kW·h/(m2·a)，光电板安装因素的计算参数值为0.75，太阳电池的总面积为81m2，工作温度影响值为0.94，导线损耗为2%，光电转换率为0.85，计算得出太阳能挂光电板年发电量为7991.5kW·h/a，一般写字楼的年用电量为31.36kW·h/(m2·a)，因此，81m2的光电幕墙年发电量可供254.8m2的建筑面积使用。使用常规的燃料发相同的电量，需要消耗4t煤，排放4.57tCO2、5.7kgSO2、6kgNOx，由此可以看出，使用光电幕墙不仅具有良好的经济效益，还能减少污染气体的排放量。

1．4 光电幕墙的主要特点

光电幕墙是一种绿色幕墙技术，不仅能充分的利用建筑物表面，对建筑物进行外表装饰，还能将太阳能转换为电能，节能生产电能时消耗的资源，降低了对环境的污染。光电幕墙技术在产生电能过程中，不会消耗自然资源，不会产生余热、废气、废渣噪音等污染，这对环境保护有十分重要的作用。光电幕墙对外界的抵抗能力很强，在酸雨、臭氧层、-50℃ -90℃的环境中，仍可以很长时间，具有超长的使用寿命。

2 光电幕墙设计选用及施工安装要点

2．1 设计选用要点

光电幕墙的选用和传统的建筑幕墙选用有很大的相似度，在选用过程中，要充分考虑建筑功能和立面效果。为充分的利用太阳能，要将光电幕墙安装在建筑受光照时间长的位置。光电幕墙玻璃面板可以采用非晶硅、多晶硅、单晶硅等电池进行复合，其中单晶硅的光电转换效率最高，非晶硅电池的光电转换率最小，但非晶硅电池的经济性比较强，因此，要根据实际情况，确定光电幕墙的电池材料。光带幕墙的内片可以设计成钢化玻璃，外片可以设计成低铁超白钢化玻璃，使用热熔胶当做中间胶合层的材料。

2．2 安装施工要点

光电幕墙面板的安装位置要严格的按照设计要求进行确定，确保光伏电池的正极、负极连接符合要求；光电幕墙面板的安装工艺必须符合JG3035标准、JGJ102标准的要求，电气系统的安装要符合相关规范的要求，在设置电缆时，要确保电缆的位置和周围建筑的协调美观，同时要保证电缆容易检查维修。光电幕墙安装结束后，要在专业技术人员的指导下，进行试运行，确保光电幕墙系统的正常运行，在试运行过程中，要严格的按照相关操作规程进行操作。

3 光电幕墙在建筑一体化的应用前景

随着能源短缺现象的加重，对太阳能进行开发研究已经成为当前新能源利用的热点，太阳能在建筑中的广泛利用，能有效地减少能源消耗，降低环境污染。目前，太阳能光电幕墙技术正用全新的绿色建材状态出现在人们面前，随着节能环保建筑的发展，光电幕墙将会广泛应用在建筑中。目前，光电幕墙已经用在一些标志性建筑的屋顶和外墙上，光电幕墙的应用使得建筑从耗能转变为产能，这对调节城市电力、减少温室气体排放有十分重要的作用，因此，光电幕墙建筑一体化具有广阔的应用前景。

4 总结

光电幕墙技术对节能建筑的建设有十分重要的意义，将光电幕墙技术应用在太阳能建筑一体化中，能有效地节省能源消耗，为环境保护做出突出的贡献。在运用光电幕墙时，要根据实际情况，选用合理的太阳能电池，从而为建筑物的节能效果提供保障。

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