试分析光电幕墙技术及发展应用

孙海萍 马学彬

摘要：随着科学技术的发展，光电幕墙在建筑工程中的应用越来越广泛。光电幕墙是建筑幕墙的新形式。它通过光伏电池技术的作用完成了从太阳能到电能的转变。整个系统采用太阳能光伏电池技术完成。光电幕墙是太阳能光电技术与幕墙技术的结合，可以极大地体现环保和节能的效果。现在国家对太阳能技术的发展给予了大力支持，光电幕墙技术已进入快速发展阶段。本文介绍了光电幕墙技术，可以为关注光电幕墙技术的人们提供参考。

关键词：自动化；建筑幕墙；发展

一、光电幕墙的原理

光电幕墙的产生是在二十世纪初期，由于世界经济的发展，在一些国家出现能源危机，因此光电幕墙开始研发。光电幕墙的技术原理主要是将太阳能转化成电能；安装原理与普通幕墙类似，主要的区别是光电幕墙通过对幕墙横料及竖料的技术处理，保证了光电幕墙铝合金框架与光电系统可靠的分离，使得光电幕墙结构具有可靠的电绝缘性。

二、光电幕墙设计原则

光电幕墙可以是框架，单元和其他结构形式。它可以是隐藏式框架幕墙或开放式框架幕墙。但结构设计需要符合幕墙的行业标准和技术规范，满足建筑物的装饰和抗风，抗震，面内变形的安全要求，并满足气密性，水密性，抗冲击性的技术要求。，建筑设计的隔音和保温，同时确保用电安全和可靠的电气绝缘。光电幕墙的结构设计还应考虑到易于使用过程中的维护和保养需求，并建立必要的清洁和维护设施。在玻璃上粘贴树脂的光伏板由通过导线连接的若干太阳能电池组成。作为幕墙的建筑材料，它们需要具有以下特性：隔热，耐久，防水和防潮等。电池串联或并联连接。在设计时，必须将导体安装在幕墙柱横梁的隐形腔内。同时，还需要考虑拆卸和维修方便，在雨雪天气等恶劣天气下不会发生泄漏和短路。当太阳光照射在光伏板上时，产生的直流电通过充放电控制器存储在电池中。因此，如果光伏板的输出能量因天气而不稳定，必须使用可靠的充放电控制器来限制其充放电条件，以避免过度充放电对电池寿命的不利影响。。电池的选择有一定的标准。它们应该使用很长时间，快速充电并强烈排出。如今，镍镉电池和铅酸电池的性能更好。除了特殊的直流设备可以直接用电池提供电力，有必要将直流电转换成交流电才能更多地投入使用，逆变器就是将直流电转变为交流电的装置。在逆变器的选择上有一定的标准，尽可能选择电压稳定性能较高、波形失真度较小以及更易于维护工作的开展的逆变器应用在光电幕墙系统中。

三、光电幕墙系统的技术

（一）总体设置原则

1.光电幕墙技术根据建筑物所处的周边环境、建筑外形、气候条件、使用功能、财务投资状况等因素，进行综合光电幕墙技术经济分析，确定光电幕墙技术在建筑物种的使用面积、安装方位和基本形式，并根据建筑物的电气设计方案，确定光电幕墙系统的供电负载以及物理和电工性能要求。

2.光电幕墙技术的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物安全要求，光电幕墙技术符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、耐撞击、保温等技术标准，并且要确保光电幕墙技术用电过程中的安全，避免建筑光电幕墙发生安全事故。

3.光电幕墙技术的建筑设计阶段还要考虑光伏列阵对建筑物本身物理性能的影响，特别是建筑物的热环境。

4.光电幕墙技术因为要实现太阳能的最高效利用，所以在光电幕墙产品的安装设置中要遵循建筑物朝阳的原则。一般来说，光电幕墙要安装在建筑物中受阳光照射时间长的那些部位，如墙楣、女儿墙或屋顶等；通常光电幕墙应面南，或在东南和西南之间，在建筑物一定地理条件下也可面东和面西。

（二）幕墙支承结构

光电幕墙的结构设计内容主要包括幕墙节点设计、幕墙结构类型的选取、光电幕墙系统连线方式等。光电幕墙可以采用单元式、构件式等结构形式，可以是点式幕墙、明框幕墙、隐框幕墙等。但光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物的设计要求，符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、保温、耐撞击等技术要求，同时要保证建筑物用电安全，是建筑物用电具有可靠的电绝缘性，能有效保护建筑工程中所集成的电池及导线等元器件，即使建筑物光电幕墙在雨雪等恶劣天气情况下，光电幕墙系统都不能出现短路、漏电等问题，光电幕墙系统更不能在可触摸部位出现危险的高电压。在建筑光电幕墙系统设计时应充分利用幕墙骨料内部的空腔，将光电幕墙系统中的电线隐藏起来，实现简洁的墙面效果。光电幕墙的结构设计还要考虑到便于使用过程中的维护和维修需要，设置光电幕墙系统必要的清洗和维护设施。

（三）光电板

许多太阳能电池通过导体有效地连接在一起以形成完整的光伏板。光伏板的规格应符合实际建筑物光伏幕墙施工的规划方案。光伏模板用作光伏幕墙的建筑材料。光伏板必须具有建筑材料的要求：隔热，防水和防潮，耐用性和适当的强度。如果光电幕墙光电板用于门，窗，天窗等场所，则必须满足光传输的要求。除了原材料的性能和发电和照明的要求外，还应考虑材料在使用过程中的安全性能，外观和施工便利性。

（四）连接电路

电池之间的连接方式取决于建筑光电幕墙系统设计中光伏板输出电压的要求。列表采用并联或串联连接。在光电幕墙系统的设计过程中，应尽可能将电缆安装在幕墙横向和垂直材料的隐形内腔中。同时，应该考虑到光电幕墙系统易于拆卸和维修，光电幕墙系统的电路布线快速稳定。在雨雪天气等恶劣天气条件下，光电幕墙系统不会造成漏电，短路等问题。

（五）蓄电池组

在选择带蓄电池的光伏发电系统时，光伏幕墙系统应考虑最合适的电池类型和型号。在光电幕墙系统中，必须有一些选择蓄电池的规定。电池应尽可能选择，能耗更低，充电更快，放电能力更强。因此，在光电幕墙系统中可以减少维修次数并且可以降低工程成本。现在光电幕墙系统更适合存储。电池通常包括铅酸电池和镍镉电池。

四、光电幕墙的应用

早在100多年前，人们就发明了光电模板，用光电镀锌板浸入电解液中发电。到1954年，美国光电模板研究人员利用硅元素取得了巨大成就。首先，光电模板用于空间导航。在现阶段的节能环保中，人们的节能，环保和健康意识不断提高，光电模板在科技发展方面取得了长足的进步。它已广泛应用于建筑业，光电幕墙发展迅速。

五、结语

随着光电幕墙的发展，其技术也越来越成熟。限制其大规模应用的原因之一是其一次性投资过高。但我们相信，随着生产和應用规模的扩大以及科技水平的进一步发展，这个问题将逐步得到解决。它代表了未来幕墙的发展趋势。环保节能的光电幕墙将具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]吴智勇.光伏建筑（光电幕墙）主要内容、应用现状及地区适用性分析[J].二O一二年全国铝门窗幕墙行业年会，2012-02-01. 147-150

[2]刘升华.光电幕墙技术及应用[J]《中国建筑金属结构》，2013.

（作者单位：沈阳远大铝业工程有限公司）