太阳能光伏建筑一体化的设计要点
太阳能光伏建筑一体化中光伏幕墙的设计要点分析

太阳能光伏建筑一体化中光伏幕墙的设计要点分析Analysis on Design Points of Photovoltaic Curtain Wall inSolar Photovoltaic Building Integration姜文化(中防雅宸规划建筑设计有限公司,山东青岛266075)JIANG Wen-hua(Zhongfang Yachen Planning and Architectural Design Co.Ltd.,Qingdao 266075,China)【摘要】太阳能应用及开发已成为各行业研究的重点及趋势,尤其是在建筑行业,其开发及应用获得了较大突破,太阳能光伏建筑一体化是近年建筑行业研究的重要成果。
光伏幕墙是太阳能光伏建筑一体化的关键组成部分,其设计要点直接影响到太阳能光伏建筑的使用价值及安全性。
论文以太阳能光伏建筑一体化中的光伏幕墙为切入点,对其结构及应用进行基本概述,对其设计要点进行详细阐述。
【Abstract 】The application and development of solar energy has become the focus and trend of research in various industries,especially in theconstruction industry.Great breakthroughs have been made in its development and application.The integration of solar photovoltaic buildings is an important achievement in the research of the construction industry in recent years.Photovoltaic curtain wall is a key component of solar photovoltaic building integration.It is a photovoltaic module formed by the combination of solar panels and building envelope.It has the dual functions of envelope structure and photovoltaic power generation.Its design points directlyaffect the use value and safety of photovoltaic curtain wall.This paper will take the photovoltaic curtain wall in the integration of solar photovoltaic buildings as the starting point,give a basic overview ofits structureand application,and elaborateitsdesign pointsin detail.【关键词】太阳能;光伏建筑一体化;光伏幕墙;设计要点【Keywords 】solarenergy;photovoltaicbuildingintegration;photovoltaiccurtain wall;design points 【中图分类号】TU18;TM615+.2;TU227【文献标志码】A【文章编号】1007-9467(2022)03-0025-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.03.007【作者简介】姜文化(1974~),女,山东烟台人,高级工程师,从事建筑设计与研究。
光伏建筑一体化设计要求

光伏建筑一体化设计要求光伏建筑一体化设计是指将光伏发电系统与建筑物的设计相结合,将光伏发电设备融入到建筑的外墙、屋顶、窗户等部位中,以实现建筑物的双重功能:建筑功能和电力发电功能。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的美观性、可靠性、安全性、经济性和可持续发展等方面。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的美观性。
建筑物是人们居住、工作和生活的场所,因此光伏发电设备的安装必须与建筑的整体设计风格相协调。
光伏发电模块的颜色、形状和布局应与建筑物的外观相融合,使光伏发电设备不仅具备发电功能,还能为建筑物增添美感。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的可靠性。
光伏发电设备的安装必须符合建筑的结构和力学要求,确保设备的稳定性和耐久性。
光伏发电设备的材料选择和安装方式应经过充分的工程计算和实验验证,以确保设备在各种恶劣环境条件下的可靠运行。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的安全性。
光伏发电设备的安装必须符合国家和行业的安全标准,确保设备的安全运行和使用。
光伏发电设备的电气系统、接地系统和防雷系统应设计合理、可靠,并与建筑物的其他系统有效地隔离,以防止电火灾和其他安全事故的发生。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的经济性。
光伏发电设备的投资和运维成本应与建筑的使用寿命和发电收益相匹配。
设计人员应合理选择光伏发电设备的类型和容量,并考虑设备的维护和运维成本,以确保投资回报率和经济效益。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的可持续发展。
光伏发电是一种清洁、可再生的能源形式,其与建筑的结合能够实现能源的有效利用和减少碳排放。
光伏建筑一体化设计应考虑建筑物的能耗和能源需求,合理配置光伏发电设备的容量和布局,以实现建筑的能源自给自足或减少外部能源依赖。
光伏建筑一体化设计要求考虑建筑的美观性、可靠性、安全性、经济性和可持续发展等方面。
设计人员应在满足建筑功能的基础上,合理选择光伏发电设备的类型和容量,并考虑设备的安装方式、电气系统和防护措施等,以实现光伏发电设备与建筑物的完美结合。
太阳能光伏技术的建筑一体化设计

太阳能光伏技术的建筑一体化设计第一章:引言随着全球对可再生能源需求的不断增长,太阳能光伏技术作为一种环境友好的能源解决方案得到了广泛的关注和应用。
与传统的太阳能发电系统相比,太阳能光伏技术的建筑一体化设计将太阳能电池板融入到建筑中,不仅能够为建筑提供清洁的能源,还能够为建筑带来更多的功能和价值。
本文将探讨太阳能光伏技术的建筑一体化设计在建筑行业中的应用和发展前景。
第二章:太阳能光伏技术的建筑一体化设计概述太阳能光伏技术的建筑一体化设计是将太阳能光伏系统与建筑的设计和施工过程相结合,将太阳能电池板融入到建筑中的过程。
这种设计理念使得建筑本身具备了太阳能发电的能力,大大提高了太阳能的利用效率。
太阳能光伏技术的建筑一体化设计可以在不影响建筑美观和功能的前提下,为建筑提供清洁能源,并减少对传统能源的依赖。
第三章:太阳能光伏技术的建筑一体化设计应用案例根据不同的建筑类型和需求,太阳能光伏技术的建筑一体化设计可以有多种不同的应用方式。
以下是一些典型的应用案例:1. 太阳能光伏建筑立面设计:通过在建筑外墙上安装太阳能电池板,将太阳能利用最大化,同时也起到了保护建筑内部温度的作用。
这种设计在城市热岛效应的缓解和建筑节能方面有着重要的作用。
2. 太阳能光伏屋顶设计:利用建筑的屋顶进行太阳能光伏板的布置和安装,可以为建筑提供清洁能源,并实现建筑自给自足。
这种设计在住宅小区和商业建筑中广泛应用。
3. 太阳能光伏整体建筑设计:通过将太阳能电池板融入到建筑的整体设计中,使建筑本身成为一个能源发生器。
这种设计不仅能够满足建筑的能源需求,还能够将多余的能源输出到电网上,实现能源的共享和回收利用。
第四章:太阳能光伏技术的建筑一体化设计优势太阳能光伏技术的建筑一体化设计具有许多优势,包括但不限于以下几点:1. 环保节能:太阳能是一种清洁、可再生的能源,通过将太阳能光伏系统与建筑一体化设计相结合,可以为建筑提供大部分甚至全部的能源需求,减少对传统能源的依赖,降低能源消耗和碳排放。
建筑一体化光伏发电设计发电量注意事项

建筑一体化光伏发电设计发电量注意事项建筑一体化光伏发电设计是在建筑物的外墙、屋顶或其他结构上安装光伏组件,将太阳能转化为电能来供给建筑用电。
这种设计将建筑与太阳能的利用紧密结合在一起,既可以提供清洁的能源,又可以减少建筑的能耗。
在进行建筑一体化光伏发电设计时,需要注意以下几个方面:1.建筑结构和材料选择:建筑一体化光伏发电设计需要根据建筑的结构和材料来确定光伏组件的安装方式。
通常可选用透明的光伏组件作为建筑外墙或屋顶的一部分,也可以采用非透明的光伏组件作为建筑立面的覆盖材料。
在选择材料时需要考虑光伏组件的耐候性、透明度以及与建筑外观的协调性。
2.光伏组件的布置方式:光伏组件的布置方式对发电量有着重要影响。
通常情况下,光伏组件应朝向正南方,倾角应与所处地区的纬度相适应。
如果建筑有多个朝向,可以考虑采用多面光伏组件布置方式,提高发电效率。
3.遮挡物的考虑:在建筑一体化光伏发电设计中,需要考虑周围环境对光伏组件的遮挡情况。
建筑物周围可能存在的高楼、树木、山脉等,都会对光照产生遮挡,影响光伏组件的发电效率。
因此,在设计过程中需要进行遮挡分析,选择合适的安装位置,以最大程度地接受太阳辐射。
4.温度效应的考虑:光伏组件的发电效率会受到温度的影响。
一般情况下,光伏组件的温度越高,发电效率越低。
因此,在设计中需要考虑散热措施,保持光伏组件的温度在适宜范围内,以提高发电效率。
5.电网连接和储能系统:建筑一体化光伏发电系统需要将发电的电能接入电网,供给建筑用电。
因此,需要合理规划电网连接方式,并确保符合相关法规和标准。
另外,为了提供稳定的用电,也可以考虑配备储能系统,将多余的电能存储起来,以在光照不足或用电高峰时使用。
6.维护和安全问题:建筑一体化光伏发电系统的维护工作非常重要。
定期检查清洁光伏组件,确保其表面无尘污,以保持较高的发电效率。
另外,安全也是一个关键问题,需要确保系统的组件和电线的正确安装,并采取适当的防雷措施。
光伏建筑一体化优势及设计要点

4 . 2人才缺乏
人 才培养 需要较 长 的时 间,而光伏 产业 是一个新 兴产 业 ,发展时 间较短 ,特别是光伏建筑一体化从 2 0 0 0年以后 才逐渐成熟 ,因此导致人才培养滞后产业的发展 。
4 . 3 日常维护 、外观光 污染 、组件强度和韧性要求
4 光伏建筑一体化不利因素及 未来发展方向
尽 管光伏建 筑一体化存在 诸多优势 ,但就 目前来看 ,其 应 用 还 仅 限 于个 别 地 方个 别建 筑 , 其原 因在 于 :
4 . 1 发 电成 本 高
尽 管近年来光伏技术进步 ,其成本有所下降 ,但与常规 能源 相 比还 是 比较 贵 ,还 需要 各 界 光 伏 同仁 的努 力 。
1光伏建筑一体化优势
①有效利用建筑表面 ,解决 了光伏 电站建设 占地面积大 的问题 ;②可原地发电、原地使用 ,降低 电网建设成本及输 电损耗;③建 筑能耗最 高的时段为上午九 点到下午 四点 ,而 这个时段也正是太阳 电池工作时段,光伏建筑一体化有效缓 解用 电高峰 ;④通 过合 理选 择适合 的光伏 阵列 ,光伏 电池能 兼具采光 、隔热、保温 的作 用,有效 降低建筑整体能耗 ;⑤ 采用光伏发 电不会产生温室效应 气体 以及 可吸入 固体颗粒 , 有效解决环境 问题;⑥光伏建筑一体化 的发展 ,促进整个光 伏产业 以及新型建筑业 的发展 ;⑦光伏建筑一体化将太 阳电 池和建材 有机 结合 ,因此节 省了购 买建材 的成本 。
3 . 3建筑功 能、外形和负荷要求
光伏 建筑 一体化 设计更 讲究将 光伏 系统 与建筑 外形设 计巧妙融合 ,既满足建筑功能正常使用 ,有增强视觉美感 , 还能保证光伏组件安装的部位不受周边物体的遮挡 ,这就要 求设计者 了解建筑功能,准确 分析功率 大小 、负荷类型及耗 电量、运行规律和状况 以及运行时间等 。
太阳能光伏系统的建筑一体化设计

太阳能光伏系统的建筑一体化设计随着环保意识的提升和对可再生能源的需求日益增长,太阳能光伏系统在建筑领域中扮演着重要角色。
传统的建筑设计和太阳能光伏系统的集成往往是独立进行的,导致一些问题如能源浪费、视觉重负荷等逐渐浮出水面。
因此,将太阳能光伏系统与建筑一体化设计相结合,成为了现代建筑设计的新趋势。
太阳能光伏系统的建筑一体化设计是指在建筑设计的初期,将光伏组件、相关系统以及电气设备等整合到建筑的各个方面,从而将太阳能光伏系统无缝地融入建筑结构和环境中。
这种一体化设计的好处在于,能够最大限度地提高太阳能光伏系统的效率,并且减少对建筑整体造型和视觉设计的影响。
首先,太阳能光伏系统的建筑一体化设计可以优化光伏组件的布置和安装方式,提高光伏系统的发电效率。
通常情况下,传统的光伏组件常常以飞架的形式安装在建筑屋面上,这不仅影响了建筑整体造型,还限制了光伏组件的布置密度。
而建筑一体化设计则能够将光伏组件嵌入到建筑结构中,充分利用建筑的外墙、屋顶等空间进行光伏组件的布置,使得光伏系统的发电面积增大,进而提高了发电效率。
其次,太阳能光伏系统的建筑一体化设计还可以使得建筑在能源利用方面更为高效。
通过在建筑外墙和屋顶处安装光伏组件,可以将太阳能转化为电能,供给建筑的日常用电需求。
同时,光伏系统配备的电池储能设备还可以将多余的电能储存起来,以备晚上或阴天使用,从而进一步提高了能源利用效率和节能效果。
此外,太阳能光伏系统的建筑一体化设计还能为建筑带来更加舒适和宜居的环境。
通过合理设计和布置光伏组件,可以为建筑提供遮阳、隔热和保温的功能,降低建筑内部空间的温度和日照照度,从而提高了建筑的舒适性。
同时,光伏组件还能有效地吸收外界的噪音和振动,提高建筑的隔音效果,进一步改善了建筑的宜居性。
然而,太阳能光伏系统的建筑一体化设计也面临一些挑战和限制。
首先,建筑的形状、朝向和周围环境等因素会对光伏系统的效率产生影响,因此需要在设计初期进行充分的分析和评估。
建筑光伏一体化应用设计要点

建筑光伏一体化应用设计要点建筑光伏一体化是指将光伏发电产品作为建筑材料或构件,即光电建材,应用在建筑上的形式。
光电建材应用场景和形式多种多样,目前使用最广的是顶类产品,这是由于建筑屋顶接受光照范围大、人迹活动少,具备良好的应用条件。
建筑光伏一体化应用设计应当考虑建筑物的光照条件、建筑结构、使用功能、用电负荷等情况,结合建筑外观、结构安全、并网条件、发电效率、运行维护等因素进行设计。
l 发电系统是否并网首先应确认的是需要并网式发电系统还是独立式发电系统。
对于建筑光伏一体化项目而言,通常会选择在用户侧(或称配电侧)低压(400/220V)并入电网。
并网系统优势:● 电网公司不需要对系统进行监测和控制,灵活性相对更高;●符合“自发自用,余电上网”的原则,减缓公共电网高峰期用电压力,并且可以削峰填谷,创造更多经济效益。
●光伏系统的发电特征符合建筑用电习惯,在白天用电高峰期,恰巧是太阳辐照量大的时候,所发电量优先供负载使用,减少输送过程的电力损耗。
l 对光电建材的要求建筑光伏一体化技术的推广不仅减少了传统火力发电的高污染高能耗,还逐渐影响到未来建筑的外观形式,并赋予其发电的属性。
这就要求建筑光伏系统设备和材料必须符合建筑安全的规定,满足建筑功能的需求,在运输、安装、运维等环节保证产品的强度刚性和稳定程度,同时还要考虑与建筑风格的协调,新建建筑的光伏系统应与主体建筑同步设计施工和验收;对于既有建筑改造项目,还应对原建筑的结构和电气安全性进行评估。
l 设计注意事项在设计之初,需要对项目当地的气候条件进行调研,特别是多风多雨或其他常见气候灾害的地区,光电建材产品的选择和结构设计需要根据条件特殊处理,保证系统能够安全稳定地运行。
在整体屋面系统设计上,要注意周边环境的影响,避免来自例如周围绿植或景观设施的遮挡;同时还要考虑建筑本身的形体,避免在阴影处安装光伏产品。
对布置了光伏系统的位置要注意保护,防止人触碰发生意外,并且避开落水口、排烟口等位置。
光伏发电系统的建筑一体化设计

光伏发电系统的建筑一体化设计随着可再生能源的日益重要,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源解决方案,广泛应用于建筑领域。
光伏发电系统的建筑一体化设计,旨在将光伏组件融入建筑外观并最大化发电效率。
本文将探讨光伏发电系统建筑一体化设计的背景、关键原则和实施方法。
一、背景在传统的光伏发电系统中,光伏组件往往被单独安装在建筑物的屋顶或立面上。
虽然这种安装方式可以有效地利用太阳能,但却面临着审美和建筑一体性的挑战。
为了克服这些问题,光伏发电系统的建筑一体化设计应运而生。
二、关键原则光伏发电系统的建筑一体化设计需要遵循以下关键原则:1. 美观性:设计应注重光伏组件与建筑外观的和谐一致。
可以通过选择与建筑材料颜色相近或设计成与建筑形状相契合的光伏组件来实现。
2. 结构完整性:建筑一体化设计需要确保光伏组件的安装不会破坏建筑的结构完整性。
光伏组件应能够承受风、雨和其他自然灾害,不会对建筑造成损害。
3. 发电效率:在建筑一体化设计中,要将光伏组件的安装与建筑的日照条件相结合,以最大化发电效率。
须选择合适的安装角度和位置,使得光伏组件能够充分接收太阳辐射。
三、实施方法实现光伏发电系统的建筑一体化设计有多种方法可供选择。
以下是其中的几种常见方法:1. 玻璃幕墙:将光伏组件与玻璃幕墙结合,使光伏组件成为建筑立面的一部分。
这种设计不仅可以利用太阳能,还可以提供建筑的自然光照。
2. 太阳能瓦片:将太阳能电池片嵌入到屋顶瓦片中,使其看起来与传统的瓦片无异。
这种设计不仅保留了建筑的传统外观,还能够发电。
3. 阳台栏杆:在阳台栏杆上安装透明的光伏组件,使其与阳台栏杆完美融合。
这种设计可以利用建筑的垂直空间,同时满足光伏组件与建筑外观的统一。
4. 屋顶花园:利用屋顶花园的空间安装光伏组件,使其与植物和景观元素融为一体。
这种设计不仅可以发电,还可以提供绿色环境。
四、总结光伏发电系统的建筑一体化设计是将太阳能利用与建筑美学相结合的创新解决方案。
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太阳能光伏建筑一体化的设计要点【摘要】光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式,其主体是建筑,客体是光伏系统。
设计中要十分注意与建筑形式、结构形式和发电形式的配合,选择合适的光伏组件。
【关键词】光伏建筑一体化建筑结构形式光伏方阵1引言能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。
太阳能是资源最丰富的可再生能源,具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。
充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。
太阳能光伏建筑一体化BIPV(Bui1ding Integrated Photovoltaias),是在2006年9月30日深圳太阳能学会年会上首次提出。
在这次会议上,建筑领域的代表,介绍了光伏建筑相关的另一个重要概念,“零能耗建筑”,一旦光伏建筑的发电量达到能够满足住户生活需求。
则称之为“零能耗建筑”。
由于建筑是一个复杂的系统,一个完整的统一体,如果要将新型太阳能技术融入到建筑设计中,同时继续保持建筑的文化特征,就应该从技术和美学两方面入手,使建筑设计与太阳能技术有机结合,由此产生了“一体化设计”的概念,“一体化设计”是指在建筑规划设计之初,就将太阳能利用纳入设计内容,使之成为建筑的一个有机组成部分,统一设计,施工,调试。
2光伏建筑一体化分类根据光伏方阵与建筑结合形式的不同,BIPV可分为两大类:一类是光伏方阵与建筑的结合。
将光伏方阵依附于建筑物上,建筑物作为光伏方阵载体,起支承作用。
另一类是光伏方阵与建筑的集成。
光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。
如光电屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。
光伏方阵与建筑的结合是一种常用的BIPV形式,特别是与建筑屋面的结合。
光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式,它对光伏组件的要求较高。
光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。
常见的与建筑结合的安装方式3建筑设计要点光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式,其主体是建筑,客体是光伏系统。
因此,BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则,任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。
BIPV的设计应从建筑设计入手,首先对建筑物所处地的地理气候条件及太阳能的资源情况进行分析,这是决定是否选用BIPV的先决条件;其次是考虑建筑物的周边环境条件,即选用BIPV的建筑部分接受太阳能的具体条件,如被其他建筑物遮档,也不必考虑选用BIPV;第三是与建筑物的外装饰的协调,光伏组件给建筑设计带来了新的挑战与机遇,画龙点睛的BIPV设计会使建筑更富生机,环保绿色的设计理念更能体现建筑与自然的结合。
第四,考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。
太阳电池与建筑相结合,有时不可避免的会受到遮挡,树、广告牌、女儿墙、其他建筑。
遮挡对于晶体硅电池发电量影响很大,对于非晶硅的影响会小得多。
一块晶体硅电池组件被遮挡了1/10的面积,功率损失将达到50%;而非晶硅受到同样的遮挡,功率损失只有10%,这就是薄膜电池弱光发电性能的体现。
如果太阳电池不可避免的会被遮挡,应当尽量选用非晶硅电池。
同时,建议每一个BIPV项目都要经过专业的遮挡分析,长期处于阴影遮挡下的建筑,是不适合做BIPV的。
设计时我们应该采用专业生态环境分析软件对建筑所处环境模拟分析,合理布置电池板,使电池板始终在太阳的“光芒”下。
分析时对系统所处位置采用按春分、夏至、秋分、冬至四个时间点。
冬至、夏至是太阳的南北回归线,对于地球来说是太阳运行距离最远的两个端点,如果建筑在这两个时间点上不被遮挡,那么我们布置的电池板将会长年接受阳光的照耀。
BIPV建筑说到底就是一个建筑,它是建筑师的艺术品,而对于建筑物来说光线就是他的灵魂,因此建筑物对光影要求甚高。
但普通光伏组件所用的玻璃大多为布纹超白钢化玻璃,其布纹具有磨砂玻璃阻挡视线的作用。
如果BIPV组件安装在大楼的观光处,这个位置需要光线通透,这时就要采用光面超白钢化玻璃制作双面玻璃组件,用来满足建筑物的功能。
同时为了节约成本,电池板背面的玻璃可以采用普通光面钢化玻璃。
4结构安全性与构造设计要点光伏组件与建筑的结合,结构安全性涉及两方面:一是组件本身的结构安全,如高层建筑屋顶的风荷载较地面大很多,普通的光伏组件的强度能否承受,受风变形时是否会影响到电池片的正常工作等。
二是固定组件的连接方式的安全性。
组件的安装固定不是安装空调式的简单固定,而是需对连接件固定点进行相应的结构计算,并充分考虑在使用期内的多种最不利情况。
建筑的使用寿命一般在50年以上,光伏组件的使用寿命也在20年以上,BIPV的结构安全性问题不可小视。
构造设计是关系到光伏组件工作状况与使用寿命的因素,普通组件的边框构造与固定方式相对单一。
与建筑结合时,其工作环境与条件有变化,其构造也需要与建筑相结合。
如隐框幕墙的无边框、采光顶的排水等普通组件边框已不适用。
当光伏组件与建筑集成使用时,光伏组件是一种建筑材料,作为建筑幕墙或采光屋顶使用,因此需满足建筑的安全性与可靠性需要。
光伏组件的玻璃需要增厚,具有一定的抗风压能力。
同时光伏组件也需要有一定的韧性,在风荷载作用时能有一定的变形,这种变形不会影响到光伏组件的正常工作。
当光伏电池作为一种建筑维护材料,我们必须首先对其强度和刚度做详细的分析检查。
整个系统的结构安全校核应包括但不限于以下方面:(1)电池组件(面板材料)强度及刚度校核;(2)支撑构件(龙骨)的强度及刚度校核;(3)电池组件与支撑构件的连接计算;(4)支撑构件与主体结构的连接计算。
5发电系统设计要点BIPV则是根据光伏方阵大小与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。
光伏组件设计,涉入电池片的选型(综合考虑外观色彩与发电量)与布置(结合板块大小、功率要求、电池片大小进行);组件的装配设计(组件的密封与安装形式)。
光伏发电系统的设计,即系统类型(并网系统或独立系统)确定,控制器、逆变器、蓄电池等的选型,防雷、系统综合布线、感应与显示等环节设计。
普通光伏系统的大部分连接线都是敞开在大气中,空气对流充分,温度低。
BIPV建筑系统中的连接线大多都在幕墙立柱、横梁等密闭结构中,其温度远远高于普通光伏系统电线所处的环境温度,这对BIPV建筑系统中电线的要求也高很多。
普通系统中,一般使用普通的聚氯乙稀铜线就能满足要求。
但在BIPV系统中,建议使用光伏专用电线:双层交联聚乙烯浸锡铜线。
另外考虑到温度对电阻的影响,BIPV建筑系统中选用的电线直径应该要比普通光伏系统大一些。
在设计BIPV建筑时要考虑电池板本身的电压、电流是否方便光伏系统设备选型,但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的几何图形组成,这会造成组件间的电压、电流不同,这个时候可以考虑对建筑立面进行分区及调整分格,使BIPV组件接近标准组件电学性能,也可以采用不同尺寸的电池片来满足分格的要求,以最大限度地满足建筑物外立面效果。
另外,还可以将少数边角上的电池片不连接入电路,以满足电学要求。
6光伏方阵与光伏组件的设计要点影响光伏发电的有两个方面。
一是光伏组件可能接受到的太阳能,二是光伏组件的本身的性能。
由于太阳能发电的全部能量来自于太阳,因而太阳能电池方阵所能获得的辐射量决定了它的发电量。
而太阳辐射量的多少与太阳高度、地理纬度、海拨高度、大气质量、大气透明度、日照时间等有关。
一年当中四季的变化,一天当中时间的变化,到达地面的太阳辐射直散分量的比例,地表面的反射系数等因素都会影响太阳能的发电,但这些因素对于具体建筑而言是客观因素几乎只能被动选择。
对于光伏组件而言,光伏方阵的倾角、光伏组件的表面清洁度、光伏电池的转换率、光伏电池的工作环境状态等是我们在设计过程中应该考虑的。
对于某一具体位置的建筑来说,与光伏方阵结合或集成的屋顶和墙面,所能接受的太阳辐射是一定的。
为获得更多的太阳能,光伏方阵的布置应尽可能地朝向太阳光入射的方向,如建筑的南面、西南、东南面等。
用于BIPV的光伏组件,由于其安装朝向与部位的要求,在不可能作为建筑外装饰的主要材料的前提下,光伏组件的颜色与质感需与整座建筑协调。
在光伏组件与建筑集成使用时,如光电幕墙和光电采光顶,通常对它的透光性会有一定要求。
这对于本身不透光的晶体硅太阳电池而言,在制作组件时采用双层玻璃封装,同时通过调整电池片之间的空隙来调整透光量。
普通光伏组件并没有像中空玻璃一样的隔热空气层,只是简单地安装在建筑物上或者支撑构件上,和建筑物并没有形成统一的整体。
这时的光伏组件作为BIPV组件来使用往往会将大量的热量带入室内,造成耗能和节能相矛盾的情况,同时也不能满足建筑的隔音要求。
这时可以将普通光伏组件做成中空Low-E玻璃的形式,这样既能隔热又能隔音。
目前市场上大部分的光伏组件的为用于光伏电站和与光伏电子产品配套,规格相对比较单一,不能适应建筑多样化与个性化的要求。
用于BIPV的光伏组件,需要结合建筑的不同要求,进行专门的设计与生产。
7与智能建筑的结合在现代飞速发展的智能建筑(IB)中,楼宇自动化系统(BAS)是一个重要组成部分。
对于BIPV系统,其本质上是属于楼宇设备的范畴,但在目前关于BAS的资料文献中还没有被纳入其中。
根据以后的发展情况,BIPV系统应当纳入BAS中,在实际建筑施工中应当预留光伏阵列的铺设装置;在综合布线系统(PDS)中,应当预设光伏设备的接入端口和线路匣,为以后光伏组件与楼宇设备的结合作准备。
随着光伏组件的广泛应用和价格大幅度下降,未来实现智能化的建筑物必定要配装BIPV系统,同时这也是对IB内容的一个重要补充。
8结束语光伏系统和建筑是两个独立的系统,将这两个系统相结合,所涉及的方面很多,要发展光伏与建筑集成化系统,并不是光伏制作者能独立胜任的,必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合,共同努力,并有适当的政策支持,才能成功。
可以预计,光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一,也是建筑领域的一个重要发展方向,其发展前景十分广阔,并且有着巨大的市场潜力。