建筑光伏一體化技術

1、建筑光伏一體化技術光伏建筑一體化技術（BIPV）,光伏發(fā)電第一部分建筑物光伏一體化技術第一章光伏建筑發(fā)電系統(tǒng)簡介1光伏建筑一體化（BIPV）提出了“建筑物產生能源”的新概念，即通過建筑物，主要是屋頂和墻面與光伏發(fā)電集成起來，使建筑物自身利用綠色、環(huán)保的太陽能資源生產電力。2光伏就是光轉變成電的光生伏特的意思。在光照條件下，光伏材料吸收光能后，在材料兩端產生電動勢，這種現(xiàn)象叫做光伏效應。3光投射到光伏材料上存在反射、吸收和投射三種可能。材料對于光的吸收量取決于材料的吸收系數(shù)和材料厚度。4許多個太陽能電池連接起來，裝配成一大塊的太陽能電池板，簡稱光伏板。5世界上所有的材料物質都可以分為固體、液體和

2、氣體，其中固體又可分為導體和絕緣體。有一種材料，在低溫下是絕緣體，在加入雜質、得到能量或者加熱時就變成導體，這種材料叫做半導體。帶正電性質（有較高空穴濃度）的材料叫做p型半導體，帶負電性質（有較高的電子濃度）的半導體叫n型半導體。6用于太陽能電池的半導體材料有單晶體、多晶體和非晶體三種形式。單晶體：整塊晶片只有一個晶粒。晶粒內的院子有次序的排列著，不存在晶粒便捷。多晶體：一塊晶片含有許多晶粒，晶粒之間存在邊界。非晶體：原子結構沒有長序，材料含有未飽和的或懸浮的鍵。7外加電壓對pn結的影響：1）無外加電場：外界斷路時，pn結無外加電場，只有自建電場，pn結處于平衡狀態(tài)，帶電粒子的飄移電流等于帶電

3、粒子的擴散電流，外電路沒有電流。2）外加正向電壓：p型區(qū)一側外接正極，外加電場與自建電場方向相反，pn結的電場減少，由于耗盡區(qū)內的電阻率大大的高于耗盡區(qū)外，外加電壓幾乎全部落在耗盡區(qū)，正向偏壓下，電子從n型區(qū)注入p-n結耗盡區(qū)，流經p型區(qū)，通過外接電路再流入n型區(qū)與空穴復合；空穴從p型區(qū)注入p-n結耗盡區(qū)，流經n型區(qū)跟電子復合，外電路有電流，電流大小隨著外加正向電壓的大小而變。3）外接反向電壓：p型區(qū)一側外接負極，外加電場與自建電場的方向相同，p-n結的電場增大，p型區(qū)產生的電子會加速漂移過p-n結耗盡區(qū)到n型區(qū)；n型區(qū)產生的空穴會加速飄移過p-n結耗盡區(qū)到p型區(qū)，外電路沒有電流，但電壓很高。

4、8為了使太陽能電池光電轉換效率高，必須具有以下條件：1）高電流光生載流子的收集效率要高；2）高電壓光生電流的收集應在盡可能高的電壓下出現(xiàn)；3）低寄生電阻盡可能使低的寄生串聯(lián)電阻而高的寄生并聯(lián)電阻出現(xiàn)。9太陽能電池的特性：1）光伏I-V特性；2）短路電流3）開路電壓4）最大輸出功率和峰值功率5）填充因子FF6）光電轉換效率太陽能電池最大輸出功率與入射光功率之比。10光照射在太陽能電池上有下列幾種反應：1）在正面電極接觸的表面上，光被電極反射或被吸收；2）在正面的表面上，光被反射；3）在材料內部，光被吸收；4）在背面，光被反射；5）在背面被反射后，光被吸收；6）在背面電極接觸面上，光被吸收。11溫

5、度的影響：1）溫度對I-V特性的影響溫度上升會使I-V特性變差2）短路電流隨溫度的升高而增大3）開路電壓隨溫度的升高而減小，溫度每上升1C,約下賤2mV4）填充因子隨溫度的升高而減小，溫度每上升1C,FF會降低0.0015FF5）最大輸出功率隨溫度的升高而減小，溫度每上升1C,最大功率Pm的值會下降0.0040.005Pm.12從建筑學、光伏技術和經濟效益方面的觀點來看，光伏發(fā)電技術和建筑學相結合的光伏建筑一體化有如下優(yōu)點：1）可以有效的利用建筑物屋頂和幕墻，無需占用寶貴的土地資源，這對于土地昂貴的城市尤為重要，也可以在人口稠密的鬧市區(qū)安裝使用。2）建筑物光伏發(fā)電不需要安裝任何額外的基礎設施。

6、3）能有效的減少建筑能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能，4）原地發(fā)電，原地用電，在一定距離范圍內可以節(jié)省電站送電網的投資。5）光伏組件陣列一般安裝在屋頂及墻的南立面上直接吸收太陽能，因此建筑物集成光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅提供了電力，而且還降低了墻面及屋頂?shù)臏厣瑥亩档土私ㄖ锸覂壤湄摵伞?）建筑光伏板既可以發(fā)電，又可以作為普通的建筑材料，減小了光伏系統(tǒng)成本的回收期；7）建筑光伏發(fā)電可以提供創(chuàng)新方式改善建筑物的外觀審美；8）建筑物光伏發(fā)電可以把電力維護、控制、其他安排和系統(tǒng)的操作都結合在建筑概念，可以增加樓盤的綜合品質；10）最后，也是最重要的一點，建筑物光伏發(fā)電對人類生態(tài)環(huán)境的保護，具有極其重大影響。13光伏與建筑

7、相結合的形式：（1）建筑與光伏系統(tǒng)的結合：光伏系統(tǒng)與建筑屋頂相結合、光伏系統(tǒng)與建筑墻體相結合；（2）建筑與光伏組件的結合：光伏組件與玻璃幕墻相結合、光伏組件與遮陽裝置相結合、光伏組件與屋頂瓦板相結合、光伏組件與窗戶及采光頂相結合。14光伏建筑一體化對光伏系統(tǒng)及光伏組件的要求：1）光伏陣列的布置要求2）建筑的美學要求3）光伏組件的力學性能4）建筑隔熱隔聲的要求5）建筑采光的要求6）光伏組件安裝方便的要求7）光伏系統(tǒng)壽命問題15光伏建筑一體化系統(tǒng)的設計：1）建筑設計2）發(fā)電系統(tǒng)設計3）結構安全性與構造設計16光伏照明系統(tǒng)一般采用最大功率點跟蹤控制（MPPT）恒電壓工作點控制（CVT）。17太陽能交

8、通工具的幾個問題需要注意：1）高轉換率的光伏板；2）有最大功率點跟蹤裝置；3）質量輕、性能高的蓄電池；4）蓄電池高效率的充放電過程；5）流線型設計；6）高可靠性設計。18并網光伏系統(tǒng)的優(yōu)點：1）省略了蓄電池作為蓄能環(huán)節(jié)，降低了蓄電池充放電過程中的能量損失，免除了由蓄電池帶來的運行和維護費用，同時也消除了處理廢舊蓄電池帶來的間接污染；2）隨著逆變器制造技術的不斷進步，逆變器以及光伏系統(tǒng)并網的技術問題受到了廠家的重視和解決，現(xiàn)在的逆變器穩(wěn)定性得到了提高，體積得到了縮??；3）光伏電池可以始終運行在最大功率點處，由電網來接納太陽能所發(fā)的全部電能，提高了太陽能發(fā)電的效率；4）電網獲得了收益，分散布置的光

9、伏系統(tǒng)能夠為當?shù)氐挠脩籼峁╇娔?，緩解了電網傳輸和分配負擔；5）利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體的污染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經濟社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；6）光伏電池組件與建筑物完美組合，既可以發(fā)電又能作為建筑材料和裝飾材料，使物質資源充分利用，發(fā)揮多種功能，不但有利于降低建筑費用，并且還使建筑物科技含量提高，增加“賣點”。19并網系統(tǒng)的組成：1）光伏陣列，它可以將太陽能轉換成直流電能；2）逆變器，它是一個電能轉換裝置，可以將直流電轉換為交流電；3）漏電保護、計量等儀器、儀表，這些也是并網發(fā)電的必需設備；4）交流負載。20孤島效

10、應：就是當電力公司的供電系統(tǒng)因故障事故或停電維修等原因而停止工作時，安裝在各個用戶端的光伏并網發(fā)電系統(tǒng)未能及時檢測出停電狀態(tài)，沒有迅速將自身切離市電網絡，因而形成了一個由光伏并網發(fā)電系統(tǒng)向周圍負載供電的一個電力公司無法掌握的自給供電孤島現(xiàn)象。21逆變器不僅可以將光伏板發(fā)出的直流電轉換為交流電，還可以對轉換的交流電的頻率、電壓、電流、相位、有功和無功、電能品質等進行控制另外還有以下功能：1）自動開關；2）最大功率點跟蹤（MPPT）控制；3）防止孤島效應。4）自動調整電壓。22混合系統(tǒng)的優(yōu)點：1）使用混合發(fā)電系統(tǒng)可以達到可再生能源的更好利用。2）具有較高的系統(tǒng)實用性。3）利用太陽能、風能的互補要求

11、，再加上柴油機作為備用發(fā)電設備，使系統(tǒng)獲得較高的穩(wěn)定性和可靠性，在保證同樣供電的情況下，可以大大減少儲能蓄電池的容量，大幅度降低了系統(tǒng)的成本。4）與單用柴油發(fā)電機的系統(tǒng)相比，具有較低的維護和運行費用。5）對系統(tǒng)進行合理的設計和匹配，基本上可以由風、光發(fā)電系統(tǒng)供電，很少啟用電源，可以獲得較好的社會經濟效益。6）負載匹配更佳。22混合系統(tǒng)的缺點：1）控制比較復雜，2）系統(tǒng)初投資比較大。3）比獨立系統(tǒng)需要更多的維護。3）產生污染。23混合系統(tǒng)設計的考慮因素：1）負載工作情況，采用確定的控制策略滿足負載工作的要求。2）系統(tǒng)的總線要求，采用交流總線需要更加復雜的控制，系統(tǒng)的操作也較為復雜，但是效率更高。

12、3）蓄電池總線電壓，設備允許的電壓和當?shù)匕踩ㄒ?guī)定的電壓兩者中盡量取最高值。4）蓄電池容量，按最長連續(xù)陰雨天數(shù)來設計蓄電池容量，通常可以提供5到7天或者更多的自給天數(shù)，混合系統(tǒng)一般為2到3天。5）柴油機發(fā)電與風、光發(fā)電的能量貢獻比例、6）發(fā)電機功率和蓄電池充電的考慮。7）柴油發(fā)電機的基本控制。8）光伏板傾角的確定，比當?shù)鼐暥却?到10度。9）風力發(fā)電方面的考慮。24對太陽電池板的基本要求：1）由一定的標稱工作電壓和標稱輸出功率；2）工作壽命長，要求組件能正常工作20到30年以上，因此，要求組件所使用的材料、零件及結構，在使用壽命上相互一致，避免因一處損壞而使整個組件失效；3）有足夠的機械強度，

13、能經受在運輸、安裝使用過程中發(fā)生的沖擊、振動及其他外力；4）組合引起的電性能損失??；5）組合成本低。25太陽電池板的封裝類型一般有玻璃殼體式及平板式，壽命短的原因主要有：1）單體太陽能電池都是很薄的。2）太陽電池的電極，特別是上電極，容易受腐蝕。3）某些太陽能電池是由手工組裝的，組裝質量參差不一，這種電池再組成太陽能電池陣列，質量就不易得到保證。4）封裝材料不當。26電能的儲存由很多方式，主要包括電容儲存、電感儲存及化學能儲存等。27蓄電池的主要作用：1）蓄電池將日照充足時系統(tǒng)發(fā)出的多余電能儲存起來，以便在夜間或陰天使用，解決了發(fā)電與用電不同步的問題。2）各種用電設備的工作時段和功率大小都有著

14、各自的規(guī)律，欲使太陽能發(fā)電與用電負載自然配合使不可能的，蓄電池的儲能空間和充放電性能為光伏發(fā)電站發(fā)電系統(tǒng)功率和能量的調節(jié)提供了條件。3）蓄電池的低內阻及良好的動態(tài)特性能適應電感負載對電影院的要求，向負載提供瞬時大電流。28對蓄電池組的基本要求：1）自放電率低；2）具有深循環(huán)放電性能；3）充放電循環(huán)壽命長；4）對過充電過放電耐受能力強；5）充電效率高；6）當電池不能及時補充充電時，能有效抑制小顆粒硫酸鉛的生長；7）富液式電池在靜態(tài)環(huán)境中使用時，電解液不易層化；8）低溫下具有良好的充電、放電特性，充放電特性對高溫不敏感；9）蓄電池各項性能一致性好，無需均衡充電；10）具有較高的能量效率；11）具有

15、較高的性價比；12）具有免維護或少維護的性能。29選擇能量儲存系統(tǒng)應考慮的因素主要是成本、循環(huán)壽命、可購得程度、操作與維護的難易程度。目前使用的主要是鉛酸蓄電池和鎘饃蓄電池，鈉硫蓄電池由非常高的比能量密度，但適于高溫下操作，和改良型鉛酸與饃鎘電池也是中期的選擇，鐵銘氧化蓄電池與可再充電的鋅二氧化鎰電池是后期的選擇。30鉛酸蓄電池性能優(yōu)良、質量穩(wěn)定、壽命可靠、容量大、價格低、使我國光伏電站目前主要選用的蓄電池。31鉛酸蓄電池的容量是指電池的蓄電能力，標稱容量是指蓄電池出廠時規(guī)定的該蓄電池在一定的放電電流及一定電解液溫度下單格電池的電壓降到規(guī)定值時所能提供的電量。32影響鉛酸蓄電池壽命的因素：1）

16、每日放電深度均大于50%,會導致正極板的脫落；2）高溫會加速腐蝕；3）長時間過量充電，鄭家腐蝕速率；4）長時間充電不足，導致電解液酸化與層化現(xiàn)象，降低電池容量；5）1%3%的睇含量標準，能增加循環(huán)壽命；6）其他因素，例如低的電解液液面高度也會嚴重的縮短電池壽命。33使用維護饃鎘電池的基本要求：1）經常保持蓄電池外表的情節(jié)干燥，一定要防止正負極相碰短路；2）防止鋁、銅、鈣、鎂、硫酸根離子、碳酸根離子等有害物質，以及氯氣，二氧化碳、硝酸蒸汽、等有害氣體的侵蝕；3）充好的蓄電池，應在不高于30度的情況下保存?zhèn)溆茫?）在任何濕度范圍內使用，都應保持電解液的相對密度符合規(guī)定，液面必須高出極板；5）充放電

17、或者浮充使用的，應定期放電、全充電一次，防止過放電，過熱以致反極甚至引起爆炸；6）蓄電池存放環(huán)境應干燥、通風、清潔，不能與酸性物質放在一起。34逆變器除了能將直流電變化為交流電外，還具有自動穩(wěn)壓的功能，控制基波的頻率和幅值。35光伏發(fā)電系統(tǒng)對對逆變器的基本技術要求如下：1）能輸出一個電壓穩(wěn)定的交流電；2）能輸出一個頻率穩(wěn)定的交流電；3）輸出的電壓及其頻率，在一定范圍內可以調節(jié)；4）具有一定的過載能力，一般應能過載125%150%;5）輸出電壓波形含諧波成分應盡量小。6）具有短路、過載、過熱、過電壓、欠電壓等保護功能和報警功能；7）啟動平穩(wěn)，啟動電流小，運行穩(wěn)定可靠；8）換流損失小，逆變效率高，

18、一般應在85%以上；8）具有快速的動態(tài)響應。36對于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，理想的逆變器應具有以下特性：1）過載能力（Pn的24倍）；2）低空載與無負載損失；3）輸出電壓調制；4）低電池電壓的斷路；5）低量的諧波；6）高效率；7）低的聲頻與射頻噪聲。37并網逆變器應具有的功能：1）自動開關；2）最大功率點跟蹤（MPPT）控制；3）防止單獨運行；4）自動電壓調整；5）斷路保護；6）異常情況排解與停止運行。38控制元件是對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制與管理的設備，控制元件應具有以下功能：1）信號檢測；2）蓄電池最優(yōu)充電控制；3）蓄電池放電管理；4）設備保護；5）故障診斷定位；6）運行狀態(tài)指示。39過充電的

19、控制裝置：1）串聯(lián)控制器；2）并聯(lián)或分路控制器；3）最大功率點充電控制器40充電控制器的兩個優(yōu)點：1）在選擇模組與蓄電池時靈活性較強；2）倘若光伏發(fā)電板至蓄電池之間的連接導線較強，可以選擇比蓄電池電壓值還要高一些的光伏板輸出電壓，遮陽可以減少電流與接線的損失。41二極管作用：1）防反充；2）當若干光伏電池組件串聯(lián)成光伏陣列時，需要在光伏電池組件兩端并聯(lián)二極管，當某組件被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時，在該二極管兩端形成正向偏壓，不至于阻礙其他正常組件發(fā)電。3）當光伏陣列由若干串列并聯(lián)時，在每串中都要串聯(lián)二極管，隨后再并聯(lián)，以防止某串列出現(xiàn)遮擋或故障時消耗能量和影響其他正常陣列的能量輸出。4）防反

20、接。42光伏并網系統(tǒng)需要接入保護裝置，一方面對光伏發(fā)電系統(tǒng)保護，防止孤島效應等發(fā)生；另一方面需要安裝繼電保護裝置，防止線路事故或功率失穩(wěn)。第二章光伏建筑系統(tǒng)的設計、施工及維護1設計之前，首先要收集當?shù)氐臍庀髤?shù)，估算太陽能電池的發(fā)電量，然后進行具體的系統(tǒng)設計、模擬仿真、安裝可能性判斷和施工上的問題檢查等。2常用的光伏電池主要分三類：單晶硅、多晶硅、非晶硅。單晶硅電池的色彩均勻統(tǒng)一，呈黑色或深灰色，多晶硅色彩在灰色和深藍色之間變化，呈晶體結晶狀態(tài)，這兩種組件內電池的金屬導線都清晰可見，呈銀白色或黑色，非晶硅光伏電池一般呈深棕色。3系統(tǒng)的設計主要有以下幾個步驟：收集當?shù)貧庀髤?shù)、計算負載分布情況、

21、根據光伏板表面的太陽輻射量確定光伏板的總功率、根據系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素確定蓄電池容量、選擇控制器和逆變器、考慮混合發(fā)電的問題等。4光伏板的方位角是指光伏板所在方陣的垂直面與正南方向的夾角（東負西正）指光伏板平面與水平地面的夾角。5太陽能光伏建筑一體化由兩種形式：光伏屋頂結構和光伏墻結構6光伏幕墻系統(tǒng)可分為垂直光伏幕墻系統(tǒng)和傾斜光伏幕墻系統(tǒng)。7光伏墻由光伏板、光伏板與外墻面見的氣流通道，固定支架，空氣入口，空氣出口以及墻體組成。8系統(tǒng)組件的安裝順序：1）根據設計需要選擇合適的太陽能光伏板，然后為光伏陣列選擇適當?shù)陌惭b方法與安裝場所，包括安裝地點占用面積的選擇，建筑體的支撐強度；2）選擇蓄電池的類型，

22、及蓄電池組的安裝場所；3）選擇必要的功率調節(jié)元器件、逆變裝置、接線盒及控制柜的安裝位置；4）制定相關的安全裝置與開關設備；5）進行電力線路系統(tǒng)配置，制定電纜線尺寸與類型；6）準備完整的零件與工具一覽表，以便訂貨和核實。9通常太陽電池陣列由三種安裝方式：安裝在地面上、安裝在建筑立面上和安裝在屋頂上。10太陽電池板與水平面的最小傾角時10度。11對光伏電池陣列支架的基本要求主要有：1）應遵循用料省、造價低、堅固耐用、安裝方便的原則，進行太陽能電池方陣支架的設計和生產制造；2）光伏電站中的太陽能電池陣列的支架，可根據應用地區(qū)的實際情況和用戶要求，設計成地面安裝型或屋頂安裝型。3）太陽能電池方陣支架應

23、選用鋼材或鋁合金材料制造，其強度應可承受10級大風的吹刮；4）太陽能電池方陣支架的金屬表面，應鍍鋅、鍍鋁或涂防銹漆，以防止生銹腐蝕；5）在設計太陽能電池方陣支架時，應考慮當?shù)鼐暥群腿照召Y源等因素；6）太陽能電池陣列支架的連接件，包括電池板和之間的連接件、支架與螺栓的連接件以及螺栓與光伏陣列的連接件，均應用電鍍鋼材或不銹鋼鋼材制造。12蓄電池的安裝在整個光伏系統(tǒng)的安裝過程中起著非常重要的作用，必須在安全、布線、溫度控制、防腐蝕、防積灰和通風等方面給予充分的重視。13使用小蓄電池，常常由于下列原因造成虧電：1）在太陽能資源較差的地方，由于太陽能電池方陣不能保證設備供電的要求而使蓄電池充電不足；2）

24、在每年冬季或連續(xù)幾天無日照的情況下，照常使用用電設備而造成蓄電池虧電；3）啟用電器的耗能匹配超過太陽能方陣的有效輸出能量；4）幾塊太陽能電池串聯(lián)使用時，其中一塊電池由于過載而導致整個電池組虧電；5）長時間使用一塊太陽能電池中的幾個單格而導致整塊電池虧電。14閥控全密封免維護蓄電池（VRLA）的失效原因有：1）失水；2）不可逆硫酸鹽化。15逆變器的評價內容：1）額定輸出容量；2）輸出電壓穩(wěn)定度；3）整機效率；4）保護功能；5）啟動性能。16選用逆變器應注意：1）足夠的額定輸出容量和過載能力；2）較高的電壓穩(wěn)定性能；3）在各種負載下具有高效率或較高效率，整機效率高是光伏發(fā)電用逆變器區(qū)別于通用型逆變

25、器的一個顯著特點；4）良好的過電流保護與短路保護功能；5）維護方便。17閥控全密封免維護蓄電池（VRLA）:1）失效原因：失水、不可逆硫酸化（欠充電是引起電池極板硫酸鹽化的主要因素）2）判斷單體蓄電池狀態(tài)的方法：橫向對比是比較蓄電池組中單體蓄電池的端電壓；縱向對比是指比較單體蓄電池的端電壓在蓄電池中的相對位置在多年歷史演化的變化趨勢；3）預防和維護措施單體蓄電池的性能差異是造成單體蓄電池故障的主要原因，所以要盡量減小蓄電池組中單體蓄電池的性能差異，適量補充電是解決欠充電問題的簡單有效的辦法，是防止硫酸鹽化的有效措施，同時可以提高蓄電池組中單體蓄電池性能在工作中的一致性，也是預防失水發(fā)生的有效手

26、段。4）結論單體蓄電池的性能差異是造成整個蓄電池組故障的主要原因；免維護不是不維護，而是需要更加合理有效的維護；相對比較時判斷單體蓄電池的有效方法，包括橫向對比和縱向對比，因而要定期記錄單體蓄電池的端電壓；最有效的維護時及時給予充電的落后電池以適量補充電。第四章光伏建筑的經濟、環(huán)境和市場前景的分析1經濟效益：所謂經濟效益就是指人們在經濟實踐活動中取得的有用成果與勞動耗費之比，或者產出的經濟成果與投入的資源總量之比。2經濟效益主要從兩個方面來考察：一是在一定的人力、物力、財力的條件下，如何靠科學管理、合理調配而使之充分發(fā)揮作用，更好的滿足既定目標的要求，得到最好的效果，即得到最佳的“成果”，產出

27、最大。二是在確保滿足既定目標的前提下，通過技術進步，優(yōu)化組合而使在獲得效益的過程中所花費的消耗最少，即付出最少的“耗費”，投入最少。3經濟效益的一般表達式：1）差額表示法：經濟效益=有用成果一勞動耗費；2）比率表示法：經濟效益=有用成果/勞動耗費；3）差額比率表示法：經濟效益=（有用成果一勞動耗費）/勞動耗費。4經濟效益評價的基本原則：1）要求盡可能做到經濟、技術、政策上的相互結合。2）宏觀經濟效益要和微觀經濟效益相結合。3）近期經濟效益要和遠期經濟效益相結合。4）直接經濟效益要和間接經濟效益相結合。5）定量的經濟效益要和定性的經濟效益相結合。6）經濟效益評價還要與綜合效益評價相結合，5經濟分

28、析的方法：工程經濟分析的主要是論證技術方案的經濟效益。經濟效益實質上就是有用成果和勞動耗費的比較，1）回收期分析：回收期分析就是使累積的經濟效益等于最初的投資費用所需的時間，投資回收期可分為靜態(tài)投資回收期和動態(tài)投資回收期。2）凈現(xiàn)值分析：凈現(xiàn)值是指投資項目所產生的現(xiàn)金凈流量以資金成本為貼現(xiàn)率折現(xiàn)之后與原始投資額現(xiàn)值的差額。3）投入產出比率：投入產出比率是投資項目收益與項目投資的比率，是對投入利用效能的直接測量標準。4）內部收益率：內部收益率是指項目在整個計算內各年財務凈現(xiàn)金流量的現(xiàn)值之和等于零時的折現(xiàn)率，也就是使項目的財務凈現(xiàn)值等于零時的折現(xiàn)率。5）生命周期成本分析：生命周期成本指產品在整個生

29、命周期中所有支出費用的總和，包括原料的獲取、產品的使用費用等。6）評價指標。6光伏建筑一體化的經濟效益主要來源于以下幾個方面：能源成本的節(jié)約、出售電能的收益、加強的電能質量和可靠性、減少的建筑成本、環(huán)境上的氣體減排、增加的租金、稅收減免、補助和其他刺激措施。7并網的費用一般包括初裝費、輸出電量稅、電表校準稅、培訓費和附加費。8光伏建筑一體化系統(tǒng)的成本主要是取決于系統(tǒng)的類型和規(guī)模。9光伏組件的回收：回收非晶硅光伏組件的一個可行性方法就是利用噴沙將玻璃上的薄層除去，但這種分離薄膜材料的方法并不經濟，因為只有玻璃能夠被重新利用。薄膜型組件的回收，例如硫化鎘組件的回收方法，基于一個閉合回路的電化學過程

30、，可以迅速地將損壞或失效的光伏組件轉化成新的高效率的光伏組件。10光伏系統(tǒng)中除了光伏組件之外的部分統(tǒng)稱為光伏系統(tǒng)配件，這包括系統(tǒng)的布線、電子和電力組成部分、支架和電池等。11世界光伏技術發(fā)展趨勢：1）光伏電池效率的不斷提高：實驗室效率，單晶硅24.7%,多晶硅20.3%,非晶硅薄膜13%,硫化鎘16.4%,銅錮硒19.5%;商業(yè)化效率，晶體硅14%20%,（多晶硅14%16%,單晶硅16%20%）。2）商業(yè)化光伏電池硅片厚度的持續(xù)降低，降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅光伏電池成本的有效技術措施，生產規(guī)模不斷擴大和自動化程度的持續(xù)提高是光伏電池生產成本降低的重要方面。3）光伏電池組件成本

31、的大幅度降低。4）晶體硅光伏電池技術持續(xù)進步，薄膜光伏電池快速發(fā)展。第二部分建筑物太陽能空調技術第五章太陽能制冷技術（一）太陽能熱利用及集熱技術1人類利用太陽能的途徑主要有以下三類：太陽能光熱轉換、太陽能光電轉換和太陽能光化學轉換。太陽能制冷技術可以通過兩種太陽能轉換方式實現(xiàn)，其一是太陽能光電轉換，然后用產生的電能驅動常規(guī)壓縮式制冷系統(tǒng)，消耗機械能制冷；二是太陽能光熱轉換，利用太陽能集熱器將太陽光能轉化為熱能，然后用太陽熱能作為熱源驅動制冷機組，消耗熱能實現(xiàn)制冷。2太陽能制冷形式主要有太陽能吸收式和太陽能吸附式制冷。3太陽能制冷技術就是：通過太陽能光熱轉換將太陽能轉化為熱能以驅動制冷機的技術。

32、太陽能的光熱轉換主要靠太陽能集熱器來實現(xiàn)，太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將光熱轉換得到的熱能傳遞到傳熱工質的裝置，是太陽能制冷技術實現(xiàn)的關鍵部件。4太陽能集熱器根據其不同的集熱方法可以分為非聚焦式的平板型太陽能集熱器和聚焦型太陽能集熱器，根據集熱器的不同結構分為平板集熱器、真空管集熱器和熱真空管集熱器。根據不同的工作溫度范圍可分為低溫集熱器、中溫集熱器和高溫集熱器。5真空管太陽能集熱器可以分為玻璃吸熱體真空管（全玻璃真空管）集熱器和金屬系熱體真空管（玻璃一金屬真空管）集熱器兩大類。真空管是真空管太陽能集熱器的關鍵組成部分，主要由外層的玻璃管和內部的吸熱體組成。6對真空管的技術要求：1）玻璃由很好

33、的透光性、熱穩(wěn)定性、耐冷熱沖擊性由較好的機械強度，膨脹系數(shù)低，耐腐蝕已易加工。2）涂于內玻璃管外表面的選擇吸收涂層的太陽輻射吸收率大于0.86,由良好的真空性能，耐熱性能和光學性能。7金屬吸熱體真空管集熱器：包括熱管式、同心套管式、U型管式、儲熱式、直通式和內聚光式真空管。8熱管式真空管集熱器由熱管式真空集熱管、導熱塊、連集管、隔熱材料、支架和套管組成，其中熱管式真空管集熱管是熱管式真空管集熱器的關鍵構件，由熱管、金屬系熱板、玻璃管、金屬封蓋、彈簧支架和消氣劑構成。9熱管式真空管集熱器的優(yōu)點：除了具備工作溫度高、承壓能力大和耐熱沖擊性能好等這些金屬吸熱體真空管集熱器共有的優(yōu)點外，還又有獨特的優(yōu)

34、點：1）熱管式真空管內沒有水，耐凍；2）熱容量小，集熱器的輸出能量高；3）單向傳熱，保溫性能好。10同心套管式真空管集熱器的獨特優(yōu)點：傳熱介質進入真空管后被吸熱板直接加熱，減少了二次傳熱的熱量損失，熱效率高，可以水平安裝，可以簡化安裝支架又可避免影響建筑物外觀。11聚焦型太陽能集熱器需要跟蹤太陽的位置，由兩種辦法：一種是地平經緯儀法，這種方法可使聚焦型集熱器同時調整經度方向的角度和緯度方向的角度來追逐太陽位置的變化。另一種是平均旋轉角速度法，通過每小時將聚焦性集熱器旋轉15。，集熱器可在3月21日到9月21日準確跟蹤太陽在天空中的位置。（二）太陽能吸收式制冷技術12太陽能吸收式制冷技術是使用太

35、陽能經集熱器光熱轉換得到的熱能驅動吸收式制冷機實現(xiàn)制冷的技術。13吸收式制冷是通過液體吸收劑來吸收制冷劑蒸汽，然后通過驅動熱能加熱液體，產生的高溫高壓制冷劑蒸汽將從低溫環(huán)境中吸收的熱量釋放到外界環(huán)境中。吸收式制冷就是利用溶液的濃度隨其溫度和壓力變化而變化的這一物理性質通過熱源對二元溶液的加熱使制冷劑蒸發(fā)汽化與二元溶液分離，所產生的高溫高壓制冷劑蒸汽向環(huán)境放熱后并經過節(jié)流閥變?yōu)榈蜏氐蛪阂簯B(tài)制冷劑，然后依靠低溫低壓液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)汽化而制冷，又通過二元溶液吸收已吸熱汽化的氣態(tài)制冷劑。14目前常用的制冷劑-吸收劑工質對主要有兩種：一種是澳化鋰-水工質，其中水是制冷劑，澳化鋰是吸收劑；另一種是氨-水工

36、質，氨是制冷劑，水是吸收劑。15吸收式制冷機主要由發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器和冷凝器組成，這兩個熱交換設備組成了制冷劑循環(huán)和吸收劑循環(huán)兩個循環(huán)環(huán)路。16選用澳化鋰-水作為工質由如下優(yōu)點：澳化鋰這種鹽類化合物的沸點很高，遠高于水的沸點，因此在工質對的氣相中實際上九只有水蒸氣，不會存在澳化鋰蒸汽，循環(huán)過程中不需要精儲；二元溶液的蒸汽壓大大偏離拉烏爾定律，且為負偏差，即二元溶液對氣態(tài)制冷劑水蒸氣的吸收能力很強。17單效澳化鋰吸收式制冷循環(huán)是澳化鋰吸收式制冷循環(huán)的基本形式單效澳化鋰吸收式制冷機主要由蒸發(fā)器、冷凝器、發(fā)生器和吸收器組成，蒸發(fā)器的作用是使低溫低壓的液態(tài)制冷劑水在其中吸收熱蒸發(fā)為低溫低壓的水蒸氣

37、，產生制冷效應，吸收器的作用相當于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中壓縮機的吸氣行程，是將蒸發(fā)器中生成的水蒸氣不斷抽吸出來，使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)并維持蒸發(fā)器內的低，發(fā)生器的作用則相當于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中壓縮機壓縮過程，不斷產生高溫高壓的制冷蒸汽，冷凝器的作用是將高溫高壓的汽態(tài)制冷劑水蒸氣在其中放熱冷凝為液態(tài)水。18單效澳化鋰吸收式制冷循環(huán)的5個過程：1）稀溶液經溶液熱交換器的升溫過程；2）稀溶液在發(fā)生器中的發(fā)生過程；3）濃溶液經溶液熱交換器的冷卻過程；4）濃溶液和稀溶液的混合過程；5）混合溶液在吸收器中的吸收過程。19澳化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)點：1）使用熱能驅動制冷，可明顯節(jié)約電能，而且可利用低品位的可再

38、生熱源及余熱廢熱等；2）整個機組除功率較小的溶液泵外，無其他運動部件，噪聲?。?）所用的制冷劑滿足環(huán)保要求；4）整個系統(tǒng)在真空狀態(tài)下運行，無高壓爆炸危險，工作安全可靠；5）由優(yōu)良的調節(jié)性能，制冷量調節(jié)范圍廣，可在20%100%的負荷范圍內進行冷量的無極調節(jié)；6）對外界條件變化的適應性強，可在一定的熱煤水進口溫度、冷煤水出口溫度和冷卻水溫度范圍內穩(wěn)定運轉；7）對安裝基礎的要求低，無需特殊機座，室內外均可安裝。20澳化鋰吸收式制冷系統(tǒng)缺點：1）澳化鋰作為鹽類化合物，其水溶液對普通碳鋼有較強的腐蝕性，對機座的性能和正常運行有一定的影響；2）氣密性要求高，即使漏進微量的空氣也會影響機組的性能，對機組的

39、制造工藝要求較嚴格；3）澳化鋰水溶液在濃度過高或溫度過低時容易結晶。21針對缺點所產生的措施：1）防腐蝕措施，在澳化鋰水溶液中加入緩蝕劑；2）抽氣措施，安裝抽氣設備，用于排除機組內的不凝性氣體；3）防結晶措施，在發(fā)生器中設濃度溢流管。4）提高效率的措施，對熱交換器的傳熱表面進行處理，在溶液中加入表面活性劑來提高換熱器的傳熱效率，降低金屬耗量。（三）太陽能吸附式制冷技術22太陽能吸附式制冷技術有以下特點：1）與蒸汽壓縮式正冷方式相比，結構簡單、初投資及運行費用少、使用壽命長、無噪聲、無環(huán)境污染、能有效利用可再生能源及低品位能源等優(yōu)點，不存在制冷工質腐蝕及結晶等問題，無需溶液泵或精儲裝置，無運動不

40、堅及電力消耗，整個系統(tǒng)運行安全可靠；2）有適應不同的熱源及蒸發(fā)溫度的吸附工質對可供選擇，大部分可在低溫下運行，可與低溫太陽能集熱器配合工作，降低了初投資；3）系統(tǒng)的制冷功率與太陽能熱源強度高度匹配，太陽輻射度越大系統(tǒng)的制冷功率越大；4）單位質量制冷工質的制冷功率性對較小，因此常見的系統(tǒng)制冷量通常較?。?）由于吸附劑解析和吸附過程緩慢，導致吸附式制冷循環(huán)的循環(huán)周期較長；6）吸附式制冷系統(tǒng)的COP偏小且隨工質對的性能、循環(huán)工況、傳熱性能的不同有較大變化。23太陽能吸附式制冷技術有：基本型吸附式制冷循環(huán)、連續(xù)回熱型吸附式制冷循環(huán)、雙效復疊吸附式制冷循環(huán)。（四）其他太陽能制冷方式24其他方式有：太陽能

41、蒸汽噴熱式正冷、太陽能熱機驅動蒸汽壓縮式制冷和太陽能除濕制冷。25噴射式制冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：1）噴射器沒有運動部件、結構簡單、運行可靠；2）相當于蒸汽壓縮機噴射器可在低品位熱源驅動下工作，可充分利用可再生能源和余熱等；3）可以利用水等環(huán)境友好型工質作為制冷劑，滿足環(huán)保要求；4）噴射器結構簡單，可與其他系統(tǒng)構成結構簡單而效率較高的混合系統(tǒng)。第六章太陽能除濕空調技術1目前常規(guī)的空調系統(tǒng)都是通過空氣冷卻器對空氣進行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內，實現(xiàn)排熱除濕的目的。2大多數(shù)空調系統(tǒng)是依靠空氣通過冷表面對空氣進行降溫除濕。3溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)的主要組成部分是處理顯熱的系統(tǒng)和處理潛熱的

42、系統(tǒng)。第七章太陽能制冷與空調系統(tǒng)的蓄能方式（一）太陽能熱儲存1太陽能的蓄熱方式可以分為顯熱式、潛熱式和熱化學式三大類。顯熱式蓄熱就是利用加熱蓄熱介質，使其溫度升高而蓄熱，所以也叫熱容式蓄熱。潛熱式蓄熱通過加熱蓄熱介質到相變溫度時吸收的大量相變熱而蓄熱，所以也叫相變式蓄熱。熱化學式蓄熱是通過可逆化學反應實現(xiàn)熱量儲存和釋放過程的蓄熱方式。蓄熱過程主要涉及的參數(shù)包括儲能周期、儲能密度、熱能的儲存和釋放速度。2增加顯熱儲存的途徑包括提高蓄熱介質的比熱容、增加蓄熱介質的質量以及增大蓄熱溫度差。選擇蓄熱介質時還必須綜合考慮密度、黏度、毒性、腐蝕性、熱穩(wěn)定性和經濟性。3水是最常見的蓄熱介質，巖石是除水外應用

43、最廣的介質。4熱量儲存的評價依據：1）技術依據；2）環(huán)境依據；3）經濟依據；4）節(jié)能依據；5）集成依據；6）儲存耐久性。5太陽能蓄熱系統(tǒng)中應注意的問題：1）能量轉換的全過程；2）蓄熱裝置的容量；3）蓄熱裝置的隔熱性能。6無無機氧化物作為中、高溫先熱蓄熱介質時，具有以下優(yōu)點：1）高溫時蒸汽壓力很低；2）不和其他物質發(fā)生反應；3）比較便宜。7與顯熱儲存相比，相變蓄熱由以下優(yōu)點：1）容積蓄熱密度大；2）溫度波動幅度小。（二）蓄能太陽能空調系統(tǒng)8太陽能蓄能空調，按照采用蓄能方式的不同加以劃分分為顯熱蓄能、潛熱（相交）蓄能和化學能蓄能等。9蓄熱水箱目前有單水箱蓄熱、多水箱蓄熱或蓄冷以及分層水箱蓄熱等多種

44、形式。10潛熱蓄能的主要優(yōu)點是蓄能密度大，以及相變過程的溫度近似恒定。11相變蓄能材料（PCM）主要有含結晶水的無機鹽、石蠟和某些有機物，一些堿、鹽和金屬也有可能作為相變蓄能材料。12相變蓄能材料具有可以透過可見光以及吸收紅外輻射的特性。13以空氣為攜熱介質的開式太陽能吸收式制冷循環(huán)的優(yōu)點：1）由太陽能集熱器與開式吸收式制冷循環(huán)所構成的太陽能空調系統(tǒng)結構簡單、單位制冷量的系統(tǒng)總造價低，易于大規(guī)模推廣使用；2）以空氣為攜熱介質的系統(tǒng)，太陽能集熱器無凍壞的問題，并且因為空氣的熱容小，所以系統(tǒng)的啟動較快；3）以空氣為攜熱介質的吸收式太陽能制冷循環(huán)所要求達到的熱空氣溫度并不高，當熱空氣溫度達到75c時

45、制冷循環(huán)就能進行；4）以空氣為攜熱介質的吸收式太陽能制冷循環(huán)COP直隨環(huán)境溫度的升高而增加，因此該系統(tǒng)更適合于在高溫炎熱環(huán)境下工作。第八章太陽能制冷、空調與建筑物的有機結合1微氣候是指在建筑物周圍地面上及屋面、墻面、窗臺等待定地點的風、陽光、輻射、氣溫與濕度等氣象條件。2一年中對太陽總輻射有影響的因素可分為以下五類：天文因子類，包括太陽常數(shù)、日地距離、太陽赤緯、時角；地理因子類；幾何因子類；物理因子類；氣象因子類。3太陽能保證率是指在太陽能利用系統(tǒng)中，太陽能所提供的能量占系統(tǒng)總負荷的百分率。4建筑規(guī)劃設計要求：應從建筑基地的選擇到建筑群體布局、日照間距、朝向以及地形的利用等方面綜合考慮，首先，要做到合理的基地選擇與場地規(guī)劃；其次，朝向的選擇應能同時兼顧到利用太陽能并于夏季利用陰影和空氣流動降低建筑物內外表面的溫度；再次，為保證各排建筑物獲得所需日照量，前后兩排建筑之間應保持一定的日照間距。5建筑物降低夏季冷負荷的防熱綜合措施：1）降低建筑內熱源；2）建筑整體防熱；3）自然通風降溫；4）夜間冷卻；5）蒸發(fā)冷卻。6太陽能制冷、空調技術與建筑物的有機結合的四個方面的要求和評判標準：1）在外觀方面，應做到太