光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)方案

光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)方案一、簡(jiǎn)介 2二、光伏建筑一體化原理 3（）太陽(yáng)電池原理 3（―）光伏發(fā)電系統(tǒng)原理 3三、光伏建筑一體化BIPV 4（一）光伏與建筑相結(jié)合的形式 5（四）光伏系統(tǒng)與建筑墻體相結(jié)合 7（五）建筑與光伏組件的結(jié)合 7（六）光伏組件與玻璃幕墻相結(jié)合 8（七）光伏組件與遮陽(yáng)板的結(jié)合 9（八）光伏組件與屋頂瓦板相結(jié)合 9（九）光伏組件與窗戶及采光頂相結(jié)合 9四、光伏建筑一體化的發(fā)展前景 9五、總結(jié) 10PAGEPAGE12光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)一、簡(jiǎn)介太陽(yáng)能光伏建筑一體化(BIPV) 系統(tǒng)，是應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)的一種新概念，簡(jiǎn)單地講就是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電陣列安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表來(lái)提供電力。這和系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如有效利用建筑外表面、無(wú)需額外用地或者加建其他設(shè)施、節(jié)約外飾材料(玻璃幕墻等)、外觀更有魅力、緩解電力需求、降低夏季空調(diào)負(fù)荷、改善室內(nèi)熱環(huán)境等。光伏建筑一體化系統(tǒng)是目前世界上大規(guī)模利用光伏技術(shù)發(fā)電的重要市場(chǎng)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家都將光伏建筑一體化作為重點(diǎn)項(xiàng)目積極推進(jìn)。近年來(lái)，國(guó)外推行在用電密集的城鎮(zhèn)建筑物上安裝光伏系統(tǒng)，并采用與公共電網(wǎng)并網(wǎng)的形式，極大地推動(dòng)了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，光伏與建筑一體化已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電量的最大比例。種新的可行的選擇。光伏應(yīng)用技術(shù)利用太陽(yáng)光這種巨大的可再生能源來(lái)產(chǎn)生電力，其光伏轉(zhuǎn)換構(gòu)件既可以安裝在建筑物上，又可以作為多功能建筑材料構(gòu)成實(shí)際的建筑物部件，光伏建筑的產(chǎn)生是建筑物設(shè)計(jì)領(lǐng)域超越能源意識(shí)的新型設(shè)計(jì)意識(shí)，對(duì)人類(lèi)生態(tài)環(huán)境起著重要作用。區(qū)向城市過(guò)渡，由補(bǔ)充能源向替代能源過(guò)渡，人類(lèi)社會(huì)向可持主體構(gòu)成之一。二、光伏建筑一體化原理（ 一 ） 太 陽(yáng) 電 池 原 半導(dǎo)體根據(jù)導(dǎo)電機(jī)理的不同可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。當(dāng)太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體中的電子被激發(fā)而移動(dòng) 失去電子的地方就形成空穴。P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起在半導(dǎo)體中形成“勢(shì)壘”。由P型半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子向N型移動(dòng)，由N型層中產(chǎn)生空穴向P型層移動(dòng)。P型層中由于帶有正電荷的空穴數(shù)目增多而帶正電； N型層中由于帶負(fù)電荷的電子數(shù)目增多而帶負(fù)電。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在半導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓，稱為太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓。當(dāng)用導(dǎo)線連接半導(dǎo)體兩端時(shí) 光電流在外部回路中流動(dòng)，稱為短路電流。最基本的太陽(yáng)電池P—N結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)原理光伏發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)按其系統(tǒng)配置可分為獨(dú)立式alone）連接電網(wǎng)式（grid—alone）2種。當(dāng)不可能或沒(méi)必要與電網(wǎng)連接時(shí)，獨(dú)立式光電系統(tǒng)（stand—alonesystems）較適用。這種系統(tǒng)白天產(chǎn)生的多余電能儲(chǔ)存在電池組中，以備夜間及昏暗多云天使用。當(dāng)有電網(wǎng)時(shí)，就不需電池組儲(chǔ)能了。因?yàn)殡娋W(wǎng)已經(jīng)充當(dāng)了一1于削減因采用空調(diào)設(shè)備而造成的夏季白天用電高峰的問(wèn)題。光電陣板充電控嵋計(jì).表66圖1一個(gè)典型的電網(wǎng)連接充電系統(tǒng)BIPV太陽(yáng)能光伏一建筑一體化BIPV(Building IntegratedPhotovoltaics,)是應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電的一種新概念：在建筑為維護(hù)結(jié)構(gòu)外表面鋪設(shè)光伏陣列提供電力。可以說(shuō)在眾多可再生能源發(fā)電技術(shù)中，光伏發(fā)電是最綠色最環(huán)保也是最值得期待的一圖2 戶用型光伏建筑一體化原理圖（一）光伏與建筑相結(jié)合的形式合，把封裝好的光伏組件平板或曲面板安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，建筑物作為光伏陣列載體，起支撐作用，然后光伏陣列再與逆變器、蓄電池、控制器、負(fù)載等裝置相連。建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合是一種常用的光伏建筑一體化形式，特別是與建筑屋面的結(jié)合。另一類(lèi)是建筑與光伏組件相結(jié)合。建筑與光伏組件相結(jié)合光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求，同時(shí)還要兼顧建筑的基一般的建筑物外圍護(hù)表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目的是保護(hù)和裝飾建筑物。如果用光伏組件代替部分建材，即用光伏組件來(lái)做用作建材也可建筑物的屋頂，外墻和窗戶，這樣既可用以發(fā)電。（二）建筑與光伏系統(tǒng)的結(jié)合網(wǎng)的方式供電。當(dāng)光伏建筑一體化系統(tǒng)參與并網(wǎng)時(shí)，可以不需要蓄電池，但需要與電網(wǎng)連入的裝置，而并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)今光伏應(yīng)用的新趨勢(shì)。將光伏組件安裝在建筑物上，引出端經(jīng)過(guò)控制器及逆變器與公共電網(wǎng)連接，需要由光伏陣列及電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，這就組成了戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。由于不需要蓄電池，大大降低了造價(jià)。結(jié)合以及與建筑墻體相結(jié)合等方式，下面分別進(jìn)行介紹。（三）光伏系統(tǒng)與建筑屋頂相結(jié)合將建筑屋頂作為光伏陣列的安裝位置有其特有的優(yōu)勢(shì)，日照條件好，不容易受到遮擋，可以充分接受太陽(yáng)輻射，光伏系統(tǒng)可以緊貼建筑屋頂結(jié)構(gòu)安裝，減少風(fēng)力的不利影響。并且，太的面積光伏組件由于綜合使用材料，不但節(jié)約了成本，單位面積上的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換設(shè)施的價(jià)格也可以大大降低，有效地利用了屋面的符合功能。3為光伏系統(tǒng)與建筑屋頂相結(jié)合的建筑實(shí)例（四）光伏系統(tǒng)與建筑墻體相結(jié)合對(duì)于多、高層建筑來(lái)說(shuō)，建筑外墻是與太陽(yáng)光接觸面積最大溫度，從而降低建筑物室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷。圖7為光伏系統(tǒng)與建筑墻體相結(jié)合的建筑實(shí)例。（五）建筑與光伏組件的結(jié)合建筑與光伏組件的結(jié)合是指將光伏組件與建筑材料集成化 光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏陣列成為建筑不可把光伏組件作為建材所要求的幾項(xiàng)條件，如堅(jiān)固耐用、保伏產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，所以存在著巨大的潛在市場(chǎng)。近幾年，隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，薄膜光伏電池市場(chǎng)物襯底的柔性薄膜光伏電池適用于建筑屋頂?shù)刃枰煨偷姆帧Ｒ环矫嫠哂衅恋耐庥^，能夠發(fā)電 ;另一方面，用于薄膜光伏電池的透明導(dǎo)電薄膜又能很好地阻擋外部紅外線的進(jìn)入和內(nèi)部熱能的散失，將成為建筑與光伏組件結(jié)合的主要方向之一。圖圖4 光伏與建筑結(jié)合的方式（六）光伏組件與玻璃幕墻相結(jié)合將光伏組件同玻璃幕墻集成化的光伏玻璃突破了傳統(tǒng)玻璃一體化應(yīng)用的一道亮麗風(fēng)景線。（七）光伏組件與遮陽(yáng)板的結(jié)合可以有效利用空間為建筑物提供遮擋，又可以提供能源，在美學(xué)與功能兩個(gè)方面都達(dá)到了完美的統(tǒng)一。（八）光伏組件與屋頂瓦板相結(jié)合光伏組件與屋頂相結(jié)合的另一種光伏系統(tǒng)：太陽(yáng)能瓦。太陽(yáng)能瓦是太陽(yáng)能光伏電池與屋頂瓦板結(jié)合形成一體化的產(chǎn)品,這一材料的創(chuàng)新之處在于使太陽(yáng)能與建筑達(dá)到真正意義上的一造方法都與平板式的大片屋面瓦一樣。（九）光伏組件與窗戶及采光頂相結(jié)合光伏組件若是用于窗戶、采光頂?shù)?，則必須能夠透光，就是說(shuō)既可以發(fā)電又可以采光。除此之外，還要考慮安全性、外觀和施工簡(jiǎn)便等因素。圖 9為光伏組件與窗戶及采光頂相結(jié)的建筑實(shí)例。四、光伏建筑一體化的發(fā)展前景光伏建筑一體化的優(yōu)點(diǎn)：從建筑學(xué)、光伏技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益體化有如下優(yōu)點(diǎn)：1無(wú)需占用寶貴的土地資源；.建筑物光伏發(fā)電不需要安裝額外的基礎(chǔ)設(shè)施；.能有效的減少建筑能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能；.能夠降低建筑物室內(nèi)冷負(fù)荷；.建筑物光伏發(fā)電可以提供創(chuàng)新方式改善建筑物的外觀審美；.安全環(huán)保，增加樓盤(pán)的整體品質(zhì)。五、總結(jié)隨著國(guó)際石油價(jià)格持續(xù)上漲和國(guó)內(nèi)煤炭?jī)r(jià)格上調(diào)壓力的建筑能耗是各行中的耗能大戶，我國(guó)已經(jīng)接近占總能耗的 30%,流”是解決能源安全問(wèn)題的唯一選擇，在大力節(jié)能的基礎(chǔ)上人們的努力方向。太陽(yáng)能按如何使用可再生能源，降低建筑物傳統(tǒng)能源消耗量是近幾年以其清潔，用之不竭的特性近幾年再次引起人們的高度關(guān)注，比如太陽(yáng)能光伏建筑發(fā)電產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷(xiāo)售平均每年都以超過(guò) 30%的速度增長(zhǎng),太陽(yáng)能光伏建筑發(fā)電和太陽(yáng)能熱利用將成為最普及的建筑物可再生能源利用形式。伏一體化（BIPV）,即光伏建筑，在建筑物上鑲嵌太陽(yáng)能光伏板發(fā)電為建筑物提供全部或部分電力。建筑物能耗通常占一個(gè)國(guó)家和地區(qū)全部能源消耗的 30%~50胎利用光伏建筑發(fā)電對(duì)于減常規(guī)電力消耗量，降低供電高峰負(fù)荷和保護(hù)地球環(huán)境具有重要的意義。加，礦物質(zhì)燃料的逐步短缺和耗盡，能源的開(kāi)發(fā)和使用已成為人類(lèi)活動(dòng)的突出問(wèn)題。在全球能源應(yīng)用中，人們?cè)絹?lái)越深刻的認(rèn)識(shí)到能源消耗對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，作為占全球能源消耗 40%的設(shè)計(jì)方面，已經(jīng)有許多節(jié)能技術(shù)可以選擇。光伏建筑一體化是光伏技術(shù)、建筑學(xué)和社會(huì)效應(yīng)的統(tǒng)一體 已經(jīng)成為了光伏應(yīng)用的選擇。光伏建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合過(guò)程，筑技術(shù)