BIPV 光伏幕墻應(yīng)用的前景淺析

    化石能源包括石油、煤炭、天然氣是目前全球消耗的最主要能源，2006年全球消耗的能源中化石能源占比高達(dá)87.9%，我國(guó)的比例高達(dá)93.8%。隨著人類(lèi)的不斷開(kāi)采，化石能源的枯竭不可避免，從另一方面看，由于化石能源在使用過(guò)程中會(huì)新增大量溫室氣體CO₂，同時(shí)產(chǎn)生一些有污染的煙氣，破壞全球生態(tài)。因而開(kāi)發(fā)更清潔的可再生能源是今后發(fā)展的方向。

    可再生能源是指可以再生的能源總稱(chēng)，包括太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒊毕�能等。太�?yáng)能是地球一切能源的源泉，是可再生的清潔能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是可再生能源中最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉�。在世界市�?chǎng)的拉動(dòng)下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，太陽(yáng)能電池組件年產(chǎn)量由世界份額的1％發(fā)展到2005年的8％，僅次于日本、歐洲，已成為世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國(guó)家之一，為世界矚目。

    太陽(yáng)能電池，通常稱(chēng)為光伏電池，是通過(guò)光伏效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴電子對(duì)。在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。目前商用的太陽(yáng)能電池主要有：?jiǎn)尉Ч桦姵�，多晶硅電池，非晶硅電池�?br />

    BIPV 即Building IntegratedPV，PV即Photovoltaic。BIPV技術(shù)是將太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。目前，全世界大約60％的太陽(yáng)能電池用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，且主要用于城市的建筑與光伏系統(tǒng)的結(jié)合，即光伏建筑一體化(BIPV)。

    4.1 能夠滿(mǎn)足建筑美學(xué)的要求

    建筑是建筑師的藝術(shù)品，其成功與否關(guān)鍵一點(diǎn)就是建筑物的外觀(guān)效果。在BIPV建筑中，我們可通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)將接線(xiàn)盒、連接線(xiàn)等電氣部件隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。這樣既可防陽(yáng)光直射和雨水侵蝕，又不會(huì)影響建筑物的外視效果，達(dá)到與建筑物的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑大師的構(gòu)想。

    4.2 能夠滿(mǎn)足建筑物的采光要求

    采用光面超白鋼化玻璃制作的雙面玻璃組件，能夠通過(guò)調(diào)整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來(lái)達(dá)到特定的透光率，即使是在室內(nèi)房間也能滿(mǎn)足光線(xiàn)通透的要求。

    4.3 能夠滿(mǎn)足建筑的安全性能要求

    BIPV組件不僅需要滿(mǎn)足光伏組件的性能要求，同時(shí)要滿(mǎn)足幕墻的三性實(shí)驗(yàn)要求和建筑物安全性能要求，因此需要有比普通組件更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。BIPV建筑中使用的雙玻璃光伏組件是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠片復(fù)合太陽(yáng)能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線(xiàn)串、并聯(lián)匯集引線(xiàn)端的整體構(gòu)件。鋼化玻璃的厚度是按照國(guó)家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，通過(guò)嚴(yán)格的力學(xué)計(jì)算得出的結(jié)果。而組件中間的PVB膠片有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，即使玻璃破損，碎片也會(huì)牢牢粘附在PVB膠片上，不會(huì)脫落四散傷人，從而使產(chǎn)生的傷害可能減少到最低程度，提高建筑物的安全性能。

    4.4 能夠滿(mǎn)足安裝方便的要求

    構(gòu)件式幕墻施工手段靈活，主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力強(qiáng)，工藝成熟，是目前采用最多的結(jié)構(gòu)形式。單元式幕墻在工廠(chǎng)內(nèi)加工制作，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低人工費(fèi)用，控制單元質(zhì)量。雙層通風(fēng)幕墻系統(tǒng)具有通風(fēng)換氣，隔熱隔聲，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并能夠改善BIPV組件的散熱情況，降低電池片溫度，減少組件的效率損失，降低熱量向室內(nèi)的傳遞。

    4.5 能夠具有壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)

    BIPV光伏組件采用PVB代替EVA制作能達(dá)到更長(zhǎng)的使用壽命。在BIPV系統(tǒng)中，選用光伏專(zhuān)用電線(xiàn)，選用偏大的電線(xiàn)直徑，以及選用性能優(yōu)異的連接器等設(shè)備，都能延長(zhǎng)BIPV光伏系統(tǒng)的使用壽命。

    4.6 具有綠色環(huán)保的效果

    建筑屋頂和立面為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要另占土地，還能省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能硅電池是固態(tài)半導(dǎo)體器件，發(fā)電時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無(wú)噪聲，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染。BIPV建筑可自發(fā)自用，減少了電力輸送過(guò)程的費(fèi)用和能耗，降低輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強(qiáng)時(shí)恰好是用電高峰期， BIPV系統(tǒng)除可以保證自身建筑用電外，在一定條件下還可向電網(wǎng)供電，舒緩高峰電力需求，具有極大的社會(huì)效益，還能杜絕由一般化石燃料發(fā)電所帶來(lái)的空氣污染，對(duì)于環(huán)保要求更高的今天和未來(lái)極為重要。

    總體來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，越來(lái)越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2/3以上國(guó)土面積的年日照時(shí)間在2200h以上，年輻射總量在502萬(wàn)kJ/m2 以上，為太陽(yáng)能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。隨著世界范圍內(nèi)能源供應(yīng)緊張狀況日益加劇，能源將成為制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要因素。為此，我國(guó)提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。大力發(fā)展和推廣BIPV技術(shù)，在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時(shí)，利用太陽(yáng)能發(fā)電緩解能源的供需矛盾，既具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義，又具有重要的社會(huì)意義和環(huán)保價(jià)值。