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%，我國的比例高達(dá)93.8%。隨著人類的不斷開采，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程中會新增大量溫室氣體CO₂，同時產(chǎn)生一些有污染的煙氣，破壞全球生態(tài)。因而開發(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，包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮�、潮汐能等。太陽能是地球一切能源的源泉，是可再生的清潔能源。太陽能光伏發(fā)電是可再生能源中最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉�。在世界市場的拉動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速，太陽能電池組件年產(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)展最快的國家之一，為世界矚目。

    太陽能電池，通常稱為光伏電池，是通過光伏效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴電子對。在p-n結(jié)電場的作用下，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。目前商用的太陽能電池主要有：單晶硅電池，多晶硅電池，非晶硅電池。

    BIPV 即Building IntegratedPV，PV即Photovoltaic。BIPV技術(shù)是將太陽能發(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)鍵一點就是建筑物的外觀效果。在BIPV建筑中，我們可通過相關(guān)設(shè)計將接線盒、連接線等電氣部件隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會影響建筑物的外視效果，達(dá)到與建筑物的完美結(jié)合，實現(xiàn)建筑大師的構(gòu)想。

    4.2 能夠滿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，能夠通過調(diào)整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來達(dá)到特定的透光率，即使是在室內(nèi)房間也能滿足光線通透的要求。

    4.3 能夠滿足建筑的安全性能要求

    BIPV組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕墻的三性實驗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)合太陽能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)匯集引線端的整體構(gòu)件。鋼化玻璃的厚度是按照國家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，通過嚴(yán)格的力學(xué)計算得出的結(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，碎片也會牢牢粘附在PVB膠片上，不會脫落四散傷人，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，工藝成熟，是目前采用最多的結(jié)構(gòu)形式。單元式幕墻在工廠內(nèi)加工制作，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低人工費用，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，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 能夠具有壽命長的優(yōu)勢

    BIPV光伏組件采用PVB代替EVA制作能達(dá)到更長的使用壽命。在BIPV系統(tǒng)中，選用光伏專用電線，選用偏大的電線直徑，以及選用性能優(yōu)異的連接器等設(shè)備，都能延長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)。太陽能硅電池是固態(tài)半導(dǎo)體器件，發(fā)電時無轉(zhuǎn)動部件，無噪聲，對環(huán)境不會造成污染。BIPV建筑可自發(fā)自用，減少了電力輸送過程的費用和能耗，降低輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰期， 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，具有極大的社會效益，還能杜絕由一般化石燃料發(fā)電所帶來的空氣污染，對于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要。

    總體來說太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。據(jù)統(tǒng)計，我國2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上，年輻射總量在502萬kJ/m2 以上，為太陽能的利用創(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經(jīng)濟的主要因素。為此，我國提出了社會經(jīng)濟和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會。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，利用太陽能發(fā)電緩解能源的供需矛盾，既具有實際的經(jīng)濟意義，又具有重要的社會意義和環(huán)保價值。