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    有关双层幕墙薄膜光伏建筑围护结构技术的分析

    时间:2019-07-11 10:17:22 来源:早教700网 本文已影响 早教700网手机站


      【摘要】光伏双层幕墙采用薄膜光伏组件做发电系统、双层幕墙做建筑外围护结构, 融合了热通道技术和光伏发电技术, 具有明显的隔热、隔音、充分阳光、节能、围护和装饰等功能, 同时能够成功实现太阳能向电能的转变,由此体现出高效益、节能、环保、低碳、可持续发展及建筑外观效果等优点,因此此种光伏发电与热通道融合的技术适应现代建筑的发展要求。
      【关键词】双层幕墙;薄膜光伏;建筑围护结构;
      前言
      我国建筑能耗约占全社会总能耗的27%,中国建筑每平方米采暖能耗已超过发达国家的三倍,其中采暖与制冷成为我国建筑能耗的最大制造者,因此建筑节能问题目前已成为建筑行业亟待解决的问题,同时也成为我国社会经济发展的重大阻碍。由此可见,建筑节能环保势必成为未来很长段时间建筑行业发展的主题,同时建筑节能必须重视风能、太阳能等自然能源的利用及结构方面热损失的控制,进而获取更大的经济效益。本文结合双层幕墙与光伏发电系统的工程实例,浅析双层幕墙方面薄膜光伏与建筑围护结构融合技术。
      1、双层幕墙与薄膜光伏双层幕墙
      1.1双层幕墙
      经过建筑师们的不懈努力,玻璃幕墙最终实现革新,即智能玻璃幕墙作为新型的玻璃幕墙被推向社会,但目前智能玻璃尚处在发展初期,因此技术要求高及造价昂贵等缺陷相当明显。尽管如此,建筑节能方面双层幕墙的巨大能力依然不容忽视。智能玻璃幕墙采用双层幕墙技术,其中内侧与内片分别采用中空玻璃与低辐射玻璃,因此能对夏季的太阳投射起到抑制作用,同时也不会造成光污染。
      1.2 薄膜光伏双层幕墙
      双层幕墙主要由内侧的中空玻璃幕墙与外侧的单层玻璃幕墙组成,若用具备太阳能转化功能的太阳能电池板取代外侧的单层玻璃,那么太阳能光伏系统与建筑的立面围护结构便可实现有机结合,进而形成双层幕墙的薄膜光伏幕墙。薄膜太阳能电池具有造价低廉、技术先进等优点,同时薄膜光伏组件更能适应现代化建筑结构的特点。光伏幕墙系统的设计要求对建筑的立面维护功能进行考察,即不仅确保建筑的立面维护功能不受影响,同时实现围护结构的隔热性能与保温性能不断提高,此外各种旁路二线管、连接线、连接盒等设施必须设在双层幕墙的内部,以便不影响到建筑的外观。
      1.3 应用案例
      到目前为止,世界范围内双层幕墙与光伏幕墙已有较多比较成功的案例,例如 1986 年落成的劳埃德大厦,该大厦采用内侧设单层幕墙、外侧设双层中空玻璃,热通道高一层楼且不互相通,此时被处理的空气经架空地板内的风道进入热通道,然后再由另一端排除,如此一来通道内 50%的热量均会被带离。由此同时满足高能源利用率及最佳采光效果的要求。
      2、双层幕墙方面薄膜光伏与建筑围护结构融合技术的应用
      由前文可知,目前光伏幕墙尚存有下列问题亟待解决:热通道技术与光伏组件尚未实现完美结合;晶体硅光伏材料的应用造价大幅度提高,此时若采用通风换气式薄膜光伏幕墙便可有效解决光伏幕墙所存在的不足。本章节着重介绍双层幕墙方面薄膜光伏与建筑围护结构融合技术的应用。
      2.1通风换气式幕墙的结构
      针对业主对透明效果的要求,幕墙中间应设遮阳百叶,内侧同时采用中空玻璃。针对那些未要求透明效果的情况, 幕墙中间应设布帘、遮阳百叶, 内侧同时采用防火保温棉、防火板、复合铝板,由此提高幕墙的隔热隔音效果,此外根据季节情况适时变换热通道的风口位置,由此改善室内的能量交换或空气流通。若热通道必须承担室内全部通风或部分通风,那么内侧幕墙最好采用开启式方式,外侧幕墙采用封闭式方式,即热通道由上下端进排风口的调节形成压差,同时建筑物内部经开启扇形成气流,由此实现通风。由此可见,经管道把风量输送至通道内部,进而实现室内空气的更替,即承担全部通风或部分通风。通风换气的实现对热通道的依赖作用较明显,其中热通道的优化设计要求尽快解决热通道风口宽度的设置,进而确定最佳的空气层厚度,同时使结构获取最大的热阻,此乃热通道设计必须解决的关键性问题。
      2.2 光伏发电与建筑的匹配度及光伏发电自身的适宜性
      若想实现太阳能光伏发电与建筑的有机结合,必须尽快解决下列问题,即当地气候状况、当地全年太阳能资源、光伏幕墙的适宜性、太阳能资源的调查,其中涉及温度、防雨、抗风、雪荷载、遮阳及采光等实际性问题。温度问题是指环境温度极容易影响到太阳能光伏电站的运行效率,所以寒冷或严寒地区的气候往往使温度的影响效应大幅度降低,此外炎热的环境必须采取系列措施,以免太阳能电池板出现较高的温度。防雨、抗风、雪荷载问题是指光伏幕墙属建筑的围护构件,因此必须根据当地的气候条件,对防雨、抗风、雪荷载问题进行综合考虑。遮阳与采光问题是指玻璃幕墙与光伏组件的有机结合往往使幕墙表面形成半透明或非透明的部分,所以光伏幕墙附带有遮阳功能,此外对降低玻璃幕墙的透光性能也至关重要。考虑到不同气候区域建筑所要求的采光与遮阳能力不尽相同,光伏幕墙的设计同样应做到有所不同。
      2.3 电池组件的选择
      建筑一体化设计领域非晶硅薄膜及多晶硅薄膜电池更具优势,注意最好选用与建筑玻璃幕墙、墙面、屋面相匹配的非晶硅薄膜及多晶硅薄膜电池;根据地区的实际情况,把太阳能电池板与建筑屋面及非北向墙面相互结合起来;根据建筑的具体要求,合理确定玻璃的采光等性能及中空、夹层、异型等结构;根据建筑对抗风的具体要求,合理确定玻璃厚度、钢化等强度要求,此外建筑光伏一体化设计要求对光伏电池进行研究性选择。 研究证实,薄膜太阳能电池更适宜当做光伏发电组件,即双层玻璃封装刚性的薄膜太阳能电池组件,具体应该根据建筑的实际需要,制作加工出等级不同的透光率,由此取代玻璃幕墙,此外聚合物衬底与不锈钢的柔性薄膜太阳能电池更适宜应用到某些需要造型的建筑屋顶部分,因为薄膜太阳能电池具有外观美丽、支持发电及有效控制内部热能的散失与红外射线的侵入。
      3、结语
      综上所述,光伏双层幕墙涉及光伏发电技术及热通道技术,同时采用热通道实现通风换气功能,由此体现出建筑的隔音、隔热、装饰、节能等功能。光伏发电与环境的相容性相当明显,即太阳能向电能的转化不会排放出任何有害气体,同时也不会产生噪声污染。总体而言,此种光伏发电与热通道融合的技术适应现代建筑的发展要求。
      参考文献
      [1]周嘉陵;杨向东;胡建军;;通风玻璃幕墙的节能测试及改进方案[J];建筑科学;2009年02期
      [2]毕业亮;张华玲;光伏建筑一体化实验研究[J];建筑热能通风空调;2013年02期
      [3]曾莹莹;李书琴;薄膜光伏技术在双层幕墙中的应用[J];建筑科学;2011年06期
      [4]吴小卫;呼吸式幕墙在生态建筑中的应用[J];山西建筑;202年26期
      [5]黄小民;曾莹莹;通风换气式薄膜光伏幕墙的研究[J];新型建筑材料;2011年06期

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