新型BIPV光伏幕墙应用方案探究

新型 BIPV光伏幕墙应用方案探究

黄颖

东莞南玻工程玻璃有限公司 广东东莞 523000

摘要:光伏幕墙，其主要是太阳能光伏发电技术和建筑幕墙有效结合，可持续完美的发展理念得以体现。光伏玻璃代替普通的一些幕墙玻璃，发电目的便可达到。伴随光伏幕墙相关技术持续进步发展，新型BIPV光伏幕墙被逐渐研发及应用开来。鉴于此，本文主要围绕着新型BIPV光伏幕墙有效应用方案开展深入的研究和探讨，仅供参考。

关键词:光伏幕墙；新型；BIPV；应用方案；

BIPV可以多种形式来实现，即为建筑物当中应用方式相对较多。现阶段，新型BIPV光伏幕墙已广泛应用至建筑屋顶的光伏系统当中，光伏幕墙属于光伏建筑一体化的关键形式。因而，综合分析新型BIPV光伏幕墙有效应用方案，有着一定的现实意义和价值。

1. 关于BIPV技术及其光伏幕墙的概述

1.1 在BIPV技术发展层面

新能源当中，太阳能所具备优势较为突出，适宜作为太阳能光伏和建筑BIPV太阳能光伏建筑的各个组件应用到公共建筑当中。建材光伏产品历经多年的产业改革发展，现已经得以成熟发展，且可满足于现阶段的市场发展需求。价格层面，建材型的光伏产品（例如光伏幕墙当中薄膜组件及光伏瓦），其相比其余同类型高档材料来说，可对比性及可行性突出，色彩、尺寸、强度、建筑美学、电力安全各个层面均与建筑应用相关特殊要求相吻合，产品结构、色彩、透光度等，均能够依照着建筑现行要求及标准，实现定制化的生产。因不同朝向针对大地影响其发电量，故屋顶及南向立面属于BIPV最高效率位置，商用建筑处于该部分区域通常具备着新型BIPV光伏幕墙安装应用条件^[1]。

1.2 在光伏幕墙的组件分类与结构特点层面

若想实现太阳能电池和建筑美学有效结合，就需注重太阳能电池及现有的建筑材料有效结合，确保太阳能光伏建筑各个组件可像普通类型建材所广泛使用，成为新型的一种建材。公共建筑当中所应用太阳能光伏建筑各个组件现阶段主要以光伏的夹层玻璃及中空玻璃为主，详细分析如下：一是，在太阳能光伏夹层玻璃层面。这种太阳能光伏夹层玻璃，其主要是两层玻璃当中夹着太阳能电池，借助胶膜，促使它们能够紧密粘结着内外层的玻璃，现阶段，太阳能光伏夹层玻璃以非晶硅夹层玻璃、晶体硅夹层玻璃这两种为主，其均具备着普通类型夹层玻璃各项特点，且能改像普通夹层类型玻璃一样予以安装使用。立面幕墙当中，因非晶硅的光伏夹层玻璃具备着价格低廉、优良弱光性及多样的美观特性等优势，故竞争力十足，应用范围相对广泛。非晶硅的光伏夹层玻璃，其还可被划分成栅格、点透、百叶这三种形式。在一定程度上，百叶非晶硅的光伏夹层玻璃，其主要是把将非晶硅的太阳能相应电池条和普通类型白玻条予以间隔放置，促使类似于百叶窗形状得以形成，具备着较低成本及结构简单优势；栅格式非晶硅的光伏夹层玻璃，其主要是借助特定方法把非晶硅的膜层分割成若干小格子，以至于光线照射过程会有衍射的一种状态形成，光学效应突出；点透式非晶硅的光伏夹层玻璃，其是借助激光打点这一方式，去掉一部分的非晶硅膜，整体呈良好的透光效果^[2]；二是，在太阳能光伏中空玻璃层面。太阳能光伏中空玻璃，主要分为内置式及外置式这两种。外置式太阳能光伏中空玻璃，光伏夹层的玻璃属于中空玻璃最外层的玻璃；内置式太阳能光伏中空玻璃，其主要是把太阳能电池条间隔放置于中空玻璃中间位置。因外置式这种太阳能光伏中空玻璃外部夹层玻璃相对厚重，需要配重内层玻璃，故整体结构相对笨重，整体重量相对较重；内置式这种太阳能光伏中空玻璃，能够通过对中空玻璃的中间空间巧妙利用，不存在着额外的空间占用，故总体结构相对紧凑，有着较强的实用性。

2. 应用方案

2.1 在不同场所当中光伏电池的元件及其组件层面

光伏组件依照着形态可被划分成玻璃组件及柔性组件，通常情况下，光伏电池类元件可选定多元化合物如铜铟镓硒、碲化镉、非晶硅等薄膜及晶体硅（如单晶硅及多晶硅）。

1. 在光伏组件层面

一是，针对光伏玻璃幕墙应用场所层面。光伏玻璃幕墙应用场所当中，光伏玻璃组件应用优势集中表现为便于更好地结合玻璃幕墙，其与幕墙玻璃各个组件外形及安装维护具体方式较为相似，便于更好匹配幕墙玻璃，但外形相对固定，与玻璃特性等同；光伏玻璃幕墙应用场所当中光伏柔性组件应用优势集中表现为可折叠扭曲，且能够更好地结合圆弧面建筑外形，所潜在缺陷则是外形及比例缺乏一致性，不同于玻璃安装及维护方式，且颜色单一，无法更好地匹配幕墙玻璃。对此，实际应用过程，为确保幕墙外形在整体上具有一致性，则玻璃幕墙应选定玻璃组件；二是，针对建筑屋顶的非采光部位应用场所层面。屋顶上非采光部位，其可划分成PV整体，选定玻璃组件及柔性组件均较为适宜；三是，采光顶应用场所层面。屋顶上采光顶部应确保和玻璃天窗维持一致性，适宜选定玻璃组件；四是，针对地面雨棚应用场所层面。若为平面，则可选定玻璃组件，而若为圆弧外形便需选定柔性组件。

2. 在光伏电池各个元件层面

一是，针对光伏玻璃幕墙应用场所层面。晶硅（如多晶硅及单晶硅），单元格较大栅块，与玻璃镜面感观存在差异，单晶硅电池玻璃组件若选定深色玻璃或者是镀釉措施情况下，对于镜面观感所产生影响会降低。但其呈较差弱光效果，且单位功率较高造价；多元化合物如铜铟镓硒、碲化镉、非晶硅等薄膜电池呈良好一体感，接近于玻璃镜面的干管，低光强状态之下呈良好效果，单位功率呈较低造价。故针对地面雨棚应用场所层面，晶硅及薄膜均可选用；二是，针对建筑屋顶的非采光部位应用场所层面。选定晶硅及薄膜，高光强状态之下均呈优良效果，单位面积的安装功率及其发电量较高。屋顶面积呈高利用率较高，若考虑到发电量、投资回报相关因素，则更适宜选定晶硅电池^[3]；三是，采光顶应用场所层面。若选定晶硅，则透光均匀性差，有一定光斑，无法和建筑结合；若选定薄膜，则透光柔和且均匀，呈较好的遮阳效果；四是，针对地面雨棚应用场所层面。需与车棚顶形态结合实施晶硅及薄膜的合理选择。车棚顶形态若并非平顶，需选定铜铟镓硒的柔性薄膜，车棚如果采用平顶，考虑到经济因素需选定非晶薄膜，而以新技术有效应用为角度分析，更适宜选定铜铟镓硒类型薄膜。

3. 在搭配LOWE玻璃节能应用层面

Low—E玻璃，属于以真空磁控溅射镀膜基础设备在相应玻璃表面部位镀上多层的金属或者是其余化合物类薄膜的一种产品。因考虑到预期隔热就采光效果，搭配LOWE玻璃组件，便于适应不同气候环境，以满足于节能及舒适度要求，同时，将总体设计成本降低。

2.2 在光伏幕墙的设计计算及校验层面

以某光伏幕墙应用项目为例，对幕墙的光伏系统重要参数实施计算校验。此项目的西南侧所在立面位置设幕墙的光伏系统当中，光伏幕墙朝向和正南方向呈33°夹角，光伏幕墙安设呈58°水平倾角，电池板此时安装倾角及方位角的系数是0.83，因受建筑的朝向所限制，设立面型的光伏板总体利用率并未达最佳方位，为光伏幕墙的设计计算及校验数据详见表1，仅供参考。

表1光伏幕墙的设计计算及校验数据

3. 结语

综上所述，为实现新型BIPV光伏幕墙有效应用，相关技术员就务必要充分了解BIPV技术发展情况，全面把握光伏幕墙的组件分类与结构特点，对不同场所当中光伏电池的元件及其组件实施对比分析，并实施光伏幕墙的设计计算及校验，以确保新型BIPV光伏幕墙有效应用方案更具可行性、可靠性，确保新型BIPV光伏幕墙得以高效化利用。

参考文献

[1]任海波,全贞花,王林成,等.新型BIPVT超低能耗建筑节能特性研究[J].建筑科学,2021,37(010):811-812.

[2]谢龙.光伏发电幕墙在当代建筑立面上的应用研究[J].节能与环保,2020,16(031):215-216.

[3]罗涛，魏振力，杨玺.光伏建筑一体化(BIPV)在工业厂房的应用分析[J].智能建筑与智慧城市，2021,33(001):219-200.