建筑智能化工程中光伏建筑一体化节能幕墙工程技术分析

建筑智能化工程中光伏建筑一体化节能幕墙工程技术分析

黄文钦

上海云思智慧信息技术有限公司  上海  200336

摘要：为解决建筑领域能源利用效率低下的问题，本文围绕光伏建筑一体化节能幕墙技术展开分析。在第一部分，本文介绍了该技术的原理和特点，包括节能幕墙作用及结构组成。在第二部分，详细阐述了该技术的应用流程，包括前期准备工作、幕墙安装流程、智能化系统安装调试以及技术应用，希望为建筑智能化工程实践提供一定的参考。

关键词：建筑智能化工程；光伏建筑一体化；节能幕墙

引言：随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，建筑行业对能源的需求日益增长，然而传统建筑在能源利用上存在诸多问题，如能源浪费、污染排放等。因此，探索新型的节能技术已成为当务之急。光伏建筑一体化节能幕墙技术作为一种新兴的节能技术，具有广泛的应用前景。本文将对该技术的原理、应用流程进行详细分析，旨在为建筑行业提供可行的节能解决方案。

1.光伏建筑一体化节能幕墙技术原理分析

1.1光伏建筑一体化节能幕墙的概念介绍

光伏建筑一体化节能幕墙是指将光伏发电技术与建筑幕墙一体化，将光伏组件集成于建筑外墙系统中，既保持了建筑外观的美观性，又实现了太阳能的高效利用[1]。这种幕墙主要通过在建筑外墙表面嵌入光伏组件，将太阳能转化为电能，实现建筑的自给自足和能源利用的最大化。光伏建筑一体化节能幕墙不仅具有节能环保的特点，还能够提高建筑的自给自足能力，减少对传统能源的依赖，是当前建筑节能技术的重要代表之一。

1.2光伏建筑一体化节能幕墙的工作原理

1.2.1节能幕墙原理及作用

节能幕墙是建筑外墙的一种特殊设计，旨在减少能源的消耗，提高建筑的能效性能。其工作原理基于热传导、热辐射和热对流的物理规律。典型的节能幕墙结构包括外墙保温层、隔热材料、空气隔层等组件。节能幕墙的作用可以用如下公式来描述：

（1）

在公式（1）中，表示单位时间内的热量传递量（W）；表示幕墙的传热系数，反映了材料对热量传递的阻碍程度（W/（m²·K））；表示幕墙的表面积（m²）；              表示室内外温差（K）。基于公式（1），可以计算出节能幕墙在不同温差下的热量传递量。为了更好地理解节能幕墙的作用，可以结合表1中的数据进行分析。从中可以看到，其一，随着温差的增加，热量传递量呈指数级增长，说明温差对热量传递的影响非常显著；其二，传热系数  的增加会导致热量传递量的增加，说明提高幕墙的隔热性能对节能效果至关重要；其三，幕墙的表面积 对热量传递量的影响也很大，表面积越大，热量传递量越大。综上所述，节能幕墙通过减少建筑外墙的热量传递，从而降低了建筑的能源消耗，具有显著的节能效果。

表 1 节能幕墙在不同温差下、不同传热系数下的热量传递量

1.2.2光伏建筑一体化节能幕墙的结构与组成

光伏建筑一体化节能幕墙结构主要包括光伏组件、支架系统、隔热层和保温材料。光伏组件通常采用硅晶体太阳能电池板或薄膜太阳能电池板，其作用是将太阳能转化为电能。支架系统用于支撑和固定光伏组件，并确保其与建筑外墙形成紧密结合。隔热层和保温材料位于光伏组件与建筑墙体之间，主要起到隔热和保温的作用，防止建筑在低温季节过度散热，提高能源利用效率。此外，光伏建筑一体化节能幕墙还可以配备智能控制系统，实现对光伏发电和建筑能源的监测和管理，进一步提高建筑的能源利用效率和智能化水平。通过合理搭配和组合这些组成部分，光伏建筑一体化节能幕墙能够有效实现建筑外观美观、节能环保和智能化管理的综合目标，为建筑行业的可持续发展提供了重要支持。

2.光伏建筑一体化节能幕墙技术的应用流程

2.1前期准备工作

2.1.1工程前期规划与设计

在光伏建筑一体化节能幕墙技术应用的前期准备阶段，工程前期规划与设计是至关重要的环节。该阶段主要包括以下几个步骤：其一，项目需求分析。根据建筑所处位置、朝向、气候条件等因素，分析项目的实际需求，确定光伏建筑一体化节能幕墙的应用范围和规模[2]。其二，设计方案制定。结合项目需求，制定适合的光伏建筑一体化节能幕墙设计方案，包括光伏组件选型、支架系统设计、智能控制系统配置等。其三，技术可行性评估。对设计方案进行技术可行性评估，考虑光伏组件的安装位置、建筑结构承载能力等因素，确保设计方案的可实施性。其四，预算与资源规划。对项目进行预算核算，确定项目资金需求，规划所需人力、物力资源，为后续的材料采购和施工准备工作做好准备。

2.1.2材料采购与准备

在光伏建筑一体化节能幕墙技术的应用流程中，材料采购与准备是关键的环节之一。不同材料及装置的特点、应用场景如表2所示。从中可以看到，多种材料应用于光伏建筑一体化节能幕墙时，各自具有作用和优势。了解这些信息并合理选择材料，有助于提高节能幕墙的整体性能和可靠性。

表 2 不同材料及装置的特点及应用场景

2.2光伏建筑一体化节能幕墙的安装流程

2.2.1幕墙结构的搭建

搭建幕墙结构是光伏建筑一体化节能幕墙首要施工环节，需要依次做好以下六个环节的施工作业：其一，基础准备。在施工现场进行基础准备工作，清理地面，确保施工区域平整、无障碍物。其二，支架安装。按照设计方案，在建筑外墙上安装支架系统，确保支架稳固可靠，符合光伏组件安装的要求。其三，隔热层搭建。在支架系统上搭建隔热层，选择合适的保温材料，按照规范进行保温层的施工，确保隔热效果良好。其四，光伏组件安装。将预先选好的光伏组件安装在支架系统上，确保安装位置准确、稳固，光伏板之间的连接紧密，保证光伏发电效率。其五，接线连接。对安装好的光伏组件进行接线连接，确保电路连接正确，保证光伏发电系统的正常运行。其六，检验与调试。完成幕墙结构的搭建后，进行全面的检验与调试工作，确保光伏建筑一体化节能幕墙的安装质量和性能达到设计要求。

2.2.2光伏板的安装与连接

安装连接光伏板的流程如下：其一，施工人员需要根据设计图纸和实际情况，确定光伏板的安装位置，确保光照充足且方向正确。其二，调整支架系统，使其与建筑外墙紧密结合，并确保支架平整、水平，从而提高光伏板的安装效果。其三，将光伏板按照预先设计的布局方式逐一安装在支架上，注意对齐、固定，确保每块板块安装牢固[3]。其四，根据电路图，进行光伏板之间的电线连接作业，确保电路连接正确、稳定，减少能量损失。其五，安装完毕后，进行光伏板的性能测试，检查各板块的发电效率和输出功率，确保系统正常运行。其六，记录安装过程中的关键数据，如板块的型号、安装角度、连接方式等，以便日后维护和管理。在安装过程中，需注意光伏板的安装角度和朝向，根据当地的光照条件和建筑结构特点进行调整，以提高光伏发电效率。同时，合理地接线连接和数据记录对于系统的长期稳定运行至关重要。

2.2.3接线与电气连接

接线与电气连接的施工作业流程如下：其一，根据设计图纸，对光伏板之间的电气连接进行规划，确定好正负极的接线方向。其二，铺设电缆，保持电缆整齐、有序，避免交叉和缠绕，确保电流传输畅通无阻。其三，将光伏板的正负极与逆变器的输入端进行连接，采用安全可靠的接线头，确保连接紧固牢固，电气接触良好。其四，对光伏系统进行接地处理，确保系统的安全性和稳定性，减少雷击等意外情况的发生。其五，接线完成后，进行电气测试，检查电流和电压是否正常，确保光伏系统的正常运行。其六，记录接线连接的具体情况和电气参数，以备日后维护和管理之需。

2.3智能化系统的安装与调试

2.3.1控制系统的安装

针对智能化控制系统进行安装时，主要步骤如下：其一，根据设计要求，选用适合的智能控制设备，并进行系统配置，确保系统功能完备。其二，按照设计图纸，将智能控制设备安装在预定位置，注意连接和固定，确保设备稳固可靠。其三，根据控制系统的要求，进行设备之间的接线连接，确保连接牢固、电气通畅。其四，安装完成后，进行控制系统的功能测试，检查各个控制设备的运行状态和联动情况，确保系统正常运行。

2.3.2系统联网与测试

系统联网预测试阶段的作业要素如下：其一，将智能控制系统与建筑内部或外部网络进行连接，确保网络通信畅通。其二，对智能控制系统进行设置，包括参数配置、联动规则等，根据实际需求进行调整。其三，对联网后的系统进行功能测试，检查远程监控、远程控制等功能是否正常，确保系统可靠稳定。其四，实时采集系统运行数据，分析系统性能和能源利用情况，为系统优化提供数据支持。其五，根据测试结果，对系统进行调试优化，提高系统的性能和稳定性，确保其长期可靠运行。

3.结语：综上所述，光伏建筑一体化节能幕墙技术作为一种新兴的节能技术，在建筑智能化工程中的应用优势是：其一，利用太阳能资源进行发电，实现了清洁能源的利用，降低了建筑的能源消耗。其二，该技术将光伏发电与建筑幕墙相结合，不仅实现了建筑外观的美观性，还提高了建筑的整体能源利用效率。其三，光伏建筑一体化节能幕墙还具有智能化控制功能，可实现对建筑能源的实时监测和调控，进一步提升了建筑的节能性能。在不远的未来，光伏建筑一体化节能幕墙技术将在全球范围内得到更广泛地推广和应用，为建筑行业的可持续发展贡献更多力量。

参考文献：

[1]陈庆丰.建筑绿色环保节能幕墙及动态节能幕墙关键技术探讨[J].上海建材,2024,(02):23-26.

[2]陈少将.光伏建筑一体化节能幕墙在建筑智能化工程中的应用[J].电子元器件与信息技术,2023,7(10):79-82.

[3]张冠男.住宅建筑绿色环保节能幕墙及动态节能技术[J].居舍,2023,(03):74-77.