(1)光伏系统与建筑贴合 光伏系统与建筑贴合就是在已建好的建筑物上安装光伏系统。利用支架或轨道把光伏组件安装在建筑物的屋顶或四壁上。
(2)光伏系统与建筑融合 光伏组件作为幕墙屋顶、外墙和窗户代替传统建材,作为建筑的一部分,与建筑同步施工。即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户,既可用作建材也可用以发电。光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。这种方式对光伏组件的要求较高,光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求,同时还要兼顾建筑的基本功能要求。把光伏器件用作建材,必须具备建材所要求的几项条件:坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若用于窗户、天窗等,则必须能够透光。除此之外,还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素。将光伏组件安装在建筑表面,实现太阳能光伏发电与建筑的完美结合,被认为是最先进、最具发展潜力的高科技绿色节能建筑。目前光伏组件的生产成本较高,太阳能光伏发电的成本高于常规能源,采用BIPV系统,将光伏组件与建筑表面材料有机结合,可以降低光伏发电的成本,缩短投资回报周期。
2.运用场合
(1)建筑物类型 高楼大厦、厂房、商住楼、火车站、顶棚、体育馆、商场、学校、医院、展览馆等。
(2)安装位置
1)屋顶。平顶和斜顶,方位及角度受屋顶的制约。
2)墙壁。垂直安装,东西南北都有。
BIPV系统按照光伏系统和建筑结合形式主要可以分为:
光伏屋顶结构(PV-ROOF),太阳能屋顶发电,在整个BIPV中,屋顶发电占3/4。这主要是因为屋顶有更多受光面积,方便太阳电池组件的安装;光伏幕墙结构(PV-WALL),现代高层建筑,几乎都是被玻璃幕墙或者铝塑幕墙所包裹,所以用太阳能幕墙代替原来的幕墙,从光伏方阵与建筑墙面、屋顶的结合来看,主要为屋顶光伏电站和墙面光伏电站。而从光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光电幕墙(尚德光伏研发中心大楼)、光电采光顶(洛阳中硅研发楼)、光电遮阳板等形式。
①电池组件作屋面板光伏屋顶结构(PV-ROOF)。(www.xing528.com)
用光电设备作屋面板时的理想屋顶应为斜屋顶。因为可以获得理想的倾角,相对于平屋顶而言,少了附加支撑带来的不协调。如果电池板与屋顶成为一体,则其夏天需要通风以降温,冬天则可以收集这些余热以采暖。电池板下面通风,夏天可避免光电元件过热,冬天可用于加热建筑。美国著名的UNI-SOLAR的太阳能屋顶产品是直接将非晶薄膜太阳电池生成在薄钢片上,钢片可以任意裁剪。所以,一片太阳电池板长度可以做到屋顶的宽度。另外,太阳能屋顶产品没有玻璃,不易破损;弱光性好;轻便易装。太阳能屋顶发电在整个BIPV中占75%。这主要是因为屋顶有更大的受光面积,方便光伏发电系统的安装。
②电池组件作建筑立面光伏幕墙结构(PV-WALL)。
由于大尺度新型彩色光伏组件的诞生,将其安装在立面不仅节约外装饰材料(玻璃幕墙等),减少建筑物的整体造价,且使建筑外观更有魅力;如果建筑有凸窗棂,必须保证窗棂较薄,使光电板不至于产生太多阴影。在保持玻璃幕墙的外观整洁方面,德国RWE的非晶太阳能玻璃幕墙做得非常优秀,为了防止电池片之间的连线有碍观瞻,他们的专利技术专门解决了电池片之间的“无线”连接。
如果光电设备安装在屋顶,则最好在设备下部留下一定量的空气层以供设备降温,同时冬天可以收集热空气采暖。双层墙可使空气在夏季流溢出来以给电池组件及建筑降温,冬天可用热空气加热建筑北部。
③电池组件与玻璃窗。
有两种典型的PV玻璃窗系统。一种是半透明的PV玻璃窗;另一种是由透明玻璃窗上安装不透明PV元件,这些元件的排列间距决定了玻璃窗的透光率,就像在玻璃窗上涂上井字网一样。太阳电池可以和不同的玻璃结合制成各种特殊的玻璃幕墙和天窗,如隔热玻璃组件、防紫外线玻璃组件、防盗或防弹玻璃组件、防火组件等。目前有一种仅用红外辐射发电的光电玻璃窗正在研制中。这样,既可以发电又可降低昼光温度,相信正是多数向南的办公大楼所需要的。
④光电设备与遮阳设备。
光电系统既可整体组合于入口雨篷中,也可组合于一些独立式遮阳结构中。就目前而言,虽然光电板用于露天停车场遮阳上的费用较高,随着电力汽车的数量增加,这些结构最终会成为理想的充电站。图18-1为光伏建筑一体化。
图18-1 光伏建筑一体化
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