BIPV建筑结构中的接线盒设计与幕墙相似

1.建筑设计

BIPV的设计应从建筑设计入手。

1）对建筑物所处地的地理气候条件及太阳能的资源情况进行分析，这是决定是否选用BIPV的先决条件。

2）考虑建筑物的周边环境条件，即选用BIPV的建筑部分接受太阳能的具体条件，如被其他建筑物遮挡，则不必考虑选用BIPV；另一个关键问题是阴影遮挡问题。产生阴影的原因是多种多样的，阴影的产生有随机的，也有系统的。阴影主要来自于周围建筑物、树木的遮挡、各个光伏组件之间的相互遮挡、云层等。光伏组件的输出特性决定了受到局部遮挡或阴影后，其发电效率将会大大减小，从而对整个系统的发电量产生显著影响。光伏组件的安装涉及光伏组件的安装角度和安装方向问题，安装角度就是光伏组件的倾角问题，倾角的选择直接关系到光伏组件的发电效率。同一块电池板，选择不同的安装角度接收到的辐射量是不一样的，不同安装位置的光伏组件其安装角度和方向不可能完全一致，这就决定了其发电效率、发电的瞬时功率无法保证完全一致。

3）考虑与建筑物外装饰的协调。

4）考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。

2.结构安全性

光伏组件与建筑的结合，结构安全性涉及两方面：

1）组件本身的结构安全，如高层建筑屋顶的风荷载较地面大很多，普通光伏组件的强度能否承受，受风变形时是否会影响到电池片的正常工作等。

2）固定组件的连接方式的安全性。组件的安装固定不是安装空调式的简单固定，而是需对连接件固定点进行相应的结构计算，并充分考虑在使用期内的多种不利情况。建筑的使用寿命一般在50年以上，光伏组件的使用寿命也在20年以上，BIPV的结构安全性问题不可小视。

BIPV组件作为建筑体的一部分，须符合《建筑玻璃应用技术规程》和《玻璃幕墙工程技术规范》。现有的BIPV组件在封装材料上有采用PVB封装的和采用EVA封装的，这两种不同材料封装的BIPV组件在建筑安全上的级别是不同的，在10m以上部位设计BIPV组件时应选择安全性更高的PVB封装的BIPV组件。

3.光伏组件与建筑相结合的方式

光伏组件与建筑相结合的形式主要有与屋顶相结合、与墙面相结合、与遮阳装置相结合等方式。

（1）光伏与屋顶相结合 建筑物屋顶安装形式有三种，即可拆卸式、屋顶面板式及隔热式。建筑物屋顶作为吸收太阳光部件有其特有的优势，日照条件好，不易受遮挡，可以充分接收太阳辐射，系统可以紧贴屋顶结构安装，减少风力的不利影响，并且，太阳电池组件可替代保温隔热层遮挡屋面。与屋顶相结合的另外一种光伏系统是太阳能瓦。太阳能瓦是太阳能光电池与屋顶瓦板结合形成一体化的产品，该系统直接铺在屋面上，不需要在屋顶上安装支架，太阳能瓦由光电模块构成，其形状、尺寸、铺装时的构造方法都与平板式的大片屋面瓦一样。

（2）光伏与墙相结合 对于多、高层建筑来说，外墙是与太阳光接触面积最大的外表面。太阳光伏发电系统突破了传统玻璃幕墙单一的围护功能，把以前被当做有害因素而屏蔽在建筑物表面的太阳光，转化为能被人们利用的电能，优美的外观具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的现代科技和时代特色。

（3）与遮阳装置的一体化设计 将太阳电池组件与遮阳装置如停车棚构成多功能建筑构件，一物多用，既可有效地利用空间，又可以提供能源。风雨棚作为铁路站房建设的一部分，使用BIPV有以下优势：

1）覆盖面积大，而且拥有最理想的太阳辐射角。(www.xing528.com)

2）外观形状单一规整，方便太阳能板的自由布设。

3）逆变器布设也非常自由，既可以使用集中式方便控制，又可以使用分散式减少损耗。

4）由于风雨棚的开放式构造，使日后的维护和检修非常方便。

（4）与其他光伏建筑构件一体化设计 光伏系统还可与景观，如路灯、围栏等相组合构成一体化设计。

双面发电太阳能围栏中，双面发电技术采用了正反两面都可以捕捉光线的“PN结”结构，有效提高了电池的输出功率，这种电池与传统电池的最大不同点就在于它完全突破了太阳电池使用空间和安装区域的限制，可以不必考虑太阳运动对电池发电量的影响，很好地解决了在有限空间保证功率需求的问题。

4.接线盒形式

BIPV建筑结构与幕墙结构设计相似，主要有明框式、隐框式、半隐框式、点支式，明框式幕墙BIPV组件可设计成藏式接线盒和背面接线盒两种方式，藏式接线盒外观简洁，没有外围的电缆线。隐框式、点支式大多设计为背面接线盒。

5.清洁

BIPV建筑的采光顶或倾斜屋面由于容易沉积灰尘和鸟粪等杂物，影响外观、建筑的采光及发电性能，因此需要频繁地进行清洗，但由于人工清洗操作困难，可以考虑在BIPV建筑结构中设计专用的太阳能自行清洗装置。图18-9为自动清洁装置，它是一个带有蓄电池的独立光伏系统，分定期与不定期清洁。定期指一个月清洁一次，不定期清洁指雨雪、风沙后清洁。

图18-9 自动清洁装置

大厦屋顶是平的，常常有两种组件安装形式：一是水平安装，二是保持20°左右的角度。设计者的意图是角度能起到雨水冲洗灰尘的作用。笔者的经验是水平安装好。

1）可以充分利用屋顶有效的宝贵场地。

2）玻璃上沾的灰尘是静电作用沾上的，很牢，用毛刷用力刷洗方能去掉，雨水是冲洗不净的，如能冲洗干净，平时的风力就可以自洁了，水清洗工作不到位，水干了后还会留下污痕、花斑，透光效果反而差了。

3）加上一个角度，不但无法清洁，而且无法进行机械清洁。

4）水平安装时，散射光接收的比有角度的多，总的接收辐照量比有角度的多。