光伏建筑一体化设计方法及价值探讨

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摘 要 光伏建筑一体化主要是把太阳能发电产品集合到房屋建筑中的技术，不同于把光伏系统附在建筑上，本文就光伏建筑一体化的设计方法、应用及价值进行探讨。

关键词 光伏建筑；设计；问题；太阳能

中图分类号：TK519 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-124-1

1 光伏建筑一体化

光伏建筑一体化（Building Integrated PV，PV即Photovolta-ic，简称BIPV）。光伏建筑一体化主要是将太阳能发电设备集成到建筑上的技术，它有别于光伏系统附在建筑物上（BAPV：Building Attached PV）的形式。光伏建筑一体化是我们在建筑安装光伏发电方阵，通过太阳能来提供电力的新概念。由于建筑物的不同，我们使用的光伏方阵形式也不同，光伏建筑一体化我们一般分为两大类型：一种是把光伏方阵与建筑物相结合，就是把光伏方阵附在建筑物上，建筑物起支撑作用。第二种是光伏方阵集成到建筑物的技术上。这种方式是指将光伏组件作为一种建筑材料使用到建筑中去。在以上的两种方式中，光伏方阵与建筑物的结合是最常使用的形式，因为它不占用额外的地面空间，在城市中被广泛的应用。我国2008年奥运会的体育场和游泳馆都采用了光伏方阵和建筑结合的太阳能光伏并网发电系统。而光伏方阵与建筑物的集成是光伏建筑的最高形式，而且对光伏组件的条件要求也比较高。

2 关于采用光伏建筑一体化设计的优势

对于采用光伏建筑一体化设计的优点我们分为四种：1）绿色环保能源。光伏建筑一体化主要是应用太阳能发电，对环境不会有污染。太阳能使最干净无污染的能源，在使用的过程中不会对我们的环境产生污染，更加不会排放有害物质。太阳能是免费的可再生能源，取之不尽，我们不用担心它会被开采完。2）不占用土地。光伏阵列一般安装在建筑物的屋顶或者是外墙，不需要占用土地面积，这一点对于土地价格昂贵的城市来说是非常重要的。一年四季中，夏季的用电量最高，刚好夏季太阳日照时间长量大，同时也是光伏系统产生电量最多的时候，对于城市电网起了缓解用电高峰的作用。3）太阳能光伏建筑一体技术一般采用的是并网光伏系统，它是不用配备蓄电池的，这样既可以不受到蓄电池的荷电状态限制又可以节省投资，能够充分的使用光伏系统所发出的电力。4）节能减排。光伏阵列对建筑起到了节能的作用，因为光伏阵列能够把太阳能转化为我们所需要的电能，有效的降低室外的综合温度，并减少了室内空调的冷和墙体热的负荷，对建筑起到了节能作用。所以大力发展光伏建筑一体化可以起到节能减排的效果。

世界上不少的国家和地区都存在太阳能光伏建筑一体化建筑物，我国也有很多建筑物是在借鉴外国的先进技术的基础上建立的，例如2003年。北京建成了一幢建筑面积8000平方米的综合利用新能源的生态工程，并在2004年时被专家评为“中国第一幢综合利用太阳能解决能源问题的建筑示范工程”。北京南站，它的主战房屋面中央的采光带就运用了太阳能光伏发电系统，总发电量为320千瓦，帮助南站解决了用电问题。

以上的这些例子都很好的证明太阳能光伏建筑一体化对我国的益处，并为以后的太阳能光伏建筑一体化起了很好的示范作用。

3 光伏建筑一体化中存在的问题

在光伏建筑一体化中需要引起注意的热点问题。

1）在光伏组件中应考虑力学方面的性能。一般情况下，所需的光伏组件必须要通过的IEC61215检测，并且在抗风、抗恶劣天气，诸如冰雹等都具有不错的表现。当然，如果采用采光顶面板或幕墙的面板采用光伏组件的话，我们就不单单要考虑它本身的力学性能了，还必须同时考虑是否满足三性实验要求和建筑物安全性能的要求。

2）保证建筑一体化美观。光伏建筑一体化首先它自己本身就是一个建筑物，或者说就是一件艺术品。它就想作家笔下的文章，音乐家指尖跳动的音符，书法家的一副墨宝一样，那么对于一个建筑物来讲，它的灵魂就是光线。一般的光伏组件玻璃使用布纹超白钢化玻璃，因为布纹它具有磨砂玻璃阻挡视线的用途。对于设计师来说建筑物的外观效果最重要，外观上一点细小的错误都是不允许的。一般的光伏组件接线盒较大，容易影响建筑物的外观美感，一般不会被设计师所接受，所以在光伏建筑一体化建筑中，接线盒要求被隐藏在幕墙结构中，这样可以保证建筑物的外形美观。

3）与电学性能配合。光伏建筑一体化在建筑时会考虑电池板本身的电流与电压是否方便光伏系统设备选型，很多的建筑外面是不规则的几何图形，这种不规则会影响电流与电压，所以在这个时候我们就要考虑对建筑立面进行分区，使光伏建筑一体化组件能够接近标准组件电学性能。

4）隔热隔音。一般的光伏组件没有中空玻璃的隔热空气层，它只是被简单的安装到建筑物上，并没有与建筑物形成一个统一整体。同时还会把很对的热量带进房间内，造成耗能，而且不能够满足建筑要求的隔热和隔音。如果想要解决隔热隔音问题，我们需要将一般的光伏组件做成中控Low-E玻璃的样式或者是采用双层循环系统的幕墙形式。

5）建筑物对采光的规定。普通的光伏组件电池片距离在2 mm-5 mm，这样可以很好的提高效率。但是由于要考虑采光的问题，在光伏建筑一体化中我们会把电池片间的距离调整为25 mm，这样可以保证光伏组件的透光率为30%左右。

6）安装方便要求。光伏建筑一体化安装难度较大，因为光伏建筑一体化组件的安装高度较高、安装控件小。所以考虑到今后长期的使用，我们很有必要把光伏组件做成方便拆卸的单元式幕墙，另外，这样做的另一个优势是可以提高安装的精准度。

4 未来发展

目前我国的建筑物空气温度调节消耗着大量的能量，占建筑物消耗总能量的70%。用空调来调节室内的温度不但会消耗大量的能量还会给环境带来污染。主动式的太阳能供能成本较高，和我国的经济发展程度不能很好的适应。因此使主动和被动更好的结合并能与常规能源相结合。我们需要根据房间的不同供能，运用不同方案的配合与交叉，这样可以大程度的降低太阳能用于建筑供能的一次投资和运行成本，使这个方案能够在商业化的意义下进行操作。新能源的不断发展与改进，为了更好的实现节能减排和保护环境的目标，太阳能光伏建筑一体化已逐渐成为使用太阳能发电的新潮流。

5 结束语

综上所述，太阳能光伏建筑一体化始终把建筑的安全性放到第一位，在确保安全的情况下对系统进行优化，达到多发点的效果。以上本文所提的意见和光伏建筑一体化中存在的一部分问题，还有很多的问题需要大家进行探究与分析。

参考文献

[1]周彦，陈跃宏.浅谈太阳能光伏系统在现代建筑中的施工技术[J].安装，2011（03）.

[2]李明亮.光伏建筑一体化方式的探讨与研究[J].建筑技艺，2011（Z3）.