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4、光伏建筑一体化(BIPV)的主要形式
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。而光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光电幕墙、光电采光顶、光电
遮阳板等形式。目前光伏建筑一体化主要有八种形式,
|
BIPV 形式 |
光伏组件 |
建筑要求 |
类型 |
1 |
光电采光顶
(天窗(词条“天窗”由行业大百科提供)) |
光伏玻璃组件 |
建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨 |
集成 |
2 |
光电屋顶 |
光伏屋面瓦 |
建筑效果、结构强度、遮风挡雨 |
集成 |
3 |
光电幕墙
(透明幕墙) |
光伏玻璃组件
(透明) |
建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨 |
集成 |
4 |
光电幕墙
(非透明幕墙) |
光伏玻璃组件
(非透明) |
建筑效果、结构强度、遮风挡雨 |
集成 |
5 |
光电遮阳(词条“遮阳”由行业大百科提供)板
(有采光要求) |
光伏玻璃组件
(透明) |
建筑效果、结构强度、采光 |
集成 |
6 |
光电遮阳板
(无采光要求) |
光伏玻璃组件
(非透明) |
建筑效果、结构强度 |
集成 |
7 |
屋顶光伏方阵 |
普通光伏组件 |
建筑效果 |
结合 |
8 |
墙面光伏方阵 |
普通光伏组件 |
建筑效果 |
结合 |
表1 光伏建筑一体化的主要形式
5、光伏建筑一体化BIPV的设计
5.1设计原则
光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种
新能源利用形式,其主体是建筑,客体是光伏系统。因此,BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则,任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。
5.2建筑设计
BIPV的设计应从建筑设计入手,首先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;其次是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,如被其他建筑物遮档,也不必考虑选用BIPV;第三是与建筑物的外装饰的协调,光伏组件给建筑设计带来了新的挑战与机遇,画龙点睛的BIPV设计会使建筑更富生机,环保绿色的设计理念更能体现建筑与自然的结合。第四,考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。
5.3发电系统设计
BIPV的发电系统设计与光伏电站的系统设计不同,光伏电站一般是根据负载或功率要求来设计光伏方阵大小并配套系统,BIPV则是根据光伏方阵大小与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。
BIPV光伏系统设计包含三部分,分别为光伏方阵设计、光伏组件设计和光伏发电系统设计。
光伏方阵设计,在与建筑墙面结合或集成时,一方面要考虑建筑效果,如颜色与板块大小;另一方面要考虑其受光条件,如朝向与倾角。光伏组件设计,涉入电池片的选型(综合考虑外观色彩与发电量)与布置(结合板块大小、功率要求、电池片大小进行);组件的装配设计(组件的
密封与安装形式)。光伏发电系统的设计,即系统类型(并网系统或独立系统)确定,控制器、逆变器、蓄电池等的选型,
防雷、系统综合布线、感应与显示等环节设计。
5.4结构安全性与构造设计
光伏组件与建筑的结合,结构安全性涉及两方面:一是组件本身的结构安全,如
高层建筑(词条“高层建筑”由行业大百科提供)屋顶的风
荷载较地面大很多,普通的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。二是
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最不利情况。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。
构造设计是关系到光伏组件工作状况与使用寿命的因素,普通组件的边框构造与固定方式相对单一。与建筑结合时,其工作环境与条件有变化,其构造也需要与建筑相结合。如
隐框幕墙的无边框、采光顶的
排水等普通组件边框已不适用。
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