探讨光电幕墙技术及应用

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  摘要:随着科学技术的快速发展,建筑工程中越来越多的应用光电幕墙技术。光电幕墙技术是一种以幕墙的形式,通过利用光电池技术将太阳能转变为电能的技术,整个光电幕墙系统工作就是利用太阳能光电池技术完成的,光电幕墙与其他能源相比较,在使用的过程中不会排放二氧化碳及二氧化硫等对环境有害的气体,对环境不会产生影响,也不会产生噪音,所以,光电幕墙技术应该被广泛的应用。本文就光电幕墙技术及应用展开分析与讨论。
  关键词:光电幕墙;技术;应用
  中图分类号:B82文献标识码: A
  引言
  随着科学的进步,建材行业的科研人员在研制环保节能型建材的同时,开始思考更为先进的能源生产型建材;为此,在确定建筑材料发展方向的同时,建材科研人员必须考虑:他们所研制的建材能否在满足建筑材料使用功能的同时,还能生产出维持建筑物运转时所需要的能源,此类建筑材料才是建材市场的发展方向,本文为光电幕墙技术原理、技术及应用作简要介绍。
  一、光电幕墙的概念
  光电幕墙是一种隔音、发电、装饰及安全的新型建筑幕墙,光电幕墙集合了幕墙技术与太阳能光电技术,在建筑行业是一种新型的功能性建筑幕墙,这种新型的功能性建筑幕墙技术,在建筑工程施工中可以发挥巨大的节能环保作用,建筑工程光电幕墙技术采用光电池技术,将对人体有害的太阳光转化为可以利用的电能,光电幕墙的核心技术是太阳能光电池技术,这种技术在发电的过程中不消耗能源、节能环保、无噪声、无污染、不产生对人体及环境有害的气体,这种光电幕墙技术在最大程度上体现了目前工业产品环保、节能的发展趋势,充分体现了建筑智能化的特点。光电幕墙系统包括太阳能光伏电池、逆变器、蓄电池组、太阳能控制器、负载等。
  光电幕墙系统工作过程是:光电幕墙在太阳照射下,由光电板产生直流电,通过多极集电,即在太阳能控制器的控制下将光电幕墙产生的直流电通过蓄电池组储存起来,使用时,蓄电池组输出的直流经过逆变、变压等过程,转化成建筑物可供使用的交流电,送入供电网络或直接驱动负载。
  二、光电幕墙的原理
  光电幕墙的产生是在二十世纪初期, 由于世界经济的发展, 在一些国家出现能源危机, 因此光电幕墙开始研发。光电幕墙的技术原理主要是将太阳能转化成电能; 安装原理与普通幕墙类似, 主要的区别是光电幕墙通过对幕墙横料及竖料的技术处理, 保证了光电幕墙铝合金框架与光电系统可靠的分离,使得光电幕墙结构具有可靠的电绝缘性。
  三、光电幕墙系统的技术
  (一)总体设置原则
  1.光电幕墙技术根据建筑物所处的周边环境、建筑外形、气候条件、使用功能、财务投资状况等因素,进行综合光电幕墙技术经济分析,确定光电幕墙技术在建筑物种的使用面积、安装方位和基本形式,并根据建筑物的电气设计方案,确定光电幕墙系统的供电负载以及物理和电工性能要求。
  2.光电幕墙技术的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家相关规定,满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物安全要求,光电幕墙技术符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、耐撞击、保温等技术标准,并且要确保光电幕墙技术用电过程中的安全,避免建筑光电幕墙发生安全事故。
  3.光电幕墙技术的建筑设计阶段还要考虑光伏列阵对建筑物本身物理性能的影响,特别是建筑物的热环境。
  4.光电幕墙技术因为要实现太阳能的最高效利用,所以在光电幕墙产品的安装设置中要遵循建筑物朝阳的原则。一般来说,光电幕墙要安装在建筑物中受阳光照射时间长的那些部位,如墙楣、女儿墙或屋顶等;通常光电幕墙应面南,或在东南和西南之间,在建筑物一定地理条件下也可面东和面西。
  (二)幕墙支承结构
  光电幕墙的结构设计内容主要包括幕墙节点设计、幕墙结构类型的选取、光电幕墙系统连线方式等。光电幕墙可以采用单元式、构件式等结构形式,可以是点式幕墙、明框幕墙、隐框幕墙等。但光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的相关规定,满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物的设计要求,符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、保温、耐撞击等技术要求,同时要保证建筑物用电安全,是建筑物用电具有可靠的电绝缘性,能有效保护建筑工程中所集成的电池及导线等元器件,即使建筑物光电幕墙在雨雪等恶劣天气情况下,光电幕墙系统都不能出现短路、漏电等问题,光电幕墙系统更不能在可触摸部位出现危险的高电压。在建筑光电幕墙系统设计时应充分利用幕墙骨料内部的空腔,将光电幕墙系统中的电线隐藏起来,实现简洁的墙面效果。光电幕墙的结构设计还要考虑到便于使用过程中的维护和维修需要,设置光电幕墙系统必要的清洗和维护设施。
  (三)光电板
  将多个太阳能电池由一根导线有效的连接在一起,最终形成一个完整的光电板,光电板的规格要符合实际建筑物光电幕墙施工中的规划方案,光电模板作为光电幕墙的建筑材料使用,光电板必须具备建筑材料的使用要求:保温隔热、防水防潮、坚固耐用、适当的强度和刚度等性能等,如果光电幕墙光电板用于门、窗户、天窗等地方,就必须满足透光的要求,除了要有原有材料的使用性能及发电又可采光的要求,还要考虑材料在使用过程中的安全性能、外观和施工简便等因素。
  (四)连接电路
  电池之间的连线方式取决于建筑物光电幕墙系统设计对光电板输出电压的要求,采用并联或者串联连接的连接上市。光电幕墙系统设计过程中尽量考虑将电缆线安装在幕墙横、竖料的不可见内腔,同时要考虑便于光电幕墙系统拆卸维修,光电幕墙系统电路布线快捷、稳固。在雨、雪等恶劣天气情况下,光电幕墙系统不会出现漏电、短路等问题的发生。
  (五)蓄电池组
  光电幕墙系统在选择含有蓄电池的光伏发电系统时,统要综合考量选取最为合适的电池类型及型号。在光电幕墙系统中,对于蓄电池组的选择要有一定的规定,尽可能的选用使用期限长,自身消耗电能较低,充电较快以及放电能力较强的蓄电池,这样在光电幕墙系统中就能够达到降低维修的次数,降低光电幕墙工程成本的效果,现在光电幕墙系统较为合适的蓄电池种类一般包括铅酸蓄电池以及镉镍蓄电池。
  四、光电幕墙的应用
  早在100多年前,人们就发明了光电模板,利用光电浸入电解液的锌电板产生电,到了1954年,美国光电模板研究人员使用硅元素取得巨大成就,首先光电模板被用在宇宙航行上,在节能环保的现阶段,人们节能、环保、健康的意识不断的增强,科技发展进步光电模板已经广泛的应用到了建筑行业,光电幕墙得到了快速的发展。
  随着我国人们节能环保意识的不断增强,我国各个行业正在逐渐接受这种光电幕墙技术。为了满足光电幕墙技术国内市场需求,已经有多家企业通过与海外企业进行合作、合资、引进、生产这种光电幕墙产品。在光电幕墙技术研发具有自主知识产权的光电幕墙产品方而,国内光电幕墙技术业界紧紧追踪国际先进技术,于2002年开发出具有自主知识产权的光电幕墙产品,光电幕墙技术并成功应用在位于深圳高新技术产业园区的方大集团科技中心大厦工程中,其采用的光电幕墙有效面积为93.8m2,设计峰值发电功率10.3kW,建筑标高97m,是我国第一幢光电幕墙建筑。
  结束语
  光电幕墙发展到如今,其技术已日趋成熟,制约其大规模应用的原因之一是其一次性投资过高,但是我们相信,随着生产应用規模的加大、科技水平的进一步发展,这一问题会得到逐步解决。代表着幕墙未来发展趋势,环保、节能的光电幕墙会有广阔的发展前景。
  参考文献:
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