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光電幕墻及光電屋頂

來源:中國(guó)建筑裝飾網(wǎng)  作者:龍文志  日期:2007-1-15
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  【摘  要】本文論述了光電幕墻(屋頂)的基本原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝維護(hù)。
【關(guān)鍵詞】光電池、光電板、光電幕墻、光電屋頂。
1  前  言
  光電幕墻(屋頂)是將傳統(tǒng)幕墻(屋頂)與光生伏打效應(yīng)(光電原理)相結(jié)合的一種新型建筑幕墻(屋頂)。主要是利用太
  光線的波長(zhǎng)λ或頻率f :在非單色光的照射下,太陽電池的效率和光譜特性有關(guān)。由于地球表面上日照光譜既取決與測(cè)量瞬間的天氣條件(云、霧、空氣、濕度等)。因?yàn)樵诿恳惶熘袑?duì)應(yīng)的時(shí)間不同,太陽光線與地球表面的夾角即日照投射的傾角θ不同,因此地球表面的日照光譜取決于日照投射的傾角θ。當(dāng)θ不同的時(shí)候,太陽光在大氣中所經(jīng)過的距離不同,即大氣質(zhì)量AM不一樣,則太陽光譜曲線就不一樣。因此,需要給定太陽電池在某一光譜下的效率時(shí),應(yīng)該在相應(yīng)的大氣質(zhì)量下給定。

太陽電池的效率還和溫度有關(guān)。太陽電池具有負(fù)的溫度系數(shù),即太陽電池的效率隨著溫度的上升而下降。圖7給出了日照強(qiáng)度為1kw/㎡,而溫度變化范圍為20~70℃時(shí)效率變化的情形。可用下面的公式近似表示:

η=ηO•[1-α(T-TO)]
上式中,ηO=0.1,TO =0℃;α=0.0049/℃。可以看出,溫度每升高10℃,其效率大約降低5%。由上述我們可以看出,太陽電池的效率和很多因素有關(guān)。當(dāng)我們定義太陽電池的效率的時(shí)候,必須確定它的工作環(huán)境才能夠得出明確的效率值。


3  光電板

3.1  基本結(jié)構(gòu)
  上層一般為4mm白色玻璃,中層為光伏電池組成光伏電池陣列,下層為4mm的玻璃,其顏色可任意,上下兩層和中層之間一般用鑄膜樹脂(EVA)熱固而成,光電電池陣列被夾在高度透明,經(jīng)加固處理的玻璃中,在背面是接線盒和導(dǎo)線。模板尺寸:500mm×500mm至2100mm×3500mm。從接線盒中穿出導(dǎo)線一般有兩種構(gòu)造:照片所顯示的構(gòu)造,是從接線盒穿出的導(dǎo)線在施工現(xiàn)場(chǎng)直接與電源插頭相連,這種結(jié)構(gòu)比較適合于表面不通透的建筑物,因?yàn)閮H外片玻璃是透明的;照片所顯示的構(gòu)造是導(dǎo)線從裝置的邊緣穿出,那樣導(dǎo)線就隱藏在框架之間,這種結(jié)構(gòu)比較適合于透明的外立面,從室內(nèi)可以看見此裝置。


3.2  光電幕墻的基本結(jié)構(gòu)
  光電模板安裝在建筑幕墻(屋頂)的結(jié)構(gòu)上則組成光電幕墻,一般情況下,建筑幕墻的立柱橫梁都是采用斷熱鋁型材,除了要滿足JGJ102規(guī)范和JG3035標(biāo)準(zhǔn)要求之外,剛度一般高一些為好,同時(shí),光電模板要能夠便于更換。


4  光電幕墻(屋頂)光電面積設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1  光電幕墻(屋頂)一般電學(xué)結(jié)構(gòu)
  光學(xué)幕墻(屋頂)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可按照玻璃工程技術(shù)規(guī)范(JGJ102)、建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(JGJ113)等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行,這里簡(jiǎn)介其電學(xué)設(shè)計(jì)。光電幕墻(屋頂)電學(xué)結(jié)構(gòu)一般采用單路自然能——單蓄電池結(jié)構(gòu),

  光電幕墻(屋頂)所產(chǎn)生的電能,經(jīng)過輸入電能變換器,轉(zhuǎn)換成能蓄電池組要求的充電電壓和充電電流,向蓄電池充電,蓄電池容量按用戶要求的無太陽天氣連續(xù)供電天數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì);輸出電能變換器,將蓄電池組中的直流電能轉(zhuǎn)換成負(fù)載要求的電壓和電流及電能形式,向負(fù)載供電。有些國(guó)家由于光電幕墻(屋頂)發(fā)出電量,經(jīng)過逆變器后可并入電網(wǎng),可以不設(shè)蓄電池組,中國(guó)目前還做不到這一點(diǎn),所以建議采用電池組。在陰雨天氣或太陽光少的情況下,也能保證一段時(shí)間的連續(xù)供電,由于輸入電能變換器和輸出電能變換器互相獨(dú)立,其設(shè)計(jì)更為容易,光能的波動(dòng)對(duì)供電質(zhì)量幾乎沒有影響。


4.2  光電幕墻(屋頂)產(chǎn)生電能的計(jì)算公式:

PS=H×A×η×K  ————————————(1)
PS——光電幕墻(屋頂)每年生產(chǎn)的電能(MJ/a);

H——光電幕墻(屋頂)所在地區(qū),每1㎡太陽能一年的總輻射能(MJ㎡/•a),可參照?qǐng)D3查取;

A——光電幕墻(屋頂)光電面積(㎡);

η——光電電池效率,建議如下:

單晶硅:η=12%
多晶硅:η=10%
非晶硅:η=8%
K——參正系數(shù);

K=K1•K2•K3•K4•K5•K6
分項(xiàng)系數(shù)建議值如下:

K1——光電電池長(zhǎng)期運(yùn)行性能參正系數(shù),K1=0.8;

K2——灰塵引起光電板透明度的性能參正系數(shù),K2=0.9;

K3——光電電池升溫導(dǎo)致功率下降參正系數(shù),K3=0.9;

K4——導(dǎo)電損耗參正系數(shù),K4=0.95;

K5——逆變器效率,K5=0.85;

K6——光電模板朝向修正系數(shù),其數(shù)值可參考表4選取。

          光電板朝向與傾角的修正系數(shù)K6         表4
幕墻方向 光電陣列與地平面的傾角
     0°  30° 60°  90°
東    93%  90%  78%  55%
南-東  93%  96%  88%  66%
南    93%  100% 91%  68%
南-西  93%  96%  88%  66%
西    93%  90%  78%  55%
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  幕墻設(shè)計(jì)師是建筑設(shè)計(jì)的重要一環(huán),幕墻是從室內(nèi)空間到室外空間的過度層,是可供觀賞的外表,是體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)外觀,傳達(dá)建筑設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)...

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