光伏幕墙屋面系统技术的应用研究

高爱民

摘 要：现代建筑技术的发展使人们对住宿条件的要求有了新的认识，光伏建筑一体化的建筑概念，促进了光伏幕墙的推广与发展。光伏幕墙系统是通过将建筑物屋顶和墙面围护结构与光伏发电集成起来，使建筑物能利用太阳能资源产生电能，起到节能环保的作用，达到绿色建筑的要求。本文通过对光伏幕墙屋面系统技术的了解，分析光伏幕墙屋面系统技术在房屋建设中的应用。

关键词：光伏幕墙；屋面系统建设；应用研究

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0052-01

1 光伏幕墙系统技术使用状况

光伏幕墙系统主要使用的是光伏幕墙结构技术、电能储存作用、并网技术以及光电转换系统等多种运用高新技术的综合应用系统。光电转换技术主要是指通过半导体所具有的光生伏特效应，将太阳辐射转变为电能，以此来充分利用资源。最初利用这种技术是以研发太阳能电池为基础，如今利用光伏幕墙系统主要产生的太阳能电池有晶体硅和非晶体硅两种。光伏幕墙结构技术结合光伏发电技术与建筑幕墙技术的开发，并不适合不同建筑的光伏幕墙设计。建筑幕墙不仅可以满足人们对于通风、观景以及采光方面的要求，还能让建筑物自身充分利用太阳辐射从而产生电能。由于各个地区具有不同的气候条件，因此各地的建筑风格和结构有很大的差别。

选择适合的光伏玻璃组件形成光伏幕墙系统，它不仅具有较好的抗风性能、保温散热、隔音效果、水密、气密性能以及遮掩效果等建筑外围护必须的性能，还起到了良好的装饰作用，并且它还具备发电功能、建筑围护、建筑节能、建筑装饰以及太阳能利用等多种功效，真正做到节能环保、绿色建筑的现代建设和满足其住宿要求。

2 光伏幕墙系统设计的性能要求

光伏幕墙系统性能的体现，与建筑物所在地的地理环境以及气候条件有直接的联系。例如沿海地区由于是台风多发地区，幕墙的抗风性能和水密性需要达到较高的等级。结合建筑物自身的特点，如建筑物的体型设计、高度、造价等会对光伏幕墙设计带来的影响的条件，根据光伏幕墙的设计需要、建筑地理环境以及建筑物的设计特点，进行施工调整，达到光伏幕墙的功能合理设计。下文将阐述在光伏幕墙设计时应注意的要点。

2.1 光伏系统设计与建筑设计相互配合

日照角度在一定程度上会影响光伏幕墙系统的设置，因而在施工时需找出最佳日照角度并科学分析其日照量，保证光伏幕墙设置后能充分吸收太阳光线，因此要选择不具备遮挡物和能够充分吸收太阳光的位置来安装光伏系统。当光伏幕墙分布的建筑面不同时，由于朝向不同其光照强度也不同，此时可能会导致幕墙组件间的电压和电流不稳，从而影响其整体发电效率。针对这样的问题需要考虑在建筑物的立面安装光照程度进行分布设计，使光伏幕墙各组件间的连接与标准电力组件性能相等，达到组件相互配合的效果提高整体发电率。

2.2 合理选择光伏组件

光伏玻璃组件应该根据位置不同、光照度不同，从而选择合适的类型。例如光伏幕墙组件设置在建筑物墙面时，由于安装倾斜角度往往不能达到最佳位置，光伏组件设置的位置经常低于光照度，针对这样的情况就需要选择弱光性能好的光伏玻璃组件。在选用光伏幕墙组件时还需要考虑建筑物的使用率，由于建筑物一般的使用期限为50a，因此根据年限选用光伏玻璃组件，避免了组件使用年限低导致不能达到发电效果和组件装置使用率高造成的资源浪费。

2.3 光伏幕墙的散热降温、采光性能

光伏幕墙系统在发电时会产生较高的热量，出现这样的状况是因为幕墙系统把热量装换为电能，造成的负温度效应这样的情况会导致发电率的下降，而且会带来大量的热量造成室内温度过高。因此在设计光伏幕墙时要采取相应措施来对光伏电池的温度进行控制，如散热和降温等。若有需要，也可以采用外循环双层幕墙形式，利用双层幕墙进行中间通道散热，在提升发电率的同时保证室内温度。

光伏幕墙建设在可视部分，因此需要良好的采光效果和保持一定的透光度。太阳能光伏玻璃组件为了满足不同的采光效果，需要选用不同的组件类型。为了达到采光效果可以采用单晶硅和多晶硅光伏玻璃，通过对硅片电池的间隙以及边缘缝隙进行控制来满足所需要的透光度。除此之外，还可以通过改变电池片的排列设计组合形式，来满足不同建筑结构的采光需要。

3 光伏幕墙系统的技术应用

光伏幕墙系统在建筑中的应用，为现代建筑设计带来很大的优势，完全满足了现代人们对建筑住宿条件的需求。但是由于光伏幕墙系统在应用中受到了许多外在因素的制约，因此光伏幕墙系统在使用的过程中还是需要有新型技术作为支撑，帮助解决光伏幕墙系统在设计中遇到的问题。使用光伏幕墙装置，不仅能有效的减少由于温度升高对光伏组件的发电效率所造成的影响，还能够更充分的利用资源，提高居民的舒适度。

光伏幕墙系统技术的应用，在建筑项目开发时应该先与建筑师以及光伏技术依托厂家的工程师进行积极的交流，达到相互配合、协助工作的效果。在这个过程中需要完成以下几点目标。其一，在沟通施工设计时需要确定太阳能光伏玻璃幕墙系统的建筑立面，采光顶及雨篷设置等不同部位的应用技术。其二，选用光伏幕墙材料时，应该选用专用型的材料，保证材料质量和使用年限。其三，光伏幕墙使用的隐性式专用光伏玻璃组件技术需要进一步的完善。其四，双层光伏玻璃幕墙有很大的使用空间，因此要注意双层幕墙通道的通风、换气的效果，设置防火等安全设施。最后，隐性框以及明框的光电玻璃幕墙的安装和布线技巧，也是光伏幕墙系统技术应用中需要重点把握的环节。

4 结语

随着现代建筑技术的发展，建筑要求也在逐渐提高。在21世纪的今天节能环保的绿色建筑已经成为了建筑的新主题。光伏幕墙系统顺应时代大潮，在未来的使用范围会越来越广，因此对光伏幕墙系统进行技术研究，能为建筑外围护工程打好基础。

参考文献

[1] 杨德林.光伏幕墙发展现状与前景[J].科学之友，2010（27）.

[2] 王春，万树春，董米丘.光伏幕墙（屋面）系统技术与应用[J].建设科技，2009（20）.