一、光伏組件的力學(xué)性能
作為普通光伏組件,只要通過(guò)IEC61215的檢測(cè),滿足抗130km/h(2,400Pa)風(fēng)壓和抗25mm直徑冰雹23m/s的沖擊的要求。用做幕墻面板和采光頂面板的光伏組件,不僅需要滿足光伏組件的性能要求,同時(shí)要滿足幕墻的三性實(shí)驗(yàn)要求和建筑物安全性能要求,因此需要有更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。例如尺寸為1200mm×530mm的普通光伏組件一般采用3.2mm厚的鋼化超白玻璃加鋁合金邊框就能達(dá)到使用要求。但同樣尺寸的組件用在BIPV建筑中,在不同的地點(diǎn),不同的樓層高度,以及不同的安裝方式,對(duì)它的玻璃力學(xué)性能要求就可能是完全不同的。南玻大廈外循環(huán)式雙層幕墻采用的組件就是兩塊6mm厚的鋼化超白玻璃夾膠而成的光伏組件,這是通過(guò)嚴(yán)格的力學(xué)計(jì)算得到的結(jié)果。
二、建筑的美學(xué)要求
BIPV建筑首先是一個(gè)建筑,它是建筑師的藝術(shù)品,就相當(dāng)于音樂(lè)家的音樂(lè),畫家的一幅名畫,而對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)光線就是他的靈魂,因此建筑物對(duì)光影要求甚高。但普通光伏組件所用的玻璃大多為布紋超白鋼化玻璃,其布紋具有磨砂玻璃阻擋視線的作用。如果BIPV組件安裝在大樓的觀光處,這個(gè)位置需要光線通透,這時(shí)就要采用光面超白鋼化玻璃制作雙面玻璃組件,用來(lái)滿足建筑物的功能。同時(shí)為了節(jié)約成本,電池板背面的玻璃可以采用普通光面鋼化玻璃。
一個(gè)建筑物的成功與否,關(guān)鍵一點(diǎn)就是建筑物的外觀效果,有時(shí)候細(xì)微的不協(xié)調(diào)都是不能容忍。但普通光伏組件的接線盒一般粘在電池板背面,接線盒較大,很容易破壞建筑物的整體協(xié)調(diào)感,通常不為建筑師所接受,因此BIPV建筑中要求將接線盒省去或隱藏起來(lái),這時(shí)的旁路二極管沒(méi)有了接線盒的保護(hù),要考慮采用其他方法來(lái)保護(hù)它,需要將旁路二極管和連接線隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。比如將旁路二極管放在幕墻骨架結(jié)構(gòu)中,以防陽(yáng)光直射和雨水侵蝕。
普通光伏組件的連接線一般外露在組件下方,BIPV建筑中光伏組件的連接線要求全部隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。
三、建筑結(jié)構(gòu)與光伏組件電學(xué)性能的配合
在設(shè)計(jì)BIPV建筑時(shí)要考慮電池板本身的電壓、電流是否方便光伏系統(tǒng)設(shè)備選型,但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的幾何圖形組成,這會(huì)造成組件間的電壓、電流不同,這個(gè)時(shí)候可以考慮對(duì)建筑立面進(jìn)行分區(qū)及調(diào)整分格,使BIPV組件接近標(biāo)準(zhǔn)組件電學(xué)性能,也可以采用不同尺寸的電池片來(lái)滿足分格的要求,以最大限度地滿足建筑物外立面效果。另外,還可以將少數(shù)邊角上的電池片不連接入電路,以滿足電學(xué)要求。
四、巧妙利用太陽(yáng)能的建筑
太陽(yáng)能為保護(hù)環(huán)境創(chuàng)造了有利條件,于是許多建筑學(xué)家巧妙利用太陽(yáng)能建造太陽(yáng)能建筑。
1.太陽(yáng)能墻:美國(guó)建筑專家發(fā)明太陽(yáng)能墻,是在建筑物的墻體外側(cè)裝一層薄薄的黑色打孔鋁板,能吸收照射到墻體上的80%的太陽(yáng)能量。被吸入鋁板的空氣經(jīng)預(yù)熱后,通過(guò)墻體內(nèi)的泵抽到建筑物內(nèi),從而就能節(jié)約中央空調(diào)的能耗。
2.太陽(yáng)能窗:德國(guó)科學(xué)家發(fā)明了兩種采用光熱調(diào)節(jié)的玻璃窗。一種是太陽(yáng)能溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),白天采集建筑物窗玻璃表面的暖氣,然后把這種太陽(yáng)能傳遞到墻和地板的空間存儲(chǔ),到了晚上再放出來(lái);另一種是自動(dòng)調(diào)整進(jìn)入房間的陽(yáng)光量,如同變色太陽(yáng)鏡一樣,根據(jù)房間設(shè)定的溫度,窗玻璃或是變成透明或是變成不透明。
3.太陽(yáng)能房屋:德國(guó)建筑師塞多。特霍爾斯建造了一座能在基座上轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤陽(yáng)光的太陽(yáng)能房屋。該房屋安裝在一個(gè)圓盤底座上,由一個(gè)小型太陽(yáng)能電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一組齒輪,使房屋底座在環(huán)形軌道上以每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)3厘米的速度隨太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。這個(gè)跟蹤太陽(yáng)的系統(tǒng)所消耗的電力僅為該房太陽(yáng)能發(fā)電功率的1%,而該房太陽(yáng)能發(fā)電量相當(dāng)于一般不能轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽(yáng)能房屋的兩倍。
就是建筑結(jié)構(gòu)外表面鋪設(shè)光伏組件提供電力
將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與屋頂、天窗、幕墻等建筑融合為一體,建筑綠色環(huán)保住宅。
原理:太陽(yáng)能發(fā)電
作用:為家庭提供電力,建筑綠色環(huán)保住宅。