（完整版）建筑一體化

1、關(guān)注我 實(shí)時(shí)更新 最新資料建筑一體化一光伏建筑一體化（BIPV） 的形式與特點(diǎn)在80年代，光伏地面系統(tǒng)除大量用于偏僻無(wú)電地區(qū)、游牧家庭、航海燈塔、孤島居民供電以及某些特殊領(lǐng)域外，已開(kāi)始進(jìn)入一般單獨(dú)用戶、聯(lián)網(wǎng)用戶和商業(yè)建筑。進(jìn)入90年代后，隨著常規(guī)能源 的日益枯竭而引起 的發(fā)電成本上升和人們環(huán)境意識(shí) 的日益增強(qiáng)，一些國(guó)家紛紛開(kāi)始實(shí)施、推廣BIPV系統(tǒng)。光伏與建筑 的結(jié)合有兩種方式：一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合；另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合。1建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合把封裝好 的 的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物 的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負(fù)載等裝置相聯(lián)。光伏系統(tǒng)還可以通過(guò)

2、一定 的裝置與公共電網(wǎng)聯(lián)接。2建筑與光伏器件相結(jié)合建筑與光伏 的進(jìn)一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般 的建筑物外圍護(hù)表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目 的是為了保護(hù)和裝飾建筑物。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏組件來(lái)做建筑物 的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美。對(duì)于框架結(jié)構(gòu) 的建筑物，可把其整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)做成光伏陣列，選擇適當(dāng)光伏組件，既可吸收太陽(yáng)直射光，也可吸收太陽(yáng)反射光。目前已經(jīng)研制出大尺度 的彩色光伏模塊，可以實(shí)現(xiàn)以上目 的，還可使建筑外觀更具魅力。把光伏器件用做建材，必須具備建材所要求 的幾項(xiàng)條件：堅(jiān)固耐用、保溫隔熱、防水防潮、適當(dāng) 的強(qiáng)度和剛度

3、等性能。若是用于窗戶、天窗等，則必須能夠透光，就是說(shuō)既可發(fā)電又可采光。除此之外，還要考慮安全性能、外觀和施 工簡(jiǎn)便等因素。用光伏器件代替部分建材，在將來(lái)隨著面 的擴(kuò)大，光伏組件 的生產(chǎn)規(guī)模也隨之增大，則可從規(guī)模效益上降低光伏組件 的成本，有利于光伏產(chǎn)品 的推廣應(yīng)用，所以存在著巨大 的潛在市場(chǎng)。從建筑、技術(shù)和角度來(lái)看，光伏建筑一體化有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)光伏陣列一般安裝在閑置 的屋頂或墻面上，無(wú)需額外用地或增建其他設(shè)施，適用于人口密集 的地方使用。這對(duì)于土地昂貴 的城市建筑尤其重要。可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng) 的投資。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)戶用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建

4、筑物負(fù)載使用，也可送入電網(wǎng)。在陰雨天、夜晚或光強(qiáng)很小 的時(shí)候，負(fù)載可由電網(wǎng)供電。由于有光伏陣列和公共電網(wǎng)共同給負(fù)載供應(yīng)電力，增加了供電 的可靠性。夏季，處于日照時(shí)，由于大量制冷設(shè)備 的使用，形成電網(wǎng)用電高峰。而這時(shí)也是光伏陣列發(fā)電最多 的時(shí)候。BIPV系統(tǒng)除保證自身建筑用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰電力需求。由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，吸收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，既節(jié)省了能源，又利于保證室內(nèi) 的空氣品質(zhì)。避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致 的空氣污染和廢渣污染，這對(duì)于環(huán)保要求嚴(yán)格 的今天與未來(lái)更為重要。由于光伏電池

5、的組件化，光伏陣列安裝起來(lái)很簡(jiǎn)便，而且可以任意選擇發(fā)電容量。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上安裝光伏陣列，可以促進(jìn)PV部件 的大規(guī)模生產(chǎn)，從而能夠進(jìn)一步降低PV部件 的市場(chǎng)價(jià)格，這對(duì)于BIPV系統(tǒng) 的廣泛應(yīng)用有著極大 的推動(dòng)作用。二BIPV系統(tǒng) 的發(fā)展趨勢(shì)在能源和環(huán)保壓力 的促進(jìn)下，太陽(yáng)能光伏技術(shù)已逐步成為國(guó)際走可持續(xù)發(fā)展道路 的首選技術(shù)之一。事實(shí)已經(jīng)證明，對(duì)于幾kW以下 的系統(tǒng)，采用太陽(yáng)光伏發(fā)電是最為理想 的。光伏（PV）技術(shù)除傳統(tǒng) 的單獨(dú)用戶及特殊領(lǐng)域應(yīng)用外，正在向高水平和大規(guī)模方向發(fā)展。BIPV 的聯(lián)網(wǎng)發(fā)電已成為近年來(lái)PV應(yīng)用 的主要方向和熱點(diǎn)。聯(lián)合國(guó)能源機(jī)構(gòu)最近發(fā)布 的調(diào)查報(bào)告顯示，BIPV將成為21

6、世紀(jì) 的市場(chǎng)熱點(diǎn)，太陽(yáng)能建筑業(yè)將是21世紀(jì)最重要 的新興產(chǎn)業(yè)之一。各國(guó)一直在通過(guò)改進(jìn) 工藝、擴(kuò)大規(guī)模、開(kāi)拓市場(chǎng)等，大力降低光伏電池 的制造成本和提高其發(fā)電效率。近年來(lái)，世界光伏市場(chǎng)發(fā)生了很大變化：由過(guò)去 的獨(dú)立運(yùn)行（提水、照明等）和通訊設(shè)備、衛(wèi)生保健、導(dǎo)航浮標(biāo)等領(lǐng)域轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑物結(jié)合 的常規(guī)供電；開(kāi)始由作為補(bǔ)充性能源逐步向替代性能源過(guò)渡?，F(xiàn)在分別介紹一下不同國(guó)家 的發(fā)展情況。1美國(guó)1993年6月，美國(guó)能源部和國(guó)立再生能源實(shí)驗(yàn)室簽定五年合同，實(shí)施“PV：BONUS”計(jì)劃，耗資2500萬(wàn)美元發(fā)展與建筑相結(jié)合 的光伏產(chǎn)品，即建筑幕墻光伏器件和大型屋頂光伏組件等。為了促進(jìn)美國(guó)光伏產(chǎn)業(yè) 的快速，

7、降低光伏發(fā)電成本以及節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，美國(guó)前總統(tǒng)克林頓1997年6月26日在聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展特別會(huì)議上宣布美國(guó)將實(shí)施“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂”計(jì)劃，到2010年要在全國(guó)范圍 的住宅、商業(yè)建筑、學(xué)校和聯(lián)邦政府辦公樓屋頂上安裝100萬(wàn)套太陽(yáng)能系統(tǒng)，包括光伏系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱器，可以供應(yīng)電力和熱水。為此，1998財(cái)政年度美國(guó)政府 的光伏經(jīng)費(fèi)增加了30。2日本日本很重視光伏與建筑相結(jié)合 的技術(shù)。20世紀(jì)90年代，政府資助一些大學(xué)、研究所和公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。如三洋電氣公司推出了幾種非晶硅電池與建筑材料相結(jié)合 的產(chǎn)品（三洋公司在非晶體太陽(yáng)電池技術(shù)方面是世界一流 的）：一種是做成曲線形瓦片形狀，每片面積為305平方

8、厘米、輸出功率2.7WP，價(jià)格比較昂貴；另一種是90cm35cm 的平板非晶硅電池組件，組件背面有“腳”便于安裝，一般用做屋頂材料。三洋電氣公司還推出了半透明和不透明 的非晶硅玻璃組件，用于商業(yè)建筑物 的垂直幕墻。其半透明組件 的透光率為30，既可作為窗戶采光用，又可用于發(fā)電（德國(guó)也有類似產(chǎn)品）。以上光伏組件已安裝在三洋電氣公司、Fsukasa電力公司等辦公樓建筑物上。1997年，通產(chǎn)省又宣布執(zhí)行“七萬(wàn)屋頂”計(jì)劃，安裝了37MWP屋頂光伏系統(tǒng)。該計(jì)劃使日本成為該年度世界最大 的光伏組件市場(chǎng)。日本政府計(jì)劃到2000年安裝400MW、2010年安裝4600MW光伏發(fā)電系統(tǒng)。1998年，日本三家公司

9、（清水建筑、夏普、川崎制鐵）合作研制一種新型建筑材料，即把太陽(yáng)能電池安裝在建筑材料里，并按需要做成三種，用做屋頂和外墻。3德國(guó)1990年首先開(kāi)始實(shí)施“一千屋頂計(jì)劃”，在私人住宅屋頂上推廣容量為15kWP 的戶用聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。在光伏器件與建筑相結(jié)合方面，ASE所屬幾家公司分別推出了多種光伏組件，其中有大尺寸（1.5m2.5m） 的無(wú)邊框非晶硅組件，每塊組件功率可達(dá)360Wp，可用于垂直外墻和傾斜屋頂；也推出了尺寸為1m0.6m 的非晶硅不透明組件，可分別用于屋面、垂直幕墻和窗戶。目前世界上最大 的太陽(yáng)能屋頂光伏系統(tǒng)安裝在新慕尼黑貿(mào)易展覽中心。4印度印度近年來(lái)大力推廣太陽(yáng)能，已取得了很大成績(jī)。在發(fā)

10、展家，印度 的光伏產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用市場(chǎng)居領(lǐng)先地位；據(jù)報(bào)道，目前已成為繼美國(guó)之后 的第二大單晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)。全國(guó)已有40萬(wàn)套光伏系統(tǒng)用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。并且，政府正在組織一些研究和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)開(kāi)展光伏器件與建筑相結(jié)合 的研究開(kāi)發(fā)。1997年12月18日印度政府宣布，到2002年要在全國(guó)范圍內(nèi)推廣150萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂。5中國(guó)中國(guó) 的太陽(yáng)能光伏技術(shù)也具有了一定 的規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止1997年底，我國(guó)已完成并正常使用 的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為1015MW，主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)居民 的供電。隨著光伏發(fā)電領(lǐng)域 的轉(zhuǎn)變，我國(guó) 的BIPV系統(tǒng) 的研究與開(kāi)發(fā)已取得了很大 的發(fā)展。“九五”期間我國(guó)在深圳、北京分別成功

11、建成17kWp、7kWp光伏發(fā)電屋頂并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。在世界銀行捐贈(zèng)及雙邊或多邊技術(shù)合作 的支持下，預(yù)計(jì)我國(guó)光伏市場(chǎng)年銷售量將以20 的年增長(zhǎng)速度發(fā)展，到2010年可望超過(guò)10MW.最近獲悉，香港特區(qū)政府為支持環(huán)保，香港 工業(yè)署日前撥款170萬(wàn)港元給香港理 工大學(xué)，建立第一座“光伏建筑”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以太陽(yáng)能為大廈提供部分電力。有資料對(duì)19841994年間 的光伏需求進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)并對(duì)到2010年可以安裝PV 的容量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果如表1所示。緊緊圍繞降低光伏發(fā)電成本 的各種研究開(kāi)發(fā) 工作一直在發(fā)達(dá)國(guó)家緊張地進(jìn)行。在光伏系統(tǒng)方面，目前已開(kāi)發(fā)出帶微型逆變器 的光伏組件，這將給光伏系統(tǒng)安裝及與建筑集成帶來(lái)革

12、命性 的變化。BIPV 的開(kāi)發(fā)是目前世界上大規(guī)模利用光伏技術(shù)發(fā)電 的一大研究熱點(diǎn)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家都在作為重點(diǎn)項(xiàng)目積極進(jìn)行。除了在屋頂安裝光伏電池板外，已推出了把光伏電池裝在瓦片內(nèi) 的產(chǎn)品。在飛速發(fā)展 的智能建筑（IB）中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）是一個(gè)重要組成部分。對(duì)于BIPV系統(tǒng)，其本質(zhì)上是屬于樓宇設(shè)備 的范疇，但在目前關(guān)于BAS 的資料中還沒(méi)有被納入其中。筆者認(rèn)為，BIPV系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)納入BAS.未雨綢繆，在實(shí)際建筑施 工中應(yīng)當(dāng)預(yù)留光伏陣列 的鋪設(shè)裝置；在綜合布線系統(tǒng)（PDS）中，應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)光伏設(shè)備 的接入端口和線路匣，為以后光伏組件與樓宇設(shè)備 的結(jié)合作準(zhǔn)備。隨著光伏組件 的廣泛應(yīng)用和價(jià)格大幅度下降，未來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化 的建筑物必定要配裝BIPV系統(tǒng)，同時(shí)這也是對(duì)IB 的一個(gè)重要補(bǔ)充?？梢灶A(yù)計(jì)，光伏