太阳能光伏幕墙在绿色建筑中应用

2主要内容绿色建筑为什么需要能光伏？能光伏与建筑的结合案例介绍谨以人类对长生不死的神兽信仰“

的来建立可持续家园。这绝非赶时髦或沽名钓誉的建筑哲学，也是

得以留给子孙的一丝希望。”理想，来呼吁以绿色建筑，而是地球号太空船中

的古希腊神话中有一种名叫的怪兽，可以吞食自己不停生长的尾巴而长生不死。象征不断改变形式但永不的一切物质与精神的统合，也隐喻着与再生的循环。由于可完全不靠外界食物而常存，富有神秘、、生生不息的气氛，因此一些西洋炼金术或早期神秘教派，常以为其图腾标志。人类如果能像一样，不消耗外界食物资源而自我生生不息的话，世界上就能减少绝大部分的资源掠夺与社会争端，也就不会导致今天的地球环境

了。一、绿色建筑为什么需要

能光伏？绿色建筑的三个目标舒适健康的人居环境最少的消耗自然资源最少的影响外界环境BuildingImportGreenBuildingImportExportExportresourceRubbishPolluteresourceRubbishPollute中国

能资源分布情况53000亿元绿色建筑节能幕墙光伏建筑光热建筑“十二五”期间完成新建绿色建筑10亿平方米；到2015年末，20%的城镇新建建筑达到绿色。新建&

既有建筑10亿平米300元/平米人均产值50万元/年12万人增量成本经济效益解决就业150元/平米人均产值50万元/年1500亿元6万人6，中国发改委价格司发布：发改价格[2013]1638号要点如下：（1）3个分区标杆电价（统购统销模式）：0.90、0.95、1.0元/kWh；234对于分布式光伏自用电，给以0.42元/kWh的补贴；分布式光伏的反送电量按照当地脱硫电价收购＋0.42元/kWh；执行期原则上20年.2013年

光伏电价政策等级（住宅建筑）一般项数（共40项）优选项数（共9项)节地与室外环境（共8项）节能与能源利用（共6项）节水与水资源利用（共6项）节材与材料资源利用（共7项）室内环境质量（共6项）运营管理（共7项）★423324-★★5344353★★★6455465等级（公共建筑）一般项数（共43项）优选项数(共14项)节地与室外环境（共6项)节能与能源利用（共10项)节水与水资源利用（共6项)节材与材料资源利用（共8项）室内环境质量（共6项）运营管理（共7项）★343534-★★4646456★★★58575610《绿色建筑评价标准》GB/T

50378—2006，自起实施等级（层建筑）一般项数（共49项）优选项数(共17项)节地与室外环境（共7项)节能与能源利用（共12项)节水与水资源利用（共7项)节材与材料资源利用（共9项）室内环境质量（共7项）运营管理（共7项）★454644-★★5757557★★★610686612一、绿色建筑为什么需要能光伏？Four

levels

of

certification

(LEED

的四个指标)Project

ChecklistPossible

PointsSustainable

Sites（综合选址）14Water

Efficiency（水资源）5Energy

&

Atmosphere（能源与大气）17Materials

&Resources（材料与资源）13Indoor

Environmental

Quality（室内环境质量）15Innovation

&

Design

Process（设计创新）5Project

Totals（总分：）691Certified

(认证)26--322Silver

(银奖)33--383Gold

(金奖)39--514Platinum

(白金奖)52--69一、绿色建筑为什么需要

能光伏？1、合理的场地布置和建筑设计优先2、提高建筑物本身的保温隔热的能力如：建筑节能3、使用节能高效设备主动优化4、使用可再生能源5、科学合理的运行管理应根据区域气候特点和居民生活方式，因地制宜，着眼于降低总能耗：对于北方城市，应尽量降低采暖能耗，提高围护结构保温性能和热源效率，改善供暖末端调节技术和设施；对于长江流域，宜发展多种热泵技术，提倡分时、分空间间隙使用空调采暖技术，尤其要加强自然通风设计；对于我国南方建筑，应积极应用自然通风和外部遮阳设计技术，不宜采用集中供冷技术。我国大型公共建筑不足城镇建筑总面积的4%,但建筑能耗却占我国城镇建筑总能耗的

20%以上。例如，对于大型公共建筑的外窗设计应可开启，通过对自然通风的调节，减少对机械通风的依赖。一、绿色建筑为什么需要能光伏？10绿色建筑为什么需要能光伏？能光伏与建筑的结合案例介绍薄膜电池建筑用电池组件种类:晶体硅双玻组件刚性多晶硅效率最高15－18％单晶硅效率最高16－20％TPT背板非晶硅效率较低6－10％CIS效率较低9－12％柔性140—160W120—140W50W—80W60—100W建材型光伏构件的重要性电池与建筑材料复合在一起、成为不可分割的建筑材料或建筑构件。(BIPV)能级硅锭加工硅片晶体硅电池加工薄膜电池系统系统设计材料购置装配加工现场安装运营服务光伏原材料(BIPV)组件生产环节建筑、结构、艺术、热工电子、电力、能源、环境建筑光伏设计的七大要素电气设计保证建筑物不因光伏系统的附加影响其艺术性。建筑设计结构安全性，电气安全性与建筑同

周期系统稳定建筑设计建筑整体布局结构安全性设计光影分析电池的选择组件设计（透光、散热）系统的热工性能支撑系统设计电气设计电池阵列设计逆变器设计与选型并网设计防雷设计年发电量经济效应分析社会效应分析七大要素Pm

effec=

Pm×[1+a（T-

25℃）]其中：

Pm

effec--为电池组件在T温度工作时(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大输出功率；Pm------为电池组件在25℃，标准测试条件下(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大输出功率；a

------为电池组件的功率温度系数（A-si最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.19%，C-si、P-si电池最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.5%）举例说明：如果两种电池的Pm都是1000瓦，都在60℃的温度下工作，这时C-si，P-si的Pm降到825瓦，A-si的Pm降到933.5瓦，因此A-si电池多发电108.5瓦，相当于多发电13.2%。——散热分析（温度效应）：温度上升会影响电池板 填充因子（FF）的数量，温度越高填充因子就越少,组件效率就越低。因此当电池的工作温度升高时，电池都会出现Pm下降的情况，但下降幅度是不同的。计算公式如下：光伏幕墙的隔热性能与GBT50189的协调性研究非晶硅与单晶硅温度变化下的效率比较SevereCSevere根据一月份和七月份的空气平均平均温度，我国分成5大建筑气候区。Climate

region（气候分区）Mean

Temperature

inColdest

Mon.HottestMon.Severe

Cold

（严寒）≤-10℃Cold

（寒冷）-10～0℃Hot

Summer

Cold

Winter

（夏热冬冷）0～10℃25～30

℃Hot

Summer

Warm

Winter

（夏热冬暖）>10

℃25～29

℃Temperate

（温和）0～13℃18～25

℃光伏构件的保温隔热性U（W/m2K）Sc严寒地区A区小于等于2.5严寒地区B区小于等于2.6寒冷地区小于等于2.70.5夏热冬冷地区小于等于3.00.4夏热冬暖地区小于等于3.50.35类别U值W/m²K遮蔽系数6mm单片透明玻璃5～6W/m²K0.96～0.996mm镀膜玻璃5～6W/m²K0.25～0.90透明中空玻璃3.0

W/m²K0.86～0.88镀膜中空玻璃2.9

W/m²K0.20～0.80Low-e中空玻璃2.0

W/m²K0.25～0.70非晶硅夹胶玻璃5.5

W/m²K0.26非晶硅中空玻璃2.5

W/m²K0.25类别(G值)单层玻璃80%无涂层双层玻璃30-70%阳光控制膜双层玻璃10%非晶硅A-SI双层玻璃11%外部软百叶窗（白色）9%PV具有良好的遮阳性能电池占组件的面积比G值透光率90%15%10%80%20%20%75%22%25%70%24%30%60%29%40%50%34%50%40%39%60%30%44%70%A：作为中空玻璃外层使用B：作为中空玻璃内层使用C：置双层玻璃之中？？组成中空玻璃与建筑结合的热工问题电池片使用温度吸热板芯温度光伏构件光热构件中空玻璃——双层光伏幕墙热性能研究——光伏屋面热性能研究非晶硅薄膜电池26B光伏板外表面辐射强度逐时变化值平台界面光伏板外表面全年风速逐时变化值全年室外大气温度逐时变化值CellTemp

(C)Jan

Feb

Mar0.51.01.5Gross

DCPower

(kW)光伏板发电量计算的全年逐时变化值2.0光伏背板温度计算全年逐时值ime

Series6040200JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec四个典型日的流通通道出口通风量变化曲线冬季室外大气温度和出口通风量逐时变化值Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec夏季出口通风量的逐时变化值冬季典型日9、12、16点温度分布图平台界面-流通通道冬、夏季热工性能模拟冬季典型日9、12、16点速度分布图夏季典型日9、12、16点温度分布图夏季典型日9、12、16点速度分布图测试地点的流通通道剖面图BIPV光伏围护结构的测试地点通道内温度和风速测点布置6#温度测点风速测点45#温度测点风速测点3无通风道测试位置形成风道测试位置——中空光伏幕墙热性能研究室内外温差增大能量按照

结构层高3米，标跨6米，对应室内6*6平米室内能量增加度W/m²W/m²夏季30-25=55*3=1515*3*6/6*6=7.5冬季20-0=2020*3=6060*3*6/6*6=30南方地区夏季：1平米玻璃幕墙的建筑，每天平均使用时间12小时，按南方地区全年使用空调时间按一半计算。1年多耗电：7.5*12*365*0.5/1000=16.4北方地区冬季：1平米玻璃幕墙的建筑，每天平均使用时间12小时，按北方地区全年使用空调时间按一半计算。1年多耗电：30*12*365*0.5/1000=65.7假设立面光伏系统每瓦每年产生电能0.84度，则北方地区每平米设置光伏电池大于65.7/0.84=78.2瓦，南方地区每平米设置光伏电池大于16.4/0.84=19.5瓦,则建筑产能与节能达到平衡。北方地区

结构每平米设置光伏电池大于80瓦，南方地区结构每平米设置光伏电池大于20瓦，则光伏采光幕墙的热工系数可以比《公用建筑热工规范》要求增加3W/m²K

。绿色建筑为什么需要能光伏？能光伏与建筑的结合案例介绍22.39N

113.65E拥有600公里的海岸线，上百个岛屿，每年近2000小时的日照资源，2.7米/秒的年平均风速，1770毫米的降雨量。6.

建筑功能：办公、会议、

、展示厅、咖啡厅序号技术名称应用规模1高性能玻璃高性能玻璃High

performance

glassSC<0.3

Visible

light

transmittance

>0.5>4500m22自然通风Natural

ventilation-3智能调光玻璃Smart

glass简单的技术200m24能Solar

energy堆砌-5238kWp智能微电网

In ligent

microgrid6排风热回收系统Exhaust

air

heat

recovery

system-7CO2新风控制系统CO2

Outdoor

air

control

system-8直流无刷风机盘管Brushless

DC

fan

coil

units-9温湿度独立控制系统independent

temperature

and

humidity

controlsystem2000m210建筑能源管理系统Building

energy

management

system-11雨水回收利用系统Reuse

of

rainwater-12导光管Light

pipe2*15m13节能产能电梯Energy

protecting

elevator314建筑调适Build

commissioning-各种通风技术减少空调使用量能的地方玻璃幕墙水平通风和垂直通风相结合筒热通道底层大开敞光伏+遮阳、采光顶、幕墙、雨篷—所有能做充分考虑经济、高效、安全光伏光热

幕墙---热电联产能建筑及热电联产办公楼宇的智能微电网支持计算机主机的CPU系统计算机云系统支持设置加班层，降低大型空调机组的使用量计算机云系统降低设备能耗计算机云系统与智能微电网及空调设备的耦合室内灯光、内窗帘、材料选择等与建筑自然采光的结合（光导管）灯光照明与窗帘的智能化控制策略室内水景和园林水景与中水系统相结合室内