1 前言

　　隨著石化能源的逐漸枯竭，自然環(huán)境的惡化，人們越來越重視太陽能、風(fēng)能等可再生能源的利用。光伏建筑一體化建筑是光伏應(yīng)用形式中最接近人類生活的一種，其效果的好壞將直接影響到人們對光伏產(chǎn)品的映像。

　　2 光伏建筑一體化的定義

　　光伏建筑一體化（BIPV）技術(shù)即將太陽能發(fā)電（光伏）產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。BIPV即Building Integrated PV，PV即Photovolta-ic.光伏建筑—體化（BIPV）不同于光伏系統(tǒng)附著在建筑上（BAPV：Building Attached PV）的形式。

　　3 BIPV建筑設(shè)計(jì)中需注意的幾個問題

　　3.1 光伏組件的力學(xué)性能

　　作為普通光伏組件，只要通過IEC61215的檢測，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，這是通過嚴(yán)格的力學(xué)計(jì)算得到的結(jié)果。

　　3.2 建筑的美學(xué)要求

　　BIPV建筑首先是一個建筑，它是建筑師的藝術(shù)品，就相當(dāng)于音樂家的音樂，畫家的一幅名畫，而對于建筑物來說光線就是他的靈魂，因此建筑物對光影要求甚高。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，這個位置需要光線通透，這時就要采用光面超白鋼化玻璃制作雙面玻璃組件，用來滿足建筑物的功能。同時為了節(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，這時的旁路二極管沒有了接線盒的保護(hù)，要考慮采用其他方法來保護(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。

　　3.3 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，這會造成組件間的電壓、電流不同，這個時候可以考慮對建筑立面進(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。

　　3.4 建筑隔熱隔音的要求

　　普通光伏組件并沒有像中空玻璃一樣的隔熱空氣層，只是簡單地安裝在建筑物上或者支撐構(gòu)件上，和建筑物并沒有形成統(tǒng)一的整體。這時的光伏組件作為BIPV組件來使用往往會將大量的熱量帶入室內(nèi)，造成耗能和節(jié)能相矛盾的情況，同時也不能滿足建筑的隔音要求。這時可以將普通光伏組件做成中空Low-E玻璃的形式，這樣既能隔熱又能隔音�；蛘卟捎媚喜４髲B一樣的雙層外循環(huán)系統(tǒng)的幕墻形式。

　　3.5 建筑采光的要求

　　普通光伏組件為了提高效率，會將電池片間距縮小到2～5mm.但在BIPV組件中，要考慮到室內(nèi)的采光要求，這時要調(diào)整電池片間距到25mm左右，使組件的透光率在30％左右。

　　3.6 光伏組件安裝方便的要求

　　BIPV光伏組件作為建筑物的一部分，它安裝要求比普通組件的安裝要求高很多，難度大很多。一般BIPV組件安裝高度較高、安裝空間較小�？紤]到安裝方便，可以將光伏組件做方便拆卸的單元式幕墻形式，這樣既方便了安裝，同時也提高安裝精度。

　　3.7 光伏系統(tǒng)壽命問題

　　普通光伏組件封裝用的膠一般為EVA，由于EVA的抗老化性能不強(qiáng)、使用壽命達(dá)不到50年，不能與建筑同壽命。EVA發(fā)黃將會影響建筑的美觀和系統(tǒng)的發(fā)電量，所以設(shè)計(jì)師在選擇BIPV組件時應(yīng)該盡量避免使用EVA封裝的組件。Schott和Schuco現(xiàn)在已經(jīng)有PVB封裝的光伏組件，國內(nèi)還沒有廠家掌握這種技術(shù)。PVB已經(jīng)成熟應(yīng)用于建筑用夾膠玻璃的制作，用PVB代替EVA制作的光伏組件會有更長的使用壽命。盼望國內(nèi)光伏組件生產(chǎn)商盡快掌握PVB封裝技術(shù)。

　　普通光伏系統(tǒng)的大部分連接線都是敞開在大氣中，空氣對流充分，溫度低。BIPV建筑系統(tǒng)中的連接線大多都在幕墻立柱、橫梁等密閉結(jié)構(gòu)中，其溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通光伏系統(tǒng)電線所處的環(huán)境溫度，這對BIPV建筑系統(tǒng)中電線的要求也高很多。普通系統(tǒng)中，一般使用普通的聚氯乙稀銅線就能滿足要求。但在BIPV系統(tǒng)中，我們建議使用光伏專用電線：雙層交聯(lián)聚乙烯浸錫銅線。另外考慮到溫度對電阻的影響，BIPV建筑系統(tǒng)中選用的電線直徑應(yīng)該要比普通光伏系統(tǒng)大一些。

　　建議選擇著名國際品牌的連接器；有同事做過對比實(shí)驗(yàn)。性能優(yōu)異的連接器的防水性能和耐老化性能要比一般的連接器好很多。如果連接器的防水性能不好，這可能會導(dǎo)致大樓帶電。如果連接器的耐老化性能不佳，這將會導(dǎo)致系統(tǒng)漏電、電線氧化。

　　4 結(jié)束語

　　BIPV建筑設(shè)計(jì)應(yīng)把建筑的安全性放到第一位，在保證安全的前提下再來考慮優(yōu)化系統(tǒng)多發(fā)電。本文只提到了BIPV應(yīng)用中的一部分問題，還有很多問題有待大家共同探索和研究。