建筑百科 建筑构件 光电幕墙
光电幕墙 编辑

光电幕墙,即粘贴在玻璃上,镶嵌于两片玻璃之间,通过电池可将光能转化成电能。这就是--太阳能光电幕墙。它是用光电池、光电板技术,把太阳光转化为电能,它关键的技术是太阳能光电池技术。太阳能光电池是利用太阳光的光子能量,使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动,从而产生电压,这称为光电效应

基本信息


太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。为了把太阳能无污染地转换成可利用能源,光电幕墙技术应运而生。光电幕墙(屋顶)是将传统幕墙(屋顶)与光生伏打效应(光电原理)相结合的一种新型建筑幕墙(屋顶)。这种新兴的技术,将光电技术与幕墙系统技术科学地结合在一起。

光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外,最大的特点是具有将光能转化为电能的功能。太阳电池利用太阳光的光子能量,使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动,从而产生电压。  

发展情况


早在100多年前,人们就发明了光电模板,即利用光照使浸入电解液的锌电板产生电流。到了1954年,美国研究人员使用元素硅取得巨大成就,光电模板首先被用在宇宙航行上。现在,人们越来越关注健康,绿色环境意识日益增强,科技发展进步已将光电模板装入幕墙中变为可能,使用光电幕墙的时候到了。

进入90年代后,随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视,一些国家纷纷实施、推广太阳能屋顶计划,并提出了“建筑物产生能源”的新概念,由此推动了光电技术的大规模开发与应用。美国、日本、德国、意大利、印度等许多国家都已建有太阳能屋顶或外墙的建筑。

在1991年慕尼黑最大的建筑行业展览会上,德国的旭格公司首先展出了光电幕墙,这是一个发展项目,也是将光能应用于建筑装饰业的开始,引起了专业人士的关注。

光电幕墙还提供了一种与众不同的造型,因为这是科技发展进步的标志,也是企业文化不可或缺的一个要素。

玻璃工程案例

世界上最大的太阳能屋顶光电系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。

该系统由7812块西门子单晶硅组件组成方阵,每块功率130W,总容量超过IMW,所发电力与20KV电网相联,每年能发电100万KWH,足够340户德国家庭使用。

Marina Pinnacle

该项目坐落于中东迪拜,为一幢250米高、全单元式幕墙的酒店式公寓。

证大喜玛拉雅艺术中心

该项目坐落于上海浦东,由日本著名建筑大师矶崎新设计。包括酒店、办公楼、异形体等建筑。 整个幕墙面积超过6万平米。

国内案例

江西天工开物国际论坛会址

该项目坐落于江西新余,为一全木结构外加全玻璃幕墙及采光顶建筑,造型新颖。 江西新余自然科学博物馆

该项目坐落于江西新余,主要外墙系统包括40m高的玻璃墙和双曲面的金属屋面,立面幕墙采用外循环双层幕墙。

佘山高尔夫别墅(1号地块)

该项目坐落于 上海松江佘山区域,位于高尔夫别墅区的1号地块,由20余栋顶级别墅组成,外墙系统主要为欧式石材幕墙。

江苏东台磊达国际大酒店(五星级)

该项目坐落于东台市中心,包括酒店主体楼、康体楼、娱乐楼、餐厅、会所等建筑。由香港著名建筑师巴马丹拿(P&T)设计。

宁波联盛国际商业广场

该项目坐落于宁波鄞州中心区,包括一幢异形高层办公楼和大型绳索状商业裙楼。

宁波东部新城B2地块商务办公楼

该项目位于浙江宁波,包括一幢高层办公塔楼和裙房。

宁波东部新城B4地块商务办公楼

该项目位于浙江宁波,包括一幢办公塔楼和裙房。

江苏吴江商业银行盛泽支行

该项目位于吴江盛泽,包括一幢11层高的办公塔楼和三层的银行业务裙房。

上海陆家嘴时代金融中心

该项目坐落于中国上海的浦东开发区,包括一幢47层楼的办公楼,和一座6层高的裙楼,主入口建上海第一幅单层索网幕墙。

主要幕墙系统包括单元式玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、玻璃肋系统、拉索幕墙等。

北京澳特莱食品加工园

该项目坐落于北京中关村内,包括厂房、研发中心、专家楼等,主要为2008北京奥运会提供食品配送服务。

宁波老外滩幕墙维修

该项目坐落于浙江宁波市,整个建筑群有多幢多层房屋构成,建筑风格别具特色。幕墙由木条幕墙和玻璃窗组成,2003年建成后陆续发生漏水情况。

福记多鲜乐(上海)研发中心大楼

该项目坐落于中国上海的嘉定区,包括一幢多层的办公楼 和研发中心,主要幕墙系统包括框架式玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、U型玻璃、点式玻璃、玻璃肋系统等。

浙江利时大厦

该项目坐落于浙江宁波,包括一幢多层的高级商务办公楼,主要幕墙系统包括玻璃幕墙、石材幕墙、U型玻璃等。

浙江桑德兹大厦

该项目坐落于浙江宁波,包括一幢多层的高级商务办公楼,主要幕墙系统包括玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙等。

浙江宁波南部商务区

该项目坐落于浙江宁波鄞州南部商务核心区,包括多幢高层和多层建筑,主要幕墙系统包括玻璃幕墙、陶土板幕墙、不锈钢板、折叠陶土遮阳板等计

财富中心二期,北京 国贸三期,北京 越洋广场,上海

Ocean Height,迪拜 恒隆广场2期,上海 嘉华中心,上海

京澳中心,北京 琶洲香格里拉大酒店,广州 世茂大酒店,南京。

经济分析


地球上每平方米土地每年所获得的太阳直射光和斜射光平均为1000千瓦时,怎样才能有效利用大自然所赋予的宝贵财富呢?现在,人们越来越关注健康,绿色环境意识日益增强,科技发展进步已将光电模板装入幕墙中变为可能,使用光电幕墙的时候到了。

随着节能和环保的需要,我国正在逐渐接受这种光电幕墙。为了满足国内需求,民营企业振海集团已与在世界光电幕墙领域居领先地位的PSI-皮尔金顿太阳能国际有限公司合作,引进、生产这种光电幕墙。

但是我国太阳能辐射能量密度最大的地区是西藏,可以达到0.266KW/㎡(数据来自网上),9 [, J2 Z; @# Q D& c& b0.267KW/㎡*10000㎡*20%(光伏电池效率)*10%(日光斜射折合的有效平均面积)*95%(光伏控制系统)*80%(电池充电效率)*95%(电池放电效率)*85%(逆变器效率很多商家吹嘘能达到90%,其实很少)*95%(稳压器效率)=31.13KW。(也可以换个地区,四川:0.118*116.6=13.76KW(平均))西藏理论上:31.13*8760H/Y=272698.8KWH*0.5元/KWH=136349.4元,成本:10000㎡*10000元/㎡=1亿,1亿/13.6万/年=735.3年,也就是说如果设备一直可以运行的理想状态下,需要735.3年才能收回成本。这么长时间,这个幕墙的主体结构估计已经降解了。这么算来,现在做光电幕墙太不切实际了,等光伏电池的转换效率能达到80%再说吧!

光电幕墙的造价:10000元/平米

普通的玻璃幕墙的造价不到1000元/平米

BIPV的要1W多点

非晶硅每平米整体报价大概在5K-8K左右。

工作原理


设计光电幕墙需考虑电池、模板、导线和变压器各个因素,各电池组成模板,各模板组成小分格,并通过导线连接,所有导线又组成一个PV变压器。一个PV变压器是一个封闭的幕墙部分,每套光电设备可由一个或多个变压器组成。每套光电设备都先产生直流电,再由直流电转变成交流电,并由电压网传输,逆整流器再将230/400伏的电压转变成频率通常为50赫兹的电能。

晶体电池通过导线相互连通,并被接在大表面的模板上,这些电池被嵌入坚硬的树脂玻璃中,导线可接在模板背面或玻璃边缘。作为模板一个组成部分的非晶体是一个完整的平面,相互连通,被嵌入两块玻璃和透明度高的树脂中。所有模板都可作为幕墙的建筑材料使用,这些模板极为坚固,电绝缘性好,符合二级安全标准。采取这些措施后,即使发生失误,在可触摸部位也不会出现危险的电压。光电模板具备抵御外界环境侵扰的能力,或在臭氧,或在酸雨,或在零下50至90℃的环境中,光电模板仍可使用几十年,而且是极为美观的造型材料。

优点


它不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染,可用来发电。由于能发电,可少交电费,在国外还可将多余的电卖给电业局。由此可见,光电幕墙本身就是效益。光电幕墙加装光电模板后,可节省传统的建筑材料,比如光电模板可代替抛光的自然建材。光电幕墙也大大减轻了环境的负担,因为它保护自然资源免受损失。

在传统的发电厂内,最常见的是用化石类燃料发电,而用光电模板发电100千瓦时,可省油26升或省煤50千克,这也意味着少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮的氧化物。

缺点


光电幕墙先不要说光伏电池的价格,只是外侧的高透光率的玻璃的价格就很贵。而且现在大多还依赖进口。

太阳能电池的价格现在也很昂贵,而且转换效率很低,一般的都不到20%,而且是阳光直射,阴天的时候就发挥不出作用,并且墙面每天日照时间一般不会很长,而且大部分时间都不是直射,这样一来,效率几乎达不到2%,花很高的成本做成很不实用的东西,这就是光电幕墙不能推广的原因。

特点


光电幕墙的特点是:

1)节约能源——由于光电幕墙作为建筑外围护体系,并直接吸收太阳能,避免了墙面温度和屋顶温度过高,可以有效降低墙面及屋面温升,减轻空调负荷,降低空调能耗。

2)保护环境——光电幕墙通过太阳能进行发电,它不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染。

3)新型实用——舒缓白天用电高峰期电力需求,解决电力紧张地区及无电少电地区供电情况。可原地发电、原地使用,减少电流运输过程的费用和能耗;同时避免了放置光电阵板的额外占用宝贵的建筑空间,与建筑结构合一省去了单独为光电设备提供的支撑结构,也介于了昂贵的外装饰材料,减少建筑物的整体造价。

4)特殊效果——光电幕墙本身具有很强的装饰效果。玻璃中间采用各种光伏组件,色彩多样,使建筑具有丰富的艺术表现力。同时光电模板背面还可以衬以设计师喜欢的颜色,以适应不同的建筑风格。

中国并网发电


目前国内已建成的最大薄膜电池太阳能光电幕墙。

安装面积为2500平方米的浙江正泰太阳能科技有限公司C厂房非晶—微晶双结薄膜电池太阳能光电幕墙,近日顺利实现了并网发电。这个于去年申报成功的国家金太阳示范项目工程,经正泰国际太阳能专家与科技人员的日夜攻关,由正泰太阳能系统事业部、薄膜生产部门、质量部门以及外协加工单位密切协同,出色地完成了幕墙的设计、组件生产制作、外协加工和运输安装调试工作。

薄膜光电幕墙相对晶硅光电幕墙而言,成本较低,还能在弱光条件下,吸收能量发电。由多个电池方阵组成的浙江正泰太阳能510KW光电建筑项目将于今年年底全部建成,预计年发电量达55.88万KW/H。


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