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太阳能建筑一体化

    太阳能建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,简称BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力,同时作为建筑结构的功能部分,取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等,也可以做成光伏多功能建筑组件,实现更多的功能,如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等, 使物质资源充分利用,发挥多种功能,提高建筑物科技含量。


BIPV概念示意图

    从目前来看,光伏与建筑的结合有两种方式:一种是建筑与光伏系统相结合(BIPV);另外一种是建筑与光伏器件相结合(BAPV)。

    (1)建筑与光伏系统相结合(BAPV),把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联,系统也可以与公共电网联接,为用户提供电力并把多余电能输送至公共电网的光伏系统。现阶段是公司或个人满足自用电力而消费太阳能的主要途径。

    (2)建筑与光伏器件相结合(BIPV),建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃,目的是为了保护和装饰建筑物。如果用光伏器件代替部分建材,即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户。

    从光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳板等八种形式,如下表:

BIPV 形式 光伏组件 建筑要求 类型
光伏采光顶(天窗) 光伏玻璃组件 建筑效果、结构强度、遮风挡雨 集成
光伏屋顶 光伏屋面瓦 建筑效果、结构强度、遮风挡雨 集成
光伏幕墙(透明幕墙) 光伏玻璃组件(透明) 建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨 集成
光伏幕墙(非透明幕墙) 光伏玻璃组件(非透明) 建筑效果、结构强度、遮风挡雨 集成
光伏遮阳板(有采光要求) 光伏玻璃组件(透明) 建筑效果、结构强度、采光 集成
光伏遮阳板(无采光要求) 光伏玻璃组件(非透明) 建筑效果、结构强度 集成
屋顶光伏方阵 普通光伏电池结合 建筑效果 结合
墙面光伏方阵 普通光伏电池 建筑效果 结合

    从建筑、技术和经济角度来看,BIPV有以下诸多优点:

    (1) 联网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面上,无需额外用地或增建其他设施,这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。

    (2) 可原地发电、原地用电,在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。对于联网户用系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网。由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力,增加了供电的可靠性。

    (3) 白天是电网用电高峰,同时也是光伏阵列发电最多的时候。BIPV 系统除保证自身建筑用电外,还可以向电网供电,从而缓解高峰电力需求。

    (4) 由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上,吸收太阳能、转化为电能大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,有效节省了能源。


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