光电幕墙技术及应用

光电幕墙技术及应用（精选四篇）

光电幕墙技术及应用 篇1

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, 这是将光能应用于建筑装饰业的开始, 引起了专业人士的关注。

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。光电玻璃幕墙技术可广泛用于建筑物的遮阳系统、建筑物幕墙、光伏屋顶、光伏门窗等光伏发电。也可用于边远山区居民、交通、通信、气象、军事等部门, 如电视转播站、卫星地面站、微波中继站、公路及铁路信号灯、农用光伏系统、航标灯、灯塔等。专家们预言, 这种采用光—电建筑一体化组件的光电玻璃幕墙将成为21世纪的并网太阳能发电系统最为走俏的工程。在国际上, 太阳能电池在建筑物上使用与制造光电玻璃幕墙相结合的发展尤为迅速, 其市场发展前景十分看好。

2 光电幕墙的概念

光电幕墙是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体的新型建筑幕墙, 它集合了太阳能光电技术与幕墙技术, 是一种新型的功能性建筑幕墙。这种新型的功能性建筑幕墙, 集合了太阳能光电技术与幕墙技术, 可以充分发挥环保节能的巨大功效。光电幕墙采用光电池技术, 把以前被当作有害的因素而屏蔽掉的太阳光, 转化为能被人们利用的电能, 它的核心技术是太阳能光电池技术。这种电能还是一种净能源, 发电过程不消耗燃料, 无噪声污染, 在最大程度上体现了目前工业产品环保、节能的发展趋势, 充分体现了建筑智能化的特点。

光电幕墙光伏系统包括作为光电幕墙面板的光电板 (即太阳能光伏电池) 、太阳能控制器、蓄电池组、逆变器、负载等。其工作过程是:光电幕墙在太阳照射下, 由光电板产生直流电, 通过多极集电, 即在太阳能控制器的控制下将光电幕墙产生的直流电通过蓄电池组储存起来, 使用时, 蓄电池组输出的直流经过逆变、变压等过程, 转化成可供使用的交流电, 送入供电网络或直接驱动负载。

3 光电幕墙工作原理

光电幕墙在太阳照射下, 由光电板产生直流电, 通过多极集电, 即在太阳能控制器的控制下将光电幕墙产生的直流电通过蓄电池组储存起来, 使用时蓄电池组输出的直流经过逆变、变压等过程, 转化成可供使用的交流电, 送入供电网络或直接驱动负载。

光电幕墙的关键是光电池技术, 现在工业化生产的太阳能电池主要是硅系列, 一般选择单晶硅, 多晶硅以及非晶硅这几种材料来复合加工。在这三种材料当中, 单晶硅在光电转换方面的功能最为强大, 多晶硅第二, 而非晶硅则是三者中相对最弱的。

单晶硅太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料, 纯度要求高 (99.999%) , 成本高, 光电转换效率最高, 可达15%~20%;多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多, 其光电转换效率约12%, 稍低于单晶硅太阳能电池, 但是材料制造简便, 节约电耗, 总的生产成本较低, 因此得到大量发展。随着技术的提高, 目前多晶硅的转换效率也可以达到14%左右;非晶硅太阳能电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳能电池, 它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同, 硅材料消耗很少, 电耗更低, 非常吸引人, 目前非晶硅太阳能电池存在的问题是光电转换效率偏低, 国际先进水平为10%左右, 且不够稳定, 常有转换效率衰降的现象, 所以尚未大量用于作大型太阳能电源, 而多半用于弱光电源, 如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降问题克服后, 非晶硅太阳能电池将促进太阳能利用的大发展, 因为它成本低, 重量轻, 应用更为方便, 它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。

4 光电幕墙系统设计

光电幕墙是能够利用光伏效应把太阳能转化成电能的新型建筑幕墙, 它主要由幕墙支承结构、含有光伏电池组的光电板、连接电路、控制系统、逆变器以及蓄电池组等部分组成, 它的关键技术是光伏电池技术, 而光伏电池的工作原理是光伏效应。如何有效的发挥光伏效应的效率, 为人们提供最多的电能, 同时保证系统的运行稳定与安全, 是光电幕墙系统设计的重点。

4.1 总体设置原则

(1) 根据建筑物所处的气候条件、周边环境、使用功能、建筑外形、财务投资状况等因素, 进行综合技术经济分析, 确定光电幕墙的使用面积、基本形式和安装方位, 并根据建筑物的电气设计方案, 确定光电幕墙系统的供电负载以及物理和电工性能要求。

(2) 光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家、行业标准和技术规范, 满足建筑装饰性和抗风、抗震、平面内变形等建筑安全要求, 符合建筑设计的气密性、水密性、耐撞击、隔声、保温等技术标准, 并且要确保用电过程中的安全, 避免安全事故的发生。

(3) 电气系统的设计要遵循《民用建筑电气设计规范》的标准。电缆线的规划分布要科学规范, 并方便检修工作的开展, 而且外部形态的美观也是应该遵循的设置原则。

(4) 光电幕墙的建筑设计阶段还要考虑光伏列阵对建筑物本身物理性能的影响, 特别是建筑物的热环境。

(5) 应该综合建筑功能以及立面效果的角度来进行综合考量。

(6) 因为要实现太阳能的最高效利用, 所以在产品的安装设置中要遵循朝阳的原则。一般来说, 光电幕墙要安装在楼房中受阳光照射时间长的那些部位, 如女儿墙、墙楣部分或屋顶等;通常光电幕墙应面南, 或在东南和西南之间, 在一定条件下也可面东和面西。

4.2 幕墙支承结构

光电幕墙的结构设计内容主要包括幕墙结构类型的选取、幕墙节点设计、系统连线方式等。光电幕墙可以采用构件式、单元式等结构形式, 可以是隐框幕墙、明框幕墙、点式幕墙等。但光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家、行业标准和技术规范, 满足建筑装饰性和抗风、抗震、平面内变形等建筑安全要求, 符合建筑设计的气密性、水密性、耐撞击、隔声、保温等技术要求, 同时要保证用电安全, 具有可靠的电绝缘性, 能有效保护所集成的电池及导线等元器件, 即使在雨雪等恶劣天气情况下, 都不能出现漏电、短路等问题, 更不能在可触摸部位出现危险的高电压。在设计时应充分利用幕墙骨料内部的空腔, 把电线隐藏起来, 实现简洁的墙面效果。光电幕墙的结构设计还要考虑到便于使用过程中的维护和维修需要, 设置必要的清洗和维护设施。

4.3 光电板

多个太阳能电池之间由导线连接在一起, 最终构建成一个完整的光电板。光电板的规格要结合实际施工中的规划方案来决定。光电模板作为幕墙的建筑材料使用, 必须具备建材所要求的几项条件:坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户、天窗等, 则必须满足透光要求, 既可发电又可采光。除此之外, 还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素。

4.4 连接电路

电池之间的连线方式取决于系统设计对光电板输出电压的要求, 采用串联或者并联连接。设计过程中尽量考虑将电缆线安装在幕墙横、竖料的不可见内腔, 同时要考虑便于拆卸维修, 电路布线稳固、快捷。雨雪等恶劣天气情况下, 不会出现漏电、短路等问题。

4.5 控制系统

光电幕墙的控制系统主要包括蓄电池组的充放电控制器、发电系统的过载保护、供电配电系统等, 对于带有蓄电池组的光电幕墙系统来说, 由于受天气影响使得光电板输入能量很不稳定, 必须采用可靠的充放电控制设备对它的充、放电条件加以规定和限制, 有效地避免蓄电池组的过充电和深度放电, 以最大限度的利用蓄电池组的性能和使用寿命。

4.6 逆变器

光电幕墙中所运用的光伏电池以及蓄电池所提供的是直流电, 一般情况下除了那种专用的直流设备以外, 都要将直流电转变为交流电才可以更多的投入使用, 而逆变器的使用就是为了将直流电转变成交流电。逆变器包括单独运行以及并网运行这两种形式, 单独运行一般应用于单独运行模式下的光电幕墙, 而并网运行则一般应用于并网运行模式下的光电幕墙。在逆变器的选择上有一定的标准, 尽可能选择电压稳定性能较高、波形失真度较小以及更易于维护工作的开展的逆变器应用在光电幕墙系统中。

4.7 蓄电池组

在选择含有蓄电池的光伏发电系统时, 要综合考量选取最为合适的电池类型及型号。对于蓄电池组的选择有一定的标准, 要尽可能的选择自身消耗电能较低, 使用期限长, 以及放电能力较强、充电较快的蓄电池, 这样一来能够达到降低维护次数, 易于适应工作温度, 以及降低成本的效果。现在较为合适的蓄电池种类一般包括铅酸蓄电池以及镉镍蓄电池。

5 光电幕墙工程实例

目前国内外光电幕墙主要应用在高科技大楼、展览中心等重要工程, 向人们展示21世纪建筑节能、环保及高科技的理念。

5.1 新慕尼黑贸易展览中心

现在, 在全球范围内来说, 位于新慕尼黑贸易展览中心的太阳能屋顶光电系统是最大的, 它包括7812块西门子单晶硅组件, 其中每一块单晶硅组建的功率都高达130W, 这一系统供给的电力能源和20k V电网连接, 每年可以提供电力高达100万k Wh, 能够满足将近350户的家庭共同使用。

5.2 方大集团科技中心工程

在2002年落成的方大集团科技中心工程中, 成功地采用了“方大牌”光电幕墙。该大楼位于深圳市南山区高新技术产业园内, 建筑层数20层, 建筑高度97m, 总建筑面积约30500m2。电梯筒顶部采用光电幕墙, 光伏电池的面积约93.8m2, 设计峰值功率可达10.3k W, 是我国第一幢光电幕墙大厦。方大集团科技中心的光电幕墙每年发电约14515k Wh。在25年的设计寿命期间, 共可发电约362880k Wh, 其节能效果十分明显。

5.3 已建成的其他实例工程

以下是目前已建成的其他部分实例工程:

(1) 德国慕尼黑银行光电幕墙:面积350㎡, 功率35k W。

(2) 丹麦太阳公寓光电屋顶:面积970㎡, 功率106k W。

(3) 北京奥体中心体育场光电幕墙:面积285㎡, 功率30kw。

(4) 青岛客运站光电幕墙面积950㎡, 峰值功率103k W。

(5) 威海市民文化中心光电幕墙面积7800㎡, 峰值功率820k W。

(6) 浙江义乌国际商贸城三期工程, 平均每年的发电能力大约为152万k Wh, 是目前国内单一屋顶上最大的太阳能光伏发电电站。

6 总结

总的来说, 太阳能对于我国而言是分布范围最广且能够再生的资源, 在建筑工程中的广泛应用, 能够提升能源的供应率, 对可持续发展道路政策有着极为重要的现实意义, 是未来经济可持续发展的必要前提。现如今, 光电幕墙材料的进一步改革创新, 生产技术的提升以及规模的扩大, 都为光电幕墙产品带来了更多的发展机遇, 将会被更多的应用在建筑工程中, 而产品的价格也会慢慢调整到能够被接受的范围。光电幕墙未来的前景十分可观, 它定会得到更为广泛的关注。

参考文献

[1]邵长健.《光电幕墙系统设计及工程应用研究》.

[2]龙文志.《光电幕墙及光电屋顶》.

[3]龙文志.《太阳能光伏建筑一体化》.

[4]张或, 李小燕, 杨磊.《光伏建筑一体化的形式及应用》.

光电幕墙技术及应用 篇2

关键词：建筑幕墙；密封胶设计；应用技术；问题探讨

建筑幕墙作为业主非常关注的部分，素有建筑衣服之称，也就是说，建筑幕墙是展现建筑形象的最佳部位。事实上，建筑幕墙属于建筑的外围护结构，是分割建筑外部与内部的重要设施，也是室内舒适度提升的关键。而外墙施工过程中，密封胶是必不可少的材料，起到的不仅是连接幕墙各个板块的桥梁作用，更是保证幕墙的气密性与水密性的关键。以下就几种幕墙的密封胶应用进行研究，就幕墙密封胶的设计特点与应用情况进行分析。

一、密封胶在多种类型的幕墙中的应用

1、单元式玻璃幕墙

单元式的玻璃幕墙主要是为了解决漏水的问题而设计的，一般来说都采用等压原理。当遇到下雨、需要清洗幕墙、或者幕墙范围内有需要水通过的通道、亦或者是存在能够让水运动的动力等情况时，幕墙的设计需要考虑到漏水的情况。通常来说，幕墙漏水的情况大部分是因为压力差造成的，因此幕墙室外的水分进入了室内，如果墙体有裂缝或者坡口，再加上室外的压力比室内大时，很容易产生漏水现象。通常，传统的防水方式无非就是减少施工时幕墙出现的裂缝和坡口，或者使用密封胶对裂缝或者坡口进行堵塞，阻止水流的进入。

2、框架式玻璃幕墙

框架式的玻璃幕墙一般使用的是硅酮类的结构胶来将建筑物外立面的玻璃连接到支撑结构上，这种硅酮类的结构胶不仅能够将玻璃牢牢地粘接到金属框架上，同时还有很好的密封玻璃幕墙的作用。该类型的结构胶能够将隐框玻璃幕墙所承受的巨大荷载传递到铝合金框架上，因此降低了玻璃的承受力。所以，选用良好的硅酮类结构胶、并进行合理的设计，控制好施工的质量才能有效保证玻璃幕墙的稳定性、可靠性和安全性。众所周知，密封胶的种类繁多，不仅有粘结性能好的，也有密封性能好的，相较于其他密封材料，其抗老化的能力更好因而被广泛的运用在建筑幕墙密封设计中。

3、在石材幕墙中的运用

石材幕墙是当前建筑物中常常用到的一种类型，石材幕墙的安装必须保证石材表面的颜色，防止在施工的过程中被污染，还要保证其防水密封性。通常，针对石材幕墙的密封设计使用到的密封设计有中性硅酮密封胶、空缝不加密封胶以及半缝密封等方式。首先，因石材幕墙的类型较为特殊，设计时不仅要考虑到幕墙外立面的缝隙全部密封，保证防水性，还要考虑到幕墙的保温性能。其次，对于排雨水的问题，应采取多种形式共同进行的措施，将雨水或者凝結水排出墙体外。通过设计两层或者三层的排水措施，更好的进行排水。最后，利用半缝密封的方式来处理幕墙能够很好的保持幕墙的外立面呈无密封胶状态，凸显出外立面的立体感。实际上，这种方式主要通过将密封胶隐藏在节点的内部，安装时保证密封胶的厚度在6mm范围内，且不能超过相关技术规范指出的宽度。

二、建筑幕墙密封胶设计应用存在的问题分析

1、幕墙安装时中空玻璃的粘结尺寸太小

就相关调查显示，建筑物中空玻璃幕墙外玻璃脱落导致坠落的情况有很多，究其原因大多都是因为中空玻璃在幕墙中的粘结尺寸过小引起的。因硅酮结构密封胶粘结的幕墙中空玻璃，其粘结尺寸是按照极限承载状态来设计的，粘结的宽度也是按照给定的条件来取值。当建筑幕墙在缺乏支撑状态的玻璃自重荷载下，来确定粘结的宽度，但当有风荷载作用时，宽度应适当取小。但实际上如果一开始就选择无风荷载作用的情况，粘结的节点承载能力在遇到风作用力时会导致承载力不足而产生玻璃坠落的情况。另外，温差等因素影响，因选择的结构胶变位能力考虑不周也可能产生玻璃坠落的情况。为保证结构胶的伸缩变形不会超过其强度的设计值应力，在安装幕墙中空玻璃结构胶粘结时必须适度。此外，如果在幕墙使用的过程中，因密封失效而进入了水蒸气，这些湿气很可能对粘结的界面进行腐蚀，最终引发玻璃坠落造成事故。还有的坠落是因为幕墙结构胶长期裸露在外，经过风水雨淋、阳光暴晒等也可能导致结构胶的性能发生改变，从而承载能力降低，最终造成事故。

2、隐框玻璃幕墙中空玻璃产品标准不合格

实际上，普通的门窗或者明框要进行中空玻璃的安装，需要有框架的支持，框架的作用就是作用于外立面玻璃，将其水平荷载转移传递到框架上。此时需要特别注意的是，幕墙上的中空玻璃基本只依赖结构胶的粘结来固定，其二道密封胶一定要保证密封性，当通过胶层向结构狂转移承载力时，如果没有足够重视结构胶必须的一些粘结面积，中空玻璃就会因承载力不足产生风险。如果没有进一步对结构胶的粘结宽度与变位能力进行验算，同样会导致中空玻璃承载力不足产生坠落的风险。

3、中空玻璃出现内渗油污染最终导致粘结失效

针对隐框玻璃幕墙中的中空玻璃安装来说，内渗油的现象非常严重，如果没有及时处理，这些油渍很可能影响粘接胶的性能，最终导致粘结失效。常见的渗油主要就是中空玻璃出现油渍，框架的密封节点处出现丁基胶溶解、溃烂形成黑色污渍；有的中空玻璃胶缝灰尘太多，导致油污不断沉积；因有的幕墙玻璃在接缝密封时使用了多个商家的产品，有的产品不合格，最终导致出油现象。除此之外，还可能是因使用了掺有白油的结构胶来粘结，或者玻璃接缝的密封胶质量低下，最终导致中空玻璃内表面的渗流扩散。伴随着这些现象出现的还可能表现在玻璃接缝衬垫的泡沫条突起，局部密封胶厚薄不均，甚至出现白油深处胶表面出现皱裂等现象。这些现象都是因中空玻璃选用的硅酮结构胶不符合规定造成的，因此，想要控制好幕墙中空玻璃的安装质量与使用寿命，选用合理、优秀、质量过关的结构胶是非常关键的。

本人2009年设计的宝钢（常熟）领导力发展中心幕墙工程中的全隐框玻璃幕墙，根据幕墙计算点标高、玻璃分格尺寸、幕墙类型、常熟地区年温温差，结合工地情况，硅硐结构密封胶选用尺寸为：玻璃与铝框间胶缝宽度取16mm，厚度为8mm；玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm，厚度为10mm。工程使用多年来，回访中发现幕墙密封胶情况良好，未有中空玻璃幕墙外玻璃脱落导致坠落、中空玻璃承载力不足产生坠落、中空玻璃内渗油污染导致粘结失效而坠落等情况出现。

结语

总的来说，建筑幕墙密封胶设计在建筑幕墙工程中占据着重要的地位，是保证幕墙基本功能和使用安全性的基本设施。选择符合规定、质量过关的密封胶，严格按照相关规定和设计标准来设定各类取值，严格各环节的安装施工，才能保障幕墙机构的安全性、提高其气密性与水密性。

参考文献：

[1]顾佳.山东省既有公共建筑玻璃幕墙节能改造技术研究[D].山东建筑大学，2012.

[2]麦飞龙.异形建筑幕墙工程的分析模型与应用研究[D].上海交通大学，2013.

[3]廖拓.建筑幕墙工程施工要点与检验方法的实证研究[D].华南理工大学，2013.

光电双层幕墙在夏季隔热中的应用 篇3

据调查, 很多采用了双层幕墙的办公建筑冬季的采暖问题基本都得到了解决。故此, 本文主要考虑夏季防热问题。文中先介绍光电幕墙发电原理, 同时以清华大学超低能耗示范楼为例, 介绍光电幕墙在双层幕墙中如何有效合理地解决此类问题。

二、光电幕墙发电原理

光电幕墙是将传统幕墙与光伏发电技术相结合的一种新兴建筑幕墙。由于其发电过程中不会排放二氧化碳等产生温室效应的有害气体, 并无噪音发出, 故属于一种净能源。

光电幕墙的工作原理:

在介绍光电幕墙的工作原理之前, 有必要了解一下光伏发电原理 (光电伏打效应) :太阳光照在两种连接在一起的特种材料上时, 材料吸收光子能量, 产生数量相等的正、负电荷, 分别迁移到各材料两侧, 产生一定的电动势。当该线路闭合时, 便产生了电流。

光电幕墙的基本单元是光电板, 每套光电板可由一个或多个PV变压器组成, 一个PV变压器是由多个晶体电池通过串、并联组成的电池阵列。将光电板中的晶体电池嵌入坚硬的树脂玻璃中, 安装在建筑幕墙相应的结构上就组成了光电幕墙。光电幕墙所用的玻璃一般为:外层高透光率的玻璃, 中间为光电板, 内层为普通玻璃, 其颜色可任意选择;上下两层和中间层之间一般用铸膜树脂 (EVA) 热固而成;光电玻璃内侧有接线盒和导线, 导线接在模板背面或玻璃边缘。

各光电板产生的电动势, 经过输入电能变换器, 转换成蓄电池组要求的充电电压和充电电流, 向蓄电池充电;通过输出电能变换器将蓄电池组中的直流电能转换成负载要求的电压和电流及电能形式, 向负载供电。此过程中会将直流电转变成交流电, 经过逆整流器后可并入电网;若不能并入电网, 可采用电池组, 在阴雨天气或太阳光少的情况下, 也能保证一段时间的连续供电。

三、示范楼光电幕墙防热原理

清华大学超低能耗示范楼由中国工程院院士、清华大学江亿教授主持设计, 于2005年3月竣工。该示范楼集中展示了近百项国内外最先进的建筑节能技术产品, 是我国第一个集示范、展示、试验等功能于一体的绿色建筑。这座超低能耗示范楼采用了多种性能优异的幕墙系统和能源空调系统, 冬季可实现零采暖能耗, 夏季空调耗能量仅为常规建筑的10%。其中最值得介绍的便是该建筑中玻璃幕墙的使用:南立面的一、二层采用的是窄通道内循环双层光电幕墙, 三、四层采用的是窄通道外循环双层光电幕墙;东立面采用了宽通道外循环双层幕墙。

宽通道和窄通道主要是根据通风道宽度能否供人进入分类, 示范楼的南立面采用的都是窄通道。外循环、内循环和混合循环通风幕墙主要是指通风道内空气的循环方式:外循环通风幕墙是指外层幕墙上设进出风口, 通过外层幕墙实现通风、换气, 多使用单层玻璃幕墙;内层幕墙实现保温隔热功能, 多为中空玻璃幕墙。内循环通风幕墙是指外层幕墙实现保温隔热功能, 使用中空玻璃幕墙;内层幕墙设进、出风口, 完成通风、换气, 单层玻璃幕墙即可。混合幕墙是通过内外层幕墙上的进出风口的不同开闭形式, 实现不同季节下的最优组合。光电幕墙多设在外层幕墙里。

该示范楼为教学建筑, 使用时间多在白天的特点, 利用太阳能发电解决自身部分用电问题必然成为节能的一种趋势。考虑到太阳能电池发电需要的接收面积比值相当可观, 我们现今解决的主要途径多是利用建筑幕墙和屋顶。

本建筑的南立面三、四层利用的是窄通道外循环双层光电幕墙:内层选用中空玻璃;外层窗间墙的位置安装光电幕墙, 其余部分为8mm厚单层玻璃, 进、出风口设在单层玻璃上;外层立柱和横梁使用断热铝型材, 完全满足JGJ102规范和JG3035标准要求;通道内设置电动遮阳百叶;为便于光电模板及遮阳百叶的清洁与更换, 在内层玻璃幕墙上设置内开窗。

示范楼南立面一、二层采用的是窄通道内循环双层光电幕墙:内层选用下悬开启的8mm厚单层玻璃;外层也是窗间墙的位置安装光电幕墙, 其余部分为中空玻璃;其他条件与外循环双层幕墙基本相同。

双层光电幕墙的冬季保温效果极好, 其光电幕墙的应用主要是为示范楼提供弱电及部分小功率电器的能耗来源。

双层光电幕墙夏季通过内、外循环通风系统减轻双层幕墙所造成的温室效应, 其防热作用主要通过四个方面完成。

1. 光电幕墙本身有遮阳效果, 降低了进入建筑内部的日光量。

2.光电幕墙为与内层幕墙之间通道内的电动遮阳百叶提供电能, 使遮阳效果进入自动化。幕墙外侧设置有太阳辐射传感器, 通过实际的测量数据来控制通道内百叶的升降与旋转角度。由于光电幕墙安装在南向, 正上方的太阳光线较为强烈, 故选用的是水平遮阳构件。冬季时, 百叶与玻璃面垂直, 得到尽可能多的太阳辐射;夜间将百叶关上, 利于室内保温;夏季在不影响采光的状况下, 调节百叶角度, 尽可能降低太阳辐射;夜间将百叶打开, 使白天室内获得的热量快速散开。

3.窄通道区域提供一个低温缓冲区, 降低空调能耗。在夏季开启空调时, 室内低温空气通过玻璃进行冷辐射, 降低通道内靠近内层幕墙玻璃面的空气温度;靠近外层幕墙的通道内的空气受到太阳辐射温度升高;基于冷空气下降, 暖空气升高的原理, 可以有效地排出窄通道内的热空气, 使通道内的温度低于室外温度;与室内接触的窄通道的空气温度低于室外温度, 其空调能耗低于同种条件下的单层玻璃幕墙的空调能耗, 起到节能的效果;由于夏季室内温度低, 室外温度高, 夹层空气只要在这两个温度之间, 便会形成一定的热压差, 这种热压差也是构成建筑室内室外通风换气的基础。

4.光电幕墙产生的电能还有一部分供给通道顶部的机械通风器, 智能化地将多余的热空气排出室外。通道内的温度传感器与幕墙顶部的风机联动, 通过对室内到夹层的空气进风量, 来保证通道空气温度范围。室外辐射越强, 光伏发电量越大, 供给机械通风器的电量越大, 与此同时, 由于太阳辐射通道温度一直上升, 同时需要更多的电量利用机械通风器流散过多的热量。

四、结论

在清华大学超低能耗示范楼的分析过程中, 我们可以看出, 光电双层幕墙较普通的双层玻璃幕墙在夏季防热问题上有了突破性的进展:利用光伏发电及被动节能技术, 极大地降低了空调能耗, 同时解决了建筑自身的部分用电问题。

由于该建筑是在不计成本的基础上建成的示范类建筑, 我们不得不考虑其推广过程中存在的问题。以电池的价格为例, 自非晶硅电池出现后, 虽价格成本较晶硅电池降低很多, 相对使用量变大, 但其构件还未形成批量生产规模, 只有达到一定产量时, 成本会明显下降。简言之, 光电双层幕墙的发展任重而道远, 在大规模推广应用, 除了有关研究开发机构及公司企业的努力之外, 还需要政府有关机构和部门进一步制订有效的扶持政策和措施。

参考文献

[1]龙文志.光电幕墙及光电屋顶[z].2009.10.23.http://www.wall21.cn

[2]龙文志.当务之急——加强光伏建筑一体化应用[J].中国建筑金属结构, 2010 (03) :46～51

光电幕墙技术及应用 篇4

【关键词】建筑幕墙；节能技术；应用；问题；措施

在日益加快的城市化建设过程中，现代建筑不断修建，建筑幕墙的运用也越来越多，其设计的理念以及科学性得到人们的普遍关注。建筑工程中，为了满足节能的要求，确保目前设计能够体现经济节能的特点，很多专家学者对于幕墙的设计进行了非常深刻的研究。我国幕墙设计的研究已经非常广泛，而且在建筑工程中的运用也有非常成功的案例，在进行分析时，人们对于建筑幕墙进行了更深入的了解，怎样将对幕墙进行节能设计，是业界人士与研究者需要共同努力的。

1.我国建筑幕墙设计现状中需要重视的问题

1.1对建筑幕墙设计重要性的认识

我国目前幕墙设计的主要问题就是不能够全面认识其重要性，现在，我国很多幕墙设计过程中并没有进行良好的关注，投资和承包单位也没有对幕墙进行良好的研究，很多设计公司在对建筑进行设计的过程中甚至并不考虑幕墙设计。这样就导致很多优秀的幕墙设计方案不能够真正体现在建筑物上。

1.2建筑幕墙设计的局限性

幕墙设计存在的局限性也非常关键。社会的发展，科技的进步已经达到了一定的程度，很多幕墙设计不仅要美观，而且要绿色环保，同时也能够体现出节能减排，对于幕墙设计已经不能够局限于结构方面，更重要的是一些社会属性和功能。很多幕墙设计的方案无法跟上社会发展的需求，进而无法展现真正的水平和高度。

1.3窗墙面积比

在幕墙设计中，窗户所占据的比例非常大，很多设计师仅仅是为了体现出美观的功能，而忽略了其真正的实用性。一般来说，窗户与墙体的比例是3：7为最好，这样既能够保证采光，也能够确保建筑物的结实程度。这就要求设计师在设计的过程中，不仅要考虑到视觉功能，也还要尊重基本的建筑学原理，这样才能够达到良好的效果。

2.建筑幕墙节能材料的选择

2.1玻璃的选择

在幕墙设计中，玻璃占据很大的比例，所以在进行节能设计的过程中，一定要对节能玻璃进行考虑，作为幕墙建造过程中使用最多的材料，玻璃在设计时一定要进行如下考虑：

首先，需要进行的是采用节能玻璃。节能玻璃砸热特性和光学性能等方面都比传统玻璃要好，就中空玻璃而言，其中间为封闭的空间，内部仅有空气存在，其热传系数非常低，导热性低最终的效果是其隔热功能良好，而且，其隔音效果也非常强。

其次，在对玻璃墙进行热工设计时，可以通过热通道的运用来减少能源的消耗。在进行热工设计的过程中，一定要充分了解幕墙的传热和通风方式。比如，敞开式的外循环玻璃幕墙，就是通过自然通风的方式来进行，具有极差的保温性能；而封闭的内循环玻璃幕墙，其空气循环主要通过抽风机来进行，其对于玻璃幕墙的隔热性要求较高。在传热的运用方面，主要以玻璃、铝合金框以及建筑材料为主，通过这些材料，实现室内室外热能的传导。通过改变通风传热的方式，就可以达到幕墙节能的效果。

再次，玻璃幕墙气密性非常关键，是节能效果的最终体现，在进行气密性设计的过程中，主要是玻璃幕墙与型材的运用。其设计主要是密封材料的选择，以及最终的施工，一般而言，硅酮的耐热性比较好，橡胶密封条也具有良好的密封效果。而且硅酮还能够耐水，耐污染，经常在玻璃之间的密封处进行应用，橡胶密封条就有良好的寿命，对于后期的维护费用可以大大降低。

2.2铝合金型材

在進行建筑幕墙设计的过程中，铝合金型材也非常关键，在幕墙设计中，也需要对其进行考虑。铝合金型材主要起到支撑和骨架的作用，能够良好的进行结构固定和成型运用，可以对断热条进行运用，进而阻隔室内外的热能传递。根据断热型铝材的加工工艺而言，可以分为插条式断热铝材和灌注式断热铝材，其工作原理主要是在铝材之间添加一定的隔离物质来阻止热能的传导，这样就能够起到良好的隔热效果。比如通过对聚酞胺尼龙66的运用，其良好的隔热性能就能够在断热条中进行体现。而且，设计师在设计的过程中还需要考虑到热胀冷缩导致的材料形变等因素。

3.节能技术在建筑幕墙设计中的应用

就节能型建筑幕墙的功能和设计需求可以知道，建筑幕墙进行节能设计的过程中，主要体现在采光、保温、通风以及气密性等方面，根据其面积，使用环境以及结构功能来实现这些效果。

3.1双层幕墙技术

双层结构体系是随着幕墙技术的发展以及社会需求而产生的一种新型节能幕墙，相比传统单层幕墙，双层幕墙采暖节能40～50%，制冷节能40～60%，而且，其隔音效果也非常良好，在今后节能幕墙设计中，将会得到普遍运用。双层幕墙主要有内外两种，其主要是通过额外添加的装置进行通风和散热。这种节能技术体现在现代建筑中主要是靠敞开和封闭循环两种方式来实现。在通过双层幕墙所建造的空间中，通过对空间中的空气进行缓冲，最终实现了幕墙节能的功能。

3.2节能百叶技术

在建筑幕墙进行节能方案设计的过程中，节能百叶技术也达到了发展和运用。虽然，在视觉方面，节能百叶比不上玻璃的良好性，但是，其能够及时对采光度进行调节，对室内的负荷进行控制。总体而言，虽然在节能方面，节能效果不是非常显著，但是，在建筑进行节能改造的过程中，可以进行广泛运用。

3.3太阳光变向照明技术

由于社会不断进行，人们生活水平有了质的提高，但是，环境污染问题也日益严重。在所有能源中，太阳能是一种纯净的能源，一直可以通过运用为人类造福。所以，在幕墙设计过程中，设计者们对于采光的考虑也是非常关注的，根据物理学的原理，对光能进行运用，保证光能在室内能够分布均衡，而且对人体没有伤害，这样也能够达到节能的目的。

3.4光电幕墙

光电幕墙作为建筑幕墙设计中节能技术的新力量，正在国内外得到逐渐应用与尝试。光电幕墙的最大特点就是结合多方面的功能为一体，以节能为目标，经济适用的同时为人们带来不错的视觉感受。由于光电幕墙设计中能够把太阳能成功转化并自动隔离和阻挡对人不利的光线辐射，并且这种技术能与墙面融为一体，人们对它已经充满了期待，希望能尽快得到普及。

4.结语

总而言之，在如今越来越重视能源发展的今天，节能型建筑幕墙的设计已经在社会上引起了广泛关注。建筑幕墙的设计也随着社会的发展不断提高要求，为了能够跟上人们生活水平的发展，节能环保也不断运用在建筑幕墙之中。设计师通过自身综合素质的提高，也已经完成了由纯美观向经济适用，并且节能环保方面的设计理念转变。能够以社会发展为基础，节能环保为主要设计理念提供经济适用的设计方案。

参考文献：

[1]周旭成.节能型建筑幕墙设计及其未来发展趋势的探讨[J].四川建材，2013（08）.

[2]刘传伟.建筑幕墙节能原理及其特点浅析[J].建筑工程，2012（07）.

[3]马莹华.对节能型建筑幕墙设计及其未来发展的探讨[J].2010（7）.

[4]潘冬.节能理念在现代幕墙设计中的应用[J].科学之友，2011（9）.