光電玻璃幕墻的改進項目

孟維揚 李鑫

摘 要 光電幕墻是一種新興產業，但是在我國，它存在著成本高、技術復雜、適用范圍較小等缺陷。對于這些光電幕墻的現實不足，本文通過數據的計算，與現實情況的比較，虛擬模型的建立，來證明廢舊玻璃的回收利用可以降低光電幕墻的成本，也可以起到保護環境節約資源的作用；雙層幕墻能提高太陽光能利用率，其中1000～2000mm的空氣間層的發揮利用可以節約40%～50%的能源。

關鍵詞 光電幕墻；節約資源；改進；降低成本；廢舊玻璃利用；節能減排

在現代化進程中建筑幕墻設計的科學性和實用性越來越受到社會的關注。當下光電幕墻是新興產業，它是一種高科技產品，具有發電、隔音、隔熱、安全、裝飾等功能，最重要的是太陽能電池發電不會排放二氧化碳或產生其他溫室效應的氣體，也無噪音，是一種潔凈能源，與環境有很好的相容性。但是我國光電幕墻存在著：造價成本高、吸收光能輻射量少等問題。基于上述情況，我們希望通過研究，將太陽能電池板與普通玻璃相結合，通過普通玻璃的廉價廣泛性來降低成本，將太陽能轉化為電能，達到利用太陽能，節約能源，減少電能在輸送過程中的損耗，以及起到適當調整室內溫度的作用，而且廢舊玻璃的回收再造可以起到節約資源、廢物利用、保護環境的作用。我們小組建立虛擬模型的建立來確定新型光電幕墻的結構，通過數據計算，證明了廢舊玻璃回收項目確實可以減少玻璃的成本造價，新型玻璃幕墻做成雙層板也可以提高能量間的轉換效率。

1 電玻璃幕墻改進項目的技術分析

1.1 光電玻璃幕墻的工作原理

設計光電玻璃幕墻需要考慮它的各部分元件。一套光電設備是由一個或多個變壓器組成，而變壓器是由每個電池組成的模板形成的小分格用導線連接起來的。光電設備在發電的時候，都是先產生直流電，直流電再轉變為交流電，通過電壓網傳送。在玻璃中嵌入電池，把導線接在背面。模版十分堅固，符合標準。由于玻璃在正常狀態下是絕緣體，所以在觸摸的地方不會有被電流擊中的危險。模版的造型十分美觀，而且不用擔心被外界環境侵擾。

1.2 光電玻璃幕墻的應用技術指標

（1）經濟性

據有關資料顯示光電幕墻的造價比普通的玻璃幕墻價位高200～300元/㎡。眾所周知，廢舊玻璃是一種可回收利用的資源，但在大部分國家廢舊玻璃的利用率極低。因此我們在此改進項目中要對廢舊玻璃進行回收再利用，既可以節約成本又能達到節能環保的作用。

（2）節能性

能量轉換：因為光電玻璃幕墻是通過電池將光能轉化為電能進行工作，然而太陽能電池轉換效率很低。因此我們將太陽能電池板做成雙層從而提高能量之間的轉換效率。

（3）構造性能

我們將采用雙層玻璃幕墻的應用，其工作原理為：在陽光照射下，內外幕墻中的空氣溫度逐漸升高，熱空氣密度稀薄，使得空氣從下至上進行流動，排除熱空氣達到降溫的目的。在室外溫度低時，通過關閉外層幕墻的通風口，使幕墻內部的空氣溫度逐漸升高，平衡室內外溫差。不論是采暖，還是制冷，與傳統的玻璃幕墻相比，新型的光電幕墻都會節約大量能源。

2 光電幕墻的改進項目的經濟性分析

光電幕墻的組成元件包括：電池組件、太陽能光伏電纜、并網逆變器、直流防雷設備、配電設備以及交流防雷并網配電設備。而我們的改進項目主要說到太陽能電池板與普通玻璃這兩個材料的成本性能方面的問題。

2.1 太陽能電池板

光電幕墻發電面積比值：發電量=面積*日照時間*電池組件的轉換效率。面積越大，功率越大，發電量越多[1]。日照時間也跟太陽光的光照有關，在陰天情況下可以用非晶硅做電池板，因為非晶硅具有弱光效應，但是在雨天不能發電。所以，天氣因素影響太陽光輻射在電池組件上的功率。

2.2普通玻璃

傳統的一噸平板玻璃的成本價：根據目前國內較好的水平，按照浮法普白玻璃的生產工藝，燒天然氣，常規厚度生產，600噸位窯爐，按照0.83的熔成率，氣耗170m3，電耗65度，水耗0.3噸，預計成本價在1100元。如果原料較差，燒煤氣，用余熱發電和產品質量稍微差點，預計在900元。還有一部分數據方面的信息：目前國內重油的價格為5.2元/千克左右，如果每重箱玻璃需要消耗11千克重油來計算，大約是57.2元/重箱。石油焦為1.7元/千克左右，如果每重箱需要消耗11.3千克石油焦計算，大約是19.21元/重箱。天然氣的價格為2.35元/立方米左右，如果每重箱需要消耗10.8立方米天然氣計算，大致為25.38元/重箱。煤焦油的價格為2.7元/公斤左右，如果每重箱需要消耗12.6公斤煤焦油計算，大約是34.02元/重箱。以上四種燃料中，石油焦的生產成本最低，因此很多生產玻璃的企業會將石油焦用作燃料。根據以上數據，我們可以將玻璃的生產成本按照所采用的燃料不同由低到高排序，分別為石油焦、天然氣、煤焦油、重油。以石油焦作為燃料生產的玻璃，其生產成本大致為64.49元/重箱，即1289.8元/噸；以天然氣作為燃料生產的玻璃，它的生產成本大致為70.66元/重箱，即1413.2元/噸；以煤焦油作為燃料生產的玻璃，它的生產成本大約為79.3元/重箱，即1586元/噸；將重油作為燃料生產的玻璃，它的生產成本大約為102.48元/重箱，即2049.6元/噸（生產玻璃的原料成本數據分析）。

2.3 國外對于廢舊玻璃回收利用的情況

在我國，廢棄玻璃包裝制品的回收率在13%～15%，而在歐盟國家，廢棄玻璃的包裝制品回收率在50%～85%，他們還計劃在近兩到三年內將廢玻璃回收量提升一倍。瑞士、芬蘭、德國、英國、美國、俄羅斯和日本等諸多發達國家積極開展回收廢舊玻璃的措施，并利用在諸如建筑等行業[2]。國外工業發達國家廢舊玻璃的回收開發利用途徑給了我們一個很好的借鑒，對于我們的光電玻璃幕墻的改進項目中“廢舊玻璃的回收利用制成新的玻璃結構”，具有一定的參考價值。對節約成本、節約原材料、節約能源、保護環境，具有重要的意義。

3 光電幕墻的節能性

隨著科技的進步與發展，環保并且節能的光電幕墻得到大力的推廣。支持光電幕墻的發展不但有利于國家經濟的發展，而且能實現建筑耗能向建筑節能方向改變。

根據中國建材第一網的調查顯示，建筑耗能占社會總耗能的40%。現在，建筑耗能仍然保持上升趨勢，我國大部分建筑都屬于高耗能建筑，而建筑幕墻的耗能占建筑耗能的20%[3]。而光電幕墻不需燃料，不產生廢氣，無余熱，無廢渣，光電幕墻加裝光電模板后，可節省傳統的建筑材料，比如光電模板可代替拋光的自然建材。光電幕墻的改進保護了大量自然資源，也減輕了當前環境的負擔。在以往發電廠內，最為常見的是利用化石燃料發電，而用光電模板每發電100千瓦時，可省油26升或者節約煤50千克，這也意味著更少排放了57克的二氧化碳、71克的二氧化硫以及75克氮氧化物。玻璃幕墻所使用的玻璃的在制作過程中不但耗能而且對環境也是一種破壞，而光電玻璃幕墻是通過電池將光能轉化為電能進行工作，然而太陽能電池轉換效率很低，7%的轉化率的薄膜電池片，1m2年發電量為0.35kw/d[4]。因此我們將太陽能電池板做成雙層從而提高能量之間的轉換效率，從而達到節能減排的效果。

4 結論

我們小組進行了大量的數據計算，資料的整理分析，虛擬模型的建立，得出結論：采用太陽能電池板與普通玻璃相結合的方案，具有節約成本、高效利用能源、節能環保、無競爭對手等優點；采用的回收廢舊玻璃重新利用的方案，在環保節能方面也有很大的積極作用；本項目將太陽能電池與普通玻璃應用于普通建筑中，并進行節能型方案改進，對建筑的節能環保、對太陽能的高效利用、對成本的節省等具有顯著效果。

參考文獻

[1]肖永清. 廢玻璃回收再利用與增值[J].建筑玻璃與工業玻璃， 2014，（3）：13-16.

[2] 李婷. 廢舊玻璃的回收開發利用在國外[J].湖南包裝， 2014，（2）：28-33.

[3] 張乃錨. 淺談建筑玻璃幕墻節能技術[J].建材與裝飾， 2015，（6）：52.

[4] 吳偉明. 淺析節能技術在建筑幕墻設計中的應用[J].城市建設理論研究：電子版， 2015，（3）：49-50.