試分析光電幕墻技術及發展應用

孫海萍 馬學彬

摘要：隨著科學技術的發展，光電幕墻在建筑工程中的應用越來越廣泛。光電幕墻是建筑幕墻的新形式。它通過光伏電池技術的作用完成了從太陽能到電能的轉變。整個系統采用太陽能光伏電池技術完成。光電幕墻是太陽能光電技術與幕墻技術的結合，可以極大地體現環保和節能的效果。現在國家對太陽能技術的發展給予了大力支持，光電幕墻技術已進入快速發展階段。本文介紹了光電幕墻技術，可以為關注光電幕墻技術的人們提供參考。

關鍵詞：自動化；建筑幕墻；發展

一、光電幕墻的原理

光電幕墻的產生是在二十世紀初期，由于世界經濟的發展，在一些國家出現能源危機，因此光電幕墻開始研發。光電幕墻的技術原理主要是將太陽能轉化成電能；安裝原理與普通幕墻類似，主要的區別是光電幕墻通過對幕墻橫料及豎料的技術處理，保證了光電幕墻鋁合金框架與光電系統可靠的分離，使得光電幕墻結構具有可靠的電絕緣性。

二、光電幕墻設計原則

光電幕墻可以是框架，單元和其他結構形式。它可以是隱藏式框架幕墻或開放式框架幕墻。但結構設計需要符合幕墻的行業標準和技術規范，滿足建筑物的裝飾和抗風，抗震，面內變形的安全要求，并滿足氣密性，水密性，抗沖擊性的技術要求。，建筑設計的隔音和保溫，同時確保用電安全和可靠的電氣絕緣。光電幕墻的結構設計還應考慮到易于使用過程中的維護和保養需求，并建立必要的清潔和維護設施。在玻璃上粘貼樹脂的光伏板由通過導線連接的若干太陽能電池組成。作為幕墻的建筑材料，它們需要具有以下特性：隔熱，耐久，防水和防潮等。電池串聯或并聯連接。在設計時，必須將導體安裝在幕墻柱橫梁的隱形腔內。同時，還需要考慮拆卸和維修方便，在雨雪天氣等惡劣天氣下不會發生泄漏和短路。當太陽光照射在光伏板上時，產生的直流電通過充放電控制器存儲在電池中。因此，如果光伏板的輸出能量因天氣而不穩定，必須使用可靠的充放電控制器來限制其充放電條件，以避免過度充放電對電池壽命的不利影響。。電池的選擇有一定的標準。它們應該使用很長時間，快速充電并強烈排出。如今，鎳鎘電池和鉛酸電池的性能更好。除了特殊的直流設備可以直接用電池提供電力，有必要將直流電轉換成交流電才能更多地投入使用，逆變器就是將直流電轉變為交流電的裝置。在逆變器的選擇上有一定的標準，盡可能選擇電壓穩定性能較高、波形失真度較小以及更易于維護工作的開展的逆變器應用在光電幕墻系統中。

三、光電幕墻系統的技術

（一）總體設置原則

1.光電幕墻技術根據建筑物所處的周邊環境、建筑外形、氣候條件、使用功能、財務投資狀況等因素，進行綜合光電幕墻技術經濟分析，確定光電幕墻技術在建筑物種的使用面積、安裝方位和基本形式，并根據建筑物的電氣設計方案，確定光電幕墻系統的供電負載以及物理和電工性能要求。

2.光電幕墻技術的結構設計要滿足有關建筑幕墻的國家相關規定，滿足建筑裝飾性和抗震、抗風、平面內變形等建筑物安全要求，光電幕墻技術符合建筑設計的水密性、氣密性、隔聲、耐撞擊、保溫等技術標準，并且要確保光電幕墻技術用電過程中的安全，避免建筑光電幕墻發生安全事故。

3.光電幕墻技術的建筑設計階段還要考慮光伏列陣對建筑物本身物理性能的影響，特別是建筑物的熱環境。

4.光電幕墻技術因為要實現太陽能的最高效利用，所以在光電幕墻產品的安裝設置中要遵循建筑物朝陽的原則。一般來說，光電幕墻要安裝在建筑物中受陽光照射時間長的那些部位，如墻楣、女兒墻或屋頂等；通常光電幕墻應面南，或在東南和西南之間，在建筑物一定地理條件下也可面東和面西。

（二）幕墻支承結構

光電幕墻的結構設計內容主要包括幕墻節點設計、幕墻結構類型的選取、光電幕墻系統連線方式等。光電幕墻可以采用單元式、構件式等結構形式，可以是點式幕墻、明框幕墻、隱框幕墻等。但光電幕墻的結構設計要滿足有關建筑幕墻的相關規定，滿足建筑裝飾性和抗震、抗風、平面內變形等建筑物的設計要求，符合建筑設計的水密性、氣密性、隔聲、保溫、耐撞擊等技術要求，同時要保證建筑物用電安全，是建筑物用電具有可靠的電絕緣性，能有效保護建筑工程中所集成的電池及導線等元器件，即使建筑物光電幕墻在雨雪等惡劣天氣情況下，光電幕墻系統都不能出現短路、漏電等問題，光電幕墻系統更不能在可觸摸部位出現危險的高電壓。在建筑光電幕墻系統設計時應充分利用幕墻骨料內部的空腔，將光電幕墻系統中的電線隱藏起來，實現簡潔的墻面效果。光電幕墻的結構設計還要考慮到便于使用過程中的維護和維修需要，設置光電幕墻系統必要的清洗和維護設施。

（三）光電板

許多太陽能電池通過導體有效地連接在一起以形成完整的光伏板。光伏板的規格應符合實際建筑物光伏幕墻施工的規劃方案。光伏模板用作光伏幕墻的建筑材料。光伏板必須具有建筑材料的要求：隔熱，防水和防潮，耐用性和適當的強度。如果光電幕墻光電板用于門，窗，天窗等場所，則必須滿足光傳輸的要求。除了原材料的性能和發電和照明的要求外，還應考慮材料在使用過程中的安全性能，外觀和施工便利性。

（四）連接電路

電池之間的連接方式取決于建筑光電幕墻系統設計中光伏板輸出電壓的要求。列表采用并聯或串聯連接。在光電幕墻系統的設計過程中，應盡可能將電纜安裝在幕墻橫向和垂直材料的隱形內腔中。同時，應該考慮到光電幕墻系統易于拆卸和維修，光電幕墻系統的電路布線快速穩定。在雨雪天氣等惡劣天氣條件下，光電幕墻系統不會造成漏電，短路等問題。

（五）蓄電池組

在選擇帶蓄電池的光伏發電系統時，光伏幕墻系統應考慮最合適的電池類型和型號。在光電幕墻系統中，必須有一些選擇蓄電池的規定。電池應盡可能選擇，能耗更低，充電更快，放電能力更強。因此，在光電幕墻系統中可以減少維修次數并且可以降低工程成本。現在光電幕墻系統更適合存儲。電池通常包括鉛酸電池和鎳鎘電池。

四、光電幕墻的應用

早在100多年前，人們就發明了光電模板，用光電鍍鋅板浸入電解液中發電。到1954年，美國光電模板研究人員利用硅元素取得了巨大成就。首先，光電模板用于空間導航。在現階段的節能環保中，人們的節能，環保和健康意識不斷提高，光電模板在科技發展方面取得了長足的進步。它已廣泛應用于建筑業，光電幕墻發展迅速。

五、結語

隨著光電幕墻的發展，其技術也越來越成熟。限制其大規模應用的原因之一是其一次性投資過高。但我們相信，隨著生產和應用規模的擴大以及科技水平的進一步發展，這個問題將逐步得到解決。它代表了未來幕墻的發展趨勢。環保節能的光電幕墻將具有廣闊的發展前景。

參考文獻

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[2]劉升華.光電幕墻技術及應用[J]《中國建筑金屬結構》，2013.

（作者單位：沈陽遠大鋁業工程有限公司）