光電幕牆

光電幕牆

光電幕牆,即粘貼在玻璃上,鑲嵌於兩片玻璃之間,通過電池可將光能轉化成電能。這就是--太陽能光電幕牆。它是用光電池、光電板技術,把太陽光轉化為電能,它關鍵的技術是太陽能光電池技術。太陽能光電池是利用太陽光的光子能量,使得被照射的電解液或者半導體材料的電子移動,從而產生電壓,這稱為光電效應。

基本信息


太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源。為了把太陽能無污染地轉換成可利用能源,光電幕牆技術應運而生。光電幕牆(屋頂)是將傳統幕牆(屋頂)與光生伏打效應(光電原理)相結合的一種新型建築幕牆(屋頂)。這種新興的技術,將光電技術與幕牆系統技術科學地結合在一起。
光電幕牆除了具有普通幕牆的性能外,最大的特點是具有將光能轉化為電能的功能。太陽電池利用太陽光的光子能量,使得被照射的電解液或者半導體材料的電子移動,從而產生電壓。

發展情況


早在100多年前,人們就發明了光電模板,即利用光照使浸入電解液的鋅電板產生電流。到了1954年,美國研究人員使用元素硅取得巨大成就,光電模板首先被用在宇宙航行上。現在,人們越來越關注健康,綠色環境意識日益增強,科技發展進步已將光電模板裝入幕牆中變為可能,使用光電幕牆的時候到了。
進入90年代后,隨著常規發電成本的上升和人們對環境保護的日益重視,一些國家紛紛實施、推廣太陽能屋頂計劃,並提出了“建築物產生能源”的新概念,由此推動了光電技術的大規模開發與應用。美國、日本、德國、義大利、印度等許多國家都已建有太陽能屋頂或外牆的建築。
在1991年慕尼黑最大的建築行業展覽會上,德國的旭格公司首先展出了光電幕牆,這是一個發展項目,也是將光能應用於建築裝飾業的開始,引起了專業人士的關注。
光電幕牆還提供了一種與眾不同的造型,因為這是科技發展進步的標誌,也是企業文化不可或缺的一個要素。

玻璃工程案例


世界上最大的太陽能屋頂光電系統安裝在新慕尼黑貿易展覽中心。
該系統由7812塊西門子單晶硅組件組成方陣,每塊功率130W,總容量超過IMW,所發電力與20KV電網相聯,每年能發電100萬KWH,足夠340戶德國家庭使用。
Marina Pinnacle
該項目坐落於中東迪拜,為一幢250米高、全單元式幕牆的酒店式公寓。
證大喜瑪拉雅藝術中心
該項目坐落於上海浦東,由日本著名建築大師磯崎新設計。包括酒店、辦公樓、異形體等建築。整個幕牆面積超過6萬平米。
國內案例
江西天工開物國際論壇會址
該項目坐落於江西新余,為一全木結構外加全玻璃幕牆及採光頂建築,造型新穎。江西新余自然科學博物館
該項目坐落於江西新余,主要外牆系統包括40m高的玻璃牆和雙曲面的金屬屋面,立面幕牆採用外循環雙層幕牆。
佘山高爾夫別墅(1號地塊)
該項目坐落於 上海松江佘山區域,位於高爾夫別墅區的1號地塊,由20餘棟頂級別墅組成,外牆系統主要為歐式石材幕牆。
江蘇東台磊達國際大酒店(五星級)
該項目坐落於東台市中心,包括酒店主體樓、康體樓、娛樂樓、餐廳、會所等建築。由香港著名建築師巴馬丹拿(P&T)設計。
寧波聯盛國際商業廣場
該項目坐落於寧波鄞州中心區,包括一幢異形高層辦公樓和大型繩索狀商業裙樓。
寧波東部新城B2地塊商務辦公樓
該項目位於浙江寧波,包括一幢高層辦公塔樓和裙房。
寧波東部新城B4地塊商務辦公樓
該項目位於浙江寧波,包括一幢辦公塔樓和裙房。
江蘇吳江商業銀行盛澤支行
該項目位於吳江盛澤,包括一幢11層高的辦公塔樓和三層的銀行業務裙房。
上海陸家嘴時代金融中心
該項目坐落於中國上海的浦東開發區,包括一幢47層樓的辦公樓,和一座6層高的裙樓,主入口建上海第一幅單層索網幕牆。
主要幕牆系統包括單元式玻璃幕牆、石材幕牆、鋁板幕牆、玻璃肋系統、拉索幕牆等。
北京澳特萊食品加工園
該項目坐落於北京中關村內,包括廠房、研發中心、專家樓等,主要為2008北京奧運會提供食品配送服務。
寧波老外灘幕牆維修
該項目坐落於浙江寧波市,整個建築群有多幢多層房屋構成,建築風格別具特色。幕牆由木條幕牆和玻璃窗組成,2003年建成后陸續發生漏水情況。
福記多鮮樂(上海)研發中心大樓
該項目坐落於中國上海的嘉定區,包括一幢多層的辦公樓 和研發中心,主要幕牆系統包括框架式玻璃幕牆、石材幕牆、鋁板幕牆、U型玻璃、點式玻璃、玻璃肋系統等。
浙江利時大廈
該項目坐落於浙江寧波,包括一幢多層的高級商務辦公樓,主要幕牆系統包括玻璃幕牆、石材幕牆、U型玻璃等。
浙江桑德茲大廈
該項目坐落於浙江寧波,包括一幢多層的高級商務辦公樓,主要幕牆系統包括玻璃幕牆、石材幕牆、鋁板幕牆等。
浙江寧波南部商務區
該項目坐落於浙江寧波鄞州南部商務核心區,包括多幢高層和多層建築,主要幕牆系統包括玻璃幕牆、陶土板幕牆、不鏽鋼板、摺疊陶土遮陽板等計
財富中心二期,北京 國貿三期,北京 越洋廣場,上海
Ocean Height,迪拜 恆隆廣場2期,上海 嘉華中心,上海
京澳中心,北京 琶洲香格里拉大酒店,廣州 世茂大酒店,南京

經濟分析


地球上每平方米土地每年所獲得的太陽直射光和斜射光平均為1000千瓦時,怎樣才能有效利用大自然所賦予的寶貴財富呢?
隨著節能和環保的需要,我國正在逐漸接受這種光電幕牆。為了滿足國內需求,民營企業振海集團已與在世界光電幕牆領域居領先地位的PSI-皮爾金頓太陽能國際有限公司合作,引進、生產這種光電幕牆。
但是我國太陽能輻射能量密度最大的地區是西藏,可以達到0.266KW/㎡(數據來自網上),9 [, J2 Z; @# Q D& c& b0.267KW/㎡*10000㎡*20%(光伏電池效率)*10%(日光斜射摺合的有效平均面積)*95%(光伏控制系統)*80%(電池充電效率)*95%(電池放電效率)*85%(逆變器效率很多商家吹噓能達到90%,其實很少)*95%(穩壓器效率)=31.13KW。(也可以換個地區,四川:0.118*116.6=13.76KW(平均))西藏理論上:31.13*8760H/Y=272698.8KWH*0.5元/KWH=136349.4元,成本:10000㎡*10000元/㎡=1億,1億/13.6萬/年=735.3年,也就是說如果設備一直可以運行的理想狀態下,需要735.3年才能收回成本。這麼長時間,這個幕牆的主體結構估計已經降解了。這麼算來,現在做光電幕牆太不切實際了,等光伏電池的轉換效率能達到80%再說吧!
光電幕牆的造價:10000元/平米
普通的玻璃幕牆的造價不到1000元/平米
BIPV的要1W多點
非晶硅每平米整體報價大概在5K-8K左右

工作原理


設計光電幕牆需考慮電池、模板、導線和變壓器各個因素,各電池組成模板,各模板組成小分格,並通過導線連接,所有導線又組成一個PV變壓器。一個PV變壓器是一個封閉的幕牆部分,每套光電設備可由一個或多個變壓器組成。每套光電設備都先產生直流電,再由直流電轉變成交流電,並由電壓網傳輸,逆整流器再將230/400伏的電壓轉變成頻率通常為50赫茲的電能。
晶體電池通過導線相互連通,並被接在大表面的模板上,這些電池被嵌入堅硬的樹脂玻璃中,導線可接在模板背面或玻璃邊緣。作為模板一個組成部分的非晶體是一個完整的平面,相互連通,被嵌入兩塊玻璃和透明度高的樹脂中。所有模板都可作為幕牆的建築材料使用,這些模板極為堅固,電絕緣性好,符合二級安全標準。採取這些措施后,即使發生失誤,在可觸摸部位也不會出現危險的電壓。光電模板具備抵禦外界環境侵擾的能力,或在臭氧,或在酸雨,或在零下50至90℃的環境中,光電模板仍可使用幾十年,而且是極為美觀的造型材料。

優點


它不需燃料,不產生廢氣,無餘熱,無廢渣,無噪音污染,可用來發電。由於能發電,可少交電費,在國外還可將多餘的電賣給電業局。由此可見,光電幕牆本身就是效益。光電幕牆加裝光電模板后,可節省傳統的建築材料,比如光電模板可代替拋光的自然建材。光電幕牆也大大減輕了環境的負擔,因為它保護自然資源免受損失。
在傳統的發電廠內,最常見的是用化石類燃料發電,而用光電模板發電100千瓦時,可省油26升或省煤50千克,這也意味著少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮的氧化物。

缺點


光電幕牆先不要說光伏電池的價格,只是外側的高透光率的玻璃的價格就很貴。而且現在大多還依賴進口。
太陽能電池的價格現在也很昂貴,而且轉換效率很低,一般的都不到20%,而且是陽光直射,陰天的時候就發揮不出作用,並且牆面每天日照時間一般不會很長,而且大部分時間都不是直射,這樣一來,效率幾乎達不到2%,花很高的成本做成很不實用的東西,這就是光電幕牆不能推廣的原因。

特點


光電幕牆的特點是:
1)節約能源——由於光電幕牆作為建築外圍護體系,並直接吸收太陽能,避免了牆面溫度和屋頂溫度過高,可以有效降低牆面及屋面溫升,減輕空調負荷,降低空調能耗。
2)保護環境——光電幕牆通過太陽能進行發電,它不需燃料,不產生廢氣,無餘熱,無廢渣,無噪音污染。
3)新型實用——舒緩白天用電高峰期電力需求,解決電力緊張地區及無電少電地區供電情況。可原地發電、原地使用,減少電流運輸過程的費用和能耗;同時避免了放置光電陣板的額外佔用寶貴的建築空間,與建築結構合一省去了單獨為光電設備提供的支撐結構,也介於了昂貴的外裝飾材料,減少建築物的整體造價。
4)特殊效果——光電幕牆本身具有很強的裝飾效果。玻璃中間採用各種光伏組件,色彩多樣,使建築具有豐富的藝術表現力。同時光電模板背面還可以襯以設計師喜歡的顏色,以適應不同的建築風格。

中國併網發電


目前國內已建成的最大薄膜電池太陽能光電幕牆。
安裝面積為2500平方米的浙江正泰太陽能科技有限公司C廠房非晶—微晶雙結薄膜電池太陽能光電幕牆,近日順利實現了併網發電。這個於去年申報成功的國家金太陽示範項目工程,經正泰國際太陽能專家與科技人員的日夜攻關,由正泰太陽能系統事業部、薄膜生產部門、質量部門以及外協加工單位密切協同,出色地完成了幕牆的設計、組件生產製作、外協加工和運輸安裝調試工作。
薄膜光電幕牆相對晶硅光電幕牆而言,成本較低,還能在弱光條件下,吸收能量發電。由多個電池方陣組成的浙江正泰太陽能510KW光電建築項目將於今年年底全部建成,預計年發電量達55.88萬KW/H。