單晶體太陽能光伏發(fā)電幕墻在節(jié)能建筑中的應(yīng)用

 

      單晶體光伏發(fā)電幕墻是一種高科技建筑外殼，不儀滿足阻燃、隔熱和消聲等建筑物理要求，還可抵御惡劣天氣，集節(jié)能、環(huán)保、自然于一體，充分體現(xiàn)以人為本的沒計(jì)理念。主要介紹了此種幕墻的工作原理及特點(diǎn)，同時(shí)著重介紹了光電幕墻的安裝工藝。本系統(tǒng)的成功應(yīng)用節(jié)約了后期使用中帶來的相應(yīng)電器照明系統(tǒng)的維護(hù)、更換、清洗以及能源損耗費(fèi)用。

 

　　光電玻璃幕墻是當(dāng)今太陽能利用的光伏發(fā)電工程中重要產(chǎn)品之一，現(xiàn)已成世界能源產(chǎn)業(yè)中走俏的“朝陽工業(yè)產(chǎn)品”。據(jù)介紹，1997年世界光電玻璃幕墻組件（產(chǎn)品）為122萬矗，年增長(zhǎng)率為38.5％，1998年的年增長(zhǎng)率為29％，1999年的年增長(zhǎng)率為22％；權(quán)威人士估計(jì)，進(jìn)入2l世紀(jì)的今后幾年里，世界對(duì)光電玻璃幕墻的需求年增長(zhǎng)率將會(huì)穩(wěn)定保持在20％左右的良好勢(shì)頭里，前景十分誘人。

 

1 工程概況

 

　　環(huán)境保護(hù)部履約中心圖書閱覽室屋頂外圍采用單晶體太陽能光伏發(fā)電幕墻（下簡(jiǎn)稱“光電幕墻”）容量20kW，與大樓并網(wǎng)發(fā)電，外觀和實(shí)用均能兼顧。

 

2 工作原理及特點(diǎn)

 

　　將已安裝于幕墻的電池板串聯(lián)連接好，分別引出總的正、負(fù)極，每?jī)山M引入一個(gè)陣列接線箱。通過橋架，將陣列接線箱的線引至光伏設(shè)備問的并網(wǎng)逆變器，再通過配電柜，將并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換的電能送至配電室，完成大樓太陽能系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)與大樓配電系統(tǒng)的一體化。其主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下。

 

　　1）光電幕墻可滿足抵御惡劣天氣的所有要求，也可滿足建筑物理要求，比如阻燃、隔熱和消聲等。同時(shí)，光電幕墻本身還具有很強(qiáng)的裝飾效果。

 

　　2）光電幕墻減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗Ｗo(hù)自然資源免受損失。特別是太陽能電池發(fā)電不會(huì)排放二氧化碳或產(chǎn)生對(duì)溫室效應(yīng)有害的氣體，也無噪聲，是一種潔凈能源，與環(huán)境有較好的相容性。

 

　　3）光電幕墻不需燃料，不產(chǎn)生廢氣，無余熱，無廢渣，無噪聲污染，可用來發(fā)電，是一種可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和綠色環(huán)保效益的高科技新產(chǎn)品。

 

3 施工工藝

 

3.1光電幕墻安裝施工工藝

 

　　測(cè)量放線一主梁安裝一橫梁安裝一玻璃安裝一耐候膠的嵌縫、封頂、封邊一清洗。

 

3.1.1測(cè)量放線

 

　　施工前根據(jù)土建軸線及各層標(biāo)高將各層主梁、橫梁位置確定。

 

3.1.2主梁安裝

 

　　1）將主梁通過不銹鋼螺栓與支座相連，支座再通過螺栓與預(yù)埋件固定。按主梁軸線及標(biāo)高位將主梁標(biāo)高偏差調(diào)整至不大于3mm，軸線前后偏差調(diào)整至不大于2mm，左右偏差調(diào)至不大于3nma。

 

　　2）相鄰2根主梁安裝標(biāo)高偏差不大于3mm，同層主梁的最大標(biāo)高偏差不大于5mm。

 

　　3）主梁找平、調(diào)整時(shí)，垂直度可用吊錘控制，平面度由2根定位軸線之間所引的水平線控制。安裝誤差控制：標(biāo)高為-I-3mm；前后為±2mm；左右為-I-3mm。

 

3.1.3橫梁安裝

 

　　1）主梁與橫梁用防噪聲墊片與鋁合金安裝角碼通過不銹鋼螺絲相連，要求安裝牢固，接縫嚴(yán)密。

 

　　2）相鄰2根橫梁安裝角碼的水平標(biāo)高偏差≤lmm。

 

　　3）同一層安裝角碼安裝應(yīng)由下向上進(jìn)行，當(dāng)安裝完一層高度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行檢查、調(diào)整、校正、固定，使其符合質(zhì)量要求。

 

　　4）調(diào)整好整幅幕墻的垂直度、水平度后，加固好主梁，然后進(jìn)行安裝角碼安裝，對(duì)角線誤差≤lmm。

 

3.1.4光電幕墻安裝

 

　　1）玻璃安裝時(shí)，應(yīng)將塵土和污物擦拭干凈，將鍍膜面朝室內(nèi)，非鍍膜面朝外。

 

　　2）玻璃與構(gòu)件避免直接接觸，玻璃四周與構(gòu)件凹槽底保持一定空隙，每塊玻璃下部不少于2塊彈性定位墊塊，墊塊寬度與槽口寬度相等，長(zhǎng)度不小于100ram，玻璃兩邊嵌入量及空隙符合設(shè)計(jì)要求。

 

　　3）玻璃四周橡膠條按規(guī)定型號(hào)選用，鑲嵌平整，橡膠條長(zhǎng)度應(yīng)比邊框槽口長(zhǎng)1.5％一2％，其斷口留在四角，斜面斷開后拼成預(yù)定的設(shè)計(jì)角度，并用粘結(jié)劑粘結(jié)牢固后，嵌入槽內(nèi)。

 

　　4）玻璃窗框兩面采用壓縮性聚氯丁橡膠連續(xù)密封墊（預(yù)先放置密封墊在窗門槽一面，然后壓入密封墊于另一面），采用連續(xù)的“濕封”方法，確保完全防水。

 

3.1.5耐候膠嵌縫、封頂與封邊

 

　　當(dāng)玻璃安裝好后，應(yīng)進(jìn)行密封處理及對(duì)墻邊、幕墻頂部及底部等進(jìn)行修邊處理。打密封耐候膠時(shí)應(yīng)特別注意：①充分清潔板材問間隙，不應(yīng)有水、油漬、灰塵等雜物，應(yīng)充分清潔粘結(jié)面，加以干燥；②為調(diào)整縫的深度，避免三邊粘膠，縫內(nèi)應(yīng)滿填聚氯乙稀發(fā)泡材料（小圓棒）；③打膠厚度應(yīng)在3.5—4.5mm，不能太薄或太厚，且膠體表面應(yīng)平整、光滑，玻璃清潔無污物。封頂、封邊、封底應(yīng)牢固美觀、不滲水，封頂?shù)乃畱?yīng)向里排。

 

3.1.6清洗

 

　　光電幕墻施工完畢，進(jìn)行一次室外全面徹底清洗，保證工程能圓滿達(dá)到竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

3.2電氣管線敷設(shè)安裝施工工藝

 

　　并網(wǎng)設(shè)備置于10層光伏發(fā)電設(shè)備間內(nèi)，并網(wǎng)逆變?cè)O(shè)備轉(zhuǎn)換的電能通過配電柜，經(jīng)電纜由9層強(qiáng)電豎井送至地下配電室，完成太陽能系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電。本樓地下室一層設(shè)總配電室，光電幕墻按組串接后，共分14組，每組引出2根線（為“+”、“一”極），每?jī)山M進(jìn)入一個(gè)陣列接線箱，共進(jìn)入7個(gè)陣列接線箱（兩組進(jìn)人1個(gè)接線箱），其主要施工工序?yàn)椋汗夥粔VC管敷設(shè)一橋架敷設(shè)一穿線（纜）工程施工一配電柜（箱）安裝一并網(wǎng)逆變器安裝一系統(tǒng)調(diào)試。

 

3.2.1PVC管敷設(shè)

 

　　采用彈性固定卡將管路固定于鋼梁上，光伏幕墻的各路走線通過接線盒匯集于主線路PVC管，若單管長(zhǎng)度不夠，可采用PVC專用接頭對(duì)管路套接。

 

　　1）將已安裝于幕墻的電池板串聯(lián)連接好，即：使相鄰的2塊電池板正、負(fù)極相接（公插接母插），每組的串聯(lián)接法所示。

 

　　整個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)組數(shù)共分14組，每組分別串接。

 

　　2）每組串接后，共產(chǎn)生14組線，每組導(dǎo)線分別引出（用JBQ-4型導(dǎo)線）總的正負(fù)極，套上編號(hào)，兩組匯至一個(gè)陣列接線箱。

 

3.2.2金屬橋架敷設(shè)

 

　　1）電纜橋架應(yīng)盡可能在建筑物、構(gòu)筑物上（如墻柱梁、樓板等）安裝。

 

　　2）電纜橋架的總平面布置應(yīng)做到距離最短，又滿足施工安裝、電纜敷設(shè)要求。

 

　　3）梯架或有孔托盤水平敷設(shè)時(shí)距地高度不低于2.5m；線槽、無孔托盤距地高度不低于2.2m。但敷設(shè)在電氣專用房間（如配電室、電氣豎井）內(nèi)除外。

 

　　4）橋架垂直敷設(shè)時(shí)，在距地1.8m以下部分應(yīng)加金屬蓋保護(hù)，但敷設(shè)在電氣專用房間內(nèi)時(shí)除外。

 

　　5）幾組電纜在同一高度敷設(shè)時(shí)，各相鄰電纜橋架問應(yīng)考慮維護(hù)、檢修需要，一般不宜小于0.6m。

 

　　6）電纜橋架水平敷設(shè)時(shí)，支撐跨距一般為1.5～3m，垂直敷設(shè)時(shí)，固定點(diǎn)間距不大于2m。橋架彎曲半徑小于300mm時(shí)，應(yīng)在距彎曲段與直線段接合處300～600mln的直線段側(cè)設(shè)支撐，當(dāng)彎曲半徑大于300mm時(shí)，還應(yīng)在彎曲段中部增設(shè)一個(gè)支吊架。在進(jìn)出箱、柜和變形縫及丁字接頭的三端500mm內(nèi)設(shè)支撐。

 

　　7）電纜橋架可用脹管螺栓或在預(yù)埋鐵上焊接固定。

 

　　8）直線段鋼制電纜橋架超過30m，鋁合金或玻璃鋼制電纜橋架超過15m時(shí)，應(yīng)有伸縮節(jié)，連接采用伸縮連接板?？缭浇ㄖ锷炜s縫處應(yīng)設(shè)置伸縮縫或伸縮板。

 

　　9）電纜在橋架內(nèi)的填充率，電力電纜不應(yīng)大于40％，控制電纜不應(yīng)大于50％。

 

　　10）電纜或?qū)Ь€在橋架內(nèi)不應(yīng)有接頭，接頭應(yīng)設(shè)置在接線箱內(nèi)。

 

3.2.3穿線（纜）工程施工

 

　　1）考慮導(dǎo)線（電纜）截面大小，根數(shù)多少，將導(dǎo)線（纜）與帶線綁扎，綁扎處做成平滑錐形狀，便于穿線。

 

　　2）穿線前核實(shí)護(hù)口是否齊全，管路較長(zhǎng)、轉(zhuǎn)彎較多時(shí)，要在管內(nèi)吹入適量滑石粉。

 

3.2.4配電箱（柜）安裝

 

　　確定陣列接線箱位置，用膨脹螺栓將陣列接線箱固定在九層吊頂內(nèi)；配電柜位于10層光伏專用設(shè)備問，離墻保持60cm的距離。

 

3.2.5并網(wǎng)逆變器安裝

 

　　1）將支架固定好，在墻上標(biāo)好打孔孔位，可以使用支架作為打孑L模板（見圖3）。

 

　　2）將并網(wǎng)逆變器掛至固定支架上，利用上面的固定鐵板放好圖3固定支架逆變器，防止側(cè)滑。

 

　　3）通過M6×10的螺絲擰人支架底部的螺孔，將逆變器和支架固定在一起。

 

　　4）檢查所有固定點(diǎn)，確保逆變器已牢固固定。

 

3.2.6系統(tǒng)調(diào)試

 

　　光電幕墻到陣列接線箱所用線纜型號(hào)為WI）Z-4 ㎜？；從陣列接線箱至光伏設(shè)備間線纜型號(hào)為BV-6 ㎜？；從光伏設(shè)備間到地下1層配電室的電纜型號(hào)為ZRYJ-V4×10+1×6。當(dāng)所有工作完成并驗(yàn)收合格后，完成總接線，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作。

 

3.3光電幕墻安裝與維護(hù)

 

　　1）安裝地點(diǎn)要選擇光照比較好，周圍無高大物體遮擋太陽光照的地方。當(dāng)安裝面積較大的光電板時(shí)，安裝地方要適當(dāng)寬闊一些，避免碰損光電板。

 

　　2）通常光電板總是朝向赤道，在北半球表面朝南，在南半球表面朝北。

 

　　3）為了更好利用太陽能，并使光電板全年接受太陽輻射量比較均勻，一般將其傾斜放置，光電電池陣列表面與地平面的夾角稱為陣列傾角。

 

　　4）當(dāng)陣列傾角不同時(shí)，每月光電板表面接受到太陽輻射量會(huì)有差別。故在選擇陣列傾角時(shí)，應(yīng)綜合考慮太陽輻射的連續(xù)性、均勻性和冬季極大性等因素。

 

　　5）光電幕墻（屋頂）的導(dǎo)線布線要合理，防止因布線不合理而漏水、受潮、漏電，進(jìn)而腐蝕光電電池，縮短壽命；還應(yīng)注意光電板的散熱。

 

　　6）光電幕墻（屋頂）每年至少進(jìn)行兩次常規(guī)性檢查，時(shí)間最好在春天和秋天。檢查時(shí)，首先檢查各組件的透明外殼及框架有無松動(dòng)和損壞。

 

4 結(jié)語

 

　　太陽能光電幕墻集合了光伏發(fā)電技術(shù)和幕墻技術(shù)，降低了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)為現(xiàn)代建筑提供一種新的美學(xué)裝飾效果，雖然短期內(nèi)沒有經(jīng)濟(jì)效益，但從建筑功能使用長(zhǎng)遠(yuǎn)看具有較好的社會(huì)效益。