光伏建筑一体化(BIPV)系统设计与应用
关于对光伏建筑一体化（BIPV）技术的研究分析
关于对光伏建筑一体化（BIPV）技术的研究分析摘要：绿建节能方向标，对光伏BIPV技术的设计、实施和落地经验，被动式超低能耗建筑与零碳建筑的案例分享。
关键词:光伏建筑一体化美观低能耗组件安装光伏建筑一体化 (BIPV) 是一种光伏材料，用于替代部分建筑围护结构中的传统建筑材料。
住宅建筑师和建筑商也开始将光伏材料整合到住宅的外部。
BIPV 可以作为幕墙、镶板、阳台或遮阳板连接到住宅。
此外，可以使用 PV 视觉玻璃代替传统的双窗格窗户和天窗，以提供电力和透明度。
是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。
依据建设地点的地理、气候条件、建筑功能、周围环境等因素进行规划设计，确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境，是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。
1.光伏采光天窗介绍几种类型的光伏材料可以集成到玻璃中。
例如，特殊的太阳能光伏玻璃块可以用来代替传统的玻璃块。
这些玻璃块包含带有专用光学器件的太阳能电池，可将光聚焦到 PV 材料上。
BIPV 系统的优点包括：不需要额外的土地，减少建筑能耗，并且可以以可忽略的传输损耗传输能量。
BIPV 系统的一些障碍可能包括 BIPV 产品的成本、维护以及缺乏使用 BIPV 技术进行设计的知识。
BIPV 的安装还需要多个建筑行业的合作，例如电工、屋顶工、建筑师和工程师。
2.根据光伏方阵与建筑结合的方式不同分类第一类是光伏方阵与建筑的结合(BAPV)，这种方式是将光伏方阵安装在已有建筑的屋顶、墙面等结构上，不影响原有建筑物的功能。
第二类是光伏方阵与建筑的集成(BIPV)，这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分，如光电瓦屋顶、光电幕墙、光电采光顶、建筑阳台光伏栏板、公共设施停车屋顶等。
二者同时设计和施工，光伏发电组件成为建筑材料的一部分，同时具备发电和建材的双重功能，形成光伏与建筑的统一体。
光伏建筑一体化(BIPV)在工业厂房的应用分析
光伏建筑一体化(BIPV)在工业厂房的应用分析摘要：光伏应用经济一体化在应用过程中具有额外的发电收益、节省建筑应用成本等优势，因此在工业厂房修建过程中经常会应用到光伏建筑一体化这一内容，针对厂房的屋顶、幕墙以及玻璃系统进行全面的处理和调整。
基于以上理念，本文接下来针对光伏建筑一体化在工业厂房中的应用情况进行分析。
希望本文的论述能够带给工业厂房设计人员一些帮助。
关键词：工业厂房；光伏建筑一体化；设计要点；应用范围引言：光伏建筑一体化这一技术在开展过程中，主要是将太阳能发电产品，应用于建筑上方，在实际的应用过程中不会占据建筑的面积，也能够有效提高建筑整体的美观性以及使用性能。
同时，在光伏建筑一体化应用期间，能够减少工业厂房应用过程中的能耗。
因此，该项技术广泛的应用于我国厂房以及各类建筑的修建过程中，具有节能减排、隔热降温的优势。
一、光伏建筑一体化（BIPV）概述光伏建筑一体化是一种将太阳能发电产品集成到建筑上的技术。
在建筑构建过程中，运用光伏建筑一体化理念，主要会将太阳能光伏发电的方阵安装在建筑的周围，由此让建筑在日常应用过程中能够通过光伏发电方阵来吸收太阳能，从而为建筑的日常应用提供一定的能量。
现阶段，光伏建筑一体化可以分为以下两类：光伏方阵与建筑的结合、光伏方阵与建筑屋面的结合。
由于光伏方阵与建筑的结合，不占用额外的地面空间[1]。
因此，在新时代下，各建筑在构建过程中经常会选取这一类方式，既能够提高建筑的应用效能，也能够有效的减少能源的耗费。
现阶段建筑能耗在我国整体能源消耗中占据极大的比例，因此光伏建筑一体化的实际应用能够有效的改善现阶段的资源耗费情况，为建筑行业的可持续发展提供一定的助力。
二、光伏建筑一体化（BIPV）在工业厂房中的设计要点（一）火灾隐患光伏系统在运行过程中火灾发生的主要因素为高压直流电弧，整合以往的火灾发生因素进行分析，该项因素占据屋顶分布式光伏发电火灾因素的45%。
因此在设计工业厂房期间，需要针对这一火灾隐患进行重点的规划，有效的分析。
BIPV光伏建筑系统方案简介
BIPV光伏建筑系统方案简介目录一、BIPV系统简介 (1)二、BIPV系统方案与逆变器选择 (2)1. 国内外光伏建筑一体化（BIPV）的进展状态 (3)2. 建筑光伏（BIPV）的设计要素 (6)3. 光伏建筑与微逆变器系统设计 (10)三、附件 (12)1. 逆变器系统安装 (12)2. 项目设计与计算根据： (16)一、BIPV系统简介当光伏发电飞速进展时，它的应用越来越受到世人的关注，因此人们想到能够充分同意阳光的屋顶。
一些国家的重要部门也开始注意到屋顶计划所蕴含的巨大效益，相继提出了各国不一致的进展计划。
屋顶计划的社会效益与经济效益也开始被广大消费者所认同，并乐于在自己的屋顶上安装太阳能发电系统。
但是各国的条件不一致，进展时期不一致，进展基础也不尽相同，遇到的困难更是多种多样，形势复杂。
但屋顶计划依然受到欢迎，屋顶计划今后的进展需要每一个人的参与与努力。
目前世界各国都对太阳能产业采取了诸多鼓励性策施，实施了各类长期的政府计划，如英国的百万“绿色住宅”建筑计划，美国的“百万太阳能屋顶计划”，欧洲的“百万屋顶计划”，日本的“阳光屋顶计划”等等。
各国都不一致程度的制定了一些政策法规，树立了各个阶段的目标计划。
正当世界太阳能高速进展，开始成为全球竞争产业的时候，我国国内太阳能的进展也给我们带来了希望。
令人振奋的是，我国太阳能进入大规模有用阶段条件成熟。
首先表现在太阳能利用逐步形成共识，政府扶持力度加大，并随着京都议定书的签订与可再生能源法等有关法律法规的出台，为我国太阳能进展提供了政策保障；其次是我国太阳能利用的有关技术问题都得到了较好的解决，其中包含CVT\PWM最大功率跟踪操纵技术、并网逆变技术、系统的实时数据采集与数据传输技术等，使我国具备了设计与建造有用的一定规模的并网光伏发电系统的能力；再者，我国太阳能屋顶计划的应用前景非常广阔。
我国大部分地区的太阳光强度都满足光伏发电的基本要求，而且还拥有许多太阳能丰富区。
建筑光伏一体化玻璃组件(BIPV)的应用技术
技术讲座赏析《建筑光伏一体化玻璃组件（BIPV）的应用技术》【编者按】这是广东金刚玻璃科技股份有限公司张明罡先生，在第八届中国国际门窗幕墙博览会光电建筑应用论坛上，发表的《建筑光伏一体化玻璃组件（BIPV）的应用技术》。
演讲的内容很丰富，我们仅选取了部分内容。
广东金刚于2010年7月8日在深交所挂牌上市，BIPV组件已经通过了国际权威机构TUV的认证。
我们希望业界与广东金刚合作。
一、建筑光伏一体化双玻BIPV的构成●3.2mm表层钢化超白玻璃●晶体硅电池片或薄膜电池●封装胶PVB●背板TPT（不透明）、钢化玻璃（可采光）●铝合金边框或无边框●同时满足建筑安全玻璃《夹层玻璃》的要求●液态PVB湿法封装同EVA的封装在建筑规范中是不允许的二、BIPV核心发电芯片的分类●单晶硅太阳能电池18％●多晶硅太阳能电池17％●非晶硅薄膜电池a－Si 6％●碲化铬薄膜电池CdTe 9%●铜铟镓硒薄膜电池CIGS 9%三、建筑光伏一体化（BIPV）玻璃组件常用结构建筑光伏一体化玻璃组件常用结构四、BIPV组件应具备幕墙玻璃组件的性能●安全（钢化、夹胶）●强度（承受相关荷载）●挠度（承受变形）●抗冲击（安全性能）●阻热（节能特性）●透光率（采光性能）●隔声（舒适性）●寿命（耐久性）五、BIPV应具备各种性能●应满足建筑的相关规范●应使用干法PVB材料合成技术●应满足安全玻璃的测试（45Kg霰弹袋冲击试验、1040g落球试验）●按照IEC61215、61730规范经过湿热、湿冷、热循环、户外暴晒等测试●要求同建筑外围护同寿命●正常工作状态不低于25年，25年后光电转换率衰减不应大于20％六、薄膜电池BIPV的优缺点●优点：整体色彩好、弱光发电性能优越、外观近似镀膜玻璃的效果；●缺点：脆弱、易破、光电转换率低、光电转换衰减速度快、化学稳定性差、使用历史短。
七、两种不同技术BIPV性能对比八、薄膜电池的BIPV不适合作为屋顶●膜层厚度偏差影响到其电气性能●TCO导电玻璃构成的薄膜电池不能通过热处理（钢化）●未经钢化处理的普通玻璃（薄膜电池）在天棚高温环境下，易产生“热炸裂”九、晶体硅双玻组件BIPV适宜屋顶使用●晶体硅电池片厚度为180um～240um，抗弯能力较强，可达到较大挠度不会破坏；●与PVB胶合后共同形成一个有机的整体，受到荷载作用时，在钢化玻璃与PVB的共同作用下，作用在电池片时为均布受力。
太阳能光伏建筑一体化
太阳能光伏建筑一体化【摘要】随着全世界对可再生能源的大力推广，光伏建筑一体化（bipv）作为可再生能源在建筑上的应用技术受到广泛关注。
本文介绍光伏与建筑系统结合的多种形式及光伏建筑一体化的诸多优点，并展望了光伏建筑一体化的前景和趋势。
【关键词】太阳能；光伏建筑一体化；应用；前景引言能源是全球国民经济发展和人民生活水平提高的重要基础保障，目前全世界能源的紧缺提出了对可再生能源的需求的，太阳能作为一种资源最丰富，适用范围最广泛的新能源，受到了全世界的关注。
而随着现代化社会的发展，人们对舒适的居住环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。
目前发达国家中建筑用能已占全国总能耗的30%—40%，对经济发展形成了一定的制约作用；我国的建筑能耗也已接近全社会能耗的1/3，并且随着我国城市化进程的加快，建筑能耗将继续保持增长趋势。
发展太阳能光伏建筑越来越成为当今社会发展的必然选择。
光伏发电与建筑相结合是目前世界上大规模利用光伏技术发电的研发热点。
在我国，光伏建筑一体化尚处于示范阶段，随着《中华人民共和国可再生能源法》的施行，将大大地推动我国光伏发电与建筑的结合。
加强光伏建筑一体化技术研发，促进光伏产品在建筑上的应用，是光伏行业、建筑行业推动可再生能源在建筑上应用的新课题。
1、光伏建筑一体化（bipv）的概念1991年，德国旭格公司首次提出了“光伏发电与建筑集成化（building integrated photovoltaic，简称bipv）”的概念。
一般来说光伏建筑一体化是在建筑外围结构的表面安装光伏组件，以提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代原有传统建筑的部分结构如屋顶板、瓦、窗户、墙面、遮挡棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。
2、光伏建筑一体化（bipv）应用的意义从建筑、能源和经济角度来看，光伏建筑一体化（bipv）有诸多优点：节地、节能、节材、减少环境污染。
BIPV太阳能光伏建筑一体化解决
BIPV解决方案建筑集成光伏（BIPV）。
BIPV是将光伏系统和现代建筑完美结合的新概念，并且不会在城市中占用额外的空间来安装该系统，因此宝贵的土地资源可以被有效地重复利用和利用，还可以通过绿色可再生能源为建筑物提供能源。
减少排放以满足城市能源的可持续发展。
太阳能光伏建筑玻璃是太阳能电池和许多普通建筑玻璃的组合，用于制造可以发电的建筑材料，从而形成实际的建筑表面。
太阳能电池还可以与各种建筑材料结合使用，例如隔热组件，防紫外线组件，隔音玻璃组件，各种中空玻璃组件等。
同时具有发电，隔热，防紫外线，隔音，防风雨的功能。
可广泛用于遮阳系统，建筑幕墙，天花板，门窗等。
首个光伏建筑集成解决方案安装方式：使用非晶硅光电幕墙代替原来的建筑玻璃幕墙。
特征：在城市中不占用更多土地的情况下安装光伏系统，不仅可以使宝贵的土地资源得到有效利用和利用，而且还可以通过美观，集成的光伏系统的电源实现建筑能源的自给自足；严格按照建筑设计，安全需要满足节能和环保的需要，并满足城市能源的可持续发展，公司出现了保护环境，专注于可持续发展的决心。
点强化玻璃幕墙设计幕墙的骨架主要由无缝钢管，不锈钢拉杆（或附加电缆）和不锈钢爪制成。
在角上打孔表面玻璃后，将其通过金属连接器固定到支撑结构的整个玻璃幕墙上。
光伏模块的接线从不锈钢接口插入。
太阳能组件式设计玻璃幕墙太阳能玻璃幕墙组件在工厂进行处理，组装成一个综合的单层或多层面板，然后运到施工现场进行全面吊装并通过预先安装在建筑物主体结构上的挂钩精确连接，必要时进行微调以完成安装幕墙。
光伏建筑一体化解决方案二使用：将太阳能模块直接镶嵌或安装在倾斜的屋顶上特征：充分利用建筑物屋顶上的空间，以充分利用宝贵的城市空间；通过光伏系统的能源供应实现建筑能源的自给自足；并满足节能环保的需要，并满足城市能源的可持续发展。
安装方式斜屋顶包括光伏组件三大光伏建筑一体化解决方案使用：将太阳能模块安装在平坦的表面上特征：利用建筑物屋顶上的空间来充分利用宝贵的城市空间；通过向光伏系统供电，实现了建筑能源的自给自足。
光伏建筑一体化BIPV系统部件选择与系统设计
光伏建筑一体化BIPV系统部件选择与系统设计屋顶分布式光伏发电系统一般由光伏方阵、光伏接线箱、逆变器（限于包括交流线路系统）、蓄电池及其充电控制装置（限于带有储能装置系统）、电能表和显示电能相关参数的仪表组成。
光伏系统中各部件的性能应满足国家或行业标准的相关要求，并应获得相关认证。
1.光伏阵列选型(1)屋顶分布式光伏发电系统光伏阵列应根据新建建筑或既有建筑的使用功能、电网条件、负荷性质和系统运行方式等因素，确定光伏系统为建材型、构件型或安装型。
(2)根据建筑设计及其电力负荷确定光伏组件的类型、规格、安装位置和可安装场地面积,使光伏组件规格与现有安装面积达到最优配对。
(3)根据尽量采用最佳倾角且便于清除灰尘、保证组件通风良好的原则确定光伏组件的安装方式。
(4)根据逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系数，确定光伏组件的串联数（或称光伏组件串或组串）。
(5)根据总装机容量及光伏组件串的容量确定光伏组件申的并联数。
(6)同一组串及同一子阵内，组件电性能参数宜尽可能一致，其中最大输出功率P m、最大工作电流I m的离散性应小于±3%。
(7)建材型光伏系统和构件型光伏系统在建筑设计时，就需要统筹考虑电气线路的安装布置，同时要保证每一块建材型光伏组件和构件型光伏组件金属外框的可靠接地。
2.光伏接线箱（汇流箱）选配(1)光伏接线箱内应设置汇流铜母排或端子。
(2)每一个光伏组件串应分别由线缆引至汇流母排，在母排前分别设置直流分开关，并设置直流主开关。
(3)光伏接线箱内应设置防雷保护装置。
(4)光伏接线箱的设置位置应便于操作和检修，宜选择室内干燥的场所。
设置在室外的光伏接线箱应具有防水、防腐措施，其防护等级应为IP65或以上。
3.逆变器选配(1)独立光伏系统逆变器的总额定容量应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质选择。
(2)并网光伏系统逆变器的总额定容量应根据光伏系统装机容量确定；并网逆变器的数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。
光伏建筑一体化BIPV的设计
光伏建筑一体化BIPV的设计
1设计原则
光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。
因此，BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。
2建筑设计
BIPV的设计应从建筑设计入手，首先对建筑物所处地的地理气候条件及太阳能的资源情况进行分析，这是决定是否选用BIPV的先决条件；其次是考虑建筑物的周边环境条件，即选用BIPV的建筑部分接受太阳能的具体条件，如被其他建筑物遮档，也不必考虑选用BIPV；第三是与建筑物的外装饰的协调，光伏组件给建筑设计带来了新的挑战与机遇，画龙点睛的BIPV 设计会使建筑更富生机，环保绿色的设计理念更能体现建筑与自然的结合。
第四，考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。
3发电系统设计
BIPV的发电系统设计与光伏电站的系统设计不同，光伏电站一般是根据负载或功率要求来设计光伏方阵大小并配套系统，BIPV则是根据光伏方阵大小与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。
BIPV光伏系统设计包含三部分，分别为光伏方阵设计、光伏组件设计和光伏。
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光伏建筑一体化(BIPV)系统设计与应用
来源:2010年会论文集作者:肖坚伟,郑鸿生日期:2010-4-22 页面功能【字体：大中小】【打印】
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本文作者：肖坚伟,郑鸿生
引言
随着财政部于⒛09年3月印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》及财政部、科技部、国家能源局于2009年7月《关于实施金太阳示范工程》的通知,表明国家在贯彻实施《可再生能源法》,落实国务院节能减排战略部署,加快太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用。
入列国家金太阳示范工程的275个项目中有部分涉及到BIPV建筑,那么在建的或未建成的示范项目中的实际应用值得业界同行共同借鉴和规范。
1 BIPV定义及外延
光伏建筑一体化(BIPV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。
BIPV 即Building Integrated Photovoltaic,其外延就是①不但具有外围护结构的功能,保证建筑安全防护要求;
②同时又能产生电能供使用;③在以前两点的基础上结合建筑结构风格进行优化设计,使整体的装
饰效果更协调。
2 BIPV建筑安全
2.1 组件安全
BIPV组件作为建筑体一部分,须按《建筑玻璃应用技术规程》和《玻璃幕墙工程技术规范》等要求进行设计,其必须符合建筑安全玻璃管理规定。
现有的BIPV组件在封装材料上有采用PVB封装的和采用EVA封装的,这两种不同材料封装的BIPV组件在建筑安全上的级别是不同的。
《玻璃幕墙工程技术规范》第3.4.6项明文规定:“ 玻璃幕墙采用夹层玻璃时,应采用干法加工合成,其夹片宜采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片”,因此PⅤB封装的BIPV组件在安全性能上比EVA 封装的BIPV 组件要高。
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如:《建筑安全玻璃管理规定》第六条,建筑物需要以玻璃作为建筑材料的下列部位必须使用安
全玻璃:
(一)7层及7层以上建筑物外开窗;
(二)面积大于1.5平方米的窗玻璃或玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗;
(三)幕墙(全玻幕除外);
(四)倾斜装配窗、各类天棚(含天窗、采光顶)、吊顶;
(五)观光电梯及其外围护;
(六)室内隔断、浴室围护和屏风;
(七)楼梯、阳台、平台走廊的栏板和中庭内拦板;
(八)用于承受行人行走的地面板;
(九)水族馆和游泳池的观察窗、观察孔;
(十)公共建筑物的出人口、门厅等部位;
(十一)易遭受撞击、冲击而造成人体伤害的其他部位。
那么在以上部位设计BIPV组件时应选择安全性更高的PVB封装BIPV组件,而且在选择组件中要考虑不同厚度组合以适应风雪荷载、自重荷载、地震荷载不同的要求。
2.2 电气安全
电气系统的配置须符合《建筑电气工程施工质量验收规范GB50303》、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50168》、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范《GB50169》等标准的要求。
防雷接地设计须考虑防直击雷和防感应雷的要求进行配置,并网系统还须考过/欠电压频率保护、防孤岛效应、恢复并网、短路保护、隔离保护、逆向功率保护设计也要考虑符合《光伏系统并网技术要求GB/T19939》、《光伏(PV)发电系统过电压保护-导则SJ/T11127》的规定。
3 BIPV建筑发电
BIPV建筑的建造有其特殊的地理位置和独特的建筑风格,作为建筑物本身位置、设计美感和整体协调性的要求,有时无法完全兼顾组件最佳发电方位的要求,如下图1、图2的为了迎合建
筑,BIPV组件倾斜角不是最好的发电角度。
对于透光率、遮阳系数、Κ值的不同组合可以通过设计组件电池片占比、电池片的颜色、背板玻璃颜色、镀膜背板玻璃、中空或夹层玻璃等不同的组合达到建筑美学和发电最佳结合点。
4 BIPV建筑结构设计
BIPV建筑结构与幕墙结构设计相似,主要有明框式、隐框式、半隐框式、点支式,如图6、图8、图9。
明框式幕墙BIPV 组件可设计成藏式接线盒和背面接线盒两种方式,如图6、图7,藏式接线盒外观简洁,没有外围的电缆线。
隐框式、点攴式大多设计为背面接线盒,如图8。
BIPV建筑的采光顶或倾斜屋面由于容易沉积灰尘和鸟粪等杂物,影响外观、建筑的采光及发电性能,因此需要频繁的进行清洗,但由于人工清洗操作困难,可以考虑在BIPV建筑结构中设计专
用的太阳能自行清洗装置(如图10)。
这种类型的清洗装置则要求能通过装置自身的太阳能发电储存在蓄电池里,置动作和反馈信息。
5 BIPV建筑案例
5.1 广州火车南站南侧的站台光伏雨篷(BIPV)项目
在建的广州南站光伏系统并网总功率达253千瓦,透光率达50%以上。
项目全部采用
5.2 金刚空中花园BIPV项目
此拱形大跨度屋顶工程并网总功率400kWp,其25米跨度近10米高度的顶棚设计,配以
2000×1750mm、1600×15OOmm两种PVB封装的双玻璃光伏组件。
组件上以不同形式排列的电池片组成风格各异,各种组件外观可变性强、透光率町自主选择的设计特色。
采用隐框式幕墙结构设计,再与钢框架龙骨有机结合。
采用侧面接线盒的方式,电缆藏于框架结构中,远处望去,简洁大方,不见电线、线槽,与普通建筑玻璃无异。
5.3 香港圣保罗小学
此BIPV光伏采光顶总面积为82平方米,系统总发电功率为7.9KWp,由65片双玻璃光伏组件
构成,采用156×156mm高效晶体硅电池片,安装方向为东南偏南,采用明框玻璃幕墙的
6 结束语
太阳能是我国分布最广的可再生能源资源。
可以利用建筑大量的屋顶和墙面资能源供应。
光伏发电不消耗化石能源资源和水资源不产生污染,也没有温室气体排放使用,也可以集中建设大型光伏发电站,为未来经济发展前景的可再生能源打下基础。
充分利用好国家的各种优惠政策,加快光伏新型幕墙的发展,符合我国节能减排的求。