建筑设计中光电幕墙的应用分析

建筑设计中光电幕墙的应用分析

发表时间：2018-09-14T15:14:08.177Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第11期作者：黄传兴[导读] 从根本上来讲，光电幕墙构成了建筑幕墙中的全新幕墙形式，其本身具备光电转化的特征。上海杰思工程实业有限公司

摘要：进入新时期后，很多高层建筑都设置了光电幕墙。与传统模式的建筑设计相比，针对高层建筑物如果能全面适用光电幕墙，那么将会有助于美化整个建筑物外观并且增强了幕墙设计的实效性。这是因为，光电幕墙在本质上属于建筑物的新型幕墙形式，其能够凭借光电池来转化太阳能，从而为建筑物幕墙提供必需的电能作为支撑。受到太阳能的作用，光电池就可以作用于整个建筑物系统，在此前提下显著优化了节能以及环保的实效性。因此可以得知，光电幕墙密切结合了传统幕墙技术与太阳能的光电技术，对于此种新型幕墙应当能够全面适用于现阶段的建筑设计。

关键词：建筑设计；光电幕墙；具体应用

从根本上来讲，光电幕墙构成了建筑幕墙中的全新幕墙形式，其本身具备光电转化的特征。针对建筑设计如果能够灵活适用光电幕墙，则还可以从源头入手来减低幕墙污染，进而全面突显了建筑设计应有的环保性以及节能性指标。电能具备洁净性的独特优势，其并不会带来较大范围内的幕墙污染。同时，光电幕墙能够借助太阳能实现全方位的能量转换，其中涉及到太阳能技术、幕墙技术以及光电技术等。由此可见，光电幕墙本身具备高层次的综合性能，其中涉及到隔热性、装饰性、隔音性以及安全性等。

一、光电幕墙的基本设计原理

光电幕墙设有光电板组件，受到太阳照射给其带来的影响，直流电就会因此而产生。通过运用上述的光电转化，太阳能控制器就可以有效存储经由光电系统的直流电，然后将其输送给蓄电池。如果有必要利用电能，则可以借助变压转换以及逆变操作的方式来转化电池内部的直流电，确保将其转变成交流电，在此前提下产生直接性的驱动负载并且实现供电网络运行。

二、光电幕墙具备的独特优势

光电幕墙相比于传统幕墙而言，其具备突显的技术运用优势。这主要是因为，光电幕墙属于全新的建筑幕墙类型，因此具有更高层次的安全性与隔热性特征，同时也有助于阻隔外界的噪声。光电幕墙针对当前现有的幕墙技术以及光电技术能够予以整合运用，有助于迅速转换太阳能并且提升了光电转换能够达到的实效性。与此同时，电能本身是洁净度较高的优质能源，其不会产生突显的噪声污染或者燃料污染。通过全面运用光电幕墙的方式，就可以体现智能型建筑物具备的独特环保优势。

光电幕墙如果要实现正常性的系统运行，则需要将光伏系统作为其中主体。具体而言，光电幕墙应当包含太阳能的控制器、光电板、逆变器以及蓄电池组。光伏系统可以凭借多级集电的方式来发出直流电，其中的光电板占据了关键性的地位。由于受到外界的太阳照射，多级集电装置就能够收集来源于光电板的电流，进而有效存储电能。在后期的系统运行时，运用变压操作与逆变操作就可以输出强度特定的直流电，然后对其实现交流电的有效转化并且将电能提供给驱动负载或者供电网络。

三、具体的技术运用

在近些年来诞生的各种各样幕墙结构中，光电幕墙构成了其中典型的幕墙类型，此类幕墙具备节能性以及绿色性。具体在系统运行中，光电幕墙针对太阳能可以有效予以转化，确保将其转变成可供系统正常实现运转的交流电。从整体的幕墙构造来看，光电幕墙包含连接电路、蓄电池、逆变器、幕墙控制系统、光伏发电板以及其他核心部件，对于幕墙外侧应当设置必要的支撑结构。对于光伏发电来讲，其依赖于特殊的光伏效应。因此可见，优化设计光电幕墙的核心要素就在于供应有效的电能，针对光伏发电也要着眼于提升其中的发电效率。具体在实践中，设计与运用光电幕墙通常涉及到如下要点：（一）设计光电幕墙的关键点

对于整个幕墙结构如果要着眼于优化进行设计，那么应当全面关注当前的周边环境、当前气候条件、建筑物外观以及幕墙本身具备的性能等。与此同时，设计光电幕墙的侧重点还应当集中于幕墙形式、幕墙面积以及安装幕墙的位置。

依照当前现有的幕墙设计以及幕墙安装规程，建筑幕墙应当能够符合当前现有的抗震性、抗风性与抗变形的相关指标。在涉及到电气系统时，应当致力于优化布置电缆线，针对整个幕墙的外在形态也要着眼于优化进行设计。除此以外，设计光电幕墙还有必要注重建筑物性能受到光伏列阵带来的某些影响，通过运用综合性的视角来完成针对建筑幕墙的全面优化布置。

（二）设计光电幕墙的控制系统、连接电路与光电板

对于整个幕墙应当着眼于优化其中的控制系统，控制系统应当包含过载保护、放电与充电的控制器以及供配电系统。针对某些特殊形式的光电幕墙而言，对其应当配置必要的蓄电池组。受到外界气候的干扰与影响，针对蓄电池组应当避免表现为深度放电或者过分充电等状态。在设计连接电路时，通常可以选择并联形态或者串联形态的两种连接电路，以便于随时维修或者拆卸电路。连接电路应当能够保证快捷性与坚固性。

光电幕墙设有多种规格的太阳能电池，运用导线来连接太阳能电池并且串联成完整性的光电板。因此在整个幕墙的架构中，针对光电板最好运用坚固性较好的材料制作而成，在此前提下保障光电板具备优良的隔热性、保温性、耐用性、防潮性以及防水性特征，同时也要保障最低限度的幕墙刚度。如果涉及到布置天窗，那么应当将幕墙透光性作为基本指标，确保其符合优良的采光效应。光电板在根本上构成了核心性的幕墙构件，对此应当予以全方位的优化设计。

光电板组件构成

光电池技术构成了核心性与关键性的光电幕墙技术。从当前现状来看，硅电池在多种多样的太阳能电池中占据了首要性的位置，其中典型为单晶硅、多晶硅与非晶硅。通过运用上述的硅材料，就能完成复合性的电池加工操作。具体而言，单晶硅具备相对较强的光电转换性能，转换效率为15-21%，技术也最为成熟，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难。然而与之相比，多晶硅薄膜太阳能电池，转换效率为14-17%，稍低于单晶硅，成本低廉，不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。早在上世纪末，技术人员在制造太阳能电池时就已经运用了非晶硅。相比于单晶硅与多晶硅而言，非晶硅转换效率较低，只有6-9%，但是非晶硅可以达到相对更少的电池耗电量，因此其具备突显的技术运用前景。但是不应当忽视，如果选择了非晶硅来制作电池，那么将会呈现衰减光电转化的状态，这是因为其很难维持相对稳定的电源运行。近些年以来，非晶硅已经能够用来制作电子钟表、微型计算器与复印机装置，对其如果要全面拓宽适用范围那么还需全面着眼于消除效率衰减的隐患及提高转换率问题。

（三）优化设计幕墙支撑

光电幕墙不能缺少与之相应的幕墙支撑架构，对此可以因地制宜选择系统连线或者幕墙节点等多种多样的幕墙支撑。从目前现状来看，针对光电幕墙可以将其设计成单元式或者构件式的幕墙支撑方式，其中涉及到明框或者隐框形式的幕墙。然而无论选择了明框或者隐框的幕墙，其都要符合最根本的幕墙结构设计指标。同时，建筑幕墙还要保障其满足最低限度的水密性与气密性特征，确保幕墙能够符合特定的保温性以及隔绝噪声性能。受到雪天或者雨天等恶劣气候带来的影响，光电幕墙应当也能维持正常的形态，进而从源头上避免频繁出现短路或者漏电等安全威胁。

（四）其他的技术运用要点

光电幕墙除了需要具备上述的核心部件以外，对其还需要配备特定型号的蓄电池组与逆变器。光电幕墙由于安装了逆变器，因此可以转换直流电以及交流电。通常情况下，对于逆变器可以将其设计成并网运行或者单独运行的模式。在选择与安装蓄电池组时，应当将其控制于最低限度的电能消耗，以便于延长蓄电池组能够运行的时间段。国内目前被广泛使用的蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池，这两类蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点。近些年以来，技术人员正在着眼于研发新型蓄电池，运用全新技术手段来避免频繁维修蓄电池，减少综合性的幕墙设计成本。

此外，对于光电幕墙来说，一定要强化对技术方面的创新，提升实际转换效率，降低光电幕墙成本，加强对其的推广以及提高社会接受程度。同时还要出台并网电价策略，推动电网智能化发展，推行并网顺利进行。只有这样才能才能更好的让光电幕墙应用在建筑设计中，提高建筑工程质量，为建筑工程使用水平提升奠定基础。

结束语

经过上述分析可以得知，光电幕墙运用于当前的建筑设计能够显著优化整体上的建筑设计质量，对于外在的建筑美观度也能全面实现优化。近些年以来，建筑行业逐渐呈现相对较高的建筑污染，因此亟待引进光电幕墙涉及到的全新技术手段，通过运用上述方式来消除过高的建筑幕墙污染。截至目前，与建筑光电幕墙密切相关的建筑设计手段正在逐步达到健全，但从整体上来讲尚未实现完善。因此在未来时期的建筑设计中，作为建筑设计人员仍需要着眼于归纳珍贵经验，进而全面突显建筑光电幕墙本身具备的适用价值。

参考文献

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