光伏玻璃（雙玻光伏組件）的設(shè)計與應(yīng)用

　　【中國幕墻網(wǎng)】1前言

　　光伏玻璃是一種通過層壓入太陽電池，能夠利用太陽輻射發(fā)電，并具有相關(guān)電流引出裝置以及電纜的特種玻璃。它有著美觀、透光可控、節(jié)能發(fā)電的優(yōu)點，應(yīng)用非常廣泛，如：太陽能智能窗，太陽能涼亭和光電玻璃建筑頂棚，以及光電玻璃幕墻等等。作為一種新型建筑材料，目前國內(nèi)對于它的相關(guān)總體設(shè)計研究并不多。特別是光電玻璃和建筑一體化的安裝問題，不但需要有專業(yè)的光電玻璃系統(tǒng)設(shè)計知識，同時還要求設(shè)計者具有較高的建筑設(shè)計水平。因此，國內(nèi)還很缺乏對這方面設(shè)計方法有系統(tǒng)的闡述，對它的設(shè)計方法進(jìn)行研究是有必要的。

　　2光伏建筑一體化對光電玻璃的設(shè)計要求

　　2.1基本原則

　　在光伏玻璃的應(yīng)用設(shè)計中，首要考慮的應(yīng)該是玻璃的基本物理與電性能，包括：光電玻璃邊框材料類型、電池材料、可承受的荷載、絕緣性能、溫度系數(shù)、額定工作溫度及性能、低輻照度下的性能以、熱斑耐久性能以及濕熱-濕冷性能。這些性能都是光電玻璃建筑材料基本需要滿足的，一般只有在滿足了基本物理和電性能的情況下才能考慮其他。

　　其次必須考慮到材料具體建筑功能，是否能達(dá)到替代普通建筑材料的功能，各種性能是否能達(dá)到普通建筑材料的功能標(biāo)準(zhǔn)。作為一種建筑材料它的防火、防水、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否能達(dá)到設(shè)計要求?再次在設(shè)計光伏玻璃建筑材料時應(yīng)該還要考慮其美觀性。因此，光伏玻璃與建筑一體化設(shè)計的目標(biāo)如下：

　　(1)容易和任何建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合成一體，能夠比較方便的安裝在任何普通結(jié)構(gòu)上，與一般建筑材料能夠很方便的銜接。

　　(2)通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，光電玻璃必須具有良好的防滲性能和防風(fēng)性能，必須具有和普通建材一樣的防風(fēng)避雨的功能。

　　(3)能有和普通建材一樣的持久性能，這主要和安裝光電玻璃建材的構(gòu)件選擇材料有關(guān)。

　　(4)光伏玻璃的安裝必須符合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且和普通建材的安裝用時相當(dāng)。

　　(5)安裝工作能由傳統(tǒng)安裝工人完成。

　　(6)線路連接應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)范，不能由于接線盒、電線以及安全性的不同而導(dǎo)致復(fù)雜化。

　　(7)系統(tǒng)應(yīng)該提供簡便的維修通道。

　　(8)對于晶硅電池光伏玻璃建材系統(tǒng)而言，由于其電池存在負(fù)溫度效應(yīng)，必須設(shè)計相關(guān)的降溫結(jié)構(gòu)。

　　2.2光伏玻璃結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

　　光電玻璃是由玻璃-EVA膠膜-太陽電池-EVA膠膜-玻璃共5層組成，類似于建筑上常用的夾膠玻璃。可以通過控制雙面玻璃之間的電池間隙和邊緣空隙，來制成5%～80%透光率的光電玻璃。理論上用于建筑上的光電池板尺寸越大越好，因為可以減少邊框以及固定構(gòu)件的使用，降低成本，并且可以真正替代大面積的玻璃，但受工藝方面的限制，目前尺寸大多在1.8×2.4m以下。電池板上表面玻璃要求要有較高的透過率，一般采用超白低鐵鋼化玻璃，厚度一般在4～6mm之間;底板玻璃由于起主要的支承、承壓作用，厚度要求可以在4～19mm之間，具體厚度應(yīng)該根據(jù)光電玻璃建材安裝的部位以及抗風(fēng)壓要求等決定，底層玻璃應(yīng)該使用鋼化玻璃，以避免熱應(yīng)力的破壞。由于目前還沒有關(guān)于用于建筑物上的雙面太陽電池玻璃要求的國家標(biāo)準(zhǔn)，以下我們參考夾膠玻璃的相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及太陽電池組件國家規(guī)范，提出對光電玻璃的性能要求。

　　2.3機(jī)械荷載設(shè)計

　　機(jī)械荷載主要是指光電玻璃抗風(fēng)、雪或冰塊等靜態(tài)載荷的能力。用于建筑屋頂?shù)墓怆姴ＡЫㄖ�材料以及安裝在建筑立面的光電玻璃經(jīng)常要承受此類負(fù)荷。機(jī)械載荷的設(shè)計包括：光電玻璃的玻璃面板設(shè)計，邊框設(shè)計和構(gòu)件設(shè)計為主。

　　光電玻璃玻璃表面強(qiáng)度的設(shè)計目前還沒有確切的計算標(biāo)準(zhǔn)，目前可以參照夾層玻璃的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度設(shè)計，采用不同厚度的面板玻璃;另外在普通幕墻玻璃的設(shè)計中，還有橈度限值的要求，在風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值作用下，四邊支承玻璃的橈度限值df，lim宜按照其短邊邊長的1/60采用。對于光電玻璃來說，其內(nèi)部層壓的太陽電池屬于非常易碎的薄片，因此其橈度要求更高，具體取值目前還沒有任何試驗證明，因此建議采用更高標(biāo)準(zhǔn)1/30左右設(shè)計。

　　邊框的設(shè)計強(qiáng)度可以根據(jù)材料的使用部位，國家規(guī)定的普通建筑標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計并相關(guān)進(jìn)行試驗;

　　構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計主要依據(jù)的是光電玻璃建材使用的部位，需滿足的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求來選擇不同的材料。因此必須要求光電玻璃在均勻承壓2400Pa一小時的情況下，達(dá)到以下要求：無間歇斷路或漏電、無外觀缺陷、功率衰減不超過5%以及絕緣電阻應(yīng)滿足初始試驗要求。

　　2.4落球沖擊剝離性能

　　參照幕墻設(shè)計規(guī)范，根據(jù)使用部位、安全性的不同，光電幕墻可分為：Ⅰ類、Ⅱ-1類、Ⅱ-2類、Ⅲ類光電玻璃具體使用種類。

　　Ⅰ類光電玻璃：對霰彈袋沖擊試驗不作要求的光電玻璃。

　　Ⅱ-1類光電玻璃：霰彈袋沖擊高度1200mm，符合霰彈袋沖擊性能規(guī)定的光電玻璃。

　　Ⅱ-2類光電玻璃：霰彈袋沖擊高度750mm，符合霰彈袋沖擊性能規(guī)定的光電玻璃。

　　Ⅲ類光電玻璃：總厚度不超過16mm且符合霰彈袋沖擊性能規(guī)定的光電玻璃。

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