目前,各国都在兴建大型光伏电站(图1、图2)。国内许多光伏电站也已建成或正在建设中,如敦煌光伏电站发电能力达10MW;格尔木电站发电能力达200MW;世界最大的内蒙古自治区鄂尔多斯光伏电站预计2019年全部建成,总功率达2000MW,光伏板总面积将超过2000万平方米(图3~图6)。这些电站光电板阵列建在地面上,除发电外没有建筑功能,不属于光伏建筑的范围。
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将光电板(光伏组件)视作一种建筑构件的空间元素,由此而产生的建造技术的实践。外国人说的洋话太难懂,还是用我们自己的话说。“光电建筑一体化”的一般说法是:
把光伏系统作为建筑物的一个有机组成部分,一起考虑方案;同时进行设计;统一组织施工;最后一并验收。光伏系统是整个建筑的一个分项,而不是独立的工程项目。
“一体化”是相对于与建筑无关的独立光伏发电站来说的。
从光伏板阵列与建筑物的关系来区分,可以分为分离式和合一式两种。目前国内两种方式都有应用。
最近,也有一些建筑同时采用两种方式而成为混合式。 3 分离式光伏建筑一体化
分离式光伏建筑中,光伏板阵列靠近主体建筑或在屋顶上设置,虽然它是整个建筑的有机组成部分,但它有自身的支承结构体系,光伏板仅仅作为产能装置,不作为建筑的围护结构,建筑物还要另设建筑幕墙、门窗或屋面,或者建筑本身不需要围护结构。
采用这种体系设计和施工都比较简单方便,避免了幕墙和采光顶的建筑功能受到干扰。设计光伏板系统时只需考虑光电系统本身的要求,不用兼顾作为建筑幕墙和采光顶所必须的光学、热工、防水、密封等种种复杂的要求,可以合理朝向,最大限度地发挥其发电功能,达到最佳的光电转换效果。光伏系统容易维护,修理更换不用担心影响建筑幕墙和采光顶受到影响;而建筑幕墙和采光顶破损时只要更换普通板块,与光伏系统无关,不会影响房屋的供电。加之光伏板与各个建筑本身关系不紧密,可以规格化,成批流水线生产,成本较低。其缺点是造价较高,分离的光伏阵列有时还要占用额外的建筑面积。
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图15和图16分别为建筑物顶部的建筑部件----围拦和架空地面,它们的主要功能是发电,不作为围护结构,但它们是建筑物不可分割的部分,也是光伏一体化建筑。
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