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详述单晶体太阳能光伏发电幕墙在节能建筑中的应用

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单晶体光伏发电幕墙是一种高科技建筑外壳,不仪满足阻燃、隔热和消声等建筑物理要求,还可抵御恶劣天气,集节能、环保、自然于一体,充分体现以人为本的没计理念。主要介绍了此种幕墙的工作原理及特点,同时着重介绍了光电幕墙的安装工艺。本系统的成功应用节约了后期使用中带来的相应电器照明系统的维护、更换、清洗以及能源损耗费用。

光电玻璃幕墙是当今太阳能利用的光伏发电工程中重要产品之一,现已成世界能源产业中走俏的“朝阳工业产品”。据介绍,1997年世界光电玻璃幕墙组件(产品)为122万矗,年增长率为38.5%,1998年的年增长率为29%,1999年的年增长率为22%;权威人士估计,进入2l世纪的今后几年里,世界对光电玻璃幕墙的需求年增长率将会稳定保持在20%左右的良好势头里,前景十分诱人。

详述单晶体太阳能光伏发电幕墙在节能建筑中的应用

1工程概况

环境保护部履约中心图书阅览室屋顶外围采用单晶体太阳能光伏发电幕墙(下简称“光电幕墙”)容量20kW,与大楼并网发电,外观和实用均能兼顾。

2工作原理及特点

将已安装于幕墙的电池板串联连接好,分别引出总的正、负极,每两组引入一个阵列接线箱。通过桥架,将阵列接线箱的线引至光伏设备问的并网逆变器,再通过配电柜,将并网逆变器转换的电能送至配电室,完成大楼太阳能系统的并网发电,实现与大楼配电系统的一体化。其主要特点和优势如下。

1)光电幕墙可满足抵御恶劣天气的所有要求,也可满足建筑物理要求,比如阻燃、隔热和消声等。同时,光电幕墙本身还具有很强的装饰效果。

2)光电幕墙减轻了环境负担,因为它保护自然资源免受损失。特别是太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生对温室效应有害的气体,也无噪声,是一种洁净能源,与环境有较好的相容性。

3)光电幕墙不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪声污染,可用来发电,是一种可以产生经济效益和绿色环保效益的高科技新产品。

3施工工艺

3.1光电幕墙安装施工工艺

测量放线一主梁安装一横梁安装一玻璃安装一耐候胶的嵌缝、封顶、封边一清洗。

3.1.1测量放线

施工前根据土建轴线及各层标高将各层主梁、横梁位置确定。

3.1.2主梁安装

1)将主梁通过不锈钢螺栓与支座相连,支座再通过螺栓与预埋件固定。按主梁轴线及标高位将主梁标高偏差调整至不大于3mm,轴线前后偏差调整至不大于2mm,左右偏差调至不大于3nma。

2)相邻2根主梁安装标高偏差不大于3mm,同层主梁的最大标高偏差不大于5mm。

3)主梁找平、调整时,垂直度可用吊锤控制,平面度由2根定位轴线之间所引的水平线控制。安装误差控制:标高为-I-3mm;前后为±2mm;左右为-I-3mm。

3.1.3横梁安装

1)主梁与横梁用防噪声垫片与铝合金安装角码通过不锈钢螺丝相连,要求安装牢固,接缝严密。

2)相邻2根横梁安装角码的水平标高偏差≤lmm。

3)同一层安装角码安装应由下向上进行,当安装完一层高度时,应进行检查、调整、校正、固定,使其符合质量要求。

4)调整好整幅幕墙的垂直度、水平度后,加固好主梁,然后进行安装角码安装,对角线误差≤lmm。

3.1.4光电幕墙安装

1)玻璃安装时,应将尘土和污物擦拭干净,将镀膜面朝室内,非镀膜面朝外。

2)玻璃与构件避免直接接触,玻璃四周与构件凹槽底保持一定空隙,每块玻璃下部不少于2块弹性定位垫块,垫块宽度与槽口宽度相等,长度不小于100ram,玻璃两边嵌入量及空隙符合设计要求。

3)玻璃四周橡胶条按规定型号选用,镶嵌平整,橡胶条长度应比边框槽口长1.5%一2%,其断口留在四角,斜面断开后拼成预定的设计角度,并用粘结剂粘结牢固后,嵌入槽内。

4)玻璃窗框两面采用压缩性聚氯丁橡胶连续密封垫(预先放置密封垫在窗门槽一面,然后压入密封垫于另一面),采用连续的“湿封”方法,确保完全防水。

3.1.5耐候胶嵌缝、封顶与封边

当玻璃安装好后,应进行密封处理及对墙边、幕墙顶部及底部等进行修边处理。打密封耐候胶时应特别注意:①充分清洁板材问间隙,不应有水、油渍、灰尘等杂物,应充分清洁粘结面,加以干燥;②为调整缝的深度,避免三边粘胶,缝内应满填聚氯乙稀发泡材料(小圆棒);③打胶厚度应在3.5—4.5mm,不能太薄或太厚,且胶体表面应平整、光滑,玻璃清洁无污物。封顶、封边、封底应牢固美观、不渗水,封顶的水应向里排。

3.1.6清洗

光电幕墙施工完毕,进行一次室外全面彻底清洗,保证工程能圆满达到竣工验收标准要求。

3.2电气管线敷设安装施工工艺

并网设备置于10层光伏发电设备间内,并网逆变设备转换的电能通过配电柜,经电缆由9层强电竖井送至地下配电室,完成太阳能系统的并网发电。本楼地下室一层设总配电室,光电幕墙按组串接后,共分14组,每组引出2根线(为“+”、“一”极),每两组进入一个阵列接线箱,共进入7个阵列接线箱(两组进人1个接线箱),其主要施工工序为:光伏幕墙PVC管敷设一桥架敷设一穿线(缆)工程施工一配电柜(箱)安装一并网逆变器安装一系统调试。

3.2.1PVC管敷设

采用弹性固定卡将管路固定于钢梁上,光伏幕墙的各路走线通过接线盒汇集于主线路PVC管,若单管长度不够,可采用PVC专用接头对管路套接。

1)将已安装于幕墙的电池板串联连接好,即:使相邻的2块电池板正、负极相接(公插接母插),每组的串联接法如图1所示。

整个系统串联组数共分14组,每组分别串接。

2)每组串接后,共产生14组线,每组导线分别引出(用JBQ-4型导线)总的正负极,套上编号,两组汇至一个阵列接线箱。

3.2.2金属桥架敷设

1)电缆桥架应尽可能在建筑物、构筑物上(如墙柱梁、楼板等)安装。

2)电缆桥架的总平面布置应做到距离最短,又满足施工安装、电缆敷设要求。

3)梯架或有孔托盘水平敷设时距地高度不低于2.5m;线槽、无孔托盘距地高度不低于2.2m。但敷设在电气专用房间(如配电室、电气竖井)内除外。

4)桥架垂直敷设时,在距地1.8m以下部分应加金属盖保护,但敷设在电气专用房间内时除外。

5)几组电缆在同一高度敷设时,各相邻电缆桥架问应考虑维护、检修需要,一般不宜小于0.6m。

6)电缆桥架水平敷设时,支撑跨距一般为1.5~3m,垂直敷设时,固定点间距不大于2m。桥架弯曲半径小于300mm时,应在距弯曲段与直线段接合处300~600mln的直线段侧设支撑,当弯曲半径大于300mm时,还应在弯曲段中部增设一个支吊架。在进出箱、柜和变形缝及丁字接头的三端500mm内设支撑。

7)电缆桥架可用胀管螺栓或在预埋铁上焊接固定。

8)直线段钢制电缆桥架超过30m,铝合金或玻璃钢制电缆桥架超过15m时,应有伸缩节,连接采用伸缩连接板。跨越建筑物伸缩缝处应设置伸缩缝或伸缩板。

9)电缆在桥架内的填充率,电力电缆不应大于40%,控制电缆不应大于50%。

10)电缆或导线在桥架内不应有接头,接头应设置在接线箱内。

3.2.3穿线(缆)工程施工

1)考虑导线(电缆)截面大小,根数多少,将导线(缆)与带线绑扎,绑扎处做成平滑锥形状,便于穿线。

2)穿线前核实护口是否齐全,管路较长、转弯较多时,要在管内吹入适量滑石粉。

3.2.4配电箱(柜)安装确定阵列接线箱位置,用膨胀螺栓将阵列接线箱固定在九层吊顶内;配电柜位于10层光伏专用设备问,离墙保持60cm的距离(见图2)。

3.2.5并网逆变器安装1)将支架固定好,在墙上标好打孔孔位,可以使用支架作为打孑L模板(见图3)。2)将并网逆变器挂至固定支架上,利用上面的固定铁板放好图3固定支架逆变器,防止侧滑。

3)通过M6×10的螺丝拧人支架底部的螺孔,将逆变器和支架固定在一起。

4)检查所有固定点,确保逆变器已牢固固定。

3.2.6系统调试

光电幕墙到阵列接线箱所用线缆型号为WI)Z-4㎜?;从阵列接线箱至光伏设备间线缆型号为BV-6㎜?;从光伏设备间到地下1层配电室的电缆型号为ZRYJ-V4×10+1×6。当所有工作完成并验收合格后,完成总接线,实现并网操作。

3.3光电幕墙安装与维护

1)安装地点要选择光照比较好,周围无高大物体遮挡太阳光照的地方。当安装面积较大的光电板时,安装地方要适当宽阔一些,避免碰损光电板。

2)通常光电板总是朝向赤道,在北半球表面朝南,在南半球表面朝北。

3)为了更好利用太阳能,并使光电板全年接受太阳辐射量比较均匀,一般将其倾斜放置,光电电池阵列表面与地平面的夹角称为阵列倾角。

4)当阵列倾角不同时,每月光电板表面接受到太阳辐射量会有差别。故在选择阵列倾角时,应综合考虑太阳辐射的连续性、均匀性和冬季极大性等因素。

5)光电幕墙(屋顶)的导线布线要合理,防止因布线不合理而漏水、受潮、漏电,进而腐蚀光电电池,缩短寿命;还应注意光电板的散热。

6)光电幕墙(屋顶)每年至少进行两次常规性检查,时间最好在春天和秋天。检查时,首先检查各组件的透明外壳及框架有无松动和损坏。

4结语

太阳能光电幕墙集合了光伏发电技术和幕墙技术,降低了对环境的污染,同时为现代建筑提供一种新的美学装饰效果,虽然短期内没有经济效益,但从建筑功能使用长远看具有较好的社会效益。

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