江阴聚鑫能源科技有限公司
太阳能光伏支架、BIPV防水支架、光伏支架配件专业生产商
销售热线:
15895371739
 
最新案例
四川眉山华宇锦绣府小区别墅屋顶分布式光伏项目项目地点四川省眉山市东坡区项目日期2024年5月装机容量14.85kWp场所类型居民屋顶光伏发电解决方案W导水槽防水支架供应产品防水光伏支架江阴聚鑫能源公司的BIPV防水支架防水效果好、安装方便,可替换彩钢瓦直接做为屋顶材料使用,也可在原有彩钢瓦屋顶安装防水支架,解决分布式光伏项目时间久了漏水的问题。
深圳盐田半山半海50KWp人字形光伏棚防水光伏项目项目地点广东省深圳市盐田区项目日期2023年7月装机容量50kWp场所类型居民屋顶光伏发电解决方案W导水槽防水支架供应产品防水光伏支架江阴聚鑫能源公司的BIPV防水支架防水效果好、安装方便,可替换彩钢瓦直接做为屋顶材料使用,也可在原有彩钢瓦屋顶安装防水支架,解决分布式光伏项目时间久了漏水的问题。
湖州浙强纺织350kWp彩钢瓦屋顶分布式光伏发电项目项目地点浙江省湖州市长兴县项目日期2023年5月装机容量350kWp场所类型彩钢瓦屋顶解决方案点装式光伏支架供应产品彩钢瓦光伏支架本项目梯形彩钢瓦屋面安装光伏发电系统,采用梯形一体化夹具无导轨点装式光伏支架方案,一体梯形夹具牢牢的夹住彩钢瓦波峰,铝合金夹具拉拔力测试达1600N以上,通过测试。无导轨一体夹具安装完毕后,用中压块、边压块固定光...
宁波华纳圣龙1.6MWp彩钢瓦屋面分布式安装光伏支架系统发电项目项目地点浙江省宁波市鄞州区项目日期2023年5月装机容量1.6MWp场所类型彩钢瓦屋面解决方案彩钢瓦光伏支架供应产品铝合金光伏支架本项目为彩钢瓦屋面安装光伏发电系统,采用铝合金夹具+铝导轨安装支架形式光伏支架方案,彩钢瓦夹具拉拔力测试达1600N以上,完美通过测试。铝夹具、铝导轨安装完毕后,用中压块、边压块固定光伏电池板。
广东连平捷丰玩具厂1.47MWp光伏建筑一体化项目采用BIPV防水支架项目地点广东省河源市连平县项目日期2023年5月装机容量1.47MWp场所类型厂房屋顶光伏发电解决方案W导水槽防水支架供应产品防水光伏支架江阴聚鑫能源公司的BIPV防水支架防水效果好、安装方便,可替换彩钢瓦直接做为屋顶材料使用,也可在原有彩钢瓦屋顶安装防水支架,解决分布式光伏项目时间久了漏水的问题。
浙江衢州弘康纸制品厂1.09MWp彩钢瓦屋顶BIPV光伏防水支架发电项目项目地点浙江省衢州市柯城区项目日期2022年12月装机容量1.09MWp场所类型彩钢瓦厂房屋顶解决方案彩钢瓦屋面BIPV防水支架供应产品BIPV防水光伏支架江阴聚鑫能源公司的BIPV防水支架防水效果好、安装方便,可在彩钢瓦屋面直接安装,也可替换彩钢瓦直接做为屋顶材料使用,也可在原有彩钢瓦屋顶安装防水支架,解决分布式光伏项...
在线客服
 联系方式
手机热线:15895371739
办公电话:0510-86912378

深入了解BIPV光伏建筑一体化的设计规范、设计过程、影响因素

 二维码 39
发表时间:2023-04-08 11:42



世界各国都将能源结构转型、控制碳排放作为主要挑战,建筑耗能占全球全部能源消耗总量的 40%并随着城市化、工业化的进程逐年上升。而太阳能光伏发电技术在21 世纪取得大规模应用并逐渐成为了世界范围内价格最低的电力来源。因此将太阳能发电与建筑材料合二为一的建筑光伏一体化技术(Building Integrated PhotovoltaicSystem,简称“BIPV”)对改善建筑用电、降低建筑能耗具有重大意义,可能是最终实现“零能耗建筑”的唯一途径。


本文通过分析 BIPV 系统的设计规范、已建成项目的特点、BIPV 产品的特点,提出 BIPV 系统设计中应特别注重的影响因素。


1、BIPV系统设计标准



建筑光伏一体化系统是建筑专业与电气专业相结合的新型专业,要满足建筑专业、电气专业的双重要求,作为建筑的一部分时还特别需要注意满足建筑的安全性和功能性。从设计标准的角度而言,随着太阳能工程建设经验的逐年增多,光伏行业标准、国家标准等已日益健全,下面分别从国内和国外标准两个方面介绍。


•国内标准


迄今为止,国内与建筑光伏一体化相关的标准可分为国家标准、行业 、地方标准和团队标准,根据应用对象的不同可分为工程建设标准和产品应用标准。


图片
国家标准的主要规范设置涵盖太阳能发电系统的电气设计、安装规范、监理验收和后期维护。光伏电站与建筑物相结合,同样要满足建筑安全规定和建筑功能需求,光伏电站选材要与建筑的外观及功能相互协调;同时,应根据建筑整体效果整体选择建筑光伏的选型、尺寸、颜色和安装位置等,建筑光伏部分应可接收充足的日照资源。该标准中对于各环节的设计优先级、验收均要求参考具体建筑标准,基本覆盖建筑光伏系统的各个方面,但对建筑系统设计只提出满足国家标准,提出建材型光伏构件应采用不燃烧体,光伏遮阳构件可采用难燃烧体,但未明确规定建筑光伏系统应如何组织消防防火验收的手续和流程   。


地方标准和行业标准则侧重于约定相关产品研发、设计、安装和功能性标准,主要包括建筑光伏组件或材料、建筑光伏发电系统和建筑光伏组件的测试办法。其中中国建筑装饰协会在 2020 年组织研究并制定了《光电建筑技术应用规程》明确系统设计应包括光电建筑围护系统 设计和光伏发电系统设计两个部分,指出光电建筑使用的光电建筑应具有功能:外围护功能、发电功能,为建筑安全、可靠的电力来源。


• 国外标准


国外相关标准主要制定者主要是国际电工委员会(International Electro technicalCommission ,简称 “ IEC”)、欧盟 European Union ,简称 “ EU”)和国际标准化组织International Organization for Standardization ,简称 “ ISO”),已制定的标准包括产品标准和工程 设计标准, IEC63092 1:2020 [ 和 EN50583 1 :2016 [ 给出了建筑用光伏组件的定义、与建筑附件光伏系统的区别,要求建筑光伏产品应满足建筑材料的要求,并至少具备如机械刚性或结构完整性、能够保护建筑主体结构不被外部环境影响、节能环保、防火、降噪音、安全等功能。


IEC 63022:2020和 EN 50583 2:2016是建立在原有太阳能成熟的行业规范中而新增了建筑行业的要求,提出了系统设计应综合考虑建筑系统的可靠性、抗风、保温隔热、节能环保方便的设计功能,并给出 了参考的计算公式。


图片
从上述国内外标准内容分析,建筑光伏一体化系统的标准绝大多数集中在建筑用光伏组件和光伏发电系统等产品的制定,而此类标准的制定是源自原光伏组件的相关标准而新增了建筑功能,因此建筑光伏系统的设计应优先考虑系统的基本建筑属性,即首先满足建材的防护、采光、防水、隔热、遮阳等建筑职能,保证系统中光伏与建筑的材料同寿命周期,与原建筑物相匹配形成统一的、美观的建筑外表,同时结合光伏设备的特点进行材料、设备、角度、容量配比等的选型计算以获得较高的发电量,可获得较好的 经济性效益。

2、系统设计原理


建筑光伏一体化系统的设计主要可分为光伏系统的设计和建筑系统的设计。光伏系统的设计是 结合 现场 的具体场景 匹配用电侧的用电要求 基于项目地点的太阳能资源、温度等环境因素下 计算出合适的太阳能组件 方阵, 匹配相应设备容量,达到整体 系统的 经济性和合理性 。建筑系统的设计是其作为建筑结构的一部分需要满足使用性能的要求,其次需要满足结构稳定、经济、美观的要求。


• 光伏系统设计原理


太阳能并网发电系统的设计过程主要包括电气专业、热力专业、屏蔽静电专业和机械专业 等,其中关键的过程是分析现场的环境资源情况、匹配用电量需求和平衡系统 。

系统总的设计原则是在达到发电量最大化的前提 下,确定 经济性最高的系统组合 。系统配置的设计主要考虑两种因素:


1)分析用电量需求 、环境资源和主要设备选型 。


2)用专业仿真软件进行模拟仿真,并比对校核 。输入数据主要包括(不限于):

—安装地点的日照辐射

—方阵倾斜面的日照辐射

—环境温度参数

—系统电压

—负荷能量需求

—控制器调节特性与参数

—太阳能光伏电池组件的特征参数

—系统供电可靠性和供电电源可用率

用计算机仿真方法计算出结果参数,主要有:

—太阳电池方阵的倾斜角和方位角

—太阳能光伏电池组件的数量


• 太阳能发电系统设计步骤


1)列出基本数据

—地理资料 主要有地址 、经纬度、海拔等。

—当地的气象资料:主要有逐月平均太阳总辐射量,直接辐射及散射量,年平均气温及 最高、最低 气温,连续阴雨天 情况 、最大风速及 冰雪 等特殊气候情况。一般选取过去20年内的累计气象数据 。


2)计算日辐射量和方阵倾斜角

气象站一般只提供水平面辐射总量 、直接辐射量及散射辐射量 ,需要结合项目的倾角折算 成倾斜面上的太阳辐射量。


3)估算太阳电池方阵

利用历年逐月平均水平面上太阳直接辐射及散射辐射量 折算出 逐月辐射总量,然后计算 全年平均日太阳辐射总量 以及 太阳电池方阵发电量。


4)确定太阳电池方阵功率容量

根据太阳能光伏方阵的电流、 电压及功率数据 ,参照主机设备的性能参数 ,选取合适的 设备型号及数量 。


• 太阳能发电系统设计步骤建筑结构系统方面的设计


建筑光伏一体化系统可安装在工业厂房屋顶替换原有的围护结构,为厂房屋顶增加发电功能,按照产品结构的不同将主流产品分为:建筑物太阳能光伏夹层玻璃、构件型、导水架和金属背板型。


1)建筑物太阳能光伏夹层玻璃


图片
建筑物太阳能光伏夹层玻璃产品是将太阳能电池和一层或多层玻璃层集合在一体,构造中是由上下两层玻璃将太阳能电池进行封装,并通过内部热熔性胶膜将玻璃与太阳能电池联结,是能单独提供直流输出的最小发电单元。具体可以根据太阳能电池片与玻璃的结合方式分为层压到带有夹层的玻璃板上和直接安装在多层玻璃单元的空腔中两种形式。


面板材料使用的是双层玻璃,玻璃的型号、尺寸及相关参数可以根据建筑要求进行个性化设计,可以是普通钢化玻璃、超白钢化玻璃、低辐射玻璃、着色玻璃等原片的复合,也能够以基本单元复合成性能更好的 单层中空、加胶真空玻璃型。中间层封装材料宜选用聚乙烯醇缩丁醛( Polyvinyl Butyral ,简称 “ PVB 主要由树脂、增塑剂和其他材料组成,具有透明、耐热、耐寒、耐湿、高机械强度等特点,并具有同建筑物的 50 年使用寿命   。


图片
建筑物太阳能光伏夹层玻璃受太阳能和玻璃双重产品的影响,易由于太阳能电池的不均匀被辐射、发热现象而直接引起热致玻璃破碎或热 板效应需要制造企业、施工企业特别注意。凭借较好的透光性和成熟的应用经验,建筑物太阳能光伏夹层玻璃多用作采光顶、采光窗、建筑幕墙等,市场技术最成熟、应用最广、规范也相对较多。


2)晶硅光伏与压型钢板一体化构件式


图片
晶硅光伏组件与屋面压型钢板一体化构件主要包括晶体硅太阳能发电组件、压型钢板以及两者的连接部件,简称构件式建筑光伏一体化系 统。在结构上可作为一个完整的整体并在受到外部载荷时仍可保持结构连接特性,可作为独立应用的最小电力单元。


该系统核心的光伏屋面自上而下主要依次是:檩条、保温棉、防水透气膜、可滑移支座、压型钢板和光伏组件,兼容常规工业厂房的檩条暗藏型和露明型保温系统及安装方式 。


图片

光伏组件选用2mm 的钢化玻璃、正面 EVA 膜、高效单晶 Perc 电池片、聚烯烃弹性体封装绝缘胶 膜( Polyolefin Insulating Encapsulation Film ,简称 “ POE”)和钢化玻璃组成,光伏组件为尺寸为 2089mm*698mm*5mm ;(单块面积约为 1.464 ㎡),正面可承受载荷 5400Mpa 以上的冲击,同时外力导致的电池变形幅度更低 组件支撑结构由过去传统的四点式支撑 改变为每隔 30cm 的跨距提供条状支撑 使得组件受力更加均衡大幅度降低使用过程由于外界受力导致的组件隐裂 实现系统发电量的可靠保证。


金属屋面系统选用厚度为0.6mm 的镀铝锌钢板通长版型,也就是屋脊到屋檐采用通长的整块钢板(最长可做到单坡 105 米),无需搭接,可有效降低因搭接缝导致的漏水风险。压型钢板纵向搭接采用360 度直立锁边技术,保证钢板之间连接可靠不漏水;另外锁边间隙也采用了丁基胶填充,可以有效防止毛细现象导致的渗漏。


3 )导水支架式


图片
防水支架导水槽支架安装系统主要包括纵向W导水槽和横向U导水槽、常规太阳能组件、固定压块、防水盖板等部分构成,达到了建筑物防渗漏、抗沉降、防伸缩的基本要求,同时能抵抗较高的风荷载、雪荷载、采光性能良好、较好的通风性能,同时能保温隔热且防震防水,在后期的运行维护阶段相对容易 。


M型导水槽 BIPV光伏支架.jpg
屋面导水功能主要依靠组件表面自然排水,小部分水在气压差的作用下流到下面的排水槽,再通过横向 U 型防水槽和纵向 W 型导水槽垂直交叉的导水槽排出,组件横向接触的短边采用压块固定,组件纵向接触的长边采用 T 型胶条固定,导水槽同时可起到固定太阳能组件的功能。



图片
导水槽采用三元乙丙橡胶 (Ethylene Propylene DieneMonomer ,简称 “ 胶垫缝隙阻水,适配漩涡通风器、屋脊气楼、电动气窗等多种通风采光系统。


4 )金属背板式


图片
金属背板式建筑光伏一体化系统是太阳能组件背板采用镀锌铝合金背板,组成锁扣结构,替代或覆盖屋顶的安装方式。


图片
其中,太阳能组件正面采用钢化玻璃,拥有3600Pa 的正面静态载荷,中间复合光伏发电层,构成不燃性复合材料架构外部尺寸2100*1400mm。


综上所示,现行适用于工业厂房屋顶类建筑光伏一体化系统主要分为建筑物太阳能光伏夹层玻璃、一体化构件式、导水 架和金属背板型四类,随着技术进步,各类产品均有已建成的案例供研究。对比各类产品的结构特点和性能参数,可发现一体化构件式建筑光伏一体化产品具备良好的建材性能,有明确的防火、防水、保温、抗风揭的特性,表面采用无边框设计,更方便运维、不易积灰,同时光伏部分使用并且采用先进的高效单晶电池片,发电效率高,系统稳定性较强,可适用于工商业厂房替代原有屋顶结构,达到可靠稳定、提高能源效率等作用。


图片

3、影响因素


建筑光伏一体化系统的设计是太阳能发电系统和建筑设计的综合成果,应根据建筑的使用功能、结构形式等因素,考虑太阳能发电组件的电池特性、效率、配比、安全以及其后等条件下,确定光伏系统的类型、规格、数量以及施工工艺、施工位置、施工流程等综合工序。


•环境因素

建筑物的地理位置对经纬度、温度、海拔高度、气候和空气质量的变化影响了太阳能组件可以接受到的理论最大太阳辐射强度。太阳辐射是来自太阳的辐射(电磁)能。它为地球提供光和热,为光合作用提供能量。太阳辐射光谱上的三个相关波段或范围是紫外线、可见光和红外线。在到达地球表面的光中 ,红外线辐射占 49.4%而可见光占 42.3% 。紫外线辐射仅占太阳辐射总量的 8% 以上。


1) 经纬度

由于地球呈球形,赤道地区周围的太阳光线强度更高。远离赤道时,能量密度会随着太阳光线分布在更大的地理区域周围而降低。


2) 温度

太阳能电池板测试的行业标准是在标准测试条件 进行测试,即辐射为 1 kW/m 2电池温度 25℃,无风。而温度系数百分比说明了效率随温度升高或降低程度而发生的变化。例如,如果某种类型的面板的温度系数为 0.5%,那么每升高 10℃1,面板最大功率将降低 0.5% 。而 BIPV 系统在工作的情况工作温度通常超过 50℃,长时间的高温将受温度系数的影响而降低系统的发电效率 。


3) 海拔

在高海拔地区,太阳光线必须穿过大气层的距离更短。因此,随着海拔的增加,大气吸收较少,因此太阳辐射增加。有专家通过实验验证了不同海拔地区对发电量的影响,得出在同等条件下高海拔地区的发电量比地面布置的地面电站发电量高出7%~12% 。


4) 气候

雨雪风暴多云天气都会直接影响太阳辐射资源,而影响系统的发电量。对于建筑光伏一体化系统,更应该关注作为建筑结构在恶劣天气如台风、暴雨、冰雹等条件下的运行安全可靠性。


5) 空气质量

漂浮在空气中微粒和粉尘以及SO2 、NO2 、 CO、 PM10 、PM2.5 对太阳辐射有阻挡的作用,太阳辐射总量随着空气污染程度的严重而增大。专家研究了沈阳2013~2017 年空气质量与地面太阳辐射的关系,发现太阳能直接辐射在空气质量三级比空气质量二级情况平均衰减 18%,空气中 PM 2.5 的削光作用大于 SO2 和 PM10 为首的环境污染。


•组件倾角因素


太阳能组件直接从太阳、天空以及从地面或光伏电池板周围区域反射的阳光中吸收太阳辐射。两个主要角度用于定义阵列方向:倾斜角和方位角,其中倾斜角是水平面和阵列表面之间的垂直角。因此当太阳光线与太阳能电池面板形成 90° 夹角时,太阳能发电效率达到最大值。在给定的环境条件下捕获最大辐射强度可以通过为设计支架固定最佳倾斜角度来实现 。有专家研究了光伏组件的最大效率、功率和短路电流随着太阳能组件收到的辐照量而增加,这主要取决于其方向(倾斜和方位角)。如果太阳辐射的入射角与法向入射反射有很大不同,损失会变得很大,进而减少发电量。


•建筑材料因素


由于建筑光伏一体化屋面除具有发电属性外,还具备建筑属性,因此也必须要满足作为建筑材 料所需的安全性、防火、抗风揭、耐候性等要求。


1) 防火

有专家研究发现,热斑效应、高串联电阻、和电弧事故是导致光伏组件热度过高而起火的主要因素。而常规光伏组件里的 EVA 膜和 TPT 背板属于可燃烧材料,作为建筑结构的一部分,燃烧后将严重影响建筑通风系统、火焰蔓延路径、产生有毒气体等危害,因此建筑光伏一体化产品宜选用 A 级不燃产品降低燃烧风险。


2) 散热

太阳能组件工作时会产生大量的热量,如果建筑光伏一体化系统未设置通风通道,热量可能会进入建筑内部,影响建筑的实际能耗。因此应设计散热风道等 通风散热方式 利用空气对流等方式带走组件产生的热量。有专家研究了上海虹桥机场建筑光伏一体项目散热与组件效率的关系,发现上海地区夏季太阳辐射最高条件下电池板下表面温度最高可达到 65℃,过高的温度将严重降低发电量并影响电池板寿命。


3) 防水

防水是建筑重要功能,应充分设计、试验、测试建筑光伏一体化产品的防水性能,结合实际施工工艺、链接点技术、材料等确保系统可在全生命周期内有可靠的防水表现。


4) 建筑美学

建筑光伏一体化产品应结合建筑和光伏的共同美学设计,实现外观一致、色彩统一、整体协调,同时在施工时需统筹考虑接线的美观性。


5) 维护保养

建筑光伏一体化系统在遇到组件损坏时无法轻易的直接拆除或者替换,所以应设置合理的检修维护通道、运维方案进行定期检修保养,同时更应选用高效可靠的设备材料降低故障率。

销售咨询电话:
15895371739
公司地址:江苏省江阴市徐霞客镇璜塘新璜路82号 公司电话:0510-86912378 电子邮箱:jinzhidong627@163.com
关于我们     光伏支架          支架配件      新闻资讯    工程案例          联系我们
工厂环境          平屋面光伏支架       彩钢瓦夹具        行业新闻         地面光伏电站           免责申明
质量管理          可调式光伏支架       铝合金托板                               离网储能光伏电站
组织架构          BIPV防水支架         光伏屋顶挂钩                            BIPV光伏建筑一体化
友情链接:太阳能光伏支架 | 索比光伏网 | 光伏支架淘宝店 | 世界工厂网 | 铝道网 | 顺企网 |
                 易恩孚太阳能网 | 江阴聚鑫阿里诚信通旺铺                       
关注微信公众号

关注微信公众号

微信加好友

微信加好友

在线客服
 
 
 
 
 联系方式
销售电话:15895371739
公司电话:0510-86912378
点击这里给我发消息