解读“光伏+窗间墙”应用解决方案
发布日期：2019/2/22
“窗间墙” 顾名思义即窗与窗之间的墙体，分为横向墙体和竖向墙体两部分，是建筑外围护不可缺少的一部分，一般来说，建筑外立面60%左右均为窗间墙，光伏组件与窗间墙的结合可以是安装型也可以是集成型。
光伏窗间墙（左为集成型、右为安装型）
安装型的窗间墙利用主要是在已建墙体上以后锚固的方案固定组件，组件与墙体间形成一定空间，对于建筑外墙起到隔热防晒作用，有利于墙体的保护，延长墙体的使用寿命，同时可以调节室内温度，特别是夏季可以大大降低墙体热桥作用，降低建筑内部温度和空调系统负荷，促进建筑节能降耗。
集成型的窗间墙利用主要是用BIPV特制组件代替原建筑窗间墙体，组件兼做建筑外围护材料，起到保温、隔热、防水、防火等建筑功能，这种结合形式主要是在建筑设计时植入，设计过程中充分考虑组件与建筑的模数，按需求设计，整体性强，美观实用，符合光伏建筑一体化发展趋势
安装型光伏窗间墙效果图
光伏系统
综合考虑光伏组件技术成熟度、运行可靠性以及项目所在地气象条件、地理环境、施工条件、交通运输等实际因素，本方案拟建在南京某医院住院楼南立面，拟建建筑立面长82米，高25米，建筑层高3.9米，共计6层，每层窗户左右间距1.3米、上下间距1.5米进行设计。光伏组件选用林洋N型双面高效组件LYGF QP 60-340 CN。据林洋双面组件实证电站运行数据研究表明，双面组件垂直安装时，东西向安装和南北向安装的发电量基本相当，受安装方位和安装角度影响较常规单面组件要小得多，因此，非常适合与建筑立面结合，而且在不同的应用场景下，还可以增加系统发电量10—30%甚至更多的增益，具有可垂直安装、双面发电、环境适应性强等独特优势。
垂直安装发电功率曲线
电气系统
在建筑立面安装光伏组件，光伏系统安装容量主要取决于立面可利用面积大小，公共建筑立面一般较为规则，可利用面积大，本方案组件阵列采用横一安装方式，参考林洋安庆双面组件实证电站数据与PVSYST模拟，采用以下系统配置：24块组件1串，12串接入1台80Kwp的组串式逆变器，共安装组件288块，装机容量约90.72KW，共1台逆变器，一个并网点，单点并网容量为90.72Kwp，采用380V低压并网方式接入电网，配置相应的通信系统、防雷接地系统等。
电气主接线图
结构安装
光伏窗间墙作为建筑立面附属构件，应符合建筑结构构造、安装技术等应符合建筑安装要求。需根据项目所在地抗震设防烈度，建筑高度，基本风压，基本雪压，光伏组件型号等参数确定安装高度。
本拟建项目所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第一组，50年一遇的基本风压:0.40kN/㎡，50年一遇的基本雪压:0.65kN/㎡，经计算拟定最大安装高度为25m。在已有建筑外墙面上采用化学锚栓固定支架系统形式，组件安装在固定支架上，组件安装面距墙面预留安装空间，同时起到通风散热作用，光伏窗间墙立面布置如图7，安装形式如图8所示。钢构件在工厂完成加工、预制及防腐工艺，现场组装，尽可能减少现场焊接，确保链接节点安全可靠。
本系统利用南侧立面窗间墙安装组件，采用固定支架与墙面平行方式安装。支架系统与墙面采用化学锚栓锚固固定，支架与光伏组件采用明框安装方式，确保光伏系统安全、可靠，支架颜色选用与原墙面统一色系、保证外立面整洁、美观。
光伏窗间墙立面布置
光伏窗间墙安装形式
电能消纳
目前国家政策鼓励自发自用电能消纳模式，光伏发电与建筑窗间墙相结合，光伏系统所发的电能通过电能稳定性处理后，一部分可以直接提供建筑所需电能，另一部分可以结合储能技术的应用，将电能储存起来，供用电设备夜间使用，光伏发电将极大限度缓解建筑高能耗问题，提供最清洁、最经济的能源。
电能消纳示意图
社会效益
光伏发电是清洁的、可再生的能源，开发光伏发电符合国家环保、节能政策。光伏窗间墙安装在建筑立面的窗之间起到遮阳作用，避免了太阳直射对室内或建筑外墙的不利影响，因而有降低建筑能耗、改善建筑采光系统的作用。光伏组件兼做建筑材料，在进一步降低光伏系统的建设成本的同时，组件本身产生的电量也将为建筑供能，可减少石油、煤炭等化石燃料的开采和利用，降低有害物质的排放，对保护生态环境具有重要意义。经计算，本工程25年运行寿命期间将减少标准煤消耗468吨、减少CO2排放量1248吨，减少SO2排放量10吨、减少氮氧化物排放量3吨。
25年节能减排总量
综上所述，光伏+窗间墙的应用解决方案因其可操作性和良好的投资收益，以及在节约土地资源、发展绿色清洁能源、降低建筑能耗等方面效果显著，真正做到了节能减排，在未来光伏建筑一体化的市场中拥有巨大潜力。
来源： 林洋新能源研究院
