一、概述

太陽能光伏建筑一體化(BIPV)技術(shù)即將太陽能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成或結(jié)合到建筑上的技術(shù)。BIPV即BuildingIntegratedPhotovoltaic，其不但具有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能，同時又能產(chǎn)生電能供建筑使用，是“建筑物產(chǎn)生能源”新概念的建筑。根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟(jì)實用的總體要求，將太陽能光伏發(fā)電作為建筑的一種體系融入建筑領(lǐng)域，納入建設(shè)工程基本建設(shè)程序，同步設(shè)計、同步施工、同步驗收，與建設(shè)工程同時投入使用。使其成為建筑有機(jī)組成部分的一種理念、一種設(shè)計、一種工程的總稱。

二、光伏建筑一體化的形式和特點

目前，BIPV應(yīng)用到實際建筑中的形式主要有光伏組件與屋頂?shù)慕Y(jié)合或集成、光伏組件幕墻、光伏組件采光窗、光伏組件遮陽板、光伏組件與LED組合或集成的幕墻、天幕等型式。其中，以屋頂集成和光伏幕墻最為人們所熟悉。屋頂集成是指將太陽能電池板做成屋面板或瓦的形式覆蓋于平屋頂或坡屋頂，不但可以最大限度的接受太陽光的照射，還兼做屋頂?shù)恼陉柊寤蛲�風(fēng)隔熱層，減少屋頂夏天的熱負(fù)荷。太陽能電池板與屋頂?shù)臉?gòu)造做法有兩種方式，一種是利用具有良好防水性能的組件作為屋頂防水構(gòu)造部分，另外一種是單獨安裝于防水層之上，對屋頂防水同時具有保護(hù)功效，還可以延長防水層的使用壽命。光伏幕墻作為光伏墻面一體化方式較為常見，現(xiàn)代建筑支撐系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)的分離使太陽能電池板能像木材、金屬、石材、混凝土等預(yù)制板一樣成為建筑外圍護(hù)系統(tǒng)的貼面材料。該組件是由太陽能電池芯片和雙層玻璃板構(gòu)成，芯片夾在玻璃板之間，芯片面積占總面積的70%，也即透光率為30%,可以有效的解決幕墻的遮陽，有效的降低了建筑的熱負(fù)荷，同時為室內(nèi)提供特殊的光照氣氛。更因其特殊的顏色和肌理拓展了建筑的表現(xiàn)空間�，F(xiàn)在PV板價格和某些天然石材己經(jīng)沒有差別，我們相信今后隨著PV板的發(fā)展，成本只會越來越低，這就為PV板在建筑的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件。光電屋頂與光電幕墻的出現(xiàn)，為建筑師展示建筑藝術(shù)作品多了一種新的選擇。而將電池板與建筑的雨篷、遮陽板、陽臺、天窗等構(gòu)件有機(jī)整合，在提供電力的同時可以為建筑增加美觀的細(xì)部。光伏建筑系統(tǒng)除了具備發(fā)電功能之外，同時還具有抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能、隔音性能、保溫和遮陽性能等建筑外圍護(hù)所必需的性能和獨特的裝飾功能。達(dá)到建筑圍護(hù)、建筑節(jié)能、太陽能利用和建筑裝飾多種功能的完美結(jié)合。其特點主要表現(xiàn)為：

（1）光伏發(fā)電是無污染的綠色可再生能源，能夠減少常規(guī)發(fā)電所帶來的環(huán)境污染，有利于環(huán)境保護(hù)；

（2）將建筑立面圍護(hù)、節(jié)能、太陽能轉(zhuǎn)換多種功能的完美結(jié)合，無需占用寶貴而緊缺的土地資源；

（3）原地發(fā)電，原地使用，減少了電力輸送的產(chǎn)生的損耗；

（4）在白天用電高峰期供電，舒緩高峰電力需求，實現(xiàn)了部分電力的自給；

（5）維修保養(yǎng)簡單，維護(hù)費用低，運行可靠性，穩(wěn)定性好；

（6）作為關(guān)鍵部件的太陽電池使用壽命長，晶體硅太陽電池壽命可達(dá)到25年以上，并且可根據(jù)后期需要將發(fā)電容量進(jìn)行擴(kuò)充。

三、光伏建筑所帶來的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

由于太陽能能量密度較低并且高度分散，為了提供所需的能源，必須有足夠的接受面積。據(jù)測算，為了滿足2009年全球電力的需求，以太陽能電池平均轉(zhuǎn)換率10%計算，需要的面積相當(dāng)于德國和意大利兩個國家面積總合的1.5倍。我國2009年的發(fā)電量約為3億MW•h，如果全部用太陽能電池發(fā)電，其接收面積約為37500km2，是大連市面積的三倍之多。光伏建筑一體化的誕生，恰恰決絕了以上問題，促使人們問“屋頂要能源”，充分利用建筑物的外圍面積，將清潔能源與建筑藝術(shù)緊密結(jié)合。同時，產(chǎn)生的電能可以補(bǔ)充業(yè)主的電力需求，節(jié)省了電費的開支，作為企業(yè)和城市的亮麗名片，一舉多得。由溫室氣體排放引起的全球氣候變暖問題越來越受到全球的高度重視。氣候變暖已使全球自然災(zāi)害發(fā)生的頻率和烈度不斷增加，像厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象就與氣候變暖有密切關(guān)系。使用太陽能光伏發(fā)電替代部分常規(guī)礦物能源發(fā)電100千瓦時，可省燃油26升或省煤50千克，這也意味著少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮的氧化物。間接地創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益。它的社會效益應(yīng)該說十分明顯，為全社會所共識。

四、結(jié)論

當(dāng)前我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的高潮期，每年的建筑總量達(dá)20億平方米之多，超過了世界上發(fā)達(dá)國家同期建筑之總和。而且此階段還將持續(xù)30年以上，總的建筑量將翻番。未來30年我國的建筑總量將超過歷史形成的既有建筑之總量。這些建筑的能源使用效率將決定我國能耗和二氧化碳?xì)怏w排放的水平。正因為這一“空前絕后”的建設(shè)機(jī)遇和太陽能建筑一體化的推廣將引發(fā)建筑學(xué)新的革命。雖然目前光伏組件的價格還比較高，但是隨著新材料、新技術(shù)成果的涌現(xiàn)，太陽能電池板的將會和太陽能熱水器一樣的普及，光伏建筑一體化必將得到推廣和應(yīng)用，太陽能的直接利用或間接利用將成為“建筑自然美”的主流。