摘要：本文給出了光伏建築一體化(BIPV)的定議，分析了BIPV與BAPV的區別。着重討論了光伏建築一體化設計中需要注意的幾個問題，以供參考。
關鍵詞：光伏建築一體化設計；BIPV的定議；BIPV設計中的問題
1前言
隨着石化能源的逐漸枯竭，自然環境的惡化，人們越來越重視太陽能、風能等可再生能源的利用。光伏建築一體化建築是光伏應用形式中最接近人類生活的一種，其效果的好壞將直接影響到人們對光伏產品的映像。
2光伏建築一體化的定義
光伏建築一體化(BIPV)技術即將太陽能發電(光伏)產品集成到建築上的技術。BIPV即BuildingIntegratedPV，PV即Photovolta-ic。光伏建築—體化(BIPV)不同於光伏系統附着在建築上(BAPV：BuildingAttachedPV)的形式。兩種系統的實例請見圖1、2、3。
圖1爲南玻大廈外循環式雙層光伏幕牆，採用多項專利技術解決了光伏組件的散熱問題、以及雙玻組件受力的問題，同時保持原有建築外立面效果。
圖2爲深圳南玻幕牆及光伏工程有限公司建造的南玻光伏建築一體化建築。此BIPV建築的屋頂是由4塊80Wp的多晶硅雙玻光伏組件及支撐結構組成的光伏採光頂，立面光伏幕牆由4塊80Wp多晶硅雙玻光伏組件及支撐結構組成。此建築的太陽電池板是建築圍護結構的一部分，其既可以遮風擋雨，又可以發電，同時又起到了遮陽的作用。
圖3爲深圳市國際園林花卉博覽園併網光伏發電系統。在此BAPV建築中採用的是普通太陽電池組件，太陽電池組件透過支架安裝在原先建好的屋頂上。拆除此BAPV建築上的光伏組件，並不會影響原有建築的基本功能。在建造BAPV系統前，首先要考慮建築的結構受力問題、以及對建築風格的影響等問題，並不是所有建築都適合建造BAPV系統。大型BAPV工程都應報建，經過有關部門審批後，才能施工。
3BIPV建築設計中需注意的幾個問題
3.1光伏組件的力學性能
作爲普通光伏組件，只要透過IEC61215的檢測，滿足抗130km/h(2，400Pa)風壓和抗25mm直徑冰雹23m/s的衝擊的要求。用做幕牆面板和採光頂面板的光伏組件，不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕牆的三性實驗要求和建築物安全性能要求，因此需要有更高的力學性能和採用不同的結構方式。例如尺寸爲1200mm×530mm的普通光伏組件一般採用3.2mm厚的鋼化超白玻璃加鋁合金邊框就能達到使用要求。但同樣尺寸的組件用在BIPV建築中，在不同的地點，不同的樓層高度，以及不同的安裝方式，對它的玻璃力學性能要求就可能是完全不同的。南玻大廈外循環式雙層幕牆採用的組件就是兩塊6mm厚的鋼化超白玻璃夾膠而成的光伏組件，這是透過嚴格的力學計算得到的結果。
3.2建築的美學要求
BIPV建築首先是一個建築，它是建築師的藝術品，就相當於音樂家的音樂，畫家的一幅名畫，而對於建築物來說光線就是他的靈魂，因此建築物對光影要求甚高。但普通光伏組件所用的玻璃大多爲布紋超白鋼化玻璃，其布紋具有磨砂玻璃阻擋視線的作用。如果BIPV組件安裝在大樓的觀光處，這個位置需要光線通透，這時就要採用光面超白鋼化玻璃製作雙面玻璃組件，用來滿足建築物的功能。同時爲了節約成本，電池板背面的玻璃可以採用普通光面鋼化玻璃。
一個建築物的'成功與否，關鍵一點就是建築物的外觀效果，有時候細微的不協調都是不能容忍。但普通光伏組件的接線盒一般粘在電池板背面，接線盒較大，很容易破壞建築物的整體協調感，通常不爲建築師所接受，因此BIPV建築中要求將接線盒省去或隱藏起來，這時的旁路二極管沒有了接線盒的保護，要考慮採用其他方法來保護它，需要將旁路二極管和連接線隱藏在幕牆結構中。比如將旁路二極管放在幕牆骨架結構中，以防陽光直射和雨水侵蝕。
普通光伏組件的連接線一般外露在組件下方，BIPV建築中光伏組件的連接線要求全部隱藏在幕牆結構中。
3.3建築結構與光伏組件電學性能的配合
在設計BIPV建築時要考慮電池板本身的電壓、電流是否方便光伏系統設備選型，但是建築物的外立面有可能是一些大小、形式不一的幾何圖形組成，這會造成組件間的電壓、電流不同，這個時候可以考慮對建築立面進行分區及調整分格，使BIPV組件接近標準組件電學性能，也可以採用不同尺寸的電池片來滿足分格的要求，以最大限度地滿足建築物外立面效果。另外，還可以將少數邊角上的電池片不連接入電路，以滿足電學要求。3.4建築隔熱隔音的要求
普通光伏組件並沒有像中空玻璃一樣的隔熱空氣層，只是簡單地安裝在建築物上或者支撐構件上，和建築物並沒有形成統一的整體。這時的光伏組件作爲BIPV組件來使用往往會將大量的熱量帶入室內，造成耗能和節能相矛盾的情況，同時也不能滿足建築的隔音要求。這時可以將普通光伏組件做成中空Low-E玻璃的形式，這樣既能隔熱又能隔音。或者採用南玻大廈一樣的雙層外循環系統的幕牆形式。
3.5建築採光的要求普通光伏組件爲了提高效率，會將電池片間距縮小到2～5mm。但在BIPV組件中，要考慮到室內的採光要求，這時要調整電池片間距到25mm左右，使組件的透光率在30％左右。
3.6光伏組件安裝方便的要求
BIPV光伏組件作爲建築物的一部分，它安裝要求比普通組件的安裝要求高很多，難度大很多。一般BIPV組件安裝高度較高、安裝空間較小。考慮到安裝方便，可以將光伏組件做方便拆卸的單元式幕牆形式，這樣既方便了安裝，同時也提高安裝精度。
3.7光伏系統壽命問題
普通光伏組件封裝用的膠一般爲EVA，由於EVA的抗老化性能不強、使用壽命達不到50年，不能與建築同壽命。EVA發黃將會影響建築的美觀和系統的發電量，所以設計師在選擇BIPV組件時應該儘量避免使用EVA封裝的組件。Schott和Schuco現在已經有PVB封裝的光伏組件，國內還沒有廠家掌握這種技術。PVB已經成熟應用於建築用夾膠玻璃的製作，用PVB代替EVA製作的光伏組件會有更長的使用壽命。盼望國內光伏組件生產商儘快掌握PVB封裝技術。
普通光伏系統的大部分連接線都是敞開在大氣中，空氣對流充分，溫度低。BIPV建築系統中的連接線大多都在幕牆立柱、橫樑等密閉結構中，其溫度遠遠高於普通光伏系統電線所處的環境溫度，這對BIPV建築系統中電線的要求也高很多。普通系統中，一般使用普通的聚氯乙稀銅線就能滿足要求。但在BIPV系統中，我們建議使用光伏專用電線：雙層交聯聚乙烯浸錫銅線。另外考慮到溫度對電阻的影響，BIPV建築系統中選用的電線直徑應該要比普通光伏系統大一些。
建議選擇著名國際品牌的連接器；有同事做過對比實驗。性能優異的連接器的防水性能和耐老化性能要比一般的連接器好很多。如果連接器的防水性能不好，這可能會導致大樓帶電。如果連接器的耐老化性能不佳，這將會導致系統漏電、電線氧化。
4結束語
BIPV建築設計應把建築的安全性放到第一位，在保證安全的前提下再來考慮優化系統多發電。本文只提到了BIPV應用中的一部分問題，還有很多問題有待大家共同探索和研究。