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太陽能收集系統模塊化BIPV/T
時間:2021-02-26 來源:清潔供熱分會
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原型系統

模塊化BIPV / T

加拿大Concordia大學的Efstratios Rounis

產品描述

簡要概念說明

模塊化BIPV / T系統允許將光伏/熱力系統完全集成到建筑圍護結構中,從而保持模塊化/單元化制造的潛力。此處更改了典型幕墻的設計,以便在PV層和隔熱背面之間形成空氣通道,并且可以冷卻PV層并收集有用的熱量。在這種情況下,可以使用多個新鮮空氣進氣口來提高系統的熱性能。模塊化BIPV / T系統可以應用于幕墻外墻的不透明部分,但也適用于屋頂應用,如下所示。

該系統的原型是由Unicor Architectural和Canadian Solar合作開發的,由Concordia大學開發(圖29,左),該原型的一種變體被納入TeamMTL為此次活動設計的Solar Decathlon House中的屋頂BIPV / T系統。在中國2018年(右圖29)。


圖29.左側幕墻設計中BIPV / T的建筑集成,右側屋頂中BIPV / T模塊的集成示例(中國太陽能十項全能住宅,中國2018)。

建筑和技術融入信封

該系統設計用于完全的立面/屋頂集成,因為它取代了傳統的信封元素。它既可以采用棒式組裝(現場組裝)的形式進行組裝,也可以以模塊化形式進行預制。光伏面板由壓板支撐,在金屬框架上的點支撐,并留有空隙以將其與后表面分開。光伏面板背面的層保證了氣密性和水密性以及隔熱性。圖30顯示了實驗BIPV / T幕墻的橫截面。 

融入建筑物:系統與舒適度

根據應用和出口空氣溫度的不同,系統可以將預熱的新鮮空氣直接輸送到居住空間,也可以將其輸送到工作在較高COP水平的加熱系統(即熱泵),因此減少空間供暖的成本


圖30. BIPV / T幕墻系統的橫截面。

SWOT分析

長處

  • BIPV / T系統的完整建筑集成:PV面板無縫集成到立面或屋頂中,具有卓越的建筑效果,可取代傳統的信封元素
  • 設計靈活性:可以集成不同類型和尺寸的光伏模塊
  • 建筑物的圍護結構既產生電能又產生熱能
  • BIPV / T模塊可滿足水密性和隔熱性的要求
  • 有可能進行模塊化制造以及工廠控制的構造和測試
  • 施工技術簡單,適合現有的建筑實踐

弱點

  • 必須調整電線:可能需要定制接線盒
  • 外部陰影會限制系統的性能,尤其是對于立面應用
  • 安裝的方向至關重要,尤其是對于熱輸出而言
  • 光伏組件制造商與框架制造商之間需要良好的溝通水平
  • 需要使用風扇。然后需要優化集熱器和歧管中的氣流
  • 收集的熱量只能在低溫應用中使用

 
機會

  • 該解決方案可以標準化,并作為建筑實踐引入建筑和工程界。
  • 機構建筑可以用作展示技術和證明知名度的展示 

 
威脅

  • 缺乏重大的政府激勵措施和低廉的電價降低了客戶的成本節約
  • 建筑師可能會發現很難將新的建筑技術融入已建立的技術中

得到教訓

  • 建筑的結果在美學上令人愉悅,并且光伏面板與建筑物的其余部分無縫集成(Team MTL,Solar Decathlon,China 2018)。
  • 幕墻方法有助于與BIPV / T系統串聯的天窗(采光)以及集熱器(熱量提升)的實施。
  • 需要仔細計劃包括接線,接地和材料放置的施工順序,特別是在采用棒式施工(現場組裝)的情況下。
  • 在建筑物的早期設計階段需要考慮系統的結構集成。
  • 需要確保通道后表面的水密性和氣密性,以確保建筑物圍護結構的連續性。
  • BIPV / T的運行及其與HVAC的耦合方式取決于當地的氣候。根據預期用途,將進行早期分析以研究最佳操作和尺寸。同樣,在早期設計階段就需要解決歧管的位置,管道尺寸以及與BIPV / T通道的連接問題。
  • 安裝的方向(傾斜,傾斜)對于系統的性能至關重要。建筑物規范的限制(最大高度)可能會影響系統性能。
  • 光伏行業與建筑圍護結構制造商之間的合作對于開發可被建筑界接受和采用的標準化產品至關重要。

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