薄膜光伏技术在双层幕墙中的应用
摘 要：我们想要在经济上获得最好的效益，就不仅仅要主动去应用太阳能，也要在结构这个方面去减少热损失。这篇文章主要以双层幕墙和光伏发电系统的的真实例子为基础，创造的新型的结构——光伏双层幕墙，并给予了一部分相关的设计。这种结构的发电结构是薄膜光伏组件，它的主体结构是双层幕墙，兼容了热通道技术和光伏发电技术，拥有很好地隔热、隔音、充分阳光、环保和装饰多种功能，还可以把太阳能转化成电能，能很好地融合在环境。
关键词：光伏双层薄膜；薄膜太阳能电池；热通道
引言
在发达国家中，它们的建筑能耗占据国家能量消耗的百分之二十到百分之三十，所以建筑的能量节约也是建筑行业当中不可忽视的首要问题。建筑的节能不仅仅是利用风能和太阳能等自然能，还需要从结构上减少热能的缺失，这样便也获得最好的效益。光伏幕墙是在原地发电、原地使用，这样有效的防止一般的化石燃料发电造成的大气污染，这对于我们今天和未来的绿色的环境有很重要的意义。
一、双层幕墙工作原理
日本建造的太阳房子的特点，大量使用自然资源：第一，利用自然风去通风和调节温度；第二，收集太阳热来提供热水；第三，发电、照明、采光全部利用太阳光；四把剩余没有被利用的热量保存在地下，来供暖、制冷。
20世纪80年代以来，寒冷的地方非常需要一种新型的玻璃墙：在夏天可以抵制太阳的辐射，冬天可以大量的获取太阳的热能，并且能够很好的节约建筑材料和自然通风。经过建筑师和相关人员的坚持不懈的努力，终于发明了一种新型的玻璃幕墙——智能玻璃幕墙。虽然到目前为止仍然处于发展的初期，价格高，技术要求也很严谨，但是在建筑行业当中仍然有很大的意义。智能玻璃幕墙是由热通道玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统和楼宇自动控制系统组成的。
双层幕墙是智能玻璃幕墙的核心部分，它和多个系统一起协同工作，进而去获得能源的最高效率的利用。往往是考虑到节约建筑的成本，现在普遍使用智能幕墙的核心部分——双层幕墙，它的结构是设计为，内、外侧玻璃之间是热空气流通通道，因此这个结构还称为热痛道幕墙或通风换气幕墙，它的内侧使用中空玻璃，内片采用低辐射玻璃，这样夏季既可以防止太阳辐射也不产生光污染，中间也设计有遮阳百页。外循环通道是利用了阳光的照射使温度上升，这样冬天就像一个温室，这样关闭了进出口就等同于提高了内侧幕墙的外表面的温度，这个方法就降低了建筑物的供暖的费用；夏天的热通道的温度比以往高很多，需要打开上面和下面的风口，热烟囱的效应就是产生气流，运动的气流带走通道内的热量，这样就降低温度，降低了空调的压力。
二、双层幕墙实例
美国纽约西方化学中心在一九八六年建成，它采用的是“外侧为双层中空玻璃，内侧为单侧幕墙，150mm宽的热通道”。安装有活动百页，这个百页可以利用感光的光线进行自动调节，通道中的热空气过热的时候可以从通道顶端中排走。
劳埃德大厦用的是“外侧是双层的中空玻璃结构，它的里面是单层幕墙，宽度为75mm的热通道，它的通道是一层楼的高度，各个之间并不是连通”。进行了一系列加工后的空气通过设计在架空地板上的通风道送入热通道，然后从另一端排走，这样可以带走通道内一半的热量。
德国杜伊斯堡的1993建成的商业促进中心是一个很具有特征的智能幕墙的例子，采用了“外面的一侧是单层玻璃幕墙，里面的一侧是单元形式的幕墙，热通道是宽度为200mm’，通道内是拥有光线控制的可以调节的百页”。它的外面的一侧是用的点式幕墙，里面的一侧是充氖气低辐射的中空玻璃幕墙，里面一侧是可以随时打开。经过净化的鲜艳的空气通过通道的底部流进通道里面，最后从顶部上被抽走。只要打开了活动扇，幕墙就可以向内部提供自然风。
通过比较世界各地的建筑，德国在1997年建成的RWE总部应该是现在最佳精确复杂的幕墙结构，运用了“外面一侧点式幕墙，里面一侧是双层中空的玻璃幕墙，事实上是一个双扇形式的推拉门，热通道是0.5毫米宽的，在通道里面有活动的百页”。幕墙是独立形式的单元，通道之间相互不连通的。每一个单元格都有各自的进、排风口，这个风口是一个非常精巧的鱼嘴形状的装置，把室外的空气引进通道内，新风是由特通道给建筑供给的。
2000年我们刚刚竣工的北京会计师培训中心幕墙是我们国家大陆地区的最早建筑使用的热通道玻璃幕墙。主要考虑到要求透明和高效利用的提议，经过商榷决定用热通道幕墙。
三、光伏幕墙的实际应用例子
我国第一栋光伏幕墙是在2003年建成的，是深圳的高新技术产业园的方大集团科技中心大厦，其有效面积的光伏幕墙大约是93.8平方米，10.3Km的设计峰值，建筑的标准高度是97m。
亚洲最大的单体彩色光伏显示屏也是我国建成的，北京辉煌净雅大酒店是由2300块、9种完全不一样的规定格式的光伏形成的光伏幕墙组成的，面积可达到2200平方米，也是我国第一套集成玻璃幕墙的光伏系统。
四、光伏双层幕墙
一个单层玻璃幕墙和一个中空的玻璃幕墙组成了双层幕墙。将外面一侧的单层普通玻璃换成一种有特殊的树脂将光伏材料粘贴在两片玻璃之间的太阳能电池，这样就可以改造成光伏双层幕墙。
作为世界上最先进的电池——薄膜太阳能电池，它的价格低廉，也是在薄膜光伏的组成元件中特别适合放在需要造型的一种建筑的元件。由于非晶硅太阳能电池的逐渐衰落和减少，GaAs和CdTe太阳能电池的制成生产技术的不断地提高和突破，薄膜的太阳能电池这样的电池也越来越有挑战性。现在已经开始大规模生产的太阳能电池以非晶硅系的薄膜太阳能电池为基础拥有下面几个非常突出的优势：（1）在较高温度下的光伏输出特性好：（2）对比与晶体硅太阳能电池拥有更高的实际功率（3）绿色环境（4）越来越少的能量偿还时间。
我们把薄膜光伏发电组件镶嵌在通风换气形式幕墙内就是薄膜光伏双层幕墙，是一种非常顺应现在世界的发展的要求和方向——低碳、节能、高效益和可持续发展：将太阳能转化为电能，首先不会排放二氧化残也不会有任何有害的气体，也没有噪音，是一种很好的清洁资源。薄膜光伏发电组成的元件容易铸成造型、价格也非常合理、很容易走向市场、也能够很容易的通风交换气体，不仅如此，它也可以很有效的隔热、隔音、安全和装饰更多种功效。
五、设计方案
虽然拥有多种优势和优点，但依然存在很多的问题，主要有以下几个方面：（1）光伏组件和热通道的组成元件技术没有很好的组合起来；（2）大部分的晶体硅光伏材料价格不菲。我们为这些问题提出了方案。
六、双层幕墙的构造
围护结构的幕墙在透明的地方是里面一侧是用中空的玻璃，中间有遮阳百页。不是透明的幕墙里面的一侧采用的是防火板，防火保温棉和复合铝板。中间的遮阳百页和不连，是很方便隔音隔热的。不仅如此，我们还要根据季节的改变去调整热通道的风口方向，目的是室内空气的流通和彼此之间能量的交换。
通风换气是依赖于热通道，想要热通道优化，主要需要改进的是通道宽度和风口的设置。寻找最佳空气层的厚度，是关键。
结语
光伏双层幕墙将热通道技术和光伏发电技术融合在一起，是一种环保的不会污染大气的优良的装置，有很好的隔热、隔音、充分利用阳光、节约能量也具有装饰效果，是是符合现在的可持续发展的。
参考文献
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