前言

我國的建筑總能耗已達全國能源總量的45％，比發達國家建筑能耗占國家總能源的20~30%還高，建筑節能成為建筑行業最主要問題之一，已成為我國國民經濟的巨大負擔，建筑面臨著一場新的革命，建筑節能環保勢在必行．建筑節能既要利用太陽能、風能等自然能，也要從結構上減少熱損失，才能獲得最佳經濟效益。

1雙層幕墻

建筑師和相關人員經過多年努力，開發了一種新型玻璃幕墻———智能玻璃幕墻。智能幕墻目前處于發展初期，造價昂貴，技術要求高，但在建筑節能上卻顯示了巨大的能力。智能玻璃幕墻的核心技術是雙層幕墻，內側采用中空玻璃，內片采用低輻射玻璃，抑制夏季太陽透射，又不造成光污染，中間設置遮陽百頁。由于陽光的照射溫度升高，冬天像一個溫室，夏天打開上下兩端的風口，熱煙囪效應產生氣流，運動氣流帶走通道內的熱量，其與貯熱結構、輻射采暖和制冷系統協同工作，從而獲得能源的高效利用。

2雙層幕墻實例

1986年建成的勞埃德大廈采用“外側雙層中空玻璃，內側為單層幕墻，75mm寬的熱通道，通道一層樓高，之間互不連通”，被處理過的空氣通過設在架空地板內的風道送入熱通道，再從另一端排走，這樣可以帶走通道內50%的熱量。2000年竣工的北京會計師培訓中心幕墻由方大集團股份有限公司設計施工。針對業主提出既要透明，又要高效利用能源的要求，以及北京地區的氣候、地理環境，設計小組經過研究決定采用熱通道幕墻。該幕墻是中國大陸最早的熱通道玻璃幕墻。

3光伏幕墻實例

2003年位于深圳高新技術產業園區的方大集團科技中心大廈工程采用的光伏幕墻有效面積93.8平方米，設計峰值發電功率10.3千瓦，建筑標高97米，是我國第一幢光伏幕墻建筑。在深圳已建成的1兆瓦并網太陽能光伏電站示范工程位于“園博園”內，是目前全亞洲第一大并網光伏電站。該電站總容量1000kW,年發電能力約為100萬kWh，所發的電量約占園區用電總量的15%。相對于火力發電，年節省標準煤約384噸，年減排二氧化硫約7.68噸，年減排二氧化碳170余噸，是真正的無污染的綠色可再生能源項目，它的成功實施為我國太陽能技術的發展起到良好的示范作用。

4薄膜光伏雙層幕墻

雙層幕墻主要由一個單層玻璃幕墻和一個中空玻璃幕墻組成，將外側單層普通玻璃換成太陽能電池板（用特殊的樹脂將光伏材料粘貼在兩片玻璃之間），太陽能光伏系統與建筑立面圍護結構的結合，就形成了薄膜光伏雙層幕墻。薄膜太陽能電池是世界上最先進的電池之一，價格便宜，且薄膜光伏組件非常適用需要造型的建筑結構。隨著非晶硅太陽能電池的衰減降低、GaAs和CdTe太陽能電池制造技術的突破，薄膜太陽能電池更具備競爭性。光伏幕墻系統設計兼顧建筑立面的圍護功能，提高了圍護結構的保溫、隔熱性能，將接線盒、旁路二線管、連接線等隱藏在雙層幕墻結構中，不影響建筑物的外觀效果，達到與建筑物的完美結合。

5設計方案

光伏幕墻目前主要問題：（1）沒有將光伏組件與熱通道技術完美結合；（2）絕大部分采用晶體硅光伏材料，價格昂貴。我們提出通風換氣式薄膜光伏幕墻解決這個問題。采用以下設計和實踐經驗；

5.1通風換氣式幕墻的結構

凡是要求透明之處，內側采用中空玻璃，中間設置遮陽百頁。不要求透明的幕墻內側采用防火板、防火保溫棉、復合鋁板，中間設置遮陽百頁、布簾，對隔音隔熱有幫助。根據季節改變熱通道風口方向，有利于室內空氣流通或能量交換。如果需要熱通道承擔室內部分或全部通風，通常將外側幕墻設計成封閉式，內側幕墻設計成開啟式，通過對上下兩端的進排風口的調節在熱通道形成壓差，利用開啟扇在建筑物內形成氣流，進行通風。通過管道向通道內送風，可以隨時向室內提供新風，承擔部分或全部通風。通風換氣主要依靠熱通道實現，熱通道設計優化主要解決熱通道寬度和風口設置。尋找最佳空氣層厚度，使結構具有最大熱阻是設計熱通道的關鍵問題。

5.2光伏發電的適宜性及與建筑匹配

要做好太陽能光伏發電與建筑一體化，卻要解決一系列問題：太陽能資源調查及光伏幕墻適宜性、當地全年太陽能資源、當地氣候狀況。其中有（1）溫度：環境溫度對太陽能光伏電池的效率有影響，一般來說，溫度越高效率越低。因此，在嚴寒、寒冷地區的氣候可以使得溫度的影響效應降低。在炎熱氣候條件下應采取一定的措施，使得太陽能電池板的溫度不致于過高；（2）抗風、雪荷載、防雨等：光伏幕墻作為建筑圍護構件，還應該根據項目當地的氣候條件，綜合考慮抗風、防雨、雪荷載等問題；（3）遮陽、采光的需求：通過光伏組件與玻璃幕墻的結合，通常會形成幕墻上的非透明或半透明部分，因此光伏幕墻具有一定遮陽的功能，同時也降低了玻璃幕墻的透光性能。不同氣候區的建筑對遮陽和采光的需求不同，因此光伏幕墻的設計也應有所不同。

5.3電池組件的選用問題研究

多晶薄膜、非晶硅薄膜電池在建筑一體化設計中比較有優勢，宜采用與建筑屋面、墻面、玻璃幕墻相結合的多晶薄膜、非晶硅薄膜電池。應按照地區，將太陽能電池板與屋面，東、南、西向墻面相結合。根據建筑要求確定合適的玻璃性能（如采光）及結構（如夾層、中空、異型）。根據抗風等要求確定玻璃的強度要求（鋼化、厚度）。在建筑光伏一體化設計中，必須研究選擇性價比最高的光伏電池。薄膜太陽能電池有一個重要優點是適合作與建筑完美結合的光伏發電組件(BIPV)：雙層玻璃封裝剛性的薄膜太陽能電池組件，可以根據需要，制作成不同的透光率，可以部分代替玻璃幕墻，而不銹鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽能電池適用于建筑屋頂等需要造型的部分。一方面它具有漂亮的外觀，能夠發電；另一方面，用于薄膜太陽能電池的透明導電薄膜(TCO)又能很好地阻擋外部紅外射線的進入和內部熱能的散失，雙層玻璃中間的PVB或E－VA，能夠有效隔斷能量的傳導，起到LOW-E玻璃的功能。據預測，到2030年將占整體太陽能電池份額的30%以上，從而與晶體硅太陽能電池平分秋色。