光伏幕墙的施工工艺研究

摘 要

本文以光伏幕墙的施工工艺为核心研究内容。光伏幕墙是在光伏建筑一体化的大背景下应运而生的，它属于光伏建筑一体化的一部分。光伏幕墙是当今太阳能光伏发电工程中的重要产品之一，目前在世界范围内都属于能源产业中走俏产品。在对光伏幕墙技术进行了概述之后，对该项技术的施工工艺进行了深入细致的研究。首先介绍了光伏幕墙的技术原理，分析了其结构组成。然后是对施工工艺的详细介绍，主要包括施工遵循的规范标准、施工组织设计、施工图的绘制分析以及光伏幕墙系统施工中的一些计算方法的分析。通过研究，得到了一些光伏幕墙施工工艺的新的理论方法，以及计算的有效地方法。为以后光伏幕墙施工提供了一些切实有效的参考，为光伏幕墙的更好发展做了一定的贡献。最后借助深圳南坡大厦光伏幕墙系统工程和保定电谷锦江国际酒店的幕墙工程展现了光伏幕墙施工工艺的具体应用。

关键字 光伏幕墙，光伏建筑一体化，建筑节能，光伏发电，施工工艺

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Abstract

The construction method of PV curtain wall is the main research content of this article. Based on the Building Integrated Photovoltaic (BIPV), PV curtain wall emerged. PV curtain wall is a part of BIPV. It is one of the important products of current solar photovoltaic subject. At present, PV curtain wall are going down very well during the world's energy products. After the overview for the PV curtain wall technology, the paper studies its construction method deeply and carefully. At first, it introduced the technology theories of PV curtain wall and analyzed its compositions. Then the article studied the construction method in details, including the construction standard, structure design, construction drawing and some computational methods of the construction method. Through the research, we got several new methods and computational methods of the PV curtain wall construction craft. In a sense, they will provide some effective references and make some contributions to the development of the PV curtain wall. At last, through the demonstration projects of SG Building and the power valley Jinjiang International Hotel of Baoding, the paper shows the specific application of the PV curtain wall construction craft.

Key words PV curtain wall, Building Integrated Photovoltaic, building energy

conservation, PV power, construction craft

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目 录

摘 要............................................................ 1 Abstract............................................................ 2 目 录............................................................ 3 第一章 绪论....................................... 错误！未定义书签。

1.1 课题研究背景以及选题依据 ................... 错误！未定义书签。 1.2 课题研究意义 ............................... 错误！未定义书签。 1.3 光伏建筑一体化技术的发展状况 ............... 错误！未定义书签。 1.4 论文的内容以及章节安排 ..................... 错误！未定义书签。 第二章 光伏幕墙概述............................... 错误！未定义书签。

2.1 光伏建筑一体化 ............................. 错误！未定义书签。

2.1.1 光伏建筑一体化的概念 .......................... 错误！未定义书签。

2.1.2 光伏建筑一体化的形式与系统工作原理 ............ 错误！未定义书签。 2.1.3 光伏建筑一体化系统的设计 ...................... 错误！未定义书签。 2.1.4 光伏建筑一体化的施工安装 ...................... 错误！未定义书签。 2.1.5 光伏建筑一体化的优势 .......................... 错误！未定义书签。

2.2 光伏幕墙 ..................................... 错误！未定义书签。

2.2.1 光伏幕墙的概念 ................................ 错误！未定义书签。 2.2.2 光伏幕墙的优势和特点 .......................... 错误！未定义书签。 2.2.3 光伏幕墙系统的设计和性能要求 .................. 错误！未定义书签。 2.2.4 光伏幕墙建造概况 .............................. 错误！未定义书签。 2.2.5 光伏幕墙的设计重点 ............................ 错误！未定义书签。 2.2.6 存在的问题以及解决的途径 ...................... 错误！未定义书签。

2.3 本章小结 ..................................... 错误！未定义书签。

第三章 光伏幕墙技术及施工工法...................................... 1

3.1 光伏幕墙技术原理 ............................................ 1 3.2 光伏幕墙结构分析 ............................................ 2 3.3 光伏幕墙施工工艺与设计 ..................................... 12

3.3.1 光电幕墙安装施工工艺 .......................................... 12

3.3.2 电气管线铺设安装施工工艺 ...................................... 14 3.3.3 采光顶幕墙设计 ................................................ 16

3.4 光伏幕墙施工工法及分析 ..................................... 17

3.4.1 光伏幕墙的施工组织设计 ........................................ 18 3.4.2 光伏幕墙的施工图绘制 .......................................... 21 3.4.3 施工项目的实施分析 ............................................ 23 3.4.4 光伏幕墙系统一般的计算方法分析 ................................ 27 3.4.5 光伏幕墙系统并网性能达到要求指标分析 .......................... 28

3.5 本章小结 ................................................... 30

第四章 光伏幕墙施工实例........................................... 32

4.1 深圳南坡大厦光伏幕墙 ....................................... 32

4.1.1 南玻大厦光伏幕墙系统简介 ...................................... 32

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4.1.2 设计施工工艺要点和创新 ........................................ 33

4.2 保定电谷锦江国际酒店 ....................................... 35 4.3 本章小结 ................................................... 38 第五章 总结与展望................................................. 39

5.1 总结 ....................................................... 39 5.2 展望 ....................................................... 39 致 谢........................................................... 40 参考文献........................................................... 41

Ⅳ

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第三章 光伏幕墙技术及施工工法

3.1 光伏幕墙技术原理

1、光伏电池的工作原理

光伏电池是组成光伏幕墙最基本的单元结构。在太阳照射到光电电池的外表时，其中硅材料吸收一部分光子，然后把光子的能量输送给硅原子吸收，此时电子将会发生跃迁现象，由于自由电子在P-N的两边聚集而形成电压，在这个电压的作用下，如果外部连通电路，电流流过外部电路将会有一定的功率输出，其原理如图3-1所示。

N型半导体

正孔

电子

P型半导体 太阳能半导体晶片

阳光

晶片受光过程中带正电的正孔往P型区移动 带负电的正孔往N型区移动 阳光

N区负电极导线

P区负电极导线

当正负电子结合即产生电压，连通导线即产生电流

图3-1 光伏电池原理

2、光伏发电系统 （1）光伏电池的种类

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光伏电池是光伏发电系统的核心，其主要种类有：

①非晶硅电池。这种新型薄膜式太阳电池出现在1976年，这种电池是将一层非常薄的硅片气化在特定的载体上而得到的，它的电量消耗更低，消耗硅材料极少，而且工艺过程大大得简化，主要优点是能在弱光条件下发电并且成本很低，它的能量功效一般在5%-7%之间，。

②单晶硅电池。通常为薄片形式，是切于硅溶液中均匀旋转形成的硅晶体，外表为均衡稳定的黑色，并且具有纯净而完全一致的结构。它们之间通过集点块分隔开来，所以生产过程相对比较复杂，使用寿命可达15年，最高可达到25年。能量功效在一般在14%-16%之间，最高能够达24%。

③多晶硅电池。是切割出自浇铸的硅块，生产过程比较简单，相对性价比比较高，特征是晶体结构的部分统一和材料的低纯度。它的能量功效一般在12%-14%之间。由于上述原因使用寿命要比单晶硅太阳能电池短。

（2）光伏发电应用系统

①变流系统。我们需要通过变流装置将光伏幕墙产生的直流电转换成符合蓄电池组要求的充电电压和充电电流，这样才能被完全应用。如果要进行并网供电，必须经过逆变器，因此可以不设蓄电池组。

②储电系统。随着季节、天气和太阳运行轨迹的变化，光照强度会受到很大影响，对应得到的电流也会有强弱变化，过多的电能被储电装置储存起来，这样就可以让整个系统均衡供电。

[7][39]

3.2 光伏幕墙结构分析

由于集合了幕墙技术和光伏发电技术所以被称为光伏幕墙，这是一种新兴的高科技产品，标志着着建筑太阳能一体化技术发展的的最新方向。它的结构是把太阳电池用特殊的树脂粘贴在玻璃上，包裹于两片玻璃之中，可将光能转化成电能的特殊的幕墙。

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图3-2 光伏组件结构分析图

光伏幕墙的作用除了发电外，还具有非常明显的装饰、安全、隔音、隔热等其他功能，由于应用太阳能，光伏幕墙发电过程不会排放co2或产生其他对有害的气体，不会增加温室效应。同时也没有噪音，是一种清洁能源，对环境有很好，是应该大力提倡的新型能源。

1、晶硅电池结构

上节已经介绍太阳能电池按其特性不同分为非晶硅电池、单晶硅电池、多晶硅电池，所以其物理性能迥异，颜色、外表形状等都有特别多的差异，非晶硅电池具有棕色或带半透明特点，比较适合应用于弱光发电场所。

图3-3 10%透光率非晶硅

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图3-4 不透明非晶硅

图3-5 各种颜色电池片

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2、背光玻璃

背光玻璃颜色多样，背面还可以衬托其他不同的的颜色，用于不同的建

筑风格的设计，从而提供一种新的美学效果给现代建筑装饰。如图3-6所示的背光玻璃图案可以满足于透光的要求和各种不同的建筑风格。

图3-6 背光玻璃图案设计

3、光伏幕墙接线盒

根据光伏建筑一体化工程设计的不同需要、组件功率的不同情况和对建筑美观的不同要求，接线盒的配置各不相同。

根据以上要求，接线盒须具有耐紫外线、抗老化的能力，耐力必须达到1000v，符合IP65的防护要求，要求的工作温度一般在零下40度到零上85度之间。

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图3-7 背面接线盒

图3-8 侧边接线盒

如图3-7所示背面接线盒和图3-8所示的侧边接线盒，可以根据具体施工情况采用不同形式的接线盒。

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图3-9 背面接线方式

图3-10 侧边接线方式

在施工工程中点支式，隐框式安装可采用背面接线盒方式。在明框式、半隐框式安装中可以采取侧边接线盒方式。

4、双层幕墙立体图

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出风口

双玻璃光伏组件

双玻璃光伏组件

进风口

图3-11 双层幕墙垂直剖面图

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图3-12 双层幕墙立面图

图3-13 双层幕墙水平剖面图

如果在热带地区使用双玻璃光伏组件，可以采用双层幕墙形式，这样可以增加幕墙的散热性能，降低建筑热负荷。

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图3-14 弧形双玻璃光伏组件

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图3-15 平板双玻璃光伏组件

图3-16 中空双玻璃光伏组件

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根据实际实验和工程实践，可知电池片的最佳工作温度一般在25℃左右，如果高于25℃会影响发电效率，在温度高升1度时工作效率将会下降0.4个百分点。因为中空得玻璃结构形式的原因，导致其散热性能大大降低，所以在施工的选择时，中空光伏组件在高纬度地区或寒冷地区使用，而常年温度较高的温带或热带地区是很不适合的。

3.3 光伏幕墙施工工艺与设计

光伏幕墙是一种新型的高科技建筑外表面，能够满足隔热、阻燃和降噪音等建筑的基本要求，同时还集环保、节能、绿色于一体，非常充分的体现了再设计中的以人为本的理念。本节主要介绍了光伏幕墙特点，重点介绍了光伏幕墙的施工安装工艺。

3.3.1 光电幕墙安装施工工艺

光电幕墙的施工流程大体上可以分为如下的过程：

工程的测量放线——幕墙的主梁安装——幕墙的横梁安装——幕墙的玻璃安装——幕墙上耐候胶的嵌缝、封顶、封边——安装后的清洗工作。

图3-17 光伏幕墙立面安装节点图

1、工程测量放线

在工程施工前，根据设计的土建轴线以及各层的设计标高确定各层中的主

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梁、横梁的具体准确位置。

2、工程主梁的安装

（1）通过不锈钢螺栓把主梁和支座连起来，再通过螺栓把支座和预埋件固定起来。按主梁标高位和主梁轴线位置把主梁标高偏差调整到小于等于3mm位置，轴线左右偏差调至小于等于3mm，前后偏差调整至小于等于2mm。

（2）同层上主梁的最大标高偏差应小于等于5mm，相邻的两根主梁安装标高偏差应小于等于3mm。

（3）主梁调整、找平时，可用吊锤控制垂直度，由两根定位轴线之间所引的水平线控制平面度。施工中安装误差应控制得标准为：标高-1-3mm；左右-1-3mm；前后±2mm。

3、施工中横梁的安装

（1）通过不锈钢螺丝连接主梁与横梁，安装过程要求安装必须牢固，接缝必须严密。

（2）要求相邻的两根横梁安装角码的水平标高偏差应小于等于l毫米。 （3）在同一层中安装角码，应按照从下向上的顺序进行，在安装完一层的高度后，马上进行检查、校正、调整、固定，使其达到规定的质量要求。

（4）加固好主梁之前必须调整好整幅幕墙的垂直度和水平度，之后进行安装角码的安装，要求其对角线误差必须小于等于l毫米。

4、光伏幕墙安装

（1）在光伏玻璃安装之前，必须把污物和尘土清理干净，然后把镀膜面朝室内方向，将非镀膜面朝外方向。

（2）避免玻璃和构件直接的接触，保证玻璃的四周和构件的凹槽底留出一定的空隙，要求不少于2块弹性定位垫块放在玻璃的下部，垫块的宽度应该与槽口宽度一样，要求其长度大于等于100毫米，玻璃两边空隙和嵌入量达到设计要求。

（3）按规定型号选用玻璃四周的橡胶条，应达到镶嵌平整要求，橡胶条长度应比边框槽口长1.5到2个百分点，在四角留断口，把断开后的斜面拼接成预定的角度，然后用粘结剂粘结牢固后嵌入槽内。

（4）采用压缩性的聚氯丁橡胶连续密封垫在玻璃窗框的两面，然后采用连续的“湿封”方法，必须确保完全防水。

5、耐候胶嵌缝、封边与封顶

在光伏玻璃安装好以后，下一步进行密封处理及对幕墙顶部及底部、墙边等进行必须的修边处理。在打密封耐候胶的时候应特别注意一下几条：①应充分清洁粘结面，并使之达到干燥要求；应充分清洁板材间得缝隙，不应有油渍、水、

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灰尘等杂物进入；②打胶的厚度不能太薄或太厚，按要求应在3.5—4.5mm，并且要求胶体表面应光滑，平整、玻璃清洁没有污垢；③为避免三边粘胶情况和调整缝隙的深度，缝内应填满聚氯乙稀发泡材料。封顶后的水应向里面排，封顶、封底、封边应达到牢固美观、不渗水的要求。

6、工后清洗

在光伏幕墙施工完成以后，必须进行一次室外全面彻底的清洗工作，才能保证工程可以顺利达到竣工验收标准的要求。

3.3.2 电气管线铺设安装施工工艺

假设在某一建筑中，9层光伏发电设备间存放并网设备，配电柜经过电缆把并网逆变设备转换的电能输送至地下配电室，这样就完成了太阳能光伏系统的并网发电功能。总配电室设在地下室一层，光伏幕墙共分为14组，每组引出2根线(分为“正”“负”极)并按组串接方式连接，其中每两组连入一个阵列接线箱内，共7个阵列接线箱，其管线主要施工工序如下：敷设光伏幕墙PVC管——敷设桥架——施工穿线(缆)工程——安装配电柜(箱)——安装并网逆变器——调试系统。

1、光伏幕墙PVC管的敷设

管路采用弹性固定卡固定在钢梁上，接线盒将光伏幕墙的各路走线汇集于主线路的PVC管，如果单管得长度不够，采用PVC专用接头对管路进行套接。

（1）串联连接好已安装于幕墙的电池板，即：连接相邻的2块电池板正、负极。

整个系统共分14组串联组数，其中每组分别串接相接。

（2）完成每组的串接后生14组线，分别引出(用JBQ-4型导线) 每组导线总的正负极，然后套上编号，一个阵列接线箱汇聚两组。

2.敷设金属桥架

（1）电缆桥架应尽可能安装在构筑物、建筑物上(如楼板、墙柱梁等)。 （2）总平面布置电缆桥架时应做到距离最短原则，还要满足电缆敷设、施工安装的要求。

（3）除了在电气专用房间(如配电室、电气竖井)内，有孔托盘或梯架水平敷设时距地高度应不低于2.5米；线槽、无孔托盘离地面的高度不应低于2.2m。

（4）桥架垂直敷设时，除在电气专用房间内敷设外，距地1.8m以下部分应加金属盖保护。

（5）在同一高度敷设几组电缆时，应考虑各相邻电缆桥架间的检修、维护需要，一般要求不宜小于0.6米。

（6）水平敷设电缆桥架时，一般支撑跨距在1.5～3m，垂直敷设时，固定点

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间距小于等于2m。桥架弯曲半径大于300mm时，应增设一个支吊架在弯曲段中部，当弯曲半径小于300mm时，应添加侧设支撑在距弯曲段与直线段接合处300～600mm的直线段处。在丁字接头和变形缝以及进出箱、柜的三端500mm内设支撑。

（7）可用胀管螺栓或在预埋铁上对电缆桥架进行焊接固定。

（8）直线段玻璃钢制或铝合金电缆桥架超过15米或钢制电缆桥架超过30米时，必须有伸缩节设置，采用伸缩连接板连接。设置伸缩缝或伸缩板在跨越建筑物伸缩缝处。

（9）桥架内电缆的填充率要求控制电缆应不大于50％，电力电缆应不大于40％。

（10）接头应设置在接线箱内，导线或电缆在桥架内不应设置接头。 3、施工穿线(缆)工程

（1）将导线(缆)与带线绑扎在一起，为了便于穿线，针对导线(电缆) 根数多少，截面大小，在绑扎处应该做成平滑的锥形状。

（2）在穿线前应确认护口是否齐全，当转弯较多、管路较长时，适量滑石粉需要吹入管内。

4、安装配电箱(柜)

阵列接线箱位置确定后，将阵列接线箱用膨胀螺栓固定在吊顶内；配电柜放于光伏专用设备间，并且要保持离墙保持60cm的距离的要求。

5、安装并网逆变器

（1）固定好支架，标好墙上的打孔孔位，打空模板可以使用支架，其形式如图3-20所示。

（2）固定支架上挂上并网逆变器，利用固定铁板放好如图3-19所示固定支架逆变器，以阻止侧面滑动。

（3）支架底部的螺孔通过M6³10的螺丝拧入，固定支架和逆变器在一起。 （4）检查全部的固定点的情况，以保证逆变器已经被牢牢地固定。 在所有工作完成后，且每一个步骤都验收合格后，然后总接线完成之后实现并网发电。

6、光伏幕墙施工安装与维护

（1）要选择光照强度好的地点安装，同时要选择周围太阳光照无遮挡的地方。在较大面积的光电板安装时，要选择比较宽阔一些的地方安装，一定要避免光电板的碰伤或损坏。

（2）在北半球，一般光电板应该是朝向赤道，即表面朝向南边，同理在南半球表面应朝向北方向。

（3）为了使光电板整年接受太阳光照射比较均匀而更好利用太阳能，最好

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将其倾斜一定的角度放置，这个角度称为阵列倾角，它是光电电池阵列表面与地平面的夹角。

（4）对于不同的阵列倾角，照射到光电板表面的太阳辐射量会有所不同。所以应综合考虑太阳辐射的均匀性、连续性和冬季光照等因素选择阵列倾角。

（5）应合理布置光伏幕墙的导线，避免因布线的不合理而造成受潮、漏水、漏电等危险，而导致光电电池腐蚀，使光电电池寿命缩短；同时还应该注意光电板的散热。

（6）每年应进行两次或以上常规性的光伏幕墙检查。重点检查框架有无松动和损坏以及各组件的外壳透明程度，春天和秋天检查时间是最好的。[23]

3.3.3 采光顶幕墙设计

由于考虑安全、便于维修、密封性能的情况，在系统设计时，把双玻璃光伏组件设计成隐框安装型式是一种很好的安装形式。也就是通过定制的引线盒把组件的引出线从组件边缘面引出正、负两极同时配置快速连接插头。组件的串、并联电缆的走线是从隐框结构幕墙骨架的铝型材的上下侧面或外侧面的走线槽走线，然后汇总到各个单元的接线汇流盒，最后汇总各个汇流盒到直流柜，这样就完成了直流电的输入工作。为了达到隐蔽安装的目的，各部分连接完毕以后用扣板盖住同时在边缘打密封胶密封。这种方法在确保组件连接密封性达到防水要求的同时又不会影响幕墙屋顶的外观视觉效果，所以这是一种相对比较完善的设计组合结构。采光顶设计部分图片分别如图3-18到图3-20所示。

光伏玻璃接线盒及导线 铝合金盖板

双玻璃光伏组件

铝合金扣码

钢方管

各个单元组件接线汇流盒

图3-18 采光顶幕墙连接点图

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图3-19 采光顶幕墙效果图

竖向拉索 不锈钢撑棒 水平拉索 不锈钢夹具 不锈钢爪 水平拉索

导线

光伏玻璃接线盒

光伏玻璃

图3-20 点式光伏幕墙节点图

3.4 光伏幕墙施工工法及分析

在施工过程中，为了提高光伏幕墙工程的施工质量，保证系统的顺利运行，本节主要是对施工工法进行分析和优化工程施工的探讨。施工过程可分如下的步

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骤：光伏幕墙施工的规范和标准、光伏幕墙的施工组织设计、绘制光伏幕墙施工图、具体实施施工项目。

3.4.1 光伏幕墙的施工组织设计

在施工过程中，根据编制的对象和范围的不同施工组织设计可分为：工程施工组织总设计、工程施工组织设计以及施工方案三个大类。

工程建设项目中以的具体大小不同为对象进行程序计划称为施工组织总设计。具体流程如图3-21所示。

熟悉工程材料 进行调查研究 估算工程量 确定施工部署 编制材料、机具设备需计量计划 拟定施工方案 编制施工总进度计划 编制劳动需要量计划 编制构件、预制加工品需用 进度计划 制定辅助生产临时设施计划 制订临时供电、供水、供热及交通道路 编制运输计划 制定生产临时设施计划 编制施工准备工程计划 布置施工总平面 计划总经济指标 报送施工组织总设计 18

审批 XX大学硕士学位论文 图3-21 施工总设计流程图

单位施工组织设计是以一个具体单位工程为对象，是以施工组织总设计为指导指导，编制完成在施工图纸到达之后，它的设计内容比施工组织总设计的内容要更详细更具体，如图3-22所示，为单位工程施工组织设计流程图。

审查图纸及说明材料 收集情况及调查研究 计算工程量

编制机具设备需计量计划 选择施工方案和解决方法 编制施工总进度计划 编制材料、构件、半成品加工需用量计划 编制劳动需要量计划 制订临时生产生活设施 制订临时供电、供水、供热及交通道路 编制运输计划 编制施工准备工程计划 布置施工总平面 计划总经济指标 报送单位工程施工组织设计 19 审批 XX大学硕士学位论文 图3-22 单位工程施工组织设计图

在单位施工组织设计完成后，以单位工程中的一个分项工程、分部工程或某一专业工程为编制对象，从而形成施工方案。其内容比施工组织设计要更为具体，原则为简明扼要，如图3-23所示，为部分工程施工方案流程图。

施工组织总设计 熟悉、审查图纸 施工条件 计算工程量 选择施工方案和解决方法 编制施工进度计划 编制材料、加工件需用量计划 编制劳动需要量计划 编制机具设备需计 量计划 确定临时生产生活设施 临时供电、供水、供热及管道实施计划 编制运输计划 编制施工准备工程计划 布置施工总平面 计划总经济指标 报送单位工程施工组织设计 审批 20

XX大学硕士学位论文 图3-23 部分工程施工组织方案图

3.4.2 光伏幕墙的施工图绘制

1、绘制施工图的要求

为了提高光伏幕墙系统的工程施工质量，提高施工效率，首先必须做好设计和绘制光伏幕墙系统施工图的工作。

设计施工图时必须和幕墙的结构紧密结合，做好管线的预埋和预留、空隙的预留，保证后续能顺利穿线和系统调试工作。要考虑建筑结构布置而设计方阵，准确合理的走线有助于组件线缆的连接。

绘制施工图的工作必须严格执行绘图的相关规定，所有符号和图形都应符合相关规定，应补充并加以说明不足部分。要字体规整、清晰整洁的绘图，要求原则上使用宋体字书写，尽量达到图纸简化，施工方便，必须详细而又准确地表达设计思想。

要求绘制图纸主次分明，应重点突出路线铺设路线，电气组件和元件等格式为中实线，细实线绘制建筑轮廓，建筑物的光电方阵部分要求都应该标出名称，主要轴线标号也要分别绘出。

应该根据平面图准确明显标出各类有关的方阵区域。尽量准确的标出汇流箱的布置图，标出动力配电柜安装的器件的标高及位置。对于相同的平面和方阵设计要求，可以只绘制单元一层或一层平面，在局部不同的情况下，需按轴线绘制对应的局部平面图。

规定的比例尺为：一般情况下宜采用1：100的尺寸。如果图中面积较大，且设备又比较少时，也可采用1：200表达清楚。

复杂的剖面图适合用1:30或1：20,特殊复杂的情况可用1：5，具体情况应根据比例关系以及视细小部分的清晰度选择。

要求施工图的设计表达明确、说明语言简练。已经在平面图上清楚表示部分不必再重复说明，图中表达不清楚的地方，以及施工图属于共性或未注明的情况，都应该加具体补充说明。可以在首页图纸右下方位置以及图角的侧上方列举说明单项工程的注意事项。一个系统如果子项较多，应编制总说明对属于统一性的问题，并在图纸的首页排列。

2、对设计图纸的规定

（1）光伏幕墙建筑工程系统的总平面图。标出该幕墙系统在总建筑图中的具体位置，标出汇流箱、方阵、连接线、配电室位置的走向以及系统的接地等情况。 （2）工程系统图。它主要确定以下三方面内容： 1）逆变器以及动力箱的功能、容量的确定。

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2）方阵的器材和设备的相互联系的确定。 3）全部的主要设备满足订货的要求。

（3）分部和系统的平面图。确定逆变器、动力箱、汇流箱的安装位置，并注明相应标号，然后是对接驳线的管线、线槽数量、走向以及规格，标高及埋设方法的确立。

（4）复杂部分安装的剖面图清楚准确，主要设备材料表标注清楚。 3、标注设计图纸

应按国家统一标准、规定绘制设计图纸的标注图例符号。应用公制标准计量，以免混淆不清，应避免滥行标注。尽量使标注语言简洁，一般情况应采用书写工整，不潦草的宋体楷书书写。图面应保证清晰准确，以方便施工进行。一般情况按一下方法进行标注。

（1）由于平面图结构曲角变化比较复杂，所以标注轴线编号应用细线。标注建筑轮廓的线不应太粗，应选择恰当的标注位置，避免线条过度集中情况。不同电压线路并列出现在平面图上时，必须分别标注清楚，并用粗细线严格分清，以免混淆。

（2）在布线时应在平面图上注明电压等级、极性、导线规格型号、根数、管径、保护管类别、安装高度以及外围尺寸等。

（3）凡在单项工程中，标注各类管型时，在平面图上可以省略采用了同一类管型的管，不重复标注。可局部分别标注采用不同类型的管线，若全部采用的是同类型管形，则添加说明在图底说明中。

（4）在位于平面图配电箱、板附近的空隙处，分别标注动力箱、板的供电类别。配电箱进出线情况如图3-24所示。

图3-24 配电箱进出线

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3.4.3 施工项目的实施分析

1、光伏幕墙工程（电气）质量管理分析

在施工项目中，为保证系统每个环节的高质量，必须认真做好施工中的质量检验、质量控制和质量评定。工程施工质量管理需执行的标准为ISO9001系统工程质量体系，标准要贯穿在整个光电系统的工程施工中。

要抓好以下几个质量管理的环节： 规范化的施工图和制图的质量标准； 对管线施工的质量监督和检查； 对配线施工的质量监督和检查； 对配线规格的质量要求和审查； 对主控设备的质量监督和检查； 前端设备和现场设备的质量监督和检查； 实施及质量监督和调整大纲的审核； 监控智能采集系统； 系统验收的质量标准；

系统运行时的质量分析和参数统计； 系统的维修和保养的要求和规范； 系统运行管理和操作的要求和规范； 系统运行总结和年检的记录等。 2、光伏幕墙工程施工验收规则：

为了提高光伏幕墙工程施工的质量，保证系统正常的运行，达到经济合理、技术先进、安装维护方便和可靠，要按照安装使用书和施工图纸的规定进行施工。光电幕墙（建筑）工程的系统电源为如下：光伏幕墙（建筑）工程的系统有交流逆变并网方式、直流供电方式以及带蓄电电能的交流逆变方式组成。

3、光伏幕墙（建筑）电气线路敷设的规定 （1）敷设电气线路的一般规定如下：

1）在敷设电缆前，首先测量绝缘电阻，用500V直流绝缘电阻表，要求阻值不能小于5mΩ。

2)不应把线路敷设在妨碍设备检修、影响操作、运行和运输的位置上，一般应该集中按照最短途径敷设，要求达到线路平整、不宜交叉（线槽布线除外）、整齐美观。

3）施工线路与管道绝热层表面、绝热的工艺设备之间的距离应满足大于200 mm的要求,与其他的管道表面、工艺设备之间的距离应满足大于150mm的要

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求。

4）当线路周围环境温度高于65摄氏度时，则必须采取防水、隔热、防火措施。

5）经过建筑物的沉降缝和伸缩缝处以及线路的终端接线处，需有适当的余度留出。应避免线缆出现中间接头，若确实无法避免，则应在接线盒或分线箱内接线，最好采用压接接头。当采用焊接，则焊药应使用无腐蚀性的。同轴电缆需要采用专用接头，补偿导线最好采用压接。

6）应避免把线路平行敷设在有腐蚀性液体介质等管道、工艺设备的下方以及高温管道、工艺设备的上方。

7）在线路敷设完后，需要进行接线和编号工作，同时测量绝缘电阻是否正常，确保将已连接上的元件及设备断开才能进行线路绝缘测量。

（2）敷设线槽的规定：

1）线槽需要内部光洁、平整、加工尺寸准确、无毛刺。采用焊接连接线槽时应焊接牢固，不能出现明显变形情况。

2）安装的线槽应排列整齐，横平竖直。汇线槽垂直排列的拐弯处，应保持其有一致的弯曲弧度。在工艺管架上安装线槽时，宜安装在工艺管道的上方或侧面。

3）若用螺栓连接或固定线槽，最好用平滑的半圆头螺栓，应把螺母置于线槽的外侧，并固定牢固。

4）若线槽的长度超过50毫米，线槽应有排水孔，需采取热膨胀的补偿措施。 5）若线槽为拐直角弯，则要求其最小的弯曲半径应大于等于槽内最粗电缆外径的10倍。要求槽和槽之间、槽和盖之间、槽和仪表盘之间的连接处应严密对合。

6）直接引出电缆开孔时，应采用机械加工开孔方法，同时保护电缆应采用合适的护圈。

（3）敷设电线管要求：

1）敷设电线时宜穿入保护管内，应保持保护管的管口应光滑、无锐边，内部应无毛刺、清洁。

2）当电线管的弯曲角度总和大于270°或直径长度大于30m时，要加装接地盒在其中。

3）当弯曲电线管时，弯曲角度应不小于90°，不能有裂缝、凹陷和明显的侧向弯曲出现在弯曲处。

4）连接金属管的方式：预设时的焊接采用套管，套管的中心位置应与管子的对口处对齐，焊口应严密，焊接应牢固，且要作防腐处理工作。敷设时连接采

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用螺栓，螺纹管端长度应不能小于管的接头的二分之一。

5）应把电线管的两端管口打成喇叭形或带线箍。

6）预设电线管时，应以最短途原则敷设，离表面应有不小于15mm的净距离。应固定牢固、排列整齐电线管。

7）应用金属软管连接电线管与检测元件或接地设备，且要有设防水弯设置。与接线盒、分线箱等连接时应密封连接，并将管用锁紧螺母牢固固定。防水应达到IP65或以上要求。

8）当引埋设的电线管出地面时，要求管口比地面200毫米，在从地下引出落地式仪表盘的时候，要求高出盘内的地面50毫米。

9) 电线管穿过楼板时，要求电线管高出楼板高度为1mm；穿墙时，两端延伸出墙面的长度小于等于30mm。

10）当潮湿场所和户外敷设的保护管时，要从底部引入仪表盘（箱）或分线箱。分线箱和接线盒要严格密封，其中应标明分线箱的编号。

（4）电缆敷设规定：

1) 要合理安排电缆敷设，不应出现交叉，避免电缆之间以及电缆与其他硬物体之间出现摩擦情况。

2）环境温度低于-7℃不能进行电缆敷设，对于多芯电缆，其完全半径应大于等于其外径的6倍。

3）不同电压等级、不同信号的电缆在同一线槽内时，需将其分类布置；对于连锁线路和交流电源线路，铺设时应用无屏蔽的信号路线及隔板隔开。

4）当直流电缆线、电力电缆线以及信号电缆线交叉敷设时要设成直角。对平行敷设情况，它们之间的距离需符合相关设计的规定。

5）垂直分层安装数条线槽时，应按从上到下的顺序排列电缆；分别为仪表信号路线、连锁安装线路、直流和交流供电线路。

6）信号线路、连锁线路、供电线路应各自采用的保护管。 7）沿线槽内或支架敷设电缆时规定为：在电缆垂直排列或倾斜度超过45°时，每一个支架上都固定；当没有超过45°且排列水平时，每隔1到2个支架上固定；固定处在引入分线箱及接线盒前150-300mm的地方；固定处在引入仪表盘前300-400mm的地方。

8）在安装完毕组件后，电力接驳进行之前，需先用遮光布对组件的向光面进行遮盖，等到调试的时候再把盖布揭开。

4、安装动力箱的相关规定分析如下： 1）安装动力箱规定：

a.设备以及动力箱的安装应该整齐、牢固、美观，用途标牌、端子编号和

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其他标志应完好，清楚正确书写。

b.安装在配电箱内的供电设备，要求其裸露的带电体或其他裸露导电体之间的距离不能小于4mm。

c.在混凝土基础、墙或柱上安装动力箱时，固定一般采用膨胀螺栓，地面到箱体中心的高度以1.3-1.5m为宜；应排列整齐安装成排的配电箱。

d.安装完毕直流控制器和蓄电池后要对自动切换装置的可靠性进行检查，设计规定的切换电压值应满足要求。

e.在使用前应检查逆变器的电器特性，安装使用说明书规定的电压波动值应达到要求；安装使用说明书规定的电压值应符合要求。

f.用500V兆欧表测量供电设备的带皮部分、金属外壳间的绝缘电阻时，要求其值不能小于5mΩ。

2）动力箱二次控制系统规定

b. 接线端子、紧固件应完整没有损伤且没有锈蚀和污物。 a. 接触器、继电器和各处开关应紧密接触、活动灵活，没有锈蚀。 c. 要有齐全的设备附件，符合安装使用说明书对性能的规定。 5、光伏幕墙（建筑）系统接地的规定分析 （1）光伏设备接地：

1）要求直接配电屏的导电外露部分；逆变器、交流配电屏等供电设备其露在外面的导电部分。

2）汇流箱、直流电源、中间接驳箱的机壳、机架以及连接电缆的屏蔽层和金属护套。

3）架空线路、电缆、避雷器、放电器等

4）光伏设备一般要求单独设备工作接地，也能和建筑物内变压器的工作接地共用装置，但要求必须通过专用的绝缘接地线相连于接地装置。

5）对采用共同接地装置的光伏设备，要求其有不大于1Ω的接地电阻，敷设最好采用两根截面大于等于25mm2 的绝缘铜芯线穿管后，接到同一接地极上。 （2）数据处理设备接地的规定分析：

1）一般情况数据处理设备接地的电阻是4Ω，在与防雷接地和交流工频接地共用时，其接地电阻为1Ω。

2）应采用多芯铜导线作为直流工作接地的引下线，要求其截面不小于35mm2。采用多股铜绞线，在改善信号的工作条件时。

3）不采用交流工作接地与直流共同接地时，为免两者之间产生干扰，要求电位差不应大于0.5V。

6、接地装置分析

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（1）在土壤中的埋设深度人工接地体不应小于0.5m, 对于烟道、砖窑等高温作用使土壤电阻率增大的地方，接地体应远离。

（2）对于埋在土壤中的水平人工接地体，最好采用圆钢或扁钢；宜采用钢管、角钢及圆钢等针对埋于土壤中的垂直人工接地体。要求厚度角钢不应小于4mm; 直径圆钢不应小于10mm；截面扁钢不能小于100 mm2，其厚不小于4mm；钢管的壁厚不能小于3.5mm。

（3）在高电阻率土壤区，最好采用下列方法降低防直击雷装置的接地电阻： 1）深埋接地体于电阻率较低的土壤中。

2）接地装置采用多支线外引方式，外引长度应小于等于有效长度。 3）采用降阻剂。

（4）人工水平接地体间的距离以及垂直接地体间的距离以5m为宜,对人工垂直接地体，其长度以2.5m为宜, 可以适当减少，在受到地方时。

（5）应采用焊接连接土壤中的接地装置，还要在焊接处做必要的防腐处理。 （6）人工接地体中防止击雷的接地体与人行道或建筑物出入口的距离应大于3m，在小于3m时，应采取措施，如下选择一种：

1）敷设50—80mm 厚的沥青层在接地体上面或地面采用沥青碎石，应超过接地体宽度2m及以上。

2）水平接地体局部深埋达到1m及以上。

3）水平接地体局部可采用50—80mm厚的沥青层包裹绝缘物。 7、布置接闪器分析

进行布置光伏幕墙（建筑）系统接闪器时，需要根据设计要求，滚球法、避雷网选择单独或任意组合应用。

一个半径为hr的球体，滚动沿需要防止击雷的部位，当球体只触及接闪器和地面或只能触及接闪器，而触及不到需要保护的部位时，那么这一部分就被接闪器所保护，这就是滚球法。

3.4.4 光伏幕墙系统一般的计算方法分析

1、光伏系统总容量需根据实际的安装面积确定。

2、逆变器的形式及数量根据负荷性质、系统容量及并网电压确定。 3、总和双玻组件的最大输出工作电压，根据逆变器的最大功率及额定直流工作电压确定控制范围，确定双玻璃组件的串联数，公式如下：

Nn = [Ub/Umax]×θ

式中，Nn——双玻璃组件的串联数（个）； Ub ——逆变器额定直流工作电压（V）；

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Umax——双玻璃组件最大输出工作电压（V）； θ——根据安装角度和当地气象条件取合适的系数。

4、根据串联双玻璃组件的容量和逆变器的额定容量确定双玻璃组件的并联数，公式如下：

Np = [Pb/Pmax ×Nn]×θ

式中，Np ——双玻组件的并联个数（个）； Pb——逆变器额定容量（W）；

Pmax——单块双玻璃组件最大输出功率（W）； Nn ——双玻璃组件串联数（个）；

θ——根据安装角度和当地气象条件选择合适的系数。

6、根据单台逆变器额定容量和光伏系统总容量确定逆变器的个数，公式如下：

N = [P总/Pb]×ηb

式中，N——逆变器的数量（个）； P总——光伏系统总容量（W）； Pb——单台逆变器额定容量（W）； ηb——单台逆变器的有效转换系数； 7、估算并网光伏系统的最小输出功率可按如下公式：

Pmin = PZ×(1-Lod) ×ηb×ηp

式中， Pmin——并网光伏系统的最小输出功率（W）； PZ——并网光伏系统的总装机容量（W）； Lod——系统直流损耗（%）；

ηb——逆变器的直流/交流转换效率（%）； ηp——并网光伏系统组成后效率（%）。

3.4.5 光伏幕墙系统并网性能达到要求指标分析

1、电能的质量要求 1）工作的电压和效率

要求并网光伏系统的电压和频率要和电网相匹配，目的是为了使交流负载正常工作。电网额定频率为50HZ，电压单相为220V，三相为380V。

为保证系统正常运行，电压的允许偏差在电网公共连接点处应符合GB1235 25-2003的规定。允许偏差单相电压为额定电压的＋7%到－10%，允许三相电压偏差为额定电压的±7%。要求运行并网光伏系统应与电网同步。由于额定频率电

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网为50HZ，允许得光伏系统的频率偏差应符合规定, 频率工作的范围必须在49.5 HZ—50.5 HZ之间，即允许的偏差值为±0.5HZ。

2）电压波动和闪变

当光伏系统并网工作时，按照GB 12326-2000的规定进行测量，测量电网电压的波动和闪变在电网接口位置。

3）电流和电压畸变率

应避免运行并网光伏系统时，电网电压出现过度的畸变，和（或）导致过度的谐波电流注入电网。电流总谐波畸变率限值为5%，在5%和100%额定输出情况下。因为电压畸变可能导致更加严重的电流畸变，所以逆变器满足电流谐波要求就认为符合规定条件，就不需对电压谐波再做进一步的测试了。

4）功率因数

平均功率因数光伏系统在50%左右，额定输出时不应小于0.85，在100%额定输出时不应小于0.9。

5）电压不平衡度（规定仅针对三相输出）

光伏系统并网运行时，不平衡度指标三相电压应达到GB/T 15543-1995的规定，即三相电压不平衡度允许值在电网公共连接点（PCC）处的为2%，短时情况不得超过4%。

2、电网保护功能 1）过/欠电压保护功能

过/欠电压保护功能是指： 当电压在并网光伏系统电网接口处的值超出规定范围时，将光伏系统在0.2—2秒内动作与电网断开，已达到保护作用。如表3-1所示为具体要求。 编号 1 2 3 4 5 电压（电网接口处） U<0.5³U正常 50%³U正常≤U＜85%³U正常 85%³U正常≤U≤110%³U正常 110%³U正常≤U≤135%³U正常 135%³U正常≤U 表3-1 异常电压的响应

分闸最大时间 0.1s 2.0s 继续运行 2.0s 0.05s 2）过/欠频率

同理，当频率在并网光伏系统电网接口处超出规定的范围时，过/欠频率保

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护应把光伏系统在0.2—2秒内动作和电网断开，已达到保护作用。

3）防孤岛效应

当因故障致使并网光伏系统的电网失压时，防孤岛效应保护应在2秒内动作将光伏系统与电网断开，防止孤岛效应出现。

4）电网恢复

光伏系统由于超限而离网后，应保持离网状态，当恢复到允许的效率和电压范围后，再过20秒到5分钟以上才可再与电网并网。

5）逆向功率保护

应当加装逆向电流检测装置在逆潮流光伏并网发电系统供电变压器的次级（低压侧）。当光伏系统额定输出5%的逆向电流出现在变压器次级时，并网光伏系统应将光伏系统与电网断开或在0.5到2秒内停止工作。

6）短路保护

应设置短路保护在光伏系统和电网之间，当发生电网短路时，若逆变器的过电流大于额定电流的150%时, 必须在0.1秒以内断开光伏系统与电网。

7）系统设置与接地

并网光伏系统的设备配置和系统接线应符合太阳能光伏系统的设计规范和低压电力系统设计规范。

应设置明显的带有标志的可见断开点在并网光伏系统与电网在联接处，需进行电气隔离通过变压器等设备。

8） 起动/停止特性

起动和停止并网光伏系统应符合设计的电压（功率）值，动作之前要经过一定延时确定，避免频繁起动和停止现象的出现。

9）交流电压跟踪

电网频率和电压变化在设定范围内时，电网电压和频率的变化可以被并网光伏系统的输出跟踪，并且系统稳定运行。要求交流输出电流（高次谐波），交流输出功率，功率因数需符合设计值。[31][37]

3.5 本章小结

本章是整片论文的核心部分，主要介绍了光伏幕墙的施工工法以及施工工法的研究分析。为了更好的研究施工工法，先介绍了光伏幕墙的技术原理，分析了其结构组成，然后是对施工工法的详细介绍，主要包括施工遵循的规范标准、施工组织设计、施工图的绘制分析以及光伏幕墙系统施工中的一些计算方法的分析。

通过本章的分析研究，得到了一些光伏幕墙施工工法的新的理论方法，以及

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计算的有效地方法。为以后光伏幕墙施工提供了一些切实有效的指导参考理论，为光伏幕墙的更好发展提供了一些参考。

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第四章 光伏幕墙施工实例

在我国，虽然光伏幕墙已有几年的发展，但其在建筑技术与市场应用方面，尚处于起步阶段。而且目前为止大多数光伏幕墙建筑也只处于示范项目的位置。另外，这些示范工程的绝大多数采用的也都是进口产品与部件。下面要介绍的南玻大厦光伏幕墙系统工程是第一个全部使用国产制品的光伏幕墙建筑。保定电谷锦江国际酒店的幕墙工程则是中国第一座运用太阳能的光伏幕墙五星级酒店。这些幕墙工程都在建筑、结构、安全与使用维护方面作了精心考虑。当前国内光伏幕墙的设计还没有相关的规范和技术标准，但这些示范工程将为我国的光伏建筑一体化产业定制相关的标准提供必要的依据，也必将有力的推动我国可再生能源在建筑上的应用。

4.1 深圳南坡大厦光伏幕墙

本节全面介绍南玻大厦光伏幕墙系统的设计与施工工程，分析了光伏幕墙系统工程的设计和施工过程等。此工程的设计对包括地理气候条件、结构安全、建筑美学、建筑功能、光电使用效率和使用寿命等诸多因素都全面考虑，有多项建筑新技术使用，使太阳能与幕墙得到了非常好的结合。

接纳太阳光的最大面积的部位是建筑物的外墙的立面，所以建筑幕墙与太阳能的利用的完美结合就是光伏幕墙，这种幕墙即让建筑物自身具有发电功能，还得到独特的美学效果，可为一举两得。

4.1.1 南玻大厦光伏幕墙系统简介

位于深圳南山区南海大道与工业六路交叉口的南玻大厦，是南玻集团总部的大楼。建筑的设计标高为26.6m，此光伏幕墙系统是在原有建筑幕墙的基础上改建而完成的。安装方位是南偏西45°，光伏幕墙总面积达到59m2，和地面垂直，设计光伏系统峰值功率可到达6.0kwp，包括约1.0千瓦采用发电为前台液晶电视机的播放供电，约5.0千瓦以并网方式接入大厦的供电系统。工程全部采用钢化超白玻 +EVA+电池片，厚度为6mm，以及+EVA+6mm的钢化超白玻璃双玻光伏组件。如图4-1、图4-2为项目实施前后图片。

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图4-1 施工前光伏幕墙照片

图4-2 施工后光伏幕墙照片

4.1.2 设计施工工艺要点和创新

1、建筑的设计

从颜色与分格上作了充分考虑是为了保持原有建筑的风格。例如选择隐框构造就是和同一立面玻璃幕墙的板块分格相同。为了克服普通多晶硅电池常出现的花斑和常用单晶硅电池片的深黑色，我们选择了颜色均匀的多晶硅电池片。

2、组件的设计

选择了双面玻璃组件，目的是做成隐框并达到抵抗当地台风的要求。特别设计了边框的构造方式，是为了克服EVA类夹胶玻璃的低结构性能以及组件做成隐框时的密封性能要求。

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3、幕墙构造设计

设计结合光伏幕墙部位剪力墙的构造结构，应用了开放式的双层幕墙结构，包括一层铝板幕墙和一层光伏幕墙。为了保持光伏组件良好通风，光伏幕墙不打密封胶。这样设计不但克服了由于温度升高光伏组件效率下降的缺点，而且由于铝板幕墙的隔热效果，保证了不会因光伏组件的吸热作用而使建筑热负荷增加。 4、发电系统设计

采用发电系统与并网发电系统共存的方式目的是增强示范效果，把36块光伏组件单独分成15块、15块、6块三组，其中15块的两组功率约为5.1千瓦，和并网逆变器形成光伏并网系统。6块的一组功率约为一千瓦和蓄电池逆变器组成光伏系统，供电给系统数据采集用电脑。 5、南玻大厦光伏幕墙的施工工艺过程分析

此建筑光伏幕墙工程的施工过程主要分为以下几步：拆除原有铝板幕墙——新幕墙骨架的安装——新的铝板安装和打胶——光伏幕墙面板的安装(双面玻璃光伏组件)，如图4-3所示。

双玻光伏组件 配电箱含避雷器DCSP-Ⅲ 电切换模块 B-013 交流输出220VAC 1KW 接地 逆变器SN481KS 直流输入 220YDC 交流输出 220VAC1KW 6、施工工艺技术创新

控制器SD48100 蓄电池组4个12V 200Ah@C/10免维护铅酸蓄电池 电脑 RS232 数据线 负载 图4-3 电气系统配置图

本建筑系统工程主要技术创新如下：

（1）施工中应用了隐框式双玻组件，原建筑效果一致的问题得到解决；

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（2）施工中应用了外循环双层幕墙的型式，深圳地区建筑热负荷增加与幕墙应用光伏组件的散热的问题得到成功解决；

（3）施工中应用系统与并网系统与共存的方式，这是第一个两套系统共存的光伏幕墙工程，具有非常强的研究价值；

（4）施工中采用最大规格为2460mm X 1160mm单块组件，面积达到2.85m2，功率达到280W，为国内幕墙双玻组件大功率大板块应用的首创；

（5）施工中采用创新的设计构造，成功解决接线盒的隐蔽、组件密封以及EVA在台风或高温作用下结构受力的问题。

7、建筑的功能介绍

光伏幕墙不但是建筑的围护结构，而且是一个小型的发电装置。当作为建筑的围护结构时，光伏幕墙能够控制光、声、热向室内的传递以及遮风挡雨，可以营造舒适安静的环境。当作为发电装置时，可以提供电能给用户，可以根据设计系统的容量大小来满足建筑用电需求。

应用完成的光伏系统平均每天可以发电1.45度，这个系统的发电量基本能够达到满足一个小型住宅基本生活的要求，这些电量能够供1台21寸电视机(70W)使用6天，1台洗衣机（洗涤功率400W）工作一天。供1个11W节能灯照明10个小时，可供1台笔记本使用6小时左右（笔记本功率一般50～100W）。

4.2 保定电谷锦江国际酒店

1、整体概况

中国第一座运用太阳能的光伏幕墙五星级酒店——电谷锦江国际酒店在保定建设完成，这座大厦将太阳能光伏幕墙融入到整体设计当中，它缔造了太阳能光伏发电和建筑一体化设计的典范。

电谷锦江国际酒店是综合性的国际商务五星级酒店，是中国第一座多角度、大面积应用光伏幕墙发电的重点项目，在它完成后会成为国家能源设备产业和新能源的基地以及“中国电谷”标志性的建筑。更重要的是该项目从设计到施工全部为中国自己的技术，真正实现 了“中国造”。

大厦整体设计的理念为“电路板”形式，寓意“保定²中国电谷”的特色。建成以后系统并网安装发电容量约300KWP。预计项目每年发电量达到171万千瓦时，每年能够节约684吨标准煤，，减排15吨二氧化硫，减排496吨二氧化碳，减排11吨烟尘，减排6.84吨氮化物。

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图4-4 电谷锦江国际酒店正面光伏幕墙

大厦外围护结构面积大概为24500平方米,包括光伏幕墙面积10000平方米。光伏幕墙采用156³156（毫米）的多晶硅电池片整齐排列成太阳能光伏玻璃组件。虽然建筑只有90多米高，但其中的太阳能光伏幕墙几乎聚集了目前全球所有的幕墙安装方法和结构形式：双层明框幕墙、双层拉索点驳式幕墙，双层隐框幕墙、双层呼吸式、双曲面幕墙，还有包括墙面系统和屋面系统的采光顶、遮阳、雨篷等多种功能配置。需将涉及到得建筑、结构、材料、机电等多个领域的技术与光伏技术合理的有机的结合为一体，最终实现把太阳能转变为电能并满足其正常使用对功能的要求，这个系统是一个跨多个学科、跨多个行业的复杂情况和崭新的领域。

2、光电幕墙的应用

在本项目中光电幕墙得以非常广泛的应用：包括东南角圆形构筑物的外围、顶部、大堂透明天窗的顶棚以及裙楼南立面 2层到4层、雨棚；主楼东立面24层、南立面5层到24层、西立面 6层到17层的裙楼雨棚以及幕墙均为光电幕墙。其中需要指出的是主楼南立面 5层到24层采用的是呼吸式太阳能光伏玻璃幕墙(当太阳能电池片的温度高于25℃的时候，电池组件的功率会迅速下降，所以技术人员在幕墙顶部和底部设置很多的百叶窗，这样就可以通过空气对流为幕墙降温，因此被称为“呼吸式太阳能玻璃幕墙”)。

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图4-5 酒店侧面光伏幕墙

建筑整体的立面反映出了线路板的设计思路，太阳能光伏玻璃组件代表的是导体，不锈钢板表达的是线路板上的各种电气元件，导体将各种元件连接起来淋漓尽致的把线路板的理念表达出来，与保定“中国电谷”相互辉映。本系统采用各种不同的幕墙结构形式体现了太阳能光伏幕墙与建筑一体化的完美结合。工程技术人员在本项目的设计、建设过程中，攻克了许多技术施工难题 ，研究了光伏幕墙的多种施工方式，并网系统的兼容性 、电量上网的计量以及并网接口的预留等问题。这些都为我国太阳能光伏发电技术在建筑一体化中的大规模应用提供了技术和实际的指导。

图4-6 电谷锦江国际酒店光伏幕墙特写

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3. 光伏幕墙安装施工工艺

在光伏幕墙的施工工艺中应注意一下的问题：1）玻璃安装时，应将尘土和污物擦拭干净，将镀膜面朝室内，非镀膜面朝外。2）玻璃与构件避免直接接触，玻璃四周与构件凹槽底保持一定空隙，每块玻璃下部不少于2块弹性定位垫块，垫块宽度与槽口宽度相等，长度不小于100mm，玻璃两边嵌入量及空隙符合设计要求。3）玻璃四周橡胶条按规定型号选用，镶嵌平整，橡胶条长度应比边框槽口长1.5％-2％，其断口留在四角，斜面断开后拼成预定的设计角度，并用粘结剂粘结牢固后，嵌入槽内。4）玻璃窗框两面采用压缩性聚氯丁橡胶连续密封垫（预先放置密封垫在窗门槽一面，然后压入密封垫于另一面），采用连续的“湿封”方法，确保完全防水。耐候胶嵌缝、封顶与封边当玻璃安装好后，应进行密封处理及对墙边、幕墙顶部及底部等进行修边处理。打密封耐候胶时应特别注意：①充分清洁板材问间隙，不应有水、油渍、灰尘等杂物，应充分清洁粘结面，加以干燥；②为调整缝的深度，避免三边粘胶，缝内应满填聚氯乙稀发泡材料；③打胶厚度应在3.5-4.5mm，不能太薄或太厚，且胶体表面应平整、光滑，玻璃清洁无污物。封顶、封边、封底应牢固美观、不渗水，封顶的水应向里排。 4.3 本章小结

本章主要介绍了一些光伏幕墙建筑的工程实例，首先介绍了深圳南坡大厦的光伏幕墙，然后介绍分析了保定电谷锦江国际酒店的光伏幕墙。南玻大厦光伏幕墙分析了系统的设计与施工工程，提出了光伏幕墙系统工程的设计和施工过程以及施工设计中的一些创新方法和理论等。对保定电谷锦江国际酒店的光伏幕墙介绍了其工程概况以及设计理念，详细分析了光伏幕墙在建筑幕墙中的应用位置以及解决的施工中的一些难题，为以后光伏幕墙工程施工提供了一下指导和借鉴。

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第五章 总结与展望

5.1 总结

本课题的核心内容是光伏幕墙的施工工法的研究。主要介绍了光伏幕墙的技术原理，分析了其结构组成，然后是施工细节的详细介绍，包括施工遵循的规范标准、施工组织设计、施工图的绘制分析以及光伏幕墙系统施工中的一些计算方法的分析。通过对光伏幕墙的施工工法的分析研究，得到了一些光伏幕墙施工工法的新的理论方法。为以后光伏幕墙施工提供了一些切实有效的指导理论，为光伏幕墙的更好发展提供了一些参考。最后通过深圳南坡大厦光伏幕墙系统工程和保定电谷锦江国际酒店的幕墙工程，具体介绍了光伏幕墙的施工工法。

由于时间，本课题还有很多需要改进的地方。比如施工过程中管理效率有待于进一步提高；施工中某些工法不当，造成施工效率不高等方面还不够完善。今后我还要继续努力，争取把工作做到更好。

5.2 展望

将光伏系统和建筑这两个完全的系统相结合，要涉及产业发展、技术进步、市场培育等很多领域。发展光伏幕墙系统并不是光伏制造者能完成的，必须结合各方面的力量，完善技术标准，加快技术进步，加强质量管理，共同推进光伏建筑产业的发展。

光伏建筑一体化技术使太阳能成为高功能、低价格的替代新能源的代表。加快BIPV向房地产行业的进步，推进住宅产业化进程，最终BIPV产品将像电视、电话那样进入干家万户，到时候每家每户都既是电的消费者，又是电的生产者。我国必将迎来光伏建筑一体化发展的春天。

太阳能光伏建筑一体化在技术和成本方面不断取得显著进展，将彻底消除BIPV产品的使用障碍。传统火力电能被绿色的BIPV电能所取代，必将掀起新一轮的能源。发展太阳能光伏建筑一体化不仅是我们应对危机的重要举措，也是我们在新能源中攀升到国际竞争的战略制高点的有力武器。

太阳能光伏幕墙作为光伏建筑一体化技术的一个重要组成部分，虽然短期内经济效益不足，但从建筑功能使用长远看具有较好的社会效益。加快光伏幕墙建筑产业的发展是推进BIPV产业进步的一个具有无限潜力的发展方向。

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致 谢

衷心感谢我的导师XXX教授。在本论文的整个进程中我都得到了X老师的精心指导，论文的撰写从选题、研究、撰写到修改他都提出很多宝贵的意见。我从中学到了让我一生受用的做学问的道理和态度：踏实，勤奋，开放，交流。

感谢在我的成长过程中给予我帮助的所有亲戚、朋友们，尤其把最虔诚的感谢致于我的父亲和母亲，他们为我承担了大部分的生活压力，为我创造了很好的学习与生活环境，使我得以顺利成长。

最后，感谢所有关心和帮助过我的人!

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参考文献

[1]杨洪兴，周伟. 太阳能建筑一体化技术与应用[M]. 中国建筑工业出版社，2009.

[2]雷永泉. 新能源材料[M]. 天津大学出版社，2000.

[3]解欣业，王伟. 浅谈非晶硅太阳电池在建筑光伏一体化的应用[J]，玻璃. 2005（5）：28-31.

[4]赵春江，崔容强. 太阳能建材技术的研究与开发——光伏屋顶热性能的调查. 太阳能学报，2003，24（3）：23-25.

[5]饶力. 光伏技术在太阳能建筑和工程监测系统中的应用研究，硕士学位论文. 浙江大学，2007.

[6]唐振华，苏亚欣，毛玉如. 关于开发新能源代替化石能源的思考[J]. 能源与环境，2005，（2）：10-13.

[7]赵国臣. 光电幕墙技术[J]. 新型建筑材料，2000，(11)：42-44.

[8]玻璃幕墙工程技术规范（JGJl02-2003）. 北京中国建筑工业出版社，2003. [9]王金良. 复合外墙内外保温的传热分析与应用探讨[J]. 能源技术，2004（6）：250-253.

[10]庄大明，张弓. CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景[J]. 新材料产业，2005（4）：43-48.

[11]徐美君. 太阳能玻璃的开发与应用[J]. 建筑玻璃与工业玻璃，2001，（5）：7-13.

[12]王烁. 太阳能光电幕墙的开发与应用[EB/OL]，2006，2.

[13]郑金峰. 抓住机遇提高光伏组件质量把光电建筑应用推向新的起点. 中国建筑金属结构，2010，2.

[14]龙文志. 墙、门窗及采光顶应采用防飞散玻璃. [15]周民一. 光伏工程招标文件中存在的几个问题.

[16]祁和生等. 欧洲光伏与建筑结合—国外考察. 中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会.

[17]尧治，吴成万等. 太阳能建筑一体化设计与施工概述. 第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集，2008.

[18]夹层玻璃（GB9962-1999）. 中国标准出版社，1999. [19]仇宝兴. 中国建筑节能模式的创新. 中国建筑工业出版社.

[20]张耀明. 中国太阳能光伏发电产业的现状与前景. 上海节能，2006（6）. [21]沈辉，曾祖勤. 太阳能光伏发电技术. 化学工业出版社，2005，9．

41

XX大学硕士学位论文

[22]赵争鸣，刘建政，孙晓瑛. 太阳能光伏发电及其应用．科学出版社，2005. [23]刘树民，宏伟译. 太阳能光伏发电系统的设计与施工. 科学出版社，2006. [24]孙连第，北京火车南站采光天窗光伏系统设计. 太阳能，2008（7）：38-39.

[25]王长贵，王斯成. 太阳能光铁发电实用技术. 化学工业出版社，2005，9. [26]李安定. 太阳能光伏发电系统工程. 北京工业大学出版社，2001，12. [27]何清，黄向阳. 光伏建筑一体化设计浅谈. 中外建筑． [28]黄向阳，何清. 一种新型光伏幕墙的介绍. 新能源．

[29]季杰等. 光伏墙体年发电性能及年得热动态预测. 太阳能学报，2001，6. [30]秦红等. 光伏建筑一体化建筑空调负荷特点及节能对策分析. 暖通空调，2006，9.

[31]卢旦等. 双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究. 浙江大学学报，2005，1. [32]于浩峰. 南玻光伏建筑一体化样板施工图. 南玻幕墙及光伏工程有限公司，2006.

[33]史学增，葛斌，壬伟勇. 海水源空调热泵船舶应用前景研究[J]. 机电设备，2008（01）：4-8.

[34]柳孝图. 建筑物理. 中国建筑工业出版杜，2000.

[35]张桂先等. CFD流体模型在双层换气幕墙传热分析中的应用. 建筑幕墙工程专题，2003，9.

[36]袁旭东，魏湘渊. 光伏建筑一体化的研究. 新建筑，

[40] L．Stamenic． Developments with BIPV System in Ca2001（2）. [37]朱清宇等. 内呼吸玻璃幕墙综合传热系数CFD模拟计算. 暖通空调，2005，6.

[38]Dinghuai Shi，Shengwu Xie. The Present Status and Development of Solar Photovoltaic Generation in China[C]. PVSEC-15.Shanghai，2005.

[39]Joachim Benemann. Building-integrated PV modules. Solar Energy Materials＆Solar Cells， 2001（67）：345-354.

nada． Asian J．Energy Environ．，V01．5，Issue 4，2004，349-365. [41]Gregory Kiss. Optimal Building—Integrated Photovoltaic Applications．November 1995．

[42]Case study for building integrated photovoltaic（BIPV）facade in United States．RIO 3-World Climate&Energy Event，1-5 December 2003，Rio de Janeiro，BraziI.

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