国外幕墙工艺发展趋势研究论文

下面是中达咨询给大家带来关于光电幕墙和生态幕墙技术的概况和发展趋势，以供参考。光电幕墙的产生是在二十世纪初期，由于世界经济的发展，在一些国家出现能源危机，因此光电幕墙开始研发。那么什么是光电幕墙呢？它是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体的新型建筑幕墙，它是用光电池、光电板技术，把太阳光转化为电能，它关键的技术是太阳能光电池技术。太阳能光电池是利用太阳光的光子能量，使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动，从而产生电压，这称为光电效应。多个太阳能光电池经加固处理，镶嵌在特殊的透明度极高的低铁玻璃中，彼此之间经过其背面的导线相连，从而构成了一个整体的光电板。光电板的尺寸规格可以根据实际工程的幕墙分格方案进行量体定型制作，在阳光照射下产生直流电，所有光电极产生的电能，通过多极集成电路整流，变压等过程，转化成供使用的交流电，送入用户电网。此幕墙体现了智能化特点，把太阳能光电技术集成到幕墙中不占有建筑面积，且太阳能光电板优美的外观，具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的现代科技色彩。设计时除考虑光电池组、光电板、导线、集成电路、整流器等各因素外，还需考虑幕墙传统的安全、防护、密封、装饰等功能，各项指标必须满足国家标准规定，使其达到最佳使用效果。还要考虑安装方向，安装阳光照射时间长的部位，如墙楣部分或屋顶等应面南或东南、西南方向。还有双层玻璃幕墙，它是由双层结构组合而成的幕墙，内层一般都有能够开启的门窗，在外层幕墙的遮挡下，室外环境再恶劣也能保证内层门窗的正常开启，外层幕墙的进出风口和内层门窗的开启均能控制，内外层之间的热通道，可利用太阳能产生烟囱效应或温室效应，从而做到既保证必要的通风、换气，又能够节约能源。它的原理，早在二十世纪三十年代就有人提出并进行实践，如当时法国建筑师皮埃尔卡洛设计的玻璃住宅就利用了这个原理，到二十世纪80年代首先在德国得到较为广泛的应用。如德国杜伊斯堡的商业促进中心幕墙工程、波恩邮政总局大楼幕墙工程、法国巴黎大学研究所幕墙工程、美国纽约的西方化学中心幕墙工程，被誉为典型的高层建筑的双层玻璃幕墙，这一高新技术产品的幕墙，在提高幕墙的隔热性能、生态环保功能和节省能源消耗等方面都有很大的突破。其次是生态幕墙，它是随着建筑生态化的发展而发展的，何为生态建筑呢？根据建筑物的使用功能或使用要求，能够改变建筑生态和建筑色彩的建筑称之为生态建筑。根据使用功能或使用要求，能够改变生态和色彩的建筑幕墙称之为生态幕墙，生态幕墙是生态建筑的一种，是生态外围护结构的建筑。它是以“可持续发展”为战略，以使用的高新技术为先导，以生物气候缓冲层为重点，节约资源，减少污染，是健康舒适的生态建筑外围护结构。生物气候缓冲层（BBL）是指在生态系统结构的框架内，通过建筑构件或建筑群体之间的组合关系，对建筑实体和建筑细部等进行设计和处理，在建筑与周围生态环境之间，建立的一个缓冲区域，既可以在一定程度防止各种极端气候对室内影响，又可以强化各种微观气候调节的效果，进而满足人们种种舒适的要求，并且能够达到适当节能的目标。BBL大到如街道、广场等空间，也可以是建筑物的外围护结构，建筑物的中庭等空间，还可以小到建筑物的细部构造等，它以超出常规建筑学和建筑工程学的范畴，成为一个系统工程，而要建筑师、结构工程师和幕墙工程师熟悉机械传动原理，了解机械加工、装配以及物理、化学和自动控制等相关科学专业的知识，需要多学科的协调，各专业的通力合作。生态建筑与生态幕墙在三维空间中，引入了时间，在功能及美学上具有独特的意义，可以称其为“四维建筑”，即静与动，封闭与开放，收敛与张开，空间与时间，使建筑和幕墙更具有鲜明的音乐韵律。改变了传统建筑和幕墙终身不变的形态和色彩，拓宽了建筑和幕墙的新视野和新技术，对现代建筑和幕墙的实践和理论是一种补充和拓展，有着独立的价值和意义。这种幕墙在德国研发和使用较早，技术成熟得到广泛的发展，典型工程如德国柏林得比斯大厦、法兰克福银行大厦以及美国纽约42大街的新摄影棚、英国建筑研究所办公楼、荷兰戴尔夫特大学图书馆等都属这类幕墙。由此可见，幕墙的发展是随着科学的进步，综合技术的开发利用，特别是新技术、新工艺、新材料的发展而精华的，所以生态幕墙是科学技术的综合体现。生态幕墙设计理念与传统幕墙设计理念，我认为主要有五个方面的不同：1.对自然生态环境的态度：传统设计理念是幕墙与自然生态环境相分离，对自然通风考虑不够；而生态设计理念是幕墙与自然生态环境组成统一的有机体。精心设计自然通风。2.对资源能源的态度：传统是没有或很少考虑有效的资源，能源再生利用及对生态环境的影响；而生态是必须考虑节能，资源重复利用，保护生态环境，积极利用太阳能等自然能量。3.设计依据：传统是依据功能，性能及成本需求来设计；而生态是依据环境效益和生态环境指标与功能、性能及成本来设计。4.设计目的：传统是以人对幕墙的美学和功能的需求为主要设计目的；而生态是为人的需求和环境而设计，其最终目的是创造舒适，健康的居住生活环境，提高自然、经济、社会的综合效益，满足可持续发展的要求。5.施工技术或工艺：传统是在施工和使用过程中很少考虑材料的回收利用；而生态是在施工和使用过程中可拆卸，易回收，不产生毒副作用，废弃物少。如德国法兰克福银行大厦就是典型之例：它是1997年设计的，其设计师诺曼福斯特提出的目标是：节能并不是最终目的，设计的基本原则是在保证自然通风和健康舒适生态环境的前提下尽量节能。为达到这一目的，建筑师把立面的双层玻璃幕墙和内部空间及建筑结构统一处理精心设计。这座大厦是50多层的三角形塔楼，塔楼三个角部都有核心空间，里边包括电梯，楼梯和服务台，这些核心空间组成了每八层的一个办公单元的支撑结构体系。建筑为中空，形成一个通高的中庭，以其烟囱效应为整个大厦排气。这个中庭又被玻璃天花每12层分为一段，以阻挠气流或烟聚集。52层被划分为4个办公单位，每个办公单元都带有一个4层高的空中花园，并种植了丰富的植物，空中花园的外侧是双层玻璃幕墙，室外空气通过外墙进风口进入内，外层玻璃幕墙之间的热通道，可开启的窗户设在内层玻璃幕墙上，即使再恶劣的天气，最高层窗户的开启，也不会受到强风的干扰，从而保证了整个大厦的自然通风，办公室朝向中庭一侧的窗户也是可以开启的，从而保证一年的大部分时间都可以自然通风。花园植物的光合作用、双层玻璃幕墙的自然通风和中庭烟囱效应的排气等共同构成了大厦之“肺”，将绿色植物引入室内，创造与自然接触的人性化空间，又称之为“生态舱”，福斯特自称这一设计是世界上第一座活着的、能够自然呼吸的高层建筑。此建筑塔楼的标准层、结构和交通核心在建筑的角部，这样，中国部分就被解放出来，以容纳中庭和花园，在其中一个室内广场的咖啡厅里，可以尽情享受阳光，而办公室和景区的交接处，工作空间的这些花园直接相连，从而使人们享受自然通风，外围办公室通过双层幕墙通风，内部办公室则由中庭的花园通风。在冬季，计算机将关闭内层幕墙窗户，通过中庭来自然通风；在夏季，窗户可以大打开，已获得穿堂风。福斯特成功地将自然景观引入超高层集中式办公建筑，使城市高密度生活方式与自然生态环境相融合，被称为世界上第一座“生态型超高层建筑”，其相应的双层结构玻璃幕墙也是生态型的呼吸幕墙，这座大楼是建筑师和幕墙设计师合作，成功利用BBL技术的范例。总之，生态幕墙是新结构幕墙，新理念幕墙，它须和生态建筑一起设计，生态幕墙是生态建筑的主要组成部分。随着技术的发展、计算机为生态幕墙的实施提供了有力的支持，生态幕墙作为生态建筑的一部分，它的产生和发展是历史、社会、经济发展的必然，也是人类进步的象征，党的“十六”大为我们开创规划了美好的新时代，新时代需要新建筑，新幕墙，新门窗，而生态幕墙门窗正是这种面向未来新时代的新产品、新建筑。这个时代的幕墙特点是：采用新技术，进一步提高幕墙的使用功能和舒适度，像绿色环保化、智能生态化方向发展。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

【摘 要】合理、高效地利用太阳能是绿色建筑能源来源的最佳选择。太阳能光伏玻璃幕墙是传统玻璃幕墙与太阳能电池光电转换技术相结合，既能保证建筑物幕墙安全性能，也能够利用太阳能源，具有隔热、隔音、安全、环保的功能，成为目前利用太阳能的光伏发电工程中重要产品之一，具有广阔的应用价值和发展前景。 【关键词】太阳能；光伏玻璃幕墙；绿色建筑；光伏发电 随着人口的增加、经济的发展，传统的石化能源逐渐减少，并造成环境污染和生态恶化现象，于是人们开始寻找新能源。与风电、水电、核电相比，太阳能具有源源不断、范围广泛、洁净的特点，成为绿色建筑能源来源的最佳选择。而太阳能光伏技术具有不消耗矿物燃料、使用安全、没有污染等优点，成为利用太阳能的主要发展方向。其中，光伏玻璃幕墙技术将太阳能光伏产品集成在建筑上，形成光伏建筑一体化，广泛应用于绿色建筑。 1 光伏玻璃幕墙原理 光伏玻璃幕墙是在两片玻璃之间利用特殊树脂粘贴太阳能光伏电池，通过电池将太阳光能量转化为电能。通俗地讲，光伏玻璃幕墙就是能够发电的玻璃幕墙，主要包括光伏电池组件、蓄电池、控制器、逆变器等几个重要部分。 光伏电池原理 光伏电池能够通过光电效应直接把光能转化成电能，是光伏玻璃幕墙的重要组成部分。阳光照射到电池表面，电池内部的硅材料吸收一部分光子的能量，硅原子内部的电子发生跃迁，在p-n结两侧聚集形成电位差。接通外部电路，就会产生电流，形成光伏发电。 光伏电池组件 光伏电池是光伏发电系统的关键元件。主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅三种类型，其中非晶硅光伏电池正成为光伏电池发展的方向和主流。 一是单晶硅光伏电池，利用高纯的单晶硅棒作为原料切成薄片，经过加工制成单体片，按照需要进行组合构成光伏电池板，多块光伏电池板构成光伏电池阵列，转换效率在15%左右，具有技术成熟、转换率较高、产量较大的特点。 二是多晶硅光伏电池，利用浇筑的硅块切割而成。转换效率在12%左右，具有生产过程简单、价格较低、寿命较短的特点。 三是非晶硅光伏电池，即薄膜式光伏电池，是由一层极薄硅片汽化到载体上而制成。具有重量轻、工艺简单、耗能少、弱光发电、转换效率较低的特点。 蓄电池 光伏电池在不同的季节、气候、太阳照射角度等因素影响下，会产生大小不均的电流，当生产的电能超过使用量时，蓄电池可以把多余的电能储存起来，在电池生产电能不能满足使用量时释放电能，起到平衡系统供电的作用。 控制器与逆变器 光伏电池产生的电能是直流电，需要通过控制器将直流电能转换成符合蓄电池要求的充电电流和电压，达到存储电能的目的。另外，如果是并网运行，控制器还将控制蓄电池提供给控制器所需电能。光伏电池产生的电能是直流电，为了实现并网运行，需要利用逆变器将直流电能转变成交流电源。 2 光伏玻璃幕墙结构 光伏玻璃幕墙包括内外两片钢化玻璃，中间是PVB胶片复合薄膜式光伏电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端，将电流引出，形成光伏玻璃幕墙单元。多个光伏玻璃幕墙单元构成光伏玻璃幕墙，把各个光伏玻璃幕墙单元的电流通过集电器进行汇总，最终组成了光伏玻璃幕墙发电系统。幕墙外部采用超白玻璃，幕墙内部采用热反射镀膜玻璃，光伏太阳能电池片呈百叶状态安装在内外玻璃之间。 3 光伏玻璃幕墙的角度 光伏玻璃幕墙的角度问题涉及二个方面：一是幕墙的朝向，通过实验和分析，在冬天太阳初升的位置大概是正南偏东南30度，日落的时候在西南偏30度，在此范围内光伏玻璃幕墙的转换效率不会有太多的差别，在此范围内都可以设置光伏玻璃幕墙；二是光伏太阳能电池片的角度，通过实验和分析，结合本地纬度和上下叶片的遮挡情况，可以确定最佳的倾斜角度是45度左右。 4 光伏玻璃幕墙特点 不影响建筑物美观 建筑是凝固的艺术，光伏玻璃幕墙的使用不应该影响到影响建筑物的外观效果。因此，光伏玻璃幕墙的设计、施工中将线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中，这样做的好处是防止风吹、雨淋、日晒，既延长了器件的寿命，又没有影响建筑物的外观。太阳能电池片的表面可以制成蓝色、绿色、黄色、黑色等多种颜色，可以很好地配合建筑幕墙的颜色，保证了建筑的绿色和美观。 不影响建筑物采光 光线是建筑艺术的灵魂，光伏玻璃幕墙采用光面超白钢化玻璃和热反射镀膜玻璃双层玻璃，中间是倾斜排列的太阳能电池片，幕墙的采光度是由太阳能电池片的排列间隙来控制，完全能够满足建筑物的采光需要。 不影响建筑物安全 光伏玻璃幕墙不仅需要满足光伏发电的需要，还要满足幕墙风压变形性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能，以及建筑物安全性能。针对这些需要，在不同地区、不同的建筑高度、不同的安装方式，都需要不同力学性能的光伏玻璃幕墙。要依照国家建筑规范和幕墙规范，经过科学计算出钢化玻璃的厚度，组件中间的PVB胶片有良好的粘结性、韧性、弹性，具有一定的吸能作用和粘结作用。当玻璃破损时，碎片会被粘附在胶片上，不会散落，减少了伤人的可能性，进一步提高了幕墙的安全性能。 安装方便 玻璃幕墙的设计和安装技术都比较成熟，使光伏玻璃幕墙的安装同样方便、快捷。构件式幕墙是当前采用最多的结构形式，工艺成熟，主体结构适应能力强，施工手段灵活；单元式幕墙，是工业化加工成型，质量有保证，人工费用低，施工周期短，能够带来较大的经济效益；双层通风幕墙，能够换气通风、隔声隔热、有效解决了电池组件的散热问题，延长了电池组件的寿命，降低了组件向室内散发的热量。 绿色环保 光伏玻璃幕墙兼顾光伏发电与普通幕墙两种功能，不需要额外占用建筑面积，节省了光伏系统的支撑结构。不仅具有阻燃、隔热、消音等节能作用，还具有不消耗石化能源、水资源，无污染，没有温室气体排放，降低光污染的绿色环保特性。 5 小结 太阳能是分布最广泛的可再生能源资源，具有广阔地发展前景。光伏玻璃幕墙技术应用于绿色建筑，可以使光伏玻璃幕墙与建筑物完美、和谐地结合在一起，能够智能化地生产能量，同时具有隔音、隔热、安全、装饰、和谐环境的功能，成为当今太阳能利用与建筑行业相结合的发展趋势，具有广阔的应用价值和发展前景。 参考文献 [1]何韶瑶,初袆君,李水生等.太阳能光伏玻璃幕墙技术研究及应用实践[J].建筑学报,2009,(2):102-103. [2]岳畏畏,张会娟.太阳能光伏发电在绿色建筑中的有效利用[J].建筑节能,2012,(1):34-37. [3]白铂,周传辉,邹方波等.太阳能光伏玻璃幕墙技术与应用简介[J].科技创业月刊,2011,24(17):135-136. [4]梁月明.论光伏发电与建筑一体化应用[J].城市建设,2010,(33):223-224. [5]梁锐,张群,刘加平.结合太阳能应用技术的绿色建筑设计[J].陕西建筑,2010,(6):4-7. [6]谢空,白梅,邓康.太阳能与建筑一体化设计体会[J].工业建筑,2008,(2):114-118. [7]李水生,何韶瑶,张敬农.太阳能光伏电池在建筑幕墙上的应用研究[J].华中建筑,2009,(1):115-117.