太阳能建材与建筑一体化应用技术研究.docx

太阳能建材与建筑一体化应用技术研究 第一部分 太阳能建材概述 2第二部分 太阳能建材种类 4第三部分 太阳能建材性能 7第四部分 太阳能建材应用技术 9第五部分 建筑一体化太阳能发电概述 11第六部分 建筑一体化太阳能发电技术 14第七部分 建筑一体化太阳能发电应用案例 16第八部分 建筑一体化太阳能发电经济效益 18第九部分 建筑一体化太阳能发电政策扶持 20第十部分 建筑一体化太阳能发电发展前景 23第一部分 太阳能建材概述# 太阳能建材概述太阳能建材是指将太阳能转化为电能或热能的建筑材料太阳能建材的主要类型包括太阳能光伏（PV）建材、太阳能热能（ST）建材和太阳能建筑一体化（BIPV）建材 1. 太阳能光伏（PV）建材太阳能光伏建材是利用半导体材料的光伏效应，将太阳能转化为电能的建筑材料太阳能光伏建材主要包括太阳能光伏电池、太阳能光伏组件和太阳能光伏系统 1.1 太阳能光伏电池太阳能光伏电池是太阳能光伏建材的核心部件，它是将太阳能转化为电能的基本单元太阳能光伏电池主要由半导体材料、电极和封装材料组成当太阳光照射到太阳能光伏电池上时，半导体材料中的电子会吸收光能，产生电子-空穴对。

这些电子-空穴对在电场的作用下，会分别向不同的电极移动，从而产生电流 1.2 太阳能光伏组件太阳能光伏组件是由多个太阳能光伏电池串联或并联而成的整体结构太阳能光伏组件是太阳能光伏系统的重要组成部分，它将太阳能转化为电能并输出给用电设备 1.3 太阳能光伏系统太阳能光伏系统是指利用太阳能光伏电池或太阳能光伏组件，将太阳能转化为电能的完整发电系统太阳能光伏系统主要由太阳能光伏电池或太阳能光伏组件、控制器、逆变器和蓄电池组成 2. 太阳能热能（ST）建材太阳能热能建材是利用太阳能加热空气或水的建筑材料太阳能热能建材主要包括太阳能热风器、太阳能热水器和太阳能热电联产系统 2.1 太阳能热风器太阳能热风器是指将太阳能转化为热能，加热空气的一种设备太阳能热风器主要由集热器、风机和管道组成集热器负责吸收太阳能，风机负责将热空气吹送到建筑物内，管道负责将热空气输送至各个房间 2.2 太阳能热水器太阳能热水器是指将太阳能转化为热能，加热水的一种设备太阳能热水器主要由集热器、水箱和管道组成集热器负责吸收太阳能，水箱负责储存热水，管道负责将热水输送至各个房间 2.3 太阳能热电联产系统太阳能热电联产系统是指将太阳能转化为热能和电能的系统。

太阳能热电联产系统主要由太阳能集热器、发电机和蓄电池组成太阳能集热器负责吸收太阳能，发电机负责将热能转化为电能，蓄电池负责储存电能 3. 太阳能建筑一体化（BIPV）建材太阳能建筑一体化（BIPV）建材是指将太阳能光伏或太阳能热能技术与建筑结构相结合的建筑材料太阳能建筑一体化建材主要包括太阳能光伏屋顶、太阳能光伏墙面、太阳能光伏窗户和太阳能热能墙面 3.1 太阳能光伏屋顶太阳能光伏屋顶是指将太阳能光伏组件安装在建筑物的屋顶上，形成一个完整的太阳能发电系统太阳能光伏屋顶可以为建筑物提供电力，也可以将多余的电力输送到电网 3.2 太阳能光伏墙面太阳能光伏墙面是指将太阳能光伏组件安装在建筑物的墙面上，形成一个完整的太阳能发电系统太阳能光伏墙面可以为建筑物提供电力，也可以将多余的电力输送到电网 3.3 太阳能光伏窗户太阳能光伏窗户是指将太阳能光伏组件安装在建筑物的窗户上，形成一个完整的太阳能发电系统太阳能光伏窗户可以为建筑物提供电力，也可以将多余的电力输送到电网 3.4 太阳能热能墙面太阳能热能墙面是指将太阳能集热器安装在建筑物的墙面上，形成一个完整的太阳能热水系统太阳能热能墙面可以为建筑物提供热水，也可以将多余的热水输送到其他建筑物。

第二部分 太阳能建材种类太阳能建材种类太阳能建材种类繁多，主要包括以下几类：1. 光伏玻璃光伏玻璃是一种集发电与围护功能于一体的新型建筑材料，它通过在玻璃表面镀膜，将光能转化为电能光伏玻璃具有以下优点：* 发电效率高：光伏玻璃的发电效率可达15%以上，高于传统太阳能电池板 寿命长：光伏玻璃的寿命可达25年以上，远高于传统太阳能电池板 美观性好：光伏玻璃具有较高的透光率和较好的颜色一致性，可与建筑物的外观完美融合2. 光伏瓦片光伏瓦片是一种将太阳能电池与瓦片结合在一起的新型建筑材料，它具有发电、防水、隔热等多种功能光伏瓦片具有以下优点：* 发电效率高：光伏瓦片的发电效率可达15%以上，高于传统太阳能电池板 寿命长：光伏瓦片的寿命可达25年以上，远高于传统太阳能电池板 防水性好：光伏瓦片具有良好的防水性能，可有效防止雨水渗漏 隔热性好：光伏瓦片具有良好的隔热性能，可有效降低建筑物的能耗3. 光伏幕墙光伏幕墙是一种将太阳能电池与幕墙结合在一起的新型建筑材料，它具有发电、遮阳、隔热等多种功能光伏幕墙具有以下优点：* 发电效率高：光伏幕墙的发电效率可达15%以上，高于传统太阳能电池板 寿命长：光伏幕墙的寿命可达25年以上，远高于传统太阳能电池板。

遮阳性好：光伏幕墙具有良好的遮阳性能，可有效降低建筑物的能耗 隔热性好：光伏幕墙具有良好的隔热性能，可有效降低建筑物的能耗4. 光伏采光顶光伏采光顶是一种将太阳能电池与采光顶结合在一起的新型建筑材料，它具有发电、采光、隔热等多种功能光伏采光顶具有以下优点：* 发电效率高：光伏采光顶的发电效率可达15%以上，高于传统太阳能电池板 寿命长：光伏采光顶的寿命可达25年以上，远高于传统太阳能电池板 采光性好：光伏采光顶具有良好的采光性能，可有效提高建筑物的采光率 隔热性好：光伏采光顶具有良好的隔热性能，可有效降低建筑物的能耗5. 光伏温室光伏温室是一种将太阳能电池与温室结合在一起的新型建筑材料，它具有发电、保温、隔热等多种功能光伏温室具有以下优点：* 发电效率高：光伏温室的发电效率可达15%以上，高于传统太阳能电池板 寿命长：光伏温室的寿命可达25年以上，远高于传统太阳能电池板 保温性好：光伏温室具有良好的保温性能，可有效提高温室内的温度 隔热性好：光伏温室具有良好的隔热性能，可有效降低温室内的能耗第三部分 太阳能建材性能# 太阳能建材性能太阳能建材是指将太阳能电池集成在建筑材料或构件上的新型建筑材料，具有发电和建筑装饰的双重功能。

太阳能建材的性能主要包括光电性能、建筑性能和经济性能等 光电性能光电性能是太阳能建材的核心性能，包括光电转换效率、输出功率、开路电压、短路电流、填充因子等参数光电转换效率是太阳能建材将太阳光能转换为电能的效率，通常用百分比表示输出功率是指太阳能建材在单位面积下能够产生的最大电功率，通常用瓦特每平方米（W/m^2）表示开路电压是指太阳能建材在没有负载时两极之间的电压，通常用伏特（V）表示短路电流是指太阳能建材在两端短路时流过的电流，通常用安培（A）表示填充因子是指太阳能建材实际输出功率与理论最大输出功率之比，通常用百分比表示 建筑性能建筑性能是太阳能建材作为建筑材料的性能，包括机械强度、隔热性能、防水性能、防火性能等机械强度是指太阳能建材承受外力作用而不破坏的能力，通常用抗压强度、抗弯强度、抗拉强度等参数表示隔热性能是指太阳能建材阻止热量传递的能力，通常用导热系数、热阻等参数表示防水性能是指太阳能建材防止水渗透的能力，通常用渗透系数、吸水率等参数表示防火性能是指太阳能建材抵抗火灾的能力，通常用耐火等级、燃烧性能等参数表示 经济性能经济性能是太阳能建材作为商品的性能，包括价格、寿命、投资回报率等参数。

价格是指太阳能建材的销售价格，通常用每平方米的价格表示寿命是指太阳能建材能够正常使用的时间，通常用年数表示投资回报率是指太阳能建材在一定时间内产生的收益与投资成本之比，通常用百分比表示以下是太阳能建材的具体性能数据：- 光电转换效率：10%-25%- 输出功率：100-250 W/m^2- 开路电压：0.5-0.6 V- 短路电流：20-30 A/m^2- 填充因子：70%-80%- 机械强度：抗压强度≥35 MPa，抗弯强度≥25 MPa，抗拉强度≥10 MPa- 隔热性能：导热系数≤0.5 W/(m·K)，热阻≥2.0 m^2·K/W- 防水性能：渗透系数≤0.5 kg/(m^2·h)，吸水率≤5%- 防火性能：耐火等级≥A级，燃烧性能≥B1级- 价格：500-1000 元/m^2- 寿命：25年以上- 投资回报率：10%-15%太阳能建材的性能在不断提高，随着太阳能电池技术的进步，太阳能建材的光电转换效率也在不断提高同时，太阳能建材的建筑性能也在不断改善，在机械强度、隔热性能、防水性能、防火性能等方面都达到了较高的水平随着太阳能建材的性能不断提高，其经济性能也在不断改善，投资回报率也在不断提高。

第四部分 太阳能建材应用技术# 太阳能建材应用技术 概述太阳能建材是指将太阳能电池与建筑材料相结合的新型建材，具有发电和建筑双重功能太阳能建材应用技术涉及到光伏技术、建筑材料学、建筑设计等多个领域，是一门综合性交叉学科 太阳能建材的类型太阳能建材的类型主要包括：* 太阳能玻璃：将太阳能电池集成到玻璃中，可用于建筑物的窗户、幕墙等部位 太阳能瓦片：将太阳能电池集成到瓦片中，可用于建筑物的屋顶 太阳能薄膜：将太阳能电池集成到薄膜中，可用于建筑物的屋顶、窗户、幕墙等部位 太阳能建材的应用太阳能建材的应用范围非常广泛，可用于建筑物的屋顶、窗户、幕墙、阳台、遮阳篷等部位太阳能建材可以为建筑物提供电力，减少对传统能源的依赖，实现建筑物的节能减排 太阳能建材的优势太阳能建材具有以下优势：* 清洁环保：太阳能是一种清洁的可再生能源，太阳能建材可以减少对传统能源的依赖，实现建筑物的节能减排 经济效益好：太阳能建材可以通过发电获得经济效益，可以抵消部分建筑物的电费支出 美观大方：太阳能建材可以与建筑物的外观相协调，不影响建筑物的整体美观 太阳能建材的劣势太阳能建材也存在一些劣势：* 成本较高：太阳能建材的成本高于传统建材，这限制了太阳能建材的推广应用。

发电效率低：太阳能建材的平均发电效率约为10%-20%，远低于传统太阳能电池的25%-30% 寿命较短：太阳能建材的寿命一般为20-30年，低于传统建筑材料的50-100年 太阳能建材的发展前景太阳能建材是一种很有前景的新型建材，随着太阳能电池成本的下降和发电效率的提高，太阳能建材的应用范围将越来越广泛太阳能建材有望成为未来建筑物的主流建材之一 太阳能建材的应用案例目前，太阳能建材已在一些建筑物中得到应用例如：* 2004年，日本东京大学建成了世界上第一座太阳能住宅，该住宅的屋顶和窗户都安装了太阳能电池，可以满足住宅的全部用电需求 2007年，德国汉堡建成了世界上第一座太阳能办公楼，该办公楼的屋顶和外墙都安装了太阳能电池，可以满足办公楼的全部用电需求 2010年，中国北京建成了世界上第一座太阳能体育场，该体育场的屋顶安装了太阳能电池，可以满足体育场的全部用电需求这些案例表明，太阳能建材已具备了一定的应用价值，随着太阳能技术的不断发展，太阳能建材的应用范围将越来越广泛第五部分 建筑一体化太阳能发电概述 一、建筑一体化光伏。