光電玻璃幕墻的改進(jìn)項(xiàng)目

孟維揚(yáng) 李鑫

摘 要 光電幕墻是一種新興產(chǎn)業(yè)，但是在我國(guó)，它存在著成本高、技術(shù)復(fù)雜、適用范圍較小等缺陷。對(duì)于這些光電幕墻的現(xiàn)實(shí)不足，本文通過(guò)數(shù)據(jù)的計(jì)算，與現(xiàn)實(shí)情況的比較，虛擬模型的建立，來(lái)證明廢舊玻璃的回收利用可以降低光電幕墻的成本，也可以起到保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源的作用；雙層幕墻能提高太陽(yáng)光能利用率，其中1000～2000mm的空氣間層的發(fā)揮利用可以節(jié)約40%～50%的能源。

關(guān)鍵詞 光電幕墻；節(jié)約資源；改進(jìn)；降低成本；廢舊玻璃利用；節(jié)能減排

在現(xiàn)代化進(jìn)程中建筑幕墻設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。當(dāng)下光電幕墻是新興產(chǎn)業(yè)，它是一種高科技產(chǎn)品，具有發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾等功能，最重要的是太陽(yáng)能電池發(fā)電不會(huì)排放二氧化碳或產(chǎn)生其他溫室效應(yīng)的氣體，也無(wú)噪音，是一種潔凈能源，與環(huán)境有很好的相容性。但是我國(guó)光電幕墻存在著：造價(jià)成本高、吸收光能輻射量少等問(wèn)題?；谏鲜銮闆r，我們希望通過(guò)研究，將太陽(yáng)能電池板與普通玻璃相結(jié)合，通過(guò)普通玻璃的廉價(jià)廣泛性來(lái)降低成本，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，達(dá)到利用太陽(yáng)能，節(jié)約能源，減少電能在輸送過(guò)程中的損耗，以及起到適當(dāng)調(diào)整室內(nèi)溫度的作用，而且廢舊玻璃的回收再造可以起到節(jié)約資源、廢物利用、保護(hù)環(huán)境的作用。我們小組建立虛擬模型的建立來(lái)確定新型光電幕墻的結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，證明了廢舊玻璃回收項(xiàng)目確實(shí)可以減少玻璃的成本造價(jià)，新型玻璃幕墻做成雙層板也可以提高能量間的轉(zhuǎn)換效率。

1 電玻璃幕墻改進(jìn)項(xiàng)目的技術(shù)分析

1.1 光電玻璃幕墻的工作原理

設(shè)計(jì)光電玻璃幕墻需要考慮它的各部分元件。一套光電設(shè)備是由一個(gè)或多個(gè)變壓器組成，而變壓器是由每個(gè)電池組成的模板形成的小分格用導(dǎo)線連接起來(lái)的。光電設(shè)備在發(fā)電的時(shí)候，都是先產(chǎn)生直流電，直流電再轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，通過(guò)電壓網(wǎng)傳送。在玻璃中嵌入電池，把導(dǎo)線接在背面。模版十分堅(jiān)固，符合標(biāo)準(zhǔn)。由于玻璃在正常狀態(tài)下是絕緣體，所以在觸摸的地方不會(huì)有被電流擊中的危險(xiǎn)。模版的造型十分美觀，而且不用擔(dān)心被外界環(huán)境侵?jǐn)_。

1.2 光電玻璃幕墻的應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)

（1）經(jīng)濟(jì)性

據(jù)有關(guān)資料顯示光電幕墻的造價(jià)比普通的玻璃幕墻價(jià)位高200～300元/㎡。眾所周知，廢舊玻璃是一種可回收利用的資源，但在大部分國(guó)家廢舊玻璃的利用率極低。因此我們?cè)诖烁倪M(jìn)項(xiàng)目中要對(duì)廢舊玻璃進(jìn)行回收再利用，既可以節(jié)約成本又能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的作用。

（2）節(jié)能性

能量轉(zhuǎn)換：因?yàn)楣怆姴Ａ粔κ峭ㄟ^(guò)電池將光能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行工作，然而太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率很低。因此我們將太陽(yáng)能電池板做成雙層從而提高能量之間的轉(zhuǎn)換效率。

（3）構(gòu)造性能

我們將采用雙層玻璃幕墻的應(yīng)用，其工作原理為：在陽(yáng)光照射下，內(nèi)外幕墻中的空氣溫度逐漸升高，熱空氣密度稀薄，使得空氣從下至上進(jìn)行流動(dòng)，排除熱空氣達(dá)到降溫的目的。在室外溫度低時(shí)，通過(guò)關(guān)閉外層幕墻的通風(fēng)口，使幕墻內(nèi)部的空氣溫度逐漸升高，平衡室內(nèi)外溫差。不論是采暖，還是制冷，與傳統(tǒng)的玻璃幕墻相比，新型的光電幕墻都會(huì)節(jié)約大量能源。

2 光電幕墻的改進(jìn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析

光電幕墻的組成元件包括：電池組件、太陽(yáng)能光伏電纜、并網(wǎng)逆變器、直流防雷設(shè)備、配電設(shè)備以及交流防雷并網(wǎng)配電設(shè)備。而我們的改進(jìn)項(xiàng)目主要說(shuō)到太陽(yáng)能電池板與普通玻璃這兩個(gè)材料的成本性能方面的問(wèn)題。

2.1 太陽(yáng)能電池板

光電幕墻發(fā)電面積比值：發(fā)電量=面積*日照時(shí)間*電池組件的轉(zhuǎn)換效率。面積越大，功率越大，發(fā)電量越多[1]。日照時(shí)間也跟太陽(yáng)光的光照有關(guān)，在陰天情況下可以用非晶硅做電池板，因?yàn)榉蔷Ч杈哂腥豕庑?yīng)，但是在雨天不能發(fā)電。所以，天氣因素影響太陽(yáng)光輻射在電池組件上的功率。

2.2普通玻璃

傳統(tǒng)的一噸平板玻璃的成本價(jià)：根據(jù)目前國(guó)內(nèi)較好的水平，按照浮法普白玻璃的生產(chǎn)工藝，燒天然氣，常規(guī)厚度生產(chǎn)，600噸位窯爐，按照0.83的熔成率，氣耗170m3，電耗65度，水耗0.3噸，預(yù)計(jì)成本價(jià)在1100元。如果原料較差，燒煤氣，用余熱發(fā)電和產(chǎn)品質(zhì)量稍微差點(diǎn)，預(yù)計(jì)在900元。還有一部分?jǐn)?shù)據(jù)方面的信息：目前國(guó)內(nèi)重油的價(jià)格為5.2元/千克左右，如果每重箱玻璃需要消耗11千克重油來(lái)計(jì)算，大約是57.2元/重箱。石油焦為1.7元/千克左右，如果每重箱需要消耗11.3千克石油焦計(jì)算，大約是19.21元/重箱。天然氣的價(jià)格為2.35元/立方米左右，如果每重箱需要消耗10.8立方米天然氣計(jì)算，大致為25.38元/重箱。煤焦油的價(jià)格為2.7元/公斤左右，如果每重箱需要消耗12.6公斤煤焦油計(jì)算，大約是34.02元/重箱。以上四種燃料中，石油焦的生產(chǎn)成本最低，因此很多生產(chǎn)玻璃的企業(yè)會(huì)將石油焦用作燃料。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可以將玻璃的生產(chǎn)成本按照所采用的燃料不同由低到高排序，分別為石油焦、天然氣、煤焦油、重油。以石油焦作為燃料生產(chǎn)的玻璃，其生產(chǎn)成本大致為64.49元/重箱，即1289.8元/噸；以天然氣作為燃料生產(chǎn)的玻璃，它的生產(chǎn)成本大致為70.66元/重箱，即1413.2元/噸；以煤焦油作為燃料生產(chǎn)的玻璃，它的生產(chǎn)成本大約為79.3元/重箱，即1586元/噸；將重油作為燃料生產(chǎn)的玻璃，它的生產(chǎn)成本大約為102.48元/重箱，即2049.6元/噸（生產(chǎn)玻璃的原料成本數(shù)據(jù)分析）。

2.3 國(guó)外對(duì)于廢舊玻璃回收利用的情況

在我國(guó)，廢棄玻璃包裝制品的回收率在13%～15%，而在歐盟國(guó)家，廢棄玻璃的包裝制品回收率在50%～85%，他們還計(jì)劃在近兩到三年內(nèi)將廢玻璃回收量提升一倍。瑞士、芬蘭、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、俄羅斯和日本等諸多發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展回收廢舊玻璃的措施，并利用在諸如建筑等行業(yè)[2]。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廢舊玻璃的回收開(kāi)發(fā)利用途徑給了我們一個(gè)很好的借鑒，對(duì)于我們的光電玻璃幕墻的改進(jìn)項(xiàng)目中“廢舊玻璃的回收利用制成新的玻璃結(jié)構(gòu)”，具有一定的參考價(jià)值。對(duì)節(jié)約成本、節(jié)約原材料、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，具有重要的意義。

3 光電幕墻的節(jié)能性

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，環(huán)保并且節(jié)能的光電幕墻得到大力的推廣。支持光電幕墻的發(fā)展不但有利于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且能實(shí)現(xiàn)建筑耗能向建筑節(jié)能方向改變。

根據(jù)中國(guó)建材第一網(wǎng)的調(diào)查顯示，建筑耗能占社會(huì)總耗能的40%?，F(xiàn)在，建筑耗能仍然保持上升趨勢(shì)，我國(guó)大部分建筑都屬于高耗能建筑，而建筑幕墻的耗能占建筑耗能的20%[3]。而光電幕墻不需燃料，不產(chǎn)生廢氣，無(wú)余熱，無(wú)廢渣，光電幕墻加裝光電模板后，可節(jié)省傳統(tǒng)的建筑材料，比如光電模板可代替拋光的自然建材。光電幕墻的改進(jìn)保護(hù)了大量自然資源，也減輕了當(dāng)前環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在以往發(fā)電廠內(nèi)，最為常見(jiàn)的是利用化石燃料發(fā)電，而用光電模板每發(fā)電100千瓦時(shí)，可省油26升或者節(jié)約煤50千克，這也意味著更少排放了57克的二氧化碳、71克的二氧化硫以及75克氮氧化物。玻璃幕墻所使用的玻璃的在制作過(guò)程中不但耗能而且對(duì)環(huán)境也是一種破壞，而光電玻璃幕墻是通過(guò)電池將光能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行工作，然而太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率很低，7%的轉(zhuǎn)化率的薄膜電池片，1m2年發(fā)電量為0.35kw/d[4]。因此我們將太陽(yáng)能電池板做成雙層從而提高能量之間的轉(zhuǎn)換效率，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

4 結(jié)論

我們小組進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，資料的整理分析，虛擬模型的建立，得出結(jié)論：采用太陽(yáng)能電池板與普通玻璃相結(jié)合的方案，具有節(jié)約成本、高效利用能源、節(jié)能環(huán)保、無(wú)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手等優(yōu)點(diǎn)；采用的回收廢舊玻璃重新利用的方案，在環(huán)保節(jié)能方面也有很大的積極作用；本項(xiàng)目將太陽(yáng)能電池與普通玻璃應(yīng)用于普通建筑中，并進(jìn)行節(jié)能型方案改進(jìn)，對(duì)建筑的節(jié)能環(huán)保、對(duì)太陽(yáng)能的高效利用、對(duì)成本的節(jié)省等具有顯著效果。

參考文獻(xiàn)

[1]肖永清. 廢玻璃回收再利用與增值[J].建筑玻璃與工業(yè)玻璃， 2014，（3）：13-16.

[2] 李婷. 廢舊玻璃的回收開(kāi)發(fā)利用在國(guó)外[J].湖南包裝， 2014，（2）：28-33.

[3] 張乃錨. 淺談建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)[J].建材與裝飾， 2015，（6）：52.

[4] 吳偉明. 淺析節(jié)能技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版， 2015，（3）：49-50.