極端氣候下的守護(hù)者：BIPV與屋頂電站的較量
近日，第11號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”肆虐海南、廣東等地，造成了嚴(yán)重的破壞，不僅導(dǎo)致大量用戶的電力和通信中斷，更使得許多房屋倒損，很多地面光伏電站和屋頂光伏電站的損毀情況也非常嚴(yán)重。這一自然災(zāi)害再次凸顯了在極端氣候條件下，光伏電站，尤其是屋頂電站的安全性和可靠性問(wèn)題。在此背景下，建筑光伏一體化（BIPV）項(xiàng)目的抗災(zāi)能力和安全性能又如何呢？
▲ 超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”過(guò)后，很多光伏電站損毀嚴(yán)重
BIPV與屋頂光伏電站：安全設(shè)計(jì)的根本差異
BIPV與常規(guī)屋頂分布式光伏電站的根本差異，在于其設(shè)計(jì)與安裝標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛性。BIPV項(xiàng)目嚴(yán)格遵循建筑行業(yè)的多重標(biāo)準(zhǔn)，包括但不限于熱工性能、結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度要求、防雷設(shè)計(jì)及防水性能等，確保自身成為建筑結(jié)構(gòu)中不可分割的一部分。
▲ 采用龍焱碲化鎘光伏建材的光伏采光頂&光伏幕墻安裝節(jié)點(diǎn)圖
應(yīng)用于BIPV項(xiàng)目中的碲化鎘發(fā)電玻璃建材產(chǎn)品需嚴(yán)格執(zhí)行建筑行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)要求，在強(qiáng)度上需達(dá)到實(shí)驗(yàn)值的3倍安全系數(shù)，并額外考慮風(fēng)荷載的1.5倍安全系數(shù)，總體安全系數(shù)高達(dá)4.5倍。長(zhǎng)期荷載作用下，還需額外考慮2倍安全系數(shù)，確保了極端條件下的結(jié)構(gòu)安全。除了強(qiáng)度要求外，玻璃的最大撓度不應(yīng)超過(guò)跨度的1/60。根據(jù)《建筑幕墻》GB/T 21086-2007第6.2.1條規(guī)定，單片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm，夾層玻璃的單片玻璃厚度不宜小于5mm，以確保玻璃在建筑領(lǐng)域應(yīng)用上的安全性。
▲ 經(jīng)歷超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”后，采用龍焱碲化鎘光伏建材的BIPV項(xiàng)目未出現(xiàn)任何破損情況
相比之下，屋頂分布式光伏電站雖然遵循光伏發(fā)電站的相關(guān)規(guī)范，但在建筑安全標(biāo)準(zhǔn)方面存在明顯短板。其抗風(fēng)能力雖被劃分為12個(gè)等級(jí)，從0級(jí)（抗風(fēng)能力非常差）到11級(jí)（抗風(fēng)能力非常好），據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在同等級(jí)別的臺(tái)風(fēng)襲擊下，未遵循建筑安全規(guī)范的屋頂電站損毀率可高達(dá)30%以上，而B(niǎo)IPV項(xiàng)目的損毀率則顯著降低至不足5%。BIPV的抗災(zāi)能力：技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的雙重保障
光伏幕墻和光伏采光頂是最常見(jiàn)的兩種BIPV應(yīng)用形式，需滿足《建筑幕墻》GB/T 21086和《建筑用太陽(yáng)能光伏夾層玻璃》GB 29551等標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)性能要求，同時(shí)還需滿足建筑節(jié)能要求。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玻璃的厚度、強(qiáng)度、撓度等參數(shù)都有明確的規(guī)定，從而確保了BIPV項(xiàng)目在極端氣候下的穩(wěn)定性和安全性。另外比如光伏采光頂和光伏車(chē)棚頂這些BIPV項(xiàng)目，通常最少采用雙玻夾膠結(jié)構(gòu)的光伏組件，這種結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗風(fēng)壓能力。同時(shí)，光伏組件配備副框，與龍骨結(jié)合更為緊密，進(jìn)一步增強(qiáng)了抗風(fēng)能力。根據(jù)《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ 113-2015等規(guī)定，BIPV使用的玻璃及其制品需滿足嚴(yán)格的安全要求，如單片玻璃厚度、鋼化處理等，以確保在極端氣候下的安全性?！督ㄖＡ?yīng)用技術(shù)規(guī)程》第7.1.1條還規(guī)定安全玻璃的最大許用面積來(lái)進(jìn)一步確保安全。
BIPV的優(yōu)勢(shì)：安全與效益的雙重提升
普通屋頂電站在安裝前雖然也需要對(duì)建筑屋面進(jìn)行評(píng)估與分析，以確保光伏系統(tǒng)及建筑物的安全，但在實(shí)際操作中，由于缺乏建筑行業(yè)的嚴(yán)格規(guī)范，其安全性和可靠性往往難以得到全面保障。尤其是在極端氣候條件下，普通屋頂電站易受風(fēng)壓、雨水等因素的影響，導(dǎo)致組件損壞、電纜斷裂等問(wèn)題。相比之下，BIPV項(xiàng)目由于其嚴(yán)格按照建筑行業(yè)規(guī)范設(shè)計(jì)和安裝，具有更強(qiáng)的抗災(zāi)能力和更長(zhǎng)的使用壽命。在極端氣候條件下，BIPV能夠保持穩(wěn)定的發(fā)電性能，減少因?yàn)?zāi)害導(dǎo)致的停電和損失。同時(shí)，由于BIPV與建筑結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合，其維護(hù)成本也相對(duì)較低，長(zhǎng)期來(lái)看，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。
▲ 某光伏采光頂項(xiàng)目的碲化鎘發(fā)電玻璃結(jié)構(gòu)圖及安裝節(jié)點(diǎn)
此外，BIPV還能夠提升建筑的整體美觀度和使用價(jià)值。通過(guò)將光伏組件與建筑元素相結(jié)合，BIPV不僅實(shí)現(xiàn)了能源的綠色利用，還賦予了建筑獨(dú)特的外觀和風(fēng)格，提升了建筑的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和附加值。
BIPV項(xiàng)目因其在極端氣候下的卓越安全性和可靠性，預(yù)示其成為光伏行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。遵循建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，BIPV確保光伏電站安全運(yùn)行，并提升建筑性能。相比之下，普通屋頂電站需增強(qiáng)安全與規(guī)范以應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候挑戰(zhàn)。展望未來(lái)，技術(shù)革新與政策推動(dòng)將助力BIPV拓展市場(chǎng)，成為行業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)，有力推動(dòng)綠色、安全、可持續(xù)能源體系的構(gòu)建。
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