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太陽能電池板作窗玻璃,高樓變身“發電站”

   2012-06-27 112930
核心提示:在采光的同時還能進行發電。已出現太陽能電池板與窗玻璃合為一體的趨勢。2012年5月建成的日本清水建設公司新總部大樓就大規模采
在采光的同時還能進行發電。已出現太陽能電池板與窗玻璃合為一體的趨勢。2012年5月建成的日本清水建設公司新總部大樓就大規模采用了此類產品。而且從室內就能簡單地進行更換。

        既是抗震的構造體,又是可抑制來自外部的熱負荷的外墻材料,還是配置了太陽能電池板的發電裝置——在東京都中央區京橋建成的清水建設新總部大樓的外墻具有“三位一體” 功能(照片3-1、3-2)。

照片3-1 棱角分明的外觀
從西北側看清水建設新總部大樓。前面是昭和大街(本刊攝影)
照片3-2 “三位一體”的外墻
與太陽能電池板一體化了的玻璃厚度為18毫米,已取得不燃材料認證。該樓預定作為新建建筑物取得美國綠色建筑評估體系LEED的“金級”認證。

        預制混凝土造的骨架,每塊寬3.2米、高4.2米、厚0.9米,重量為14噸。在鋁質鑄件中夾入厚度約為1厘米的緩沖材料,然后澆注混凝土。框架原封不動地成為外周的支柱及房梁,與內部的承重墻一同支撐建筑物。框架還能起到遮擋日照的房檐功能。

        一大一小2個窗戶構成1個樓層的窗戶,下側較大的窗戶上嵌入了Low-E玻璃,相當于格窗的上側小窗戶上嵌入了太陽能電池板及抗震板。

        太陽能電池板的設置總數為962枚,面積大約為2000平方米,發電容量為150千瓦時。在有辦公室的西、南、北各面安裝了可透光的薄膜型光伏板,在有洗手間等共用空間的東面,下方較大的窗戶上安裝了多結晶型光伏板,兼作圍屏(照片3-3、3-4、3-5)。

照片3-3 可透光的薄膜型光伏板
在格窗部分安裝了用激光制造出刻紋、可透視外部的薄膜型光伏板。
(攝影:清水建設)
照片3-4 發電效率好的多結晶型光伏板
兼作洗手間圍屏的多結晶型光伏板。考慮到檢查及更換的方便性,將捆扎光伏板電線的接線盒安裝在了室內的玻璃端部(上方照片)。
照片3-5 在施工現場完成一體化
通過疊放預制混凝土造的骨架來構筑外墻。在設在施工現場1層的堆料場中,將太陽能電池板及玻璃安裝到骨架上。


用嵌合式密封墊進行固定

        這些均采用在2枚玻璃之間夾持太陽能電池板的構造,這是清水建設與夏普聯手開發出來的。發電效率薄膜型不足10%,多結晶型為15%。預計全年發電量為8.4萬千瓦時。

        新總部大樓在理論上可將照明所需能源減少到零。首先,大樓安裝了葉片可隨著太陽的位置自動活動的百葉窗,可將自然光導入辦公室內部。而且還通過組合運用LED照明等,可使照明所需的能源比普通辦公樓減少9成。然后剩下的1成通過光伏發電來滿足。

用嵌合式密封墊進行固定

        清水建設設計本部部長荒井義人說:“我們考慮了在城市中心的超高層辦公樓中如何充分利用光伏發電。”要想以最高的效率進行發電,只需在安裝在屋頂的空調冷卻塔上將光伏板朝向太陽排放即可。然而,這會妨礙設備的熱交換。

        雖然壁面與屋頂相比發電量下降到三分之二左右,但可以得到較大的安裝面積。荒井部長預測:“今后如果光伏板變得便宜,可以大量購買,這可能會成為在城市中心樓宇中引進(光伏發電)的一個方法。”以新總部大樓安裝的光伏板數量,可在2012或者2013年收回設備投資。

        玻璃與太陽能電池板實現一體化后,令人擔心的是更換時的風險。夏普保證光伏板的輸出功率在25年內不會下降20%以上。然而,即便光伏板不發生老化,將來更高效率的產品也可能會面世。

圖3-1 通過采用嵌合方式,可以從室內進行更換

        荒井部長說:“盡管更換的時期及條件尚未明確確定,但我們正在下工夫保證隨時可從室內進行更換。”與太陽能電池板合為一體的玻璃,是由插入墻體溝槽中的Y形嵌合式密封墊進行固定(圖3-1)。拆下位于室內的楔狀橡膠條,即可更換玻璃。(《日經建筑》記者:小谷宏志、瀨川滋)
 
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