建筑上的彩色光伏如何兼顾美观和发电?杭州光伏协会这个标准来规范!
2024-06-18 17:43:48



面对光电建筑广阔的市场蓝海必将带来彩色光伏的大发展,如何抓住彩色光伏机遇、早做准备?杭州作为全国光电建筑高质量发展之都,标准先行,我们通过一项标准,打消市场顾虑传递信任的同时,来规范市场的高质量发展!



当前,光伏已经从投资型产品转变为城市能源基础设施建设的中坚力量。无论是国家对新建建筑安装光伏的强标要求,还是城市更新、美丽乡村建设对光伏应用的风貌要求,建筑光伏的风貌融合水平已成为项目评价的关键指标。无论是标志性公共建筑通过明亮的彩色光伏来呈现建筑的艺术表达,还是住宅厂房通过柔和的彩色光伏来构建品质环境,可以清晰预见,彩色光伏将随着建筑光伏一体化的推广应用而迎来大市场大发展


然而说起彩色光伏的市场化规模化推广,由于行业前期技术的不成熟,很多人还停留在刻板印象上,产业快速的技术进步仍然不为建筑设计师和业主们所深切了解。如:目前彩色光伏玻璃的技术还不够成熟、色差问题导致难以精准匹配建筑色彩、选择彩色光伏组件就要牺牲掉很大发电量、彩色光伏的耐久性不佳导致寿命太短等等。


在杭州市太阳能光伏产业协会的牵头组织下,全国首个彩色光伏领域的团体标准T/HZPVA 009—2024《建筑用彩色光伏低温涂层玻璃》正式发布!该标准的编写组参与阵容强,汇聚了彩色光伏的涂层玻璃加工、组件生产、建筑设计、幕墙设计、安装施工和投资应用等全链条的各方意见,凝聚各方共识而成。针对彩色光伏玻璃在建筑上应用所要兼顾的发电效率和美观度问题,以及建筑师、组件企业等各方需要关注的关键技术参数,在这项标准中都能找到答案!

# 01

先看看,对于彩色光伏,

你可有如此的困惑和认知?

建筑屋顶一直是浙江省分布式光伏应用的主要场景,近年来分布式光伏应用规模化发展已经走入深水区,可利用的屋顶资源逐步减少。随着GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》和DBJ33/T 1105—2022《民用建筑可再生能源应用核算标准》(以下简称“核算标准”)浙江省地方标准的相继出台和实施,太阳能光伏系统正在成为新建建筑的标配,而新建建筑仅靠屋顶光伏的容量已经难以满足核算标准的要求,拓展光伏应用新空间的需求之下,光伏幕墙、光伏栏板、光伏遮阳等应用形式将在光电建筑中发挥越来越重要的作用。但在市场应用中,一方面是建筑设计师对光伏的刻板印象,一方面是光伏厂家对建筑领域需求缺乏了解。


建筑设计师对光伏的主流看法仍然是:1.光伏都是黑色、蓝色等,与建筑融合困难,放在建筑之上像块补丁,无法满足美观需求;2.彩色光伏的发电效率差,因此在应用时仅考虑彩色光伏的美观,对发电效率要求不高。


尽管近几年已经有一些彩色光伏试点项目,但业内对彩色光伏的技术指标要求并未达成共识,生产方只能根据单个客户的需求进行定制化生产,组件企业也不了解在建筑领域的应用需要规范的要点,导致彩色光伏处于“想用却不知道如何用或不敢用”的境地。


市场需要美观且经济效益好的彩色光伏,彩色光伏不仅能发电,还能够满足建筑美学需求,与周边环境相和谐,是光伏产品更新迭代的必然趋势。如何既能满足建筑设计师的色彩要求,又能保持更好的发电效率,同时在生产上实现标准化量产,已经成为建筑从业者、组件企业和玻璃生产加工企业共同关注的问题。《建筑用彩色光伏低温涂层玻璃》的标准正是由此而来。


# 02

大量调研现行标准和各方需求

明确关键指标

此前的光伏行业各类标准,主要围绕传统蓝黑色光伏组件及其胶膜、背板等相关辅材进行规范,针对建筑用玻璃和光伏玻璃,主要有GB 15763.2—2005《建筑用安全玻璃 第2部分:钢化玻璃》、GB/T 30984.1—2015《太阳能用玻璃 第1部分:超白压花玻璃》、GB/T 40415-2021《建筑用光伏玻璃组件透光率测试方法》等三项现行国家标准,并未涉及彩色光伏玻璃领域相关的标准。鉴于彩色光伏多用于建筑屋顶及幕墙,需同时考虑光伏与建筑两者的特殊要求,在《建筑用彩色光伏低温涂层玻璃》的编制中,是基于以上三个玻璃相关国标为基础。


标准的编制不是一家单位或几家单位的技术比拼,只有相关方都积极参与进来,才能了解市场真正的需求,汇聚多方共识,形成可实施的标准。彩色光伏涉及的相关方众多,各方需求点五花八门,大多为个性化产品,因此,协会在开展标准编制工作中,特别组织相关方对彩色玻璃主要低温涂层技术核心指标进行充分讨论。


在光伏玻璃面板上涂布高透光彩色涂层,是实现太阳能产品彩色化的最有效途径,目前主流的技术路线分为低温固化及高温钢化,两种工艺各有其优缺点,没有高低好坏,只有匹配度高低!


出于长期安全考虑,为避免风吹日晒、酸雨侵蚀导致涂层变色或脱落产生安全事故,无论高温钢化还是低温固化,两种工艺目前都把彩色涂层印刷在组件玻璃面板的内侧。相对来说,低温固化技术能更好地实现彩色光伏玻璃的高透光率


该标准的第一起草单位杭州玻美文化艺术有限公司主要是低温技术,因此,启动会上,在专家建议下,各方最终形成共识,明确规范低温路线的彩色光伏涂层玻璃的质量控制指标和检验方法,同时综合考虑了组件企业、设计师、投资方等相关利益方的需求,明确了以下几项核心技术指标:


1.透光率——设计师或客户不但要求高效发电,同时还要满足建筑美学需求,与周围环境和谐。即涂层玻璃既要高透光、又要色彩靓丽。

标准中规范:透光率直接影响彩色组件的发电效率,目前市场上多数客户对彩色光伏玻璃透光率的要求普遍在70%以上,国外客户大多要求80%以上的透光率,因此本标准增加了“涂层玻璃透射比”(透光率)这一指标,同时也提供了单色(R、G、B)和典型几款仿建材的透光率推荐值,以供设计师和客户参考(见表1和图1)。

从表1和图1中可以看出,不仅是同色系,各类典型仿建材类型的涂层玻璃透射比数值上也有较大差别,设计师可以根据不同的场景需求,选择适合的产品。

表1 涂层玻璃透射比参考表(来源标准文本)

图1 仿建材色彩色涂层玻璃产品(附参考涂层玻璃透射比)


2.可靠性——玻璃涂层与电池片的粘结强度,直接关系到彩色光伏在建筑幕墙上应用的安全性。

标准中规范:传统光伏组件中的胶膜多为EVA和POE,而幕墙玻璃应用的是PVB胶膜。标准中规范了“剥离强度”“附着力”“涂层硬度”等力学指标,用以保障组件中的玻璃与胶膜的粘结牢度、玻璃与彩色涂层的结合牢度,同时规定了“涂层硬度”≥3H,以满足玻璃内涂层的使用要求。

3.耐候性——彩色玻璃涂层的耐候性涉及光伏组件发电效率和外观色彩的长期稳定性

标准中规范:彩色光伏涂层必须满足25年无明显褪色、不脱落等质保要求,但EVA、PVB胶膜在长期紫外光照射下会分解出酸性成分,对彩色涂层中的颜色会产生一定影响,因此在标准中加严了耐酸性要求,采用硫酸溶液测试“内涂层”稳定性,以保障酸性使用环境下的色彩稳定性。

4.视觉色差——建筑幕墙是由成百上千块玻璃组成的一个大面积整体,不同组件的色彩均匀性直接影响彩色光伏幕墙的整体色彩的一致性,色差控制是一个核心指标

标准中规范:单纯采用仪器所检测的色差数据无法满足实际需求,因此本标准基于建筑设计师的实际应用经验,增加了远距离“视觉色差”指标,以满足安装后的光伏建筑幕墙整体色彩一致性的要求。

表2  《建筑用彩色光伏低温涂层玻璃》核心技术指标


点击“阅读原文”下载标准文件


标准起草单位

杭州玻美文化艺术有限公司

浙江东南设计集团有限公司

浙江省省直建筑设计院有限公司

正泰新能科技股份有限公司

龙焱能源科技(杭州)有限公司

杭州唐能能源科技有限公司

杭州凯能新能源发展有限公司

杭州雄登绿建集成科技有限公司


光电建筑一直是杭州市太阳能光伏产业协会的重要工作之一,近几个月来,协会为推进全国光电建筑应用工作更是马不停蹄。从联合中国光伏行业协会光电建筑专委会在杭州主办第三届光电建筑行业年会暨建筑光伏市场推广与先进技术交流会,到助力云南省绿色能源行业协会举办2024第二届分布式光伏高质量发展大会暨光电建筑创新论坛;从发起成立“光电建筑50人”核心专家组,到深度参与“光电建筑50人”在昆明、北京、保定等地的系列考察活动;从“秘书长会客厅“的光电建筑系列直播到协会光电建筑设计师技术沙龙……这一系列工作都在为未来光电建筑领域的大发展做起跑准备!随着《建筑用彩色光伏低温涂层玻璃》团体标准的发布,不仅给彩色组件企业的光伏玻璃采购提供了技术参考,同时也能给建筑设计师在设计建筑光伏时提供更多的应用可能性,这也将引导杭州乃至全省的光伏相关企业与投资方更为关注和考虑彩色光伏的应用。