光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用及其節(jié)能研究

蔡銀龍

摘 要：21世紀(jì)是一個(gè)發(fā)展與危機(jī)并存的時(shí)代，大多數(shù)國家都處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期，可是隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能量的消耗也日益加劇，隨著化石能源的大量消耗，當(dāng)今世界面臨著能源和環(huán)境的雙重危機(jī)，作為不可再生資源，煤炭、石油等化石能源的全球儲(chǔ)備在急劇下降，經(jīng)濟(jì)成本在飛速上升，而環(huán)境也在遭受著嚴(yán)重的破壞。在所有能源消耗項(xiàng)目中，建筑消耗所占比重最大，本文介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用及其節(jié)能研究。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng) 綠色建筑 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TU201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0128-01

近幾十年來，隨著傳統(tǒng)能源的日益消耗和污染加劇，為了保證社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)建設(shè)與發(fā)展，世界各國都在尋找新的能源，于是，儲(chǔ)量無限、干凈無污染、取用方便的太陽能進(jìn)入了人們的視線，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，并成為能源發(fā)展的必然趨勢。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)和綠色建筑

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)，是人類對(duì)太陽能這種儲(chǔ)量無限、干凈無污染、取用方便的新型能源的有效利用，光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成包括：太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、逆變器。

（1）太陽能電池板：光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏轉(zhuǎn)換裝置，把光能轉(zhuǎn)變成電能。（2）蓄電池：光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能儲(chǔ)存裝置，把太陽能電池板轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存起來。（3）太陽能控制器：光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制保護(hù)裝置，對(duì)系統(tǒng)的開關(guān)進(jìn)行控制，對(duì)蓄電池的充電放電進(jìn)行保護(hù)。（4）逆變器：光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化裝置，把蓄電池里輸出的直流電轉(zhuǎn)化成普遍使用的交流電，如轉(zhuǎn)換成220 V、110 V交流電。

1.2 綠色建筑

綠色建筑指的是在建筑的使用壽命內(nèi)，合理利用資源，保護(hù)環(huán)境，減少污染，響應(yīng)時(shí)代和諧、可持續(xù)發(fā)展的主題，即節(jié)省能源、節(jié)約資源、回歸自然。

（1）節(jié)省能源：對(duì)太陽能這種新興能源進(jìn)行合理利用，即把光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在建筑中。（2）節(jié)約資源：在建筑中需要用到的資源包括土地資源、水資源和建材資源，通過合理設(shè)計(jì)節(jié)約土地資源，通過減少裝修節(jié)約建材資源，通過合理用水節(jié)省水資源。（3）回歸自然：建筑外觀和色調(diào)與自然和諧統(tǒng)一，建筑系統(tǒng)合理高效，內(nèi)部裝修材料綠色無害。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用

2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑外墻體中的應(yīng)用

建筑的外墻體是和太陽光接觸面積最廣的，尤其是在高層建筑中，而大多數(shù)建筑為了保證美觀，外墻體材料采用的是玻璃幕墻，只具有圍護(hù)和裝飾的功能，可以把光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池板制成玻璃樣式，即保證了玻璃幕墻的原有功能，又能夠?qū)μ柲苓M(jìn)行合理采集。太陽能電池板在建筑外墻體應(yīng)用時(shí)，需要注意透明度的問題，保證建筑內(nèi)光線充足；需要注意傾斜角的問題，根據(jù)建筑的南北朝向保證電池板在太陽升起落下時(shí)都能夠充分吸收到太陽能。

2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑屋頂中的應(yīng)用

大部分的建筑屋頂都沒有得到充分的利用，作為綠色建筑，要把屋頂充分利用起來，因?yàn)榈乩韮?yōu)勢，屋頂設(shè)置太陽能電池板時(shí)就不需要考慮遮擋和角度的問題了，裝置起來沒有外墻體那么麻煩，同時(shí)還可以作為通風(fēng)管道的隔熱層和頂層建筑的遮陽板。太陽能電池板在建筑屋頂應(yīng)用時(shí)，需要考慮雨雪天氣對(duì)雨、雪、冰雹、雷電等自然災(zāi)害的防護(hù)問題，對(duì)于雨雪的堆積，可以采取設(shè)計(jì)屋頂傾角的方式解決，既增加了屋頂?shù)挠^賞性，擺脫了傳統(tǒng)的平底、角頂?shù)臉邮剑纸鉀Q了雨雪的堆積問題。電池板可以選用具有一定強(qiáng)度的材料生產(chǎn)，抵擋強(qiáng)度不大的冰雹，并做好防雷措施，避免雷電災(zāi)害造成太陽能電池板的損害。

2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑天窗中的應(yīng)用

天窗在建筑中的主要作用有兩個(gè)：一個(gè)是采光；另一個(gè)是防止局部露天建筑受到陽光直射。在天窗中應(yīng)用太陽能電池板，不僅能夠起到采光和遮陽的效果，而且還能夠利用收集到的太陽能，為建筑提供照明電力。太陽能電池板在建筑天窗應(yīng)用時(shí)，需要考慮采光率，可以設(shè)計(jì)成井格型利用折射原理進(jìn)行立體采光，同時(shí)在設(shè)計(jì)天窗的傾斜角度時(shí)，同樣需要考慮到防雨雪堆積的問題。

2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑其它建筑元素中的應(yīng)用

太陽能電池板完全可以用在遮陽板、遮雨板和窗戶玻璃等建筑元素中去，可以把不透明的太陽能電池板作為遮陽板，同時(shí)用太陽能電池板代替窗戶的遮雨棚，這樣不僅滿足了遮陽避雨的需求，還對(duì)太陽能進(jìn)行了有效采集。太陽能電池板在建筑元素中應(yīng)用時(shí)，都需要充分的考慮防雨雪堆積、防火、防雷、防撞擊等問題。

3 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的節(jié)能分析

3.1 節(jié)能效果

綠色建筑中使用了光伏發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)能效果是十分顯著的，最直接的效果就是充分的吸收了太陽能，為建筑提供了大量的電力供應(yīng)，節(jié)省了建筑的電網(wǎng)供電。其次，太陽能電池板用作遮陽板和天窗等，不僅具有原有的功能，而且由于其能夠?qū)μ柟廨椛溥M(jìn)行吸收，導(dǎo)致它的隔熱效果更強(qiáng)，降低了炎夏天氣建筑內(nèi)部的氣溫，減少了空調(diào)制冷的負(fù)荷，間接的節(jié)省了能源的消耗，尤其是建筑對(duì)電工供電需求降低了，我國的電網(wǎng)供電以火電廠發(fā)電為主，這就相當(dāng)于降低了煤炭資源的消耗，減少了廢氣排放，降低了對(duì)環(huán)境的污染。

3.2 節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益

光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是，安裝成本高，運(yùn)營成本低，即一次消費(fèi)，長久享受。比如，在建筑中安裝一個(gè)400 kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年可發(fā)電約400000 kW·h（千瓦時(shí)），整個(gè)系統(tǒng)的材料費(fèi)、安裝費(fèi)、人工費(fèi)等合計(jì)需要約400萬，目前我國商業(yè)用電為1.5元/kW·h，相當(dāng)于一年節(jié)省了約60萬元，只需要不到7年即可收回成本，而光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命是25年，這就意味著，在未來的18年里，光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)為公司企業(yè)節(jié)省了1080萬元的電費(fèi)，去除日常維護(hù)和維修，也約有近900萬的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

綜上所述，光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑中的使用是十分有必要，也是十分有意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，同時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于打造綠色建筑起到了十分重要的作用。當(dāng)今我國各多層、高層建筑，應(yīng)該加快對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的改造進(jìn)度，早日實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的世界性戰(zhàn)略目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張麗娟，田國華，劉偉，等.太陽能技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用及節(jié)能分析[J].江蘇建筑，2013（5）：97-99.

[2] 鄒穎.綠色建筑并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].建筑電氣，2013，32（2）：29-34.

[3] 張津奕，劉軍，劉祖玲，等.綠色建筑的探究與實(shí)踐—— 天津市建筑設(shè)計(jì)院科技檔案樓設(shè)計(jì)[J].建筑學(xué)報(bào)，2011（3）：99-102.

[4] 張津奕，劉軍，劉祖玲，等.綠色建筑的探究與實(shí)踐—— 天津市建筑設(shè)計(jì)院科技檔案樓設(shè)計(jì)淺析[J].中國勘察設(shè)計(jì)，2012（8）：72-76.