光伏發電系統在綠色建筑中的應用及其節能

王寧++康蘭清

摘 要：光伏發電系統在綠色建筑中的應用能夠有效提升綠色建筑自身性能，無論是舒適度還是節能性都將能夠有效提升。該系統在綠色建筑中的應用已經成為今后發展的必然選擇。本文將結合光伏發電系統自身的概念來探討其在綠色建筑中的具體應用情況以及如何實現節能。通過本文的分析將能夠使得人們對此能夠有深入認識。

關鍵詞：光伏發電；綠色建筑；屋頂

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0009-02

當前能源形勢日益緊張，人們面臨的問題也越來越多。傳統石化能源已經難以滿足人們不斷高漲的能源需求。在此種背景下開發新能源，尤其是開發太陽能就成為緩解能源緊張的重要趨勢。從建筑行業自身情況來看，綠色建筑已經成為該行業未來發展的必然趨勢。節能是綠色建筑的典型特征，為了實現節能，在工作中就要應用到光伏發電系統，光伏發電系統在實際工作中的應用對于實現綠色建筑的理念具有重要地促進意義。

1 光伏發電系統的概念

了解光伏發電系統自身的概念是實現科學應用的重要前提，所謂光伏發電實際上就是要根據光生伏特效應利用半導體把太陽能轉換成電能。這項技術的本質實際上就是一種能量轉換技術。完整的光伏發電系統主要包括控制器、太陽能電池板、保護裝置、逆變器以及自動轉換開關。這些元器件在光伏發電系統中發揮著各自不同的作用。太陽能電池板是其核心不見，該部件的主要功能就是要太陽能轉化成電能并進行儲存。

在實際工作過程中太陽能是會正常發電的，此時控制器會把太陽能轉換成電能并引入到蓄電池中，此外控制器還將能夠控制逆變器從而給家用電器進行供電。到了晚上太陽能電池板將會停止發電，此時主控制器就能夠控制逆變器把蓄電池當中的電能轉換成交流電，此時就能夠給家用電器進行有效供電。在實際工作中應該看到當蓄電池電量不足或者是光伏發電系統一旦出現故障之后，此時控制器就會電路自動切換到正常電網供電線路當中。這樣就不會對人們的正常用電造成影響。

2 在綠色建筑中的應用

從當前的實際情況來看光伏發電系統已經被應用到了綠色建筑的各個部位當中，在實際工作中所發揮的作用也是不一樣的。

（1）在屋頂中的應用。光伏發電系統在綠色建筑屋頂中的應用，目前利用程度還不高，還有待深化。在實際應用過程中則是可以充分利用建筑屋頂的地理優勢，把太陽能電池板設置在屋頂上。這樣角度和遮擋問題就無需考慮。與此同時太陽能電池板還能夠作為通風管道的隔熱層以及頂層建筑的遮陽板。

為了能夠保證其正常運行，在工作中對雨雪天氣所可能產生的影響就需要充分考慮進去，要采取適當保護措施。對于雨雪堆積的問題，在工作中主要是通過設計屋頂傾角的方式來解決。在選擇電池板的過程中要真正選擇一些具有一定強度的材料，這種材料要能夠真正抵擋不大冰雹等影響。此外還必須要做好防雷措施，雷電災害對整個光伏發電系統是會產生深刻影響的。這一點是人們在工作中不可忽視的。

（2）在公共照明工程中的應用。綠色建筑中公共照明是其中重要組成部分，占地要求大、對燈光亮度要求不高、分布面廣是公共照明工程的典型特征。常規電源輸電線路分布難度非常大，成本也比較高。同常規電源系統相比光伏發電系統則是根據實際環境組成的若干個獨立供電系統，構建這樣一種系統將能夠根據負債來確定供電系統容量。這樣就能夠根據綠色建筑自身要求來對公共照明系統進行科學調整和布局，這樣不僅在經濟上有優勢，同時景觀效果也將能夠取得非常好的效果。通過光伏建筑一體化產生電力不僅能夠給住宅小區用電，同時還能夠給公共設施諸如電梯、樓梯提供照明。

（3）在天窗中的應用。光伏發電系統在天窗中的應用也是近些年來的一種重要現象。在綠色建筑中天窗的主要作用是為了采光以及避免陽光直射到某一區域。如果在綠色建筑中天窗采用光伏發電系統將能夠真正提升采光遮陽效果，還能夠發電供建筑物使用。對于天窗光伏發電系統的設計，在工作中主要是要把太陽能電池板設計成井格型，同時還必須要能夠充分利用光的折射從而達到采光目的，要最終有效提升采光率。這是人們需要注意的一點。

（4）其他部位的應用情況。實際上光伏發電系統能夠在綠色建筑中應用在多個方面，遮陽板、遮雨棚都可以采用太陽能電池板。在這些位置的應用不僅能夠滿足建筑物自身的功能需求，同時還能夠實現太陽能發電，對于節約其他能源的消耗是具有重要意義的。在具體設計過程中則是應該注意到防雷擊、防撞擊、防水以及防火等問題。這樣做是為了能夠真正提升應用水平。

3 綠色建筑的節能

光伏發電對于實現綠色建筑的節能具有非常重要的意義。建筑能耗在很大程度上可以通過應用光伏發電系統從而達到降低目的。光伏發電系統對于綠色建筑的節能意義主要是體現在以下幾個方面：

（1）太陽能水泵。太陽能水泵本身是不需要蓄電池的，在工作中主要是通過太陽能電池板來直接帶動水泵工作。對于那些大型光伏水泵站而言通常是設置有逆變器的，在實際應用過程中則可以把太陽能電池板的直流電轉變成交流電，之后利用交流電機來帶動水泵工作。太陽能水泵運行費用低、壽命長、維修少是其典型優勢。在今后發展中這項技術所發揮的作用將會越來越重要。

（2）光伏遮陽構件。光伏遮陽構件通常是安裝在受陽光照射最強烈的部位。該部件的應用將能夠有效發揮其遮陽和發電這兩方面作用。從以往經驗來看光伏遮陽有自動跟蹤和固定兩種類型，固定光伏遮陽是根據建筑物的地理位置設計最佳的朝陽角度，有效地收集太陽能；自動跟蹤光伏遮陽是根據太陽高度角、方位角的變化，自動跟蹤最佳的朝陽角度，從而最有效地收集太陽能。

（3）光伏建筑一體化BIPV指的是光伏建筑一體化。BIPV是一種新能源利用方式，能將太陽能光伏發電與建筑相結合，利用了建筑屋頂的閑置空間，組裝太陽能光伏發電模塊，滿足或者補充電力需求。BIPV模式與建筑物幕墻相結合，以獲得更多的陽光和電力。BIPV在建設初期成本較高，隨著我國財政對BIPV項目的大力支持，我國將大幅擴大BIPV技術的應用。光伏建筑一體化的優勢是：清潔能源，節能并減少環境污染；太陽能光伏發電主要是依靠吸收太陽光來進行發電的，而以往的發電技術不是依靠燃燒煤炭資源就是水力發電，所以相比之下，太陽能光伏發電技術是一項清潔、無污染的技術；一旦市政發生特殊情況例如地震，太陽能光伏發電能夠滿足建筑的需求，不會因為市政電網的中斷而斷電。

（4）風能和核能在綠色建筑中的應用。風能利用成本低，建造費用同火力發電相比是非常低的。風能本身可再生且不會污染環境。這項技術的應用將有助于綠色建筑的節能。在科學技術快速發展的背景下核能在綠色建筑節能中的應用也將會起到越來越重要的作用。對于實現快速節能具有重要意義。

光伏發電系統在綠色建筑中的應用對于實現建筑節能，提升建筑物自身性能有重要意義。在今后工作中對于這樣一種系統應該進行深入研究。這樣做是為了能夠更有效地提升綠色建筑的實用性。

參考文獻：

[1]李水生，何韶瑤，蔡燕君，向正君.光伏發電與建筑一體化應用實踐[J].中外建筑，2010，01：135-137.

[2]路賓，鄭瑞澄，李忠，何濤，張昕宇，王敏.太陽能建筑應用技術研究現狀及展望[J].建筑科學，2013，10：20-25.

[3]馬一鳴.太陽能光伏發電的應用技術[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2008，04：301-305.