光伏發電系統在綠色建筑中的應用研究

陳維熙

（湖南六建機電安裝有限責任公司，湖南 長沙410015）

根據目前的社會發展狀況來看，能源問題是一個非常突出的問題。傳統的化石能源雖然在很大程度上促進了我國社會經濟的發展，但是，其在發揮作用的同時造成了很多的生態環境問題，使整個生態系統受到負面影響。面對能源危機，人們必須積極開發清潔的可再生能源并且充分利用新能源。太陽能是可再生新能源之一，并且具有可持續性和較強的經濟性。光伏發電系統就是充分利用太陽能，存儲電能并且對電能進行傳輸和利用，光伏發電系統具有可持續發展性能。而設計綠色建筑，就必須秉持著保護能源以及環境的原則，使人們生活在自然友好的環境中。將光伏發電系統應用到綠色建筑中，可以最大限度地去節約傳統化石能源，改善能源的結構，保護生態環境，對于人們的生活以及社會的發展有著非常重要的意義。

1 光伏發電系統基本原理

光伏發電系統是利用太陽能電池將太陽能轉換成電能的發電系統。光伏發電系統的基本原理是在陽光的照射之下，太陽能電池板產生電能，隨后對蓄電池進行充電，在合理的條件之下可以直接供電。在光伏發電系統中，如果存在交流負載，那么就必須采用逆變器將電流轉化為交流電使用。光伏發電系統主要由控制器、蓄電池、光伏電池組件以及逆變器組成。控制器主要控制蓄電池的使用壽命，避免電池過度使用。光伏電池組件則將太陽能轉化成為電能。逆變器的作用就是將直流電轉化為所需要的交流電。蓄電池的主要作用是儲存電能，從而達到供電的目的。

2 綠色建筑基本情況

在整個建筑行業中有一個全新的概念——綠色建筑。綠色建筑不同于傳統建筑中的綠化觀念，指的是充分利用不同的自然資源來維持整個建筑的運行工作，是一種對生態環境危害很小甚至沒有危害的建筑模式。因此，相關工作人員在對綠色建筑進行設計的過程中，要充分地考慮到能源的節約問題，保護生態環境。

綠色建筑有幾個突出的特點：（1）綠色建筑對于資源的使用效率非常高，這就促使對于資源的消耗量非常少。如土地以及建材等資源，綠色建筑利用是非常少的，而對于這些資源的利用率卻是很高的。因為在綠色建筑的建設以及規劃過程中，對于不同的資源采取不同的技術手段，因此對于這些資源都能夠比較合理的運用。（2）對傳統能源的消耗最低。像煤炭以及天然氣等，綠色建筑對其沒有過多的依賴，而綠色建筑運行過程中所涉及到的一些電能等資源，可以充分的利用太陽能進行轉化。（3）綠色建筑所追求的是和自然生態環境和諧相處，除了綠色建筑的外觀符合自然環境的要求，在具體的運行過程中對自然生態環境起到一定的保護作用。

將新能源太陽能通過專業的技術手段轉化成電能是光伏系統整個運行過程中最主要的工作內容。光伏發電系統將太陽能轉化為電能給綠色建筑提供了電力，可以在很大程度上減小電網對于建筑的供電量。除此之外，光伏發電系統也可以將陽光吸收利用，從而提高綠色建筑外部的隔熱功能，在夏季減小了空調的冷負荷量，從某種程度上來講，減少了環境污染。光伏發電系統的安裝成本雖然較高，但其運行成本是非常低的，成本能在短時間之內收回。因此，光伏發電系統有著非常高的經濟效益以及社會效益，對于社會環境效益來講也具有重要的促進作用。

3 光伏發電系統在綠色建筑中的具體應用

在綠色建筑中，充分的應用光伏發電系統，對于綠色建筑有著非常重大的意義。將光伏發電系統和綠色建筑有機的結合在一起，按照組件安裝的方式，相關計算公式：

電池組件串聯數＝系統工作電壓（V）×系數

電池并聯數＝蓄電池總容量／蓄電池標稱容量

再進行有機的融合，包括對太陽能屋頂以及太陽能天窗、太陽能墻體以及太陽能的頂棚等安裝。光伏發電系統在綠色建筑中的應用，在具體的設計過程中應該根據綠色建筑不同的要素，采取不同方式進行融入。

（1）在綠色建筑的天窗安裝中充分應用

在綠色建筑中，天窗的設計尤為重要，因為天窗直接影響了綠色建筑的采光效果以及有效避免陽光直射。通常來講，天窗影響建筑的采光效果以及遮陽作用。在綠色建筑的天窗設計過程中，充分地應用光伏發電系統，可對建筑的采光效果以及遮陽效果起到非常大的作用，除此之外，光伏發電系統也可以充分發揮自身發電作用，對綠色建筑進行供電。在具體的天窗設計過程中，將太陽能電池板按照一定的規律和規則設計為井格形，充分利用光的折射原理，從而促進建筑物的采光，大大地提高建筑物的采光率。與此同時，對綠色建筑天窗的傾斜角度應該進行精準的分析和計算，再進行定位，這樣便可以提高太陽能電池板的發電效率。

（2）在綠色建筑的外墻中充分應用

綠色建筑物的外墻設計尤為重要，因為建筑的外墻和太陽光接觸的面積是最為廣泛的。因此，大部分的綠色建筑充分利用這一特點，將太陽能轉化為電能使用。這和現代建筑物中的玻璃幕墻設計目的一樣，一些設計人員充分利用光伏發電系統中的太陽能電池板，設計成玻璃幕墻的形式。這樣不僅可以對建筑物的外觀起到一定的美化作用，而且可以充分地采集太陽光，將太陽能轉化為電能來使用。綠色建筑也因此可以減少能源的消耗，促進可持續發展。

（3）在綠色建筑的屋頂設計過程充分利用

在綠色建筑物中，與綠色建筑物的外墻接觸陽光面積相比，屋頂相對來說與陽光接觸面積較小。在建筑物的屋頂安裝太陽能電池板時，必須考慮到這個問題，充分考慮安裝的角度，使太陽能電池板更加方便地安裝。對于光伏發電系統的利用過程中，相關設計人員應該考慮到光伏發電系統的使用壽命以及一些自然災害對于整個系統運行的影響。常見的自然災害包括大風、雷電以及雨雪等。針對雨雪天氣，應該調整屋頂的傾斜角度，通過這種方法可以保證雨雪堆積程度較小。針對雷電天氣，也應該做好一定的防護工作，在綠色建筑物的相關位置設置專業的防雷裝備，而且對于太陽能電池板的制作材料也應該選取具有防雷作用的高強度材料。針對大風自然災害，應該保證光伏發電系統太陽能電池板的質量，以及安裝的穩固性。

（4）綠色建筑其他部分的光伏發電系統的應用

除了上述部分光伏發電系統的利用之外，綠色建筑中還有其他部分應用了光伏發電系統。有一些綠色建筑的遮陽板就是采用太陽能電池板，除此之外，光伏發電系統的太陽能電池板還有一定的遮雨作用，滿足了綠色建筑物的其他功能要求。充分的應用太陽能，通過光伏發電系統進行發電，節約了傳統能源。無論在綠色建筑物的哪一個部分應用光伏發電系統，都要考慮設計的安全性，從而保證綠色建筑運行過程中可以安全穩定的發揮其作用。

5 結束語

光伏發電系統的應用，對于綠色建筑產生了一定的經濟效益以及社會效益，同時也對綠色建筑發揮綠色理念起到一定的推動作用。在設計綠色建筑的過程中，應該充分體現保護生態環境的理念，促進先進科學技術的完善，與綠色建筑結合在一起。光伏發電系統在綠色建筑中的應用，節約了傳統能源，對于資源節約型社會的建設起到促進作用，在今后的發展過程中，必須不斷地開發并且利用新能源。