太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用研究與分析

宛翔

摘 要 目前我國(guó)建筑工程領(lǐng)域發(fā)展當(dāng)中，其能源消耗的情況也顯得愈發(fā)凸顯，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，目前，建筑工程領(lǐng)域能源消耗已經(jīng)占據(jù)社會(huì)整體能耗的約百分之三十左右，同時(shí)再加上施工材料生產(chǎn)以及運(yùn)輸能耗，更是已經(jīng)達(dá)到了百分之四十左右。所以，創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)，特別是在綠色建筑當(dāng)中充分運(yùn)用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，也成為建筑領(lǐng)域目前最顯著的發(fā)展趨勢(shì)，本文將結(jié)合特力珠寶大廈的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)運(yùn)作為例，深入探究太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng);綠色建筑;運(yùn)用探究

太陽(yáng)能作為如今當(dāng)下環(huán)保型可再生能源的核心運(yùn)用發(fā)展趨勢(shì)之一，也受到了全球各個(gè)國(guó)家的深度重視，諸如美國(guó)、日本等國(guó)家為代表的先進(jìn)科技國(guó)家也對(duì)于太陽(yáng)能展開(kāi)了充分化運(yùn)用。這當(dāng)中，在建筑工程領(lǐng)域之中，各個(gè)國(guó)家的政府主管部門(mén)以及相關(guān)的工程規(guī)劃工作人員都在全面運(yùn)作可持續(xù)的綠色建筑，而無(wú)疑如今太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是其中探究的重點(diǎn)所在，通過(guò)在綠色建筑當(dāng)中充分運(yùn)用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，可以更好實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目與新能源開(kāi)發(fā)的充分融合與共同發(fā)展[1]。

1項(xiàng)目工程概述

特力珠寶大廈項(xiàng)目的地下室用一年的時(shí)間，對(duì)于地下室B2、B3層車庫(kù)進(jìn)行了全面的升級(jí)改造。通過(guò)深入化改造，將以往的普通照明系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)變成為太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)。此次整體改造面積約76244.15平方米，參照已改造系統(tǒng)節(jié)能效果，預(yù)估月均節(jié)電量約為1000度。接下來(lái)將結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)作情況，來(lái)深入解析太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用[2]。

2太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)組成解析

太陽(yáng)能光伏發(fā)電運(yùn)作的核心機(jī)理便是光生伏特效應(yīng)，換而言之，就是當(dāng)太陽(yáng)光照射在一些相對(duì)特殊的材料之上，則會(huì)引發(fā)材料當(dāng)中的電分子產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而形成電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的效果。這當(dāng)中所提到的特殊材料，主要所指的是太陽(yáng)能電池，其是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的最基礎(chǔ)部件，其中包括有單晶硅、薄膜電池等[1]。

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)核心是由太陽(yáng)能電池板、管控器以及DC-AC逆變器等構(gòu)成。這當(dāng)中，太陽(yáng)能板是整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的基礎(chǔ)電源運(yùn)作系統(tǒng)，管控器以及逆變器則是當(dāng)中的管控防護(hù)系統(tǒng)。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)整體的架構(gòu)圖，如圖1所示。

（1）太陽(yáng)能電池板。一組太陽(yáng)能電池的電力運(yùn)作量相對(duì)有限，而在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的具體運(yùn)用進(jìn)程中，往往需要充分依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)作要求，將眾多太陽(yáng)電池組通過(guò)串聯(lián)以及并聯(lián)所構(gòu)成的電池系統(tǒng)，這便形成了太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池板是整體光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，借助其可以有效將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成為直流電能。現(xiàn)階段，太陽(yáng)能電池板運(yùn)作周期一般在二十到二十五年左右。

（2）蓄電池。蓄電池可以有效將太陽(yáng)能電池板當(dāng)中的電力進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)作，特別是到了夜間等沒(méi)有太陽(yáng)光的階段，或者是載荷需求高于太陽(yáng)能電池板整體所產(chǎn)生的電量時(shí)，可以將儲(chǔ)存的電力全面釋出，則可以充分滿足于載荷的調(diào)控需求，因此，蓄電池是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的核心存儲(chǔ)電能部件。現(xiàn)階段太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)大部分所運(yùn)用的是酸性蓄電池，針對(duì)性能要求相對(duì)較高的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，則可以運(yùn)作閥控式鉛酸電池。不過(guò)因?yàn)殡姵剡\(yùn)作周期相對(duì)有限，高容量的電池的價(jià)格相對(duì)較為昂貴。

（3）管控器。管控器對(duì)于蓄電池的輸入與輸出電力的條件進(jìn)行深入管控，同時(shí)依據(jù)載荷的電源需求來(lái)有針對(duì)性管控太陽(yáng)能電池板以及蓄電池對(duì)于載荷的電能輸出，管控器是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵管控環(huán)節(jié)，其可以充分保障整體系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)作，并且也可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)部件的使用周期。管控器主要包含蓄電池的過(guò)充電等防護(hù)電路。伴隨著光伏技術(shù)領(lǐng)域的全面化發(fā)展，管控器的功能也日趨豐富，如今最先進(jìn)的管控器甚至可以將以往的管控環(huán)節(jié)、逆變器進(jìn)行集成管控。

（4）逆變器。在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)當(dāng)中，倘若用戶終端為交流載荷，則需要充分運(yùn)用逆變器設(shè)施，從而將太陽(yáng)能的電池板所輸出的電流，或者是蓄電池所排放出的電流有效轉(zhuǎn)變成為載荷所需要的交流電。倘若是直流載荷，則不需要運(yùn)用逆變器進(jìn)行轉(zhuǎn)化運(yùn)作[2]。

3太陽(yáng)能與傳統(tǒng)能源的對(duì)比解析

（1）可再生。煤炭等不可再生能源的保有量在逐年迅速削減，據(jù)相關(guān)專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)的探究證明，目前全球的石油資源最多還可以開(kāi)采八十年左右，煤炭資源也不過(guò)還有大約一百年左右的開(kāi)采周期，因此為了今后的良性發(fā)展，也必須要探尋全新的可再生的環(huán)保型能源，而這當(dāng)中無(wú)疑太陽(yáng)能是最好的選用目標(biāo)。因?yàn)榭茖W(xué)家推測(cè)，太陽(yáng)在至少幾億年的時(shí)間里可以保障平穩(wěn)運(yùn)作，因此這也讓我們可以有充足的時(shí)間去探索和運(yùn)用太陽(yáng)能源，其也成為可再生能源的關(guān)鍵代表。

（2）綠色、環(huán)保。太陽(yáng)能可以有效將光能全面轉(zhuǎn)變成為熱能或者是電能，其技術(shù)線路為單純的物理模式，與以往能源的化學(xué)與物理的混合模式相比較而言，能源運(yùn)用不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。換而言之，也就是太陽(yáng)能在運(yùn)用的進(jìn)程中不會(huì)對(duì)于周邊的環(huán)境造成污染甚至是損壞，這也是如今全面運(yùn)用太陽(yáng)能的核心因素之一。

（3）分布式供能，穩(wěn)定性優(yōu)異。太陽(yáng)能的運(yùn)用可以充分轉(zhuǎn)變以往能源集中化的供輸方式，可以通過(guò)建筑物頂部鋪建太陽(yáng)能光伏發(fā)電板、制熱設(shè)施，從而有效構(gòu)成分布式的能量供輸架構(gòu)，互相之間互為關(guān)聯(lián)，在遭遇突發(fā)情況的時(shí)候，倘若相關(guān)區(qū)域遭遇損壞，也僅僅只是影響到此區(qū)域的太陽(yáng)能系統(tǒng)正常運(yùn)作，不會(huì)輻射到其他區(qū)域。因此，可以在最大程度上保障社會(huì)各種運(yùn)作活動(dòng)的全面開(kāi)展。

4綠色建筑中對(duì)于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作解析

基于綠色建筑的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)基本可以劃分為建筑附加光伏系統(tǒng)以及集成性光伏系統(tǒng)兩種。

基于綠色建筑的太陽(yáng)能光伏附加系統(tǒng)，其運(yùn)作核心是將光伏系統(tǒng)安置在建筑的頂部或者是外部墻面上，建筑物其作為光伏組件的基礎(chǔ)載體，往往起到了關(guān)鍵性的固定作用。光伏自身并不是建筑的整體構(gòu)成。換而言之，倘若拆除光伏系統(tǒng)之后，相關(guān)的建筑仍然可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)作，不會(huì)受到任何影響。建筑集成化太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)主要所指的是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與建筑物完全融合于一體，從而讓太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，成為綠色建筑架構(gòu)當(dāng)中的核心構(gòu)成環(huán)節(jié)，諸如太陽(yáng)能光伏組件與建筑屋面整體化、光伏組件與幕墻整體化等;倘若拆除建筑集成化太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，則相關(guān)建筑則無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)作。因此，可以將光伏組件視作為工程建設(shè)必要材料，而其必須要具備諸如堅(jiān)固性、耐用性、保溫性、防水性等諸多性能。綠色建筑集成太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是建筑光伏系統(tǒng)當(dāng)中的高級(jí)別運(yùn)用，光伏組件布置可以當(dāng)作建材，也可以實(shí)現(xiàn)有效的發(fā)電運(yùn)作，可以說(shuō)是一舉雙得，并且很好抵銷一部分的光伏系統(tǒng)運(yùn)作成本，有助于光伏系統(tǒng)的全面推廣。現(xiàn)階段，綠色建筑當(dāng)中太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的運(yùn)用模式主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）光伏組件與建筑物頂部一體化。因?yàn)榻ㄖ镯敳渴翘?yáng)光照射面積最廣泛的區(qū)域，并且相比于建筑的其他區(qū)域，其擁有著照射周期長(zhǎng)、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高的特征因素，在建筑物頂部安置太陽(yáng)能光伏組件可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的充分化運(yùn)用;光伏組件以及建筑頂部的整體化規(guī)劃，可以極大程度上削減高層建筑中，風(fēng)力對(duì)于光伏組件所帶來(lái)的負(fù)面性影響;光伏組件的材料可以吸收大量的太陽(yáng)能，建筑物頂部不需要隔熱材料。所以，和建筑物整體化的大區(qū)域光伏組件運(yùn)用，不僅是有效節(jié)省了成本，也對(duì)于建筑物自身起到了一定的美化效果，更是全面運(yùn)用的屋頂?shù)膹?fù)合性功能。

太陽(yáng)能瓦是太陽(yáng)能光伏組件與建筑頂部的另一種整體化模式。其可以如同瓦片一般直接鋪設(shè)到建筑物頂部之上，不需要特別安置任意的支架。太陽(yáng)能瓦的革新之處，就在于可以讓光伏系統(tǒng)與建筑頂部融化為一體，從而真正意義上形成建筑的整體化效果。

（2）光伏組件與墻體一體化。除了建筑頂部之外，建筑物與陽(yáng)光接觸最多的便是外墻。其可以運(yùn)用多樣化的墻體架構(gòu)以及材料，將光伏的組件充分布控在建筑物的外部墻體上，來(lái)科學(xué)運(yùn)用外部墻體收納的陽(yáng)光。如此不僅可以運(yùn)用太陽(yáng)能進(jìn)行電力輸出，同時(shí)也可以有效削減建筑墻體的溫度，也進(jìn)一步削減建筑室內(nèi)空調(diào)的冷載荷。

（3）光伏帷幕墻。光伏帷幕墻也是將光伏組件集成到玻璃材質(zhì)的帷幕墻當(dāng)中，有效打破了以往玻璃材質(zhì)的帷幕墻單一化功能，并且可以很好將某些有害因素?fù)踉诮ㄖ锉韺油獾奶?yáng)光，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電能供建筑物運(yùn)用，與此同時(shí)，此種復(fù)合性材料不會(huì)占用過(guò)多的建筑區(qū)域，從而也讓建筑物整體美觀性得以充分增強(qiáng)。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理進(jìn)行探究，并且深入解析目前太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在綠色建筑的具體化運(yùn)用，也進(jìn)一步證明了全面發(fā)展運(yùn)用可再生能源也是我國(guó)建筑工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，只有如此，才可以在保障建筑項(xiàng)目品質(zhì)的同時(shí)，也進(jìn)一步提升對(duì)周邊環(huán)境的防護(hù)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了建筑工程領(lǐng)域的可持續(xù)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐘輝.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2019（20）：213.

[2] 郗復(fù)緩，劉隴剛，楊振英.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用分析[J].居舍，2018（18）：175.