光伏新能源技術在建筑電氣節能中的運用

范宏宇

（山西山煤新能源開發有限公司 山西太原 030000）

引言

能源在我們生產生活中占有重要位置，但不可再生資源數量有限，可再生資源有的也需要經過千年、億年的時間再生。我們的工業生產不能因為沒有能源就停工，這會阻礙社會的發展，阻滯人類文明的進步。因此相關技術人員一方面研究如何減少能源利用，另一方面就是開發新能源，借助新能源污染低、數量多的優勢，滿足環境保護以及生產生活的能源需求。

1 光伏新能源技術的簡介

1.1 光伏新能源技術概念

太陽能是無污染的清潔能源，在轉化應用的過程中不會產生污染，建筑建設的過程中根據當地太陽照射規律以及太陽高度角合理設置太陽能設備就能實現資源利用。光電新能源發電技術是利用太陽能電池組件收集太陽能，然后把太陽能轉換成電能，再用光伏系統內部的逆變器將電能轉換成交流電。太陽發電系統由光伏電池組件、傳輸線、蓄能器、變流器或逆變器以及變壓器等構成，在這些組件的共同作用下實現能量的轉換。

1.2 光伏新能源技術應用原則

光伏新能源技術作為一種新能源使用技術，其應用的第一原則就是節能原則，建筑施工團隊在選擇施工材料時本著節能原則選擇節能效果好、質量高的低價光伏材料產品，這就需要材料采購人員廣泛了解節能材料的市場信息，使得材料應用后可以降低電力能源耗損；另一個就是控制建設施工的用電量，建筑施工周期長，需要長期照明，不合理的照明方式將會造成電力資源浪費，甚至產生光污染，因此需要管理人員合理控制施工用電量，使用節能照明燈，在夜間非施工階段及時調整照明強度[1]。

2 傳統建筑電氣節能設計存在的問題

2.1 照明設計問題

上文簡單提到了建筑施工用電量的控制，除此之外還要注意建筑應用過程中的照明節能設計，我們在生產生活中會大量用到電能，但是部分施工設計不合理，導致建筑內部的電氣設計存在弊端，一定程度上造成能源浪費，例如窗戶設計不合理，影響建筑的透光性，在白天也需要開設照明設備，再就是建筑內部使用的照明設備并非節能設備，電器功效大，消耗電能多。

2.2 監控設備不合理

當前人們對建筑的安全性也有很大的要求，建筑不僅承載著使用者的人身安全，還會影響人們的財產安全，所以為了滿足人們的需求，建筑內部需要安裝很多的監控設備，這些設備需要全天候運轉，消耗的電量也很多，再加上不合理的監控位置，導致監控數量過多也會增加建筑的電能支出。所以需要相關的安裝人員根據建筑的實際需求，合理安裝監控，注重監控的全面性不是只注重數量。

2.3 通風設計不合理

不合理的通風設計也會導致建筑用電量增加，在過去人們不合理的生產生活方式給環境造成了很大的污染，導致全球變暖，現在夏季溫度更高，因此人們對空調等設備的需求量增加，但是部分建筑中通風設計不合理，導致空調制冷時消耗的能源過多，造成資源浪費。因此需要設計人員根據建筑靈活設計通風位置，減少電能消耗。

3 光伏新能源技術在建筑電氣節能設計中的應用意義

3.1 環保效益高

光伏新能源技術最大的優勢就是環保效益高，生態環境是我們生存的基礎，近年來人們也認識到環保的重要性，政府以及環保組織都出臺了相應的政策、制度用來控制污染。常規能源例如石油、煤炭在使用時都不可避免產生污染，但是太陽能則不同，有陽光就可以完成發電的整個過程，而且在發電的過程中是非常安全沒有污染物產生。

3.2 成本較低

太陽能資源現在來說取之不盡用之不竭，只要太陽存在我們就可以持續應用。再加上我國地域遼闊，各地只要技術條件成熟就可以大量應用太陽能，借助光伏材料就可以實現能源的轉換。光伏材料放在屋頂或者建筑墻體的外部，通過合理的規劃不僅實現了資源地利用還提升了建筑的美觀性。根據筆者的研究發現部分光伏材料的價格較低，其應用可以降低建設成本。

3.3 節能效益高

光伏發電設備安置在建筑屋頂以及外墻上，不會占據太多的有效空間。筆者通過搜集的資料分析發現，普通居民生活用電量并不多，如果合理安排設備，白天借助太陽能轉化產生的電量就可以完全滿足人們用電的需求，而且到了夜晚蓄能電池可以持續供電，降低常規能源發電的用電量，進而減少了電網運輸中的損耗。

3.4 供電安全性增加

供電安全是我們非常關注的問題，我們的生產生活離不開電能的使用，一旦斷電就會給企業生產、個人造成很大困擾。但是光伏發電裝置只受太陽輻射的影響，相對而言發生故障的幾率不大，因此可以很好保證供電安全，而且設備的安全也具備很高的安全性。所以綜合多種因素考量，光伏發電技術效益較高。

4 光伏新能源技術在建筑電氣節能設計中的有效運用

4.1 光伏屋頂

光伏屋頂是常見的一種光伏新能源技術應用的一種方式，隨著社會的發展現代化建筑增加，我們在很多的高層建筑中都能發現光伏屋頂的“身影”，設備在屋頂上可以接觸的光照范圍大，緊貼屋頂結構安裝，減少風力的影響。而且其作為屋頂的一部分，減少了常規屋頂施工材料的應用，有很好的經濟效益[2]。

（1）就安裝面積而言，屋頂是建筑外立面的最大空閑面積，最為完備的位置，非常適合安裝光伏系統。

（2）在建筑物外表面，屋頂是吸收太陽輻射最多的地方，屋面水平面或傾斜面所獲得的輻射量，遠大于垂直立面上，特別是在高密度的城市，外墻被遮擋的情況非常嚴重，很多地方都不適合安裝光伏發電系統，即使安裝了，系統的效率也會受到很大影響。

（3）在建筑美學方面，屋頂安裝光伏系統對城市景觀影響最小，能夠大規模地安裝。盡管單獨的光伏建筑立面能夠達到很好的效果，但是如果大規模使用，勢必對城市景觀產生強烈的視覺沖擊。特別是對已建成區域，進行屋頂光伏改造的可能性遠大于對其對立面光伏改造[3]。另外，外墻光伏電池的反射光如果處理不當，會給地面行人和附近樓上的居民帶來眩光污染。

（4）屋面安裝光伏系統，相當于在陽光與建筑物之間增加了一個過渡層，可以提高建筑物的保溫隔熱性能，降低建筑物的能耗。

（5）太陽能屋頂技術也是最成熟的，安裝維護都很方便。費用也較低，具有大規模推廣的潛力。就全球范圍內大規模發展城市太陽能光伏技術的實例而言，以光伏屋頂為主。

4.2 光伏幕墻

光伏幕墻通常是指在建筑圍護結構的外表層將光伏發電技術與子相結合，或者將建筑維護結構直接取代，這是一種新型的能源方式，實現了建筑外幕墻技術與光伏發電新技術相互結合。這樣光伏幕墻就可以代替傳統的外墻面建筑材料，減少對環境的污染、節省能源的消耗；通常建筑物的屋頂面積比較窄小，這就可以修建太陽能墻面加以利用；可以有效的阻隔外界噪音的攝入，將傳統的圍護結構在隔音效果上的缺陷加以改善；可以降低墻體本身的溫度，遮擋陽光起到隔離熱度的作用，提高建筑物室內的舒適度；所以在建筑物設計光伏幕墻系統時，一定要結合自身的特點，根據當地的太陽輻射的特點，周邊環境的溫度特點相結合，充分考慮到建筑物與光伏幕墻相結合的優選方式，以及如何優化節能效果，真正合理的利用光伏幕墻給建筑物達到減少能源消耗的目的。

4.3 光伏大棚

農業大棚的光伏大棚也越來越多的應用到農產品的培養中，作用主要就是用于蔬菜生產，并隨著人們生活水平和質量的提升，逐漸得到廣泛應用。目前大棚已經在切花和盆花栽培、養殖業（養魚、養豬、養牛、養雞、養蠶等）、林業生產（培養觀賞樹木、林木育苗等）、果樹生產（栽培柑橘、冬棗、櫻桃、甜瓜、西瓜、草莓、葡萄等）等多方面得到應用。植物生長對光照、溫度的要求很高，光伏技術應用到大棚制作中，不僅增加了光照，其施工材料還能防風、防水，而且其中的PVB 夾膠膜吸收掉很多的紫外線，可以殺除害蟲。有效地提升了作物的產量，保證了作物的質量，有助于提升食品安全。

在農業大棚中應用光伏技術，實質上就是在建設大棚的過程中，與太陽能光伏發電系統充分結合，屬于一種綜合性農業開發模式，集太陽能發電、特色種植為一體。在相關調查結果中顯示，目前我國塑料大棚、日光溫室的建筑面積已經超過了200 多公頃。如果在農業大棚建設的過程中，將光伏發電看作是基礎，不僅僅能夠節約土地資源，同時利用光伏發電還能夠為植保設備、灌溉設備、補光燈、照明燈等設備提供電能，甚至能夠滿足周邊農戶的生活和生產需求。另外在農業大棚中，普遍存在著保溫、升溫等問題，特別是在夏季，很多蔬菜正常生長會受到嚴重影響，而通過使用光伏技術，紅外線能夠得到有效隔絕，大棚中不會進入過多的熱量，進而保證蔬菜能夠正常生長。同時在黑夜和冬季的時候，棚內紅外波段向外輻射程度也大大減弱，避免晝夜溫差過大，起到保溫的作用。

結語

建筑設計中重要的一環就是電氣設計，但是在傳統的電氣設計中存在較多不合理的地方，造成建筑內部能源的浪費，增加用戶費用支出的同時，還降低了用戶的使用體驗[4]。為此需要設計、施工人員提升自己的技術，遵循“綠色建筑”的理念，根據建筑所處環境，做好各個環節的節能設計，加強新能源的利用，減少對環境的污染。光伏新能源憑借其獨特的優勢，被應用到建筑建設的多個環節。