智能綠色建筑光伏發電技術的應用要點及效果分析

孟慶鑫

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

在工業革命的推動下，綠色發展理念獲得了人們的廣泛認可，在推動經濟發展的過程中，需要采取更多有效的措施，對生態環境的平衡進行維護，實現經濟社會的可持續發展。在建筑行業的發展中，建筑設計師為了更好的提升建筑項目的生態性與智能性，不管是在建筑材料選擇，還是在建筑設計中，都需要盡可能的節約資源，實現生態環境的保護，為人們營造綠色健康的生活空間[1]。光伏發電技術能夠將光能轉化為可使用的電能，將光能這種新能源的價值充分發揮出來。通過將光伏發電技術與智能綠色建筑進行有效結合，能夠更好的落實科學發展觀，實現人類社會的可持續發展。

1 智能綠色建筑發展現狀

在科學技術快速發展的過程中，綠色智能建筑的應用也愈加廣泛，在現實應用中，綠色智能建筑指的是以建筑作為平臺，開展自動化、智能化辦公，同時做到系統服務管理優化以及通信網絡集中化的建筑方式[2]。在綠色智能建筑中，需要強調綠色環保理念的融入，為人們營造一個安全、舒適、干凈的辦公環境與生活空間。由此可見，在智能綠色建筑行業的發展中，需要從智能與綠色兩方面出發，彌補傳統建筑行業發展中存在的不足。

近年來，我國在智能綠色建筑發展方面已經取得了顯著成就，在政府主導下，構建了比較系統的智能綠色建筑體系，同時在全國范圍內推行。從上世紀九十年代開始，我國就著手推廣建筑節能，同時在城市規劃、建設與管理信息系統方面提供支持，在二十一世紀初，建設部頒布了《全國綠色建筑創新獎管理辦法》，提出了在全國范圍內開展綠色建筑與智能建筑的想法，2005年開始在各大城市中進行推廣[3]。在經過十余年的發展以后，部分城市已經構建了一體化開放式監測控制系統，將計算機技術的優勢發揮出來，對室內溫度、能源消耗等進行快速追蹤，同時對運行系統進行優化，最大限度上實現建筑項目的節能環保。

但是從我國目前建筑行業的發展來看，智能綠色建筑依舊處于起步階段，不管是在應用效果還是在普及率上都存在一些不足，更多的集中在一線城市的大型企業事業單位以及政府機關項目中，但是對于中小型企業以及居民區來說，智能綠色建筑的應用十分有限，特別是在三四線城市中，差距更為明顯。在建筑行業的發展中，智能綠色建筑已經成為了其中比較先進的技術，但是在具體應用中依舊會產生較大的能源消耗，為了解決這些問題，必須要加大技術投入，從而開發出更為先進的技術裝備，借助各種清潔能源，例如光伏發電技術等，為建筑行業的可持續發展提供保障，營造更為良好的發展環境。

2 光伏發電的基本原理

光伏發電系統指的是將太陽能轉化為電能的一種新型能源技術，主要是在陽光的作用下，借助太陽能電池板，將其轉化為電能，然后借助充放電控制器，進行蓄電池組的充電，在負載適宜的狀態下，實現直接供電[4]。如果系統當中設置交流負載，則需要借助直交流逆變器，將直流電轉換為交流電，為日常使用提供便利條件。對于這一系統來說，其重要構件主要為控制器、伏電池組件、蓄電池組、逆變器以及測量設備等，其中光伏電池組件能夠實現太陽輻射向電能的轉換，在組件功率方面，必須要嚴格的按照負載標準?？刂破鞯脑诠夥l電系統中起著至關重要的作用，可以預防蓄電池組因為充放電過度，縮短使用壽命的問題。如果在系統當中出現了交流負載，則需要借助逆變器，對直流電進行轉換，形成符合負載需求的交流電，同時在充放電控制器的幫助下，實現電能的入網。蓄電池組主要是進行電能的儲存，保證能夠隨時為負載供電[5]。智能化測量設備則可以測量系統中的重要參數，開展遠程信息傳輸與遙控。

3 智能綠色建筑中光伏發電技術的應用優勢

為了實現建筑設計的環保安全、節能高效，達成可持續發展的戰略，必須要推動智能綠色建筑與光伏發電技術的融合，發揮出其在建筑行業中的優勢。

3.1 實現能源節約計算體系構建

對于綠色智能建筑系統的發展來說，需要搭建多科技共聯的系統，將多種能源技術參數融入其中，多方面的檢測能源、環境、生態、技術以及安全等要素，從而構建共同的生態管理系統，對各種能源消耗進行計算，實現資源安全與環境保護之間的結合[6]。而在光伏發電技術的應用中，為了更好的滿足智能綠色建筑的發展需求，需要構建共聯模式控制模型，將各個技術部件之間進行并聯操作，進而控制能源節約度，同時計算綠色智能數字。在控制器中樞中，能夠完成數據的轉換處理工作，為智能綠色建筑的發展提供科學的能源節約計算體系。

3.2 多學科交叉優勢

在現代智能綠色建筑的發展中，通過融入光伏發電技術，可以發揮出多學科交叉的優勢。此類技術的發明與應用，需要多種學科的支持，包括環境、生態、土木、能源以及信息等，涉及到各種各樣的專業知識，必須要組建專業的團隊，由學科領頭人來共同制定相關方案。對于任何一個團隊的構建，都需要開展多方位的考量與安排，從而形成統一的體系，在智能綠色建筑學科的發展中，必須要對各項學科進行綜合考量設計以后，才能發揮出應有的作用。因此，在智能綠色建筑的發展中，光伏發電的學科優勢比較明顯，在多學科共同參與的基礎上，可以構建更為科學的框架結構體系，實現技術應用效率的提升。

3.3 保護環境與減少能源消耗

相較于傳統建筑行業的發展來說，智能綠色建筑的應用，需要從生態環保的角度出發，對建筑行業的發展進行變革，而光伏發電技術的應用，可以起到明顯的保護環境以及減少能源消耗的作用，體現出自身在生態環保以及高效節能中的優勢。對于光伏發電智能綠色建筑體系來說，可以實現多學科與多領域之間的交互，不僅在智能性能方面提出了嚴格的要求，同時可以構建更為人性化的建筑體系，落實以人為本的原則。與此同時，光伏發電技術可以提升智能綠色建筑的安全性與舒適性，彌補傳統發電方式中的不足，在不消耗大量不可再生能源的同時，強化環境保護，營造安全舒適的環境。

4 智能綠色建筑中光伏發電的應用

4.1 屋頂應用

在智能綠色建筑的發展中，光伏發電技術的應用的最大化， 需要建立在光能充分利用的基礎之上，屋頂作為絕佳的部位，可以將自身的地理優勢發揮出來， 減少角度以及遮擋問題的困擾，實現光能利用率的提升。 由于在光能發電處理以后，能夠有效的進行熱量的隔絕，從而實現頂部通風管道隔熱效果的改善， 這樣就可以有效的降低屋頂隔熱處理的費用。但是為了保障太陽能電池板的正常運行，必須要采取一定的保護，避免極端天氣造成危害，同時在太陽能電池板選擇的時候，應該充分保障其材料強度，在面對雷電災害的時候，可以最大限度上降低損害，提升使用壽命。太陽能瓦作為屋頂瓦版與太陽能光伏電池的結合體，能夠實現建筑與太陽能的有機統一，在直接鋪設到屋頂以后，不需要進行支架的安裝，效果更佳。

4.2 公共照明工程應用

在現代建筑行業的發展中，公共區域照明已經成為了智能綠色建筑施工中必須解決的問題，由于公共區域的面積廣闊，同時燈光設置比較分散，這就造成在常規電源線路的鋪設中，會產生較大的浪費，同時也會增加工程量。在線路增加的情況下電能的消耗也會大大提升，如果出現線路故障的情況，檢修難度加大，影響了智能綠色建筑水平提升。這就需要借助光伏發電系統的優勢，保障公共區域照明的供電，構建獨立化的照明線路，在白天不需要照明的時候，可以利用太陽能電池板來發電，然后將電能儲存起來，晚上用于照明系統供電。這樣既可以減少人力與物力的消耗，同時可以降低照明系統的檢修難度，起到節約能源的效果，實現資源利用的最優化。

4.3 天窗應用

在智能綠色建筑的設計過程中，為了更好的防止部分區域的陽光直射，實現良好采光，應用了許多的天窗，對光源進行合理調控。如果采用光伏發電系統來代替傳統的天窗材料，可以在優化遮陽與采光效果的同時，最大限度上的利用光源，同時其所生產的電能，可以為整個建筑項目供電，實現能源節約。在這一項目的實施中，需要對傳統太陽能電池板的形狀進行調整，形成井字形，為了實現采光良好，還需要充分利用光的折射，從而取得良好的采光效果，提升采光率，改善住戶的居住環境。在光伏板天窗中，應該借助透明、半透明等類型的光伏板，彼此之間的相互配合，在保證采光的同時，形成多樣化的天窗造型。除此之外，必須要充分的考慮防雨與防雪的要求，對天窗的傾斜度進行合理設計，避免因為積水或者積雪情況，影響太陽能的使用壽命。

4.4 其他部位的應用

對于光伏發電板來說，其在安裝的過程中對于環境的要求相對較低，在智能綠色建筑的應用中，可以在多個部位安裝，包括遮雨棚、遮陽板、涼亭等，在進行太陽能發電板的安裝以后，不僅不會對設施原有的功能產生影響，同時還可以起到遮擋輻射的作用，延長設備的使用壽命。通過選擇不透明的太陽能光伏板，安裝在窗戶上，起到陽光隔板以及遮陽棚的效果，能夠在創造電能的基礎上，實現建筑美觀度的提升，同時可以實現室內光環境的改善。在這種情況下，可以更好的契合綠色環保的理念，但是在具體應用中，必須要對一些突發情況進行防范。比如在進行太陽能發電板安裝的時候，需要充分考慮防雷擊、防火、防碰撞以及防水等方面的因素，解決一些潛在的風險，從而實現光伏發電系統的高效利用，實現智能綠色建筑的可持續發展。除此之外，對于高層與多層建筑來說，建筑外墻與太陽光之間的接觸面積最大，這就需要充分借助墻面，進行太陽能的收集，將光伏系統與外墻體相結合，既可以實現建筑墻體溫度的控制，又可以緩解空調的負擔。

5 智能綠色建筑中光伏發電技術的應用效果

5.1 技術節能效果

在智能綠色建筑中，光伏發電技術的應用，可以起到節約能源的效果，通過合理的利用太陽能，有效的降低建筑對于其他能源的需求，進而起到節省供電成本的作用。 此外，在光伏發電設備的作用下，可以有效的吸收太陽能，在夏季的時候起到降溫的作用，居民在這種環境下，能夠減少空調的使用量，進而實現能源消耗的降低。所以說，在光伏發電技術的應用下， 可以實現能源的有效節約，同時控制我國的火力發電成本，在降低污染的同時，實現了煤炭資源的節約。

5.2 技術經濟效益

在我國社會經濟快速發展的過程中，各項科技水平也不斷提升，在光伏發電技術方面已經形成了完整的技術體系，成本在不斷地降低，可以大范圍的推廣。盡管對于光伏發電設備來說，其安裝成本相對較高，但是在投入運營以后，后續的維護成本很低，基本不需要過多的維護，只需要在出現故障以后進行檢修。在目前的技術條件下，光伏發電設備在安裝運行7年以后，就可以實現成本的回收，在后續18年的使用年限下，可以創造巨大的經濟效益，節省大量的電費。在一套499kW光伏發電系統中，除去維修等費用以外，能夠創造近千萬的經濟效益。

6 結 語

為了更好的推動社會主義生態文明建設，推動社會的可持續發展，必須要積極的促進智能綠色建筑的發展，轉變傳統建筑行業發展模式，實現資源節約，生態環保。在這一過程中，需要積極的推動光伏發電技術與智能綠色建筑之間的結合，在屋頂、天窗、公共照明以及其他部位中應用光伏發電技術，構建系統化的光伏發電體系，充分挖掘其自身的節能效果與經濟效果，為智能綠色建筑行業的發展注入新的活力。