民用建筑節能與建筑設計中新能源的利用與研究

姜鵬

摘要：現階段，為了推進經濟建設的進一步發展，人們在煤炭、天然氣以及石油等能源的需求使用方面尤為劇烈，與此同時，這些能源的使用也加劇了自然環境的惡化，比如大氣污染、臭氧層空洞以及自然資源枯竭等問題，所以為了改善這一狀況，實現綠色經濟發展，新能源的開發迫在眉睫。在建筑行業中，光伏新能源在電氣節能中的應用尤為廣泛，它具有安全可靠、存儲電能、儲蓄發電且無污染等特性，主要通過光電效應將太陽能轉化為電能，從而進行發電，這種可再生能源的使用，不僅降低了建筑工程中電能的消耗，也促進了建筑電氣節能建設的可持續發展。

關鍵詞：光伏新能源;建筑業;電氣節能;應用研究

引言

面對日益惡化的自然環境，人類逐漸開始重視環境保護，并且找尋更好、更合適的方法進行發展。從建筑行業來講，建筑節能理念及建筑設計中充分利用新能源已經越來越得到人們的認可和推崇。建筑節能理念和建筑設計中的新能源利用可在保護環境的基礎上提高經濟發展水平。

1新能源在建筑節能與建筑設計應用必要性

隨著我國現代化發展進程速度的不斷加快，我國建筑行業也隨之邁上了發展的新高峰。然而，建筑行業快速發展的過程中，該行業對于能源的需求也在持續提升。有關統計資料表明，我國建筑行業所消耗的能源占比為大約30%。從我國的建筑能耗總體情況來看，住宅耗能與公共建筑面積的耗能比為1：15，而住宅能耗的產生主要集中在空調的使用與照明中。我國幅員遼闊，擁有著大量的自然資源，但我們還應當認識到我國的人均資源相對匱乏。面對不斷增長的能源需求問題，我們應當認識到當前我國面臨的能源緊張或者面臨枯竭問題。為了能夠助力建筑行業的可持續發展，我們需要對新能源革命進行未雨綢繆，加快新能源技術與建筑設計的融合進程，不斷提高建筑節能技術的應用水平，以便使其更好地服務于我們的社會建設[1]。

2光伏新能源技術的簡介

2.1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。

2.2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。

3新能源在建筑設計中的應用

3.1太陽能電池板的選擇

對建筑光伏新能源系統的建設而言，其最為核心的組件便是太陽能電池板。太陽能電池板直接關系到光電系統對太陽能的轉化效率，目前常用的太陽能電池板有晶硅和非晶硅兩種，在實際的建設過程當中，應當根據建筑電氣系統的實際需求，選擇合適的太陽能光伏組件，以滿足建筑電氣系統在電壓、功率以及電流等方面的要求。

3.1.1晶硅太陽能電池

晶硅太陽能電池是當前建筑光伏新能源技術中最為常用的、也是最為成熟的電池材料，從光伏新能源技術誕生之處，就占據著主導地位。晶硅太陽能電池又有單晶硅和多晶硅之分，其對電太陽能的轉化效率不同，單晶硅轉化效率通常在14-18%之間，而多晶硅的轉化效率多在11-16%之間。晶硅太陽電池轉化效率雖然不錯，但同時其生產成本卻十分高昂，因此當前對于晶硅太陽能電池的研究，主要致力于降低成本和提高光電轉化效率方面，隨著技術的不斷完善，晶硅太陽能電池轉化效率已經提高到了22%以上，進一步確認了其主導地位。

3.1.2非晶硅太陽電池

非晶硅太陽有著成本低、重量輕的優勢，便于大規模進行生產和安裝，但是由于其材質的原因，使得其光電轉換效率一直保持一個較低的水平，通常情況只有6-10%的轉化效率，遠遠低于晶硅太陽能電池[3]。不僅如此，非晶硅太陽能電池隨著使用時間的延長，其光電效率還會出現衰減，表現出極強的不穩定性，因此在建筑光伏新能源系統中的應用極少。非晶硅太陽能電池若是在技術上能有重大突破，憑借其弱光感應好的優勢，有望在建筑光伏新能源建設中得到一定的應用。

3.2設備的安裝及維護

在設備安裝方面，一是考慮其最大的運行效率，選取采光性能的較好的區域作為安裝空間，此外，在沒有遮陽障礙物的條件下，安裝電池板也要保證其傾斜角度，所以在安裝時要根據當地的地形、外墻的形狀以及屋頂的造型等方面對電池板的傾斜角度進行詳細的計算安排，從而提高采光性能，優化使用光伏新能源技術;二是考慮其設備的安全維護，在安裝過程中考慮其環境特性，比如：安裝環境、當地天氣狀況等，從而采取一系列的防護措施，防止安裝運行中的碰撞問題以及惡劣的天氣因素，比如在雷電多發地區，對光伏幕墻的防護就要加強防火防雷設施的使用，此外，對整個光伏新能源發電系統的維護，相關工作人員要定期檢查，從而保證供電設備的安全性、可靠性以及穩定性[4]。

3.3光伏屋頂

（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[4]。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。

4結束語

綜上所述，從建筑行業來講，建筑節能理念及建筑設計中充分利用新能源已經越來越得到人們的認可和推崇。建筑節能理念和建筑設計中的新能源利用可在保護環境的基礎上提高經濟發展水平。

參考文獻：

[1]王英.建筑節能與建筑設計中新能源的利用[J].工業B，2017（7）：287.

[2]王靜.淺談建筑節能與建筑設計中的新能源利用[J].工業C，2016（5）：114.

[3]王玉卓，姚源淵，朱玉平.淺談建筑節能與建筑設計中的新能源利用[J].建材與裝飾，2016（37）：87-88.

[4]王云冰.建筑節能與建筑設計中的新能源利用研究[J].中華民居（下旬刊），2013（27）：68-69.