建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)的運(yùn)用

楊臻

（中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著全球能源危機(jī)加劇和環(huán)保意識提高，建筑電氣節(jié)能問題日益受到關(guān)注。傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計存在能源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題，亟需采取新節(jié)能手段。光伏新能源技術(shù)是近年來備受矚目節(jié)能手段之一，其運(yùn)用在建筑電氣中應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢。光伏屋頂、光伏幕墻、光伏溫室等技術(shù)的應(yīng)用，可有效地減少建筑用電量和能源消耗，同時具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、安全環(huán)保、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文將對建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行詳細(xì)論述，旨在為建筑電氣節(jié)能提供新的思路和方向。

1 光伏新能源技術(shù)概述

1.1 光伏新能源技術(shù)概念

光伏新能源技術(shù)是指利用太陽能發(fā)電技術(shù)，也被稱為太陽能光伏技術(shù)。其基本原理是利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為電能，通過太陽能電池板吸收光能，使電子產(chǎn)生運(yùn)動，從而產(chǎn)生電流。光伏技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛，可用于屋頂、大型電站、汽車等多種場合。此外，光伏技術(shù)還具有無污染、無噪音、壽命長、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常環(huán)保和可持續(xù)能源形式。近年來，光伏技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅等多種光伏電池技術(shù)。同時，太陽能電池板制造成本不斷降低，使得光伏技術(shù)應(yīng)用更加廣泛。

1.2 光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的原則分析

（1）環(huán)境適應(yīng)性原則。光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的首要原則是要適應(yīng)不同環(huán)境條件。不同環(huán)境條件對光伏系統(tǒng)設(shè)計和選用電池板類型等方面都有影響。例如，安裝在高溫和多風(fēng)地區(qū)，需選用能夠適應(yīng)高溫和高風(fēng)速電池板，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。（2）經(jīng)濟(jì)可行性原則。光伏新能源技術(shù)應(yīng)用要考慮經(jīng)濟(jì)可行性。光伏系統(tǒng)的投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本、電能產(chǎn)出等方面都需進(jìn)行充分的經(jīng)濟(jì)評估，以確保光伏系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。（3）技術(shù)可靠性原則。光伏新能源技術(shù)應(yīng)用要考慮技術(shù)可靠性。光伏系統(tǒng)需在不同環(huán)境條件下運(yùn)行，要求系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性和可靠性。光伏系統(tǒng)設(shè)計、制造和安裝都需符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。（4）可持續(xù)性原則。光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用要考慮可持續(xù)性。光伏系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行應(yīng)該盡可能減少對環(huán)境影響，例如，減少對土地占用、減少對水資源消耗等。同時，應(yīng)該注重光伏電池板回收利用，以減少對環(huán)境污染。

2 光伏能源在建筑電氣中應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1 安全環(huán)保

光伏能源是一種低電壓、直流電源，不同于傳統(tǒng)交流電，安全性更高。此外，光伏系統(tǒng)電路設(shè)計和安裝都需符合相應(yīng)安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。光伏能源不會排放有害物質(zhì)和溫室氣體，不會對環(huán)境造成污染。同時，光伏系統(tǒng)的運(yùn)行不需耗費(fèi)任何能源，是一種零排放、零污染綠色能源。光伏能源是一種可再生能源，不會消耗任何自然資源，具有可持續(xù)性。光伏電池板壽命長，一般可使用25年以上，且可回收再利用，減少了對環(huán)境負(fù)擔(dān)。此外，光伏能源安裝方式靈活多樣，可應(yīng)用于不同類型建筑物和地形，具有很強(qiáng)適應(yīng)性。此外，光伏系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)容或減容，以滿足不同用電需求。

2.2 經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

光伏系統(tǒng)一旦安裝完畢，其運(yùn)行成本非常低，不需進(jìn)行大量維護(hù)和保養(yǎng)。光伏電池板的壽命長，一般可使用25年以上，而電池板的維護(hù)費(fèi)用相對較低，這使得光伏能源的總體運(yùn)營成本更加低廉。光伏能源是一種基于太陽能可再生能源，其可持續(xù)性和長期可靠性極高，因此可帶來長期經(jīng)濟(jì)效益。此外，一旦光伏系統(tǒng)安裝完畢，其發(fā)電成本相對固定，不會像化石燃料發(fā)電一樣受到燃料價格波動影響，因此，能夠為建筑物提供穩(wěn)定電力支持。此外，許多國家和地區(qū)為了推廣光伏能源應(yīng)用，在政策層面上提供了一系列的優(yōu)惠政策，例如稅收減免、補(bǔ)貼等，這些政策可有效地降低光伏能源的建設(shè)和使用成本。光伏能源發(fā)電設(shè)備通常安裝在建筑物屋頂或外墻等空閑場所，可有效地利用這些空間資源，不需占用建筑物其他場所，因此，在一定程度上減少了建筑物的占地面積和建設(shè)成本。

2.3 節(jié)能、能源消耗小

光伏能源利用太陽能發(fā)電，不需消耗任何燃料，不會產(chǎn)生二氧化碳等污染物，是一種非常清潔的能源形式。因此，光伏能源的應(yīng)用可大大減少對化石燃料等有限資源的消耗，節(jié)能效果明顯。其次，光伏系統(tǒng)通常配備智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電能精細(xì)調(diào)控和分配，最大限度地避免能源浪費(fèi)。通過對光伏系統(tǒng)監(jiān)控和管理，可更加有效地控制建筑電氣能耗，減少能源消耗。最后，光伏系統(tǒng)的發(fā)電量通常與日照強(qiáng)度和季節(jié)變化等因素有關(guān)，存在間歇性。因此，光伏系統(tǒng)通常會與儲能技術(shù)相結(jié)合，例如電池儲能等，將白天獲得的能量儲存起來，以供晚上或天氣不佳時使用。這樣就可更加充分地利用光伏系統(tǒng)發(fā)電能力，減少對傳統(tǒng)能源依賴。

3 傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計過程中常見問題分析

3.1 照明設(shè)計問題

傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計過程中，照明設(shè)計往往過分強(qiáng)調(diào)照度水平，而忽視了照明質(zhì)量。在實(shí)際使用中，人們會感到過亮或過暗，造成不適感和浪費(fèi)能源的問題。由于設(shè)計師缺乏對人們行為習(xí)慣、情感和生理健康的了解，照明方案往往不夠合理，導(dǎo)致了照明效果差、能源浪費(fèi)等問題。傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，照明控制方式較為簡單，通常只是通過開關(guān)控制燈開關(guān)，缺乏智能化控制，無法根據(jù)環(huán)境光線和人體活動情況自動調(diào)節(jié)照明亮度和開關(guān)時間，造成能源浪費(fèi)和照明質(zhì)量不佳等問題。此外，傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，照明節(jié)能措施往往只是簡單采用節(jié)能燈具和光線感應(yīng)器等設(shè)備，而缺乏更加系統(tǒng)和全面節(jié)能措施，例如，優(yōu)化建筑立面、設(shè)置自然采光和遮陽等。綜上所述，傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計過程中照明設(shè)計存在許多問題，這些問題不僅會導(dǎo)致能源浪費(fèi)，同時也會對人們生理健康和心理感受產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在未來建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)該更加注重照明質(zhì)量和照明控制智能化，同時采用更加全面和科學(xué)的節(jié)能措施，以實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)秀的照明效果和可持續(xù)的能源利用。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)不合理

傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)計方案難以衡量、評估和比較，同時也限制了監(jiān)控系統(tǒng)可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。此外，傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，監(jiān)控系統(tǒng)通常只有一種單一方式，例如，人工值班、手動開關(guān)等，缺乏自動化、智能化和多元化設(shè)計方案，難以滿足現(xiàn)代化建筑對監(jiān)控系統(tǒng)的多樣化需求。同時，在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，監(jiān)控系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備，如攝像頭、傳感器等，這些設(shè)備效率低、成本高，同時也很難滿足現(xiàn)代化建筑對安全監(jiān)控高效性和可靠性要求。最后，在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和分析能力不足，數(shù)據(jù)分散、分析不到位，導(dǎo)致監(jiān)控數(shù)據(jù)的可信度、準(zhǔn)確度和時效性不佳，無法為決策提供有效的數(shù)據(jù)支持。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)不合理

在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計過程中，通風(fēng)系統(tǒng)不合理存在以下一些問題：（1）設(shè)計不足。在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計往往缺乏足夠考慮和計劃，常常出現(xiàn)通風(fēng)不良、氣流不暢等問題，從而導(dǎo)致室內(nèi)空氣質(zhì)量下降，影響人們生活和工作。（2）能耗過高。在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，通風(fēng)系統(tǒng)通常采用機(jī)械通風(fēng)方式，其能耗較高，而且設(shè)備使用壽命較短，同時機(jī)械通風(fēng)還會造成噪聲污染和二次污染等問題。（3）配置不合理。在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，通風(fēng)系統(tǒng)配置往往不合理，通風(fēng)設(shè)備數(shù)量和位置安排不當(dāng)，導(dǎo)致通風(fēng)效果不佳，浪費(fèi)能源和金錢。（4）控制不當(dāng)。在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，通風(fēng)系統(tǒng)控制方法較為簡單，往往采用人工控制或傳統(tǒng)的定時控制方式，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制和調(diào)節(jié)，導(dǎo)致通風(fēng)效果不佳，能耗過高。

4 建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)的運(yùn)用策略

4.1 光伏屋頂

光伏屋頂技術(shù)是指在建筑物的屋頂安裝太陽能電池板，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供給建筑物所需電力，從而實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能。下面詳細(xì)論述光伏屋頂技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中運(yùn)用。光伏屋頂技術(shù)能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能，為建筑物提供電力，避免了對傳統(tǒng)能源消耗，減少了化石燃料使用以及環(huán)境污染和碳的排放，實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)約。光伏屋頂技術(shù)能夠利用太陽能發(fā)電，避免了使用化石燃料，因此不會產(chǎn)生二氧化碳等有害氣體，不會對環(huán)境造成污染，具有環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)。

光伏屋頂技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中運(yùn)用流程可分為以下幾個步驟：（1）方案設(shè)計。根據(jù)建筑物的使用類型、建筑結(jié)構(gòu)、電氣負(fù)荷等因素，確定光伏屋頂系統(tǒng)的安裝位置、面積、容量等參數(shù)，繪制系統(tǒng)的工程圖紙和電氣圖紙。（2）材料選購。根據(jù)設(shè)計方案要求，選購符合標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板、支架、逆變器、電纜等光伏系統(tǒng)所需材料。（3）安裝施工。按照設(shè)計方案和電氣圖紙要求，進(jìn)行支架安裝、太陽能電池板的安裝、逆變器安裝、電纜敷設(shè)等施工工作，確保光伏屋頂系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。（4）運(yùn)行維護(hù)。光伏屋頂系統(tǒng)的運(yùn)行需進(jìn)行日常維護(hù)，如定期檢查系統(tǒng)的電池板、逆變器、電纜等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和解決故障，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。（5）數(shù)據(jù)監(jiān)測。光伏屋頂系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)需進(jìn)行監(jiān)測和管理，如實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)電量、功率、電壓、電流等數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行效率和節(jié)能效果。

4.2 光伏幕墻

光伏幕墻作為建筑外立面的一部分，其外觀美觀大方，可為建筑增添美感。同時，由于光伏幕墻能夠充分利用太陽能資源，可減少建筑的能源消耗，從而提高建筑節(jié)能效果，對環(huán)保起到一定作用。光伏幕墻安裝維護(hù)成本較低，具有經(jīng)濟(jì)性。光伏幕墻安裝和維護(hù)相對較為簡單，因此其成本相對較低。而且，由于光伏幕墻能源來源主要是太陽能，因此，在運(yùn)行過程中不需消耗任何的能源，從而減少了能源消耗成本。

在實(shí)際運(yùn)用中，光伏幕墻技術(shù)的運(yùn)用流程如下：（1）方案設(shè)計。根據(jù)建筑物的使用類型、建筑結(jié)構(gòu)、電氣負(fù)荷等因素，確定光伏幕墻系統(tǒng)的安裝位置、面積、容量等參數(shù)，繪制系統(tǒng)工程圖紙和電氣圖紙。（2）材料選購。根據(jù)設(shè)計方案要求，選購符合標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池板、支架、逆變器、電纜等光伏系統(tǒng)所需材料。（3）安裝施工。按照設(shè)計方案和電氣圖紙要求，進(jìn)行支架安裝、太陽能電池板的安裝、逆變器的安裝、電纜的敷設(shè)等施工工作，確保光伏幕墻系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。（4）聯(lián)網(wǎng)調(diào)試。完成光伏幕墻系統(tǒng)安裝后，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)調(diào)試和測試，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行、輸出穩(wěn)定電能，并能夠與電網(wǎng)進(jìn)行無線連接。

4.3 光伏溫室

（1）設(shè)計階段。在設(shè)計階段，需考慮溫室材料、結(jié)構(gòu)和安裝方式等因素，以確保光伏組件能夠安全地安裝在溫室頂部。同時，需考慮光伏組件布局和傾角，以最大限度地利用太陽能。（2）溫室材料選擇。溫室材料需具有良好光透性和光反射性能，以確保光伏組件可充分地吸收陽光，并將反射光線利用起來。常見的溫室材料包括玻璃、聚碳酸酯、透明混凝土等。（3）光伏組件選擇。選擇合適的光伏組件是確保光伏溫室系統(tǒng)能夠有效發(fā)電的關(guān)鍵。需考慮組件轉(zhuǎn)換效率、耐候性、外觀等因素，并結(jié)合實(shí)際情況確定最適合型號和數(shù)量。（4）溫室設(shè)計。溫室設(shè)計需充分考慮建筑通風(fēng)、遮陽、保溫等因素，以保證光伏組件正常發(fā)電和溫室內(nèi)植物生長。（5）施工和安裝。在施工和安裝過程中，需嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行操作，確保光伏組件安裝位置和角度符合要求。同時，需注意施工現(xiàn)場安全，避免因為操作不當(dāng)而導(dǎo)致意外事故。

5 結(jié)語

建筑電氣節(jié)能是未來建筑發(fā)展的必然趨勢，而光伏新能源技術(shù)則是其中不可或缺一部分。光伏屋頂、光伏幕墻、光伏溫室等技術(shù)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能與環(huán)保，同時具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、維護(hù)成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。盡管光伏新能源技術(shù)應(yīng)用還存在一些問題和挑戰(zhàn)，如技術(shù)成熟度、成本和設(shè)計等方面的問題，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和政策的支持，光伏新能源技術(shù)將會在建筑電氣節(jié)能中扮演更加重要的角色。希望本文的論述能夠?qū)ψx者了解和應(yīng)用光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能方面提供一些參考和幫助。