光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用研究

陳維熙

（湖南六建機(jī)電安裝有限責(zé)任公司，湖南 長沙410015）

根據(jù)目前的社會發(fā)展?fàn)顩r來看，能源問題是一個非常突出的問題。傳統(tǒng)的化石能源雖然在很大程度上促進(jìn)了我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是，其在發(fā)揮作用的同時(shí)造成了很多的生態(tài)環(huán)境問題，使整個生態(tài)系統(tǒng)受到負(fù)面影響。面對能源危機(jī)，人們必須積極開發(fā)清潔的可再生能源并且充分利用新能源。太陽能是可再生新能源之一，并且具有可持續(xù)性和較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。光伏發(fā)電系統(tǒng)就是充分利用太陽能，存儲電能并且對電能進(jìn)行傳輸和利用，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有可持續(xù)發(fā)展性能。而設(shè)計(jì)綠色建筑，就必須秉持著保護(hù)能源以及環(huán)境的原則，使人們生活在自然友好的環(huán)境中。將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用到綠色建筑中，可以最大限度地去節(jié)約傳統(tǒng)化石能源，改善能源的結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對于人們的生活以及社會的發(fā)展有著非常重要的意義。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)基本原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理是在陽光的照射之下，太陽能電池板產(chǎn)生電能，隨后對蓄電池進(jìn)行充電，在合理的條件之下可以直接供電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如果存在交流負(fù)載，那么就必須采用逆變器將電流轉(zhuǎn)化為交流電使用。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由控制器、蓄電池、光伏電池組件以及逆變器組成。控制器主要控制蓄電池的使用壽命，避免電池過度使用。光伏電池組件則將太陽能轉(zhuǎn)化成為電能。逆變器的作用就是將直流電轉(zhuǎn)化為所需要的交流電。蓄電池的主要作用是儲存電能，從而達(dá)到供電的目的。

2 綠色建筑基本情況

在整個建筑行業(yè)中有一個全新的概念——綠色建筑。綠色建筑不同于傳統(tǒng)建筑中的綠化觀念，指的是充分利用不同的自然資源來維持整個建筑的運(yùn)行工作，是一種對生態(tài)環(huán)境危害很小甚至沒有危害的建筑模式。因此，相關(guān)工作人員在對綠色建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要充分地考慮到能源的節(jié)約問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

綠色建筑有幾個突出的特點(diǎn)：（1）綠色建筑對于資源的使用效率非常高，這就促使對于資源的消耗量非常少。如土地以及建材等資源，綠色建筑利用是非常少的，而對于這些資源的利用率卻是很高的。因?yàn)樵诰G色建筑的建設(shè)以及規(guī)劃過程中，對于不同的資源采取不同的技術(shù)手段，因此對于這些資源都能夠比較合理的運(yùn)用。（2）對傳統(tǒng)能源的消耗最低。像煤炭以及天然氣等，綠色建筑對其沒有過多的依賴，而綠色建筑運(yùn)行過程中所涉及到的一些電能等資源，可以充分的利用太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)化。（3）綠色建筑所追求的是和自然生態(tài)環(huán)境和諧相處，除了綠色建筑的外觀符合自然環(huán)境的要求，在具體的運(yùn)行過程中對自然生態(tài)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。

將新能源太陽能通過專業(yè)的技術(shù)手段轉(zhuǎn)化成電能是光伏系統(tǒng)整個運(yùn)行過程中最主要的工作內(nèi)容。光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能給綠色建筑提供了電力，可以在很大程度上減小電網(wǎng)對于建筑的供電量。除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)也可以將陽光吸收利用，從而提高綠色建筑外部的隔熱功能，在夏季減小了空調(diào)的冷負(fù)荷量，從某種程度上來講，減少了環(huán)境污染。光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝成本雖然較高，但其運(yùn)行成本是非常低的，成本能在短時(shí)間之內(nèi)收回。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)有著非常高的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，對于社會環(huán)境效益來講也具有重要的促進(jìn)作用。

3 光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的具體應(yīng)用

在綠色建筑中，充分的應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)，對于綠色建筑有著非常重大的意義。將光伏發(fā)電系統(tǒng)和綠色建筑有機(jī)的結(jié)合在一起，按照組件安裝的方式，相關(guān)計(jì)算公式：

電池組件串聯(lián)數(shù)＝系統(tǒng)工作電壓（V）×系數(shù)

電池并聯(lián)數(shù)＝蓄電池總?cè)萘浚铍姵貥?biāo)稱容量

再進(jìn)行有機(jī)的融合，包括對太陽能屋頂以及太陽能天窗、太陽能墻體以及太陽能的頂棚等安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用，在具體的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該根據(jù)綠色建筑不同的要素，采取不同方式進(jìn)行融入。

（1）在綠色建筑的天窗安裝中充分應(yīng)用

在綠色建筑中，天窗的設(shè)計(jì)尤為重要，因?yàn)樘齑爸苯佑绊懥司G色建筑的采光效果以及有效避免陽光直射。通常來講，天窗影響建筑的采光效果以及遮陽作用。在綠色建筑的天窗設(shè)計(jì)過程中，充分地應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)，可對建筑的采光效果以及遮陽效果起到非常大的作用，除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)也可以充分發(fā)揮自身發(fā)電作用，對綠色建筑進(jìn)行供電。在具體的天窗設(shè)計(jì)過程中，將太陽能電池板按照一定的規(guī)律和規(guī)則設(shè)計(jì)為井格形，充分利用光的折射原理，從而促進(jìn)建筑物的采光，大大地提高建筑物的采光率。與此同時(shí)，對綠色建筑天窗的傾斜角度應(yīng)該進(jìn)行精準(zhǔn)的分析和計(jì)算，再進(jìn)行定位，這樣便可以提高太陽能電池板的發(fā)電效率。

（2）在綠色建筑的外墻中充分應(yīng)用

綠色建筑物的外墻設(shè)計(jì)尤為重要，因?yàn)榻ㄖ耐鈮吞柟饨佑|的面積是最為廣泛的。因此，大部分的綠色建筑充分利用這一特點(diǎn)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能使用。這和現(xiàn)代建筑物中的玻璃幕墻設(shè)計(jì)目的一樣，一些設(shè)計(jì)人員充分利用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能電池板，設(shè)計(jì)成玻璃幕墻的形式。這樣不僅可以對建筑物的外觀起到一定的美化作用，而且可以充分地采集太陽光，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能來使用。綠色建筑也因此可以減少能源的消耗，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

（3）在綠色建筑的屋頂設(shè)計(jì)過程充分利用

在綠色建筑物中，與綠色建筑物的外墻接觸陽光面積相比，屋頂相對來說與陽光接觸面積較小。在建筑物的屋頂安裝太陽能電池板時(shí)，必須考慮到這個問題，充分考慮安裝的角度，使太陽能電池板更加方便地安裝。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命以及一些自然災(zāi)害對于整個系統(tǒng)運(yùn)行的影響。常見的自然災(zāi)害包括大風(fēng)、雷電以及雨雪等。針對雨雪天氣，應(yīng)該調(diào)整屋頂?shù)膬A斜角度，通過這種方法可以保證雨雪堆積程度較小。針對雷電天氣，也應(yīng)該做好一定的防護(hù)工作，在綠色建筑物的相關(guān)位置設(shè)置專業(yè)的防雷裝備，而且對于太陽能電池板的制作材料也應(yīng)該選取具有防雷作用的高強(qiáng)度材料。針對大風(fēng)自然災(zāi)害，應(yīng)該保證光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能電池板的質(zhì)量，以及安裝的穩(wěn)固性。

（4）綠色建筑其他部分的光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

除了上述部分光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用之外，綠色建筑中還有其他部分應(yīng)用了光伏發(fā)電系統(tǒng)。有一些綠色建筑的遮陽板就是采用太陽能電池板，除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池板還有一定的遮雨作用，滿足了綠色建筑物的其他功能要求。充分的應(yīng)用太陽能，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，節(jié)約了傳統(tǒng)能源。無論在綠色建筑物的哪一個部分應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)，都要考慮設(shè)計(jì)的安全性，從而保證綠色建筑運(yùn)行過程中可以安全穩(wěn)定的發(fā)揮其作用。

5 結(jié)束語

光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，對于綠色建筑產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，同時(shí)也對綠色建筑發(fā)揮綠色理念起到一定的推動作用。在設(shè)計(jì)綠色建筑的過程中，應(yīng)該充分體現(xiàn)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的理念，促進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的完善，與綠色建筑結(jié)合在一起。光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用，節(jié)約了傳統(tǒng)能源，對于資源節(jié)約型社會的建設(shè)起到促進(jìn)作用，在今后的發(fā)展過程中，必須不斷地開發(fā)并且利用新能源。