光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用研究

天津企宏騰科技有限公司 王升義

建筑使用過程中，通常需要消耗大量電力能源，不僅需要投入大量使用成本，而且還會對環(huán)境造成較大破壞。而隨著經(jīng)濟的不斷增長，人類的思維理念出現(xiàn)了較大變化，逐漸對節(jié)能環(huán)保產(chǎn)生了更好的要求，這一背景下，建筑領(lǐng)域提出了建筑電氣節(jié)能的理念，以降低建筑能耗的使用量，減少環(huán)境的破壞。而想要達到這一目的，則需要建筑電氣節(jié)能設(shè)計時加強對光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)代建筑工程建設(shè)時，有效對建筑電氣節(jié)能進行設(shè)計對整個工程的建設(shè)與施工具有重要意義。

一是減少電力能源的使用。隨著社會的迅猛發(fā)展，建筑物當(dāng)中的電力設(shè)備數(shù)量在不斷增加，如空調(diào)系統(tǒng)、電視機、冰箱等，而這些電力設(shè)備運行時需要大量電能予以提供支持，使得電力能源消耗量巨大。且一些人對電力設(shè)備應(yīng)用時缺少節(jié)約用電的意識，很容易出現(xiàn)能源浪費的問題，不利于現(xiàn)代社會更好地發(fā)展。通過建筑電氣節(jié)能設(shè)計后，可加強對電力設(shè)備控制，最大程度上降低電氣設(shè)備的用電量，從而減少電能的消耗量。與此同時，也可以利用其他一些能源代替電力能源，也可達到節(jié)能降耗的目的[1]。

二是加強對環(huán)境的保護。目前我國依然以煤炭發(fā)電為主，導(dǎo)致電力能源生產(chǎn)時會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，對自然環(huán)境造成巨大破壞。而當(dāng)建筑電氣節(jié)能后可減少對電力能源的需求量，降低煤炭資源的燃燒少，從而見識少污染物的排放量；三是建筑使用成本。建筑對電力能源需求量降低之后，將會大大降低能源方面的投入成本，使得建筑具有更高的經(jīng)濟效益。

1 光伏新能源技術(shù)概述

1.1 概念解釋

現(xiàn)代社會快速發(fā)展的今天，逐漸出現(xiàn)了很多先進的科學(xué)技術(shù)，光伏新能源技術(shù)是較為常見的一種，被廣泛建筑、電子等各個領(lǐng)域，為現(xiàn)代社會更好的發(fā)展提供幫助。該技術(shù)原理為：利用太陽能技術(shù)構(gòu)建出太陽能電池組，之后利用其對太陽能進行采集，并利用相應(yīng)的科學(xué)及技術(shù)予以處理，使其轉(zhuǎn)變成一定的電能，然后在逆變器的處理后形成適當(dāng)大小的交流電，以符合社會各界對電力能源的要求。實際應(yīng)該用時，可針對環(huán)境情況合理對光伏新能源系統(tǒng)予以調(diào)控，日間采集太陽能并將其轉(zhuǎn)化成電能，晚間則將電能釋放出來，用于人的日常生活[2]。

1.2 技術(shù)特點

該技術(shù)主要存在三方面特點：實際性。城市化建設(shè)進程的不斷加快，使得建筑工程數(shù)量與規(guī)模逐漸增加，為了確保這些建筑在實際當(dāng)中發(fā)揮出最大的作用，需要加強電氣系統(tǒng)的設(shè)計。而電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，通常先設(shè)計出多個不同的方案，之后以此為基礎(chǔ)，從經(jīng)濟、安全、節(jié)能等角度出發(fā)全面進行對比，從而選擇出最佳的電氣方案，以保證電氣方案符合建筑電氣系統(tǒng)的實際需求；適用性。建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計前，通常會對現(xiàn)場予以調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，結(jié)合其他方面收集到的資料，設(shè)計出適用性較強的電氣方案，予以提升整個電氣系統(tǒng)的安全性；優(yōu)化性?？蒲泄ぷ鞯拈_展，會得到更多與光伏新能源技術(shù)相關(guān)的先進技術(shù)，有效將這些先進技術(shù)融入到現(xiàn)有建筑電氣節(jié)能系統(tǒng)內(nèi)，可逐漸提升建筑節(jié)能性能，使得光伏技新能源技術(shù)發(fā)揮出更大的作用。

1.3 技術(shù)優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)建筑電氣節(jié)能技術(shù)來說，光伏新能源技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，具體包括：

更強的環(huán)保效益。傳統(tǒng)建筑使用時，會消耗大量煤炭、石油等自然能源，這些能源燃燒過程中將會產(chǎn)生大量的污染物，如有毒廢氣、重金屬廢水等，對自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。雖然，通常傳統(tǒng)建筑電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上降低了自然能源的消耗量，但并不是很明顯，也會對環(huán)境帶來較大的破壞。而應(yīng)用光伏新能源技術(shù)后，可最大程度上利用太陽能替代自然能源，太陽能使用過程中，不會產(chǎn)生任何污染物，從而大大降低了對環(huán)境的破壞[3]。

使用成本降低。煤炭、石油等作為一種自然資源，需要花費大量資金來購買這些自然資源，導(dǎo)致建筑建設(shè)、使用成本居高不下。而太陽能是一種取之不盡的能源，可以直接進行采集與使用，無需投入這些成本，只要花費一定資金采購相應(yīng)設(shè)備即可。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光伏設(shè)備性能逐漸上升，價格不斷下降，使得光伏能源使用過成本顯著降低。

節(jié)能效益更加良好。建筑物光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能光伏板可固定在屋頂空曠處，不需要占用建筑內(nèi)部的使用空間，有效降低建筑空間的占用率。與此同時，在日間與晚間，光伏設(shè)備會根據(jù)建筑的使用情況不斷對發(fā)電與放電進行調(diào)節(jié)，以滿足建筑物對常規(guī)電能的需求量，因而具有更高的節(jié)能效益。

1.4 光伏新能源的核心技術(shù)

選取電池板。光伏新能源系統(tǒng)當(dāng)中，電池板是其中最古眼見的組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率。所以在建筑光伏新能源系統(tǒng)開發(fā)時，應(yīng)針對建筑工程的需求，結(jié)合經(jīng)濟性、適用性等原則，選取最佳的電池板。現(xiàn)代社會當(dāng)中，存在多種不同類型的電池板，多晶硅光伏組件是性能較為良好，需要的太陽能較少，且性價比較高的一種，因而大部分建筑工程均采用該類型電池板。

電池板列陣。選取出電池板后，若未能合理列陣也將會影響電池板對太陽能的采集，進而降低整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率。所以在光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)建時，應(yīng)針對建筑特點，結(jié)合地理位置、光照時間等情況，合理對電池板列陣；太陽能輻射量計算。通過光伏陣列水平面太陽能輻射量的計算，可計推導(dǎo)出整個系統(tǒng)的發(fā)電量，具體計算公式為：EP=[sin（α+β）/sinα]×S+D。其中，EP為太陽能的輻射量，即發(fā)電量；α為中午太陽高度角；β為系統(tǒng)傾斜度；S為水平面太陽直接輻射量；D為散射輻射量。

2 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的具體應(yīng)用

2.1 光伏屋頂

現(xiàn)在建筑工程領(lǐng)域，通常會利用光伏新能源技術(shù)構(gòu)建出光伏屋頂，即在空曠的建筑屋頂上方，安裝于固定各種光伏設(shè)備，通過這些設(shè)備自動采集太陽能，并通過一定的轉(zhuǎn)化后，使太陽能轉(zhuǎn)變成符合電力系統(tǒng)應(yīng)用的交流電。

光伏設(shè)備安裝時應(yīng)選擇空曠的屋頂，以保證太陽能的采集效率，若屋頂存在大量遮擋物，導(dǎo)致太陽光無法直接照射到光伏設(shè)備上，影響設(shè)備對太陽能的采集，從而干擾光伏設(shè)備的應(yīng)用效果[4]；在整個建筑物當(dāng)中，屋頂接受陽光照射的時間最多，使得屋頂可以采集到最多的太陽能，且屋面結(jié)構(gòu)的不同，也會使太陽能采集量存在一定差異。其中，相對于垂直立面來說，水平與傾斜面采集的太陽能更多一些，尤其是在建設(shè)步伐不斷加快的城市當(dāng)中，隨著及建筑物的逐漸增加，外墻遮擋問題愈加嚴(yán)重，若在墻體固定光伏設(shè)備，則會使得設(shè)備難以采集充足的太陽能。所以，需要選擇屋頂作為光伏設(shè)備的固定場所。

光伏屋面的構(gòu)建，主要是在太陽與建筑間形成過渡層，從而賦予建筑更強的保溫性，減少建筑的能耗量[5]。對于多層建筑和高層建筑來說，外墻作為與太陽光接觸面積最大的外表面。為合理利用墻面實現(xiàn)收集太陽能，可以通過應(yīng)用合適的墻體構(gòu)造與材料，比如與太陽能電池一體化的玻璃幕墻、透明絕熱材料以及附加于墻面的集熱器等等，可以實現(xiàn)有效的建筑能耗，實現(xiàn)保溫；光伏新能源發(fā)電的早期，即將其應(yīng)用到了建筑屋頂建設(shè)當(dāng)中，經(jīng)過多年的發(fā)展使得光伏屋頂技術(shù)非常的成熟與完善，因而應(yīng)用得更加廣泛。

2.2 光伏幕墻

現(xiàn)代建筑領(lǐng)域快速發(fā)展的今天，逐漸將光伏新能源技術(shù)應(yīng)用到幕墻的建設(shè)當(dāng)中，從而建設(shè)出了性能良好的光伏幕墻，即在建筑維護結(jié)構(gòu)的外部，建設(shè)出相應(yīng)的光伏幕墻，會直接利用光伏幕墻作為維護結(jié)構(gòu)，以賦予幕墻更加良好的性能，為建筑的使用提供更大的作用。通過光伏幕墻的構(gòu)建，用光電玻璃替代普通玻璃用于當(dāng)代建筑幕墻中，能夠為光伏光電玻璃提供較大的受光面積，又不需要額外的土地，同時還能省去光電玻璃的支撐結(jié)構(gòu)，可減少對環(huán)境的破壞。

對于屋頂面積較小的建筑來說，無法構(gòu)建出光伏屋頂，這時則可通過建設(shè)光伏幕墻的方式，加強對太陽能的應(yīng)用；光伏幕墻具有一定的隔熱功能，可減少陽光對外墻的照射，降低外界熱量進入到室內(nèi)，使室內(nèi)環(huán)境更加舒適。但需要注意的是，光伏幕墻建設(shè)時應(yīng)避免對周邊環(huán)境造成影響。

2.3 光伏大棚

近年來，光伏新能源技術(shù)逐漸應(yīng)用到農(nóng)業(yè)建筑領(lǐng)域，逐漸出現(xiàn)了大量的光伏大棚，包括家禽養(yǎng)殖棚、蔬菜種植棚、水果生產(chǎn)鵬等多個方面，通過光伏大棚的構(gòu)建，向大棚內(nèi)部提供充足的電能與熱能，構(gòu)建出良好的大棚內(nèi)部環(huán)境，為家禽、農(nóng)作物、水果等的生長提供支持。與此同時，對于光伏材料來說，還具有一定的防風(fēng)、防水功能，可對大風(fēng)、大雨進行阻擋，防止大風(fēng)、大雨對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作造成干擾。

此外，在光伏材料內(nèi)添加了一定的PVB夾膠膜，該物質(zhì)具有較高的紫外線吸收能力，阻隔大棚內(nèi)部紫外線的進入，防止紫外線對農(nóng)作物或家禽生長造成影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的開展提供支持。對于光伏大棚產(chǎn)出的電能來說，主要應(yīng)用在三個方面，一是照明系統(tǒng)，用于夜晚向大棚提供充足的亮度，為農(nóng)戶更好地對大棚進行管理提供支持；二是灌溉系統(tǒng)，即為灌溉設(shè)備的運行提供電力能源，確保灌溉設(shè)備能夠正常運營；三是溫控系統(tǒng)，即根據(jù)外界環(huán)境的情況對大棚內(nèi)部溫度進行調(diào)節(jié)，確保大棚內(nèi)部溫度符合家禽、農(nóng)作物的生長需求等。

3 光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的注意事項

建筑電氣節(jié)能中對光伏新能源技術(shù)進行應(yīng)用時，需要注意下述幾個方面：

光伏發(fā)電設(shè)備的運行，需要采集充足的光源，因而在設(shè)備安裝時，應(yīng)確保其無遮擋物，使光照有效照射到光伏發(fā)電設(shè)備上。

大規(guī)模安裝光伏發(fā)電設(shè)備時，要保證現(xiàn)場具有充足的場地空間，防止各設(shè)備間的碰撞，同時在設(shè)備周圍采取一些配套的保護措施，加強對光伏發(fā)電設(shè)備的保護，避免硬物、雨水等對設(shè)備造成損傷。

為了使光伏發(fā)電設(shè)備能夠采集到充足的陽光，需要工程所處地理位置情況，將設(shè)備調(diào)節(jié)到最佳的角度。

光伏發(fā)電設(shè)備使用時，為了確保其能夠持續(xù)不斷的向建筑滇西設(shè)備傳輸能源，應(yīng)安排專業(yè)人員予定期予以檢查，特別是在大風(fēng)、大雨等惡劣天氣時，更是要加強對光伏發(fā)電設(shè)備的檢查力度，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備中出現(xiàn)的隱患與故障，并采取科學(xué)、合理的方式予以維修，以保證光伏發(fā)電設(shè)備的良好性。

對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率來說，通常與逆變器效率、光伏陣列效率與交流并網(wǎng)效率有關(guān)，因而在光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)建時，應(yīng)加強對系統(tǒng)及周邊環(huán)境的監(jiān)控，連接相應(yīng)的防雷元件。發(fā)電時，對并網(wǎng)逆變器予以檢測，動態(tài)采集逆變器運行數(shù)據(jù)，通過對采集數(shù)據(jù)的整理與分析，判斷整個光伏發(fā)電系統(tǒng)運行情況，為系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置與調(diào)節(jié)提供支持。

針對建筑工程特點，采取科學(xué)、合理的方法，將其與光伏發(fā)電技術(shù)有效融合到一起，降低光伏發(fā)電設(shè)備的占地面積，使光伏發(fā)電設(shè)備發(fā)揮出最大的作用，以此減少建筑能源的消耗。

4 結(jié)語

光伏新能源技術(shù)是現(xiàn)代較為先進的技術(shù)，有效將其應(yīng)用到建筑電氣節(jié)能當(dāng)中，可降低建筑使用成本，并提升建筑的節(jié)能環(huán)保效益，使建筑在人類日常生活即現(xiàn)代社會更好地發(fā)展當(dāng)中發(fā)揮出更大作用，進而推動社會向著更加良好的方向發(fā)展。