建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用

王冬潔

(山西五建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

近幾年，全球各國能源消耗量不斷提高，特別是建筑行業(yè)，其不僅是每個(gè)國家的支柱型行業(yè)，更是能源使用量最多的行業(yè)之一。若想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，就必須要緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的號召，優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)、工藝，改進(jìn)建筑工程的電氣功能，提高節(jié)能水平。而伴隨光伏新能源技術(shù)的日益成熟，其逐漸被運(yùn)用到建筑電氣方面，起到的作用愈發(fā)明顯。建筑公司應(yīng)當(dāng)改進(jìn)自身當(dāng)前的技術(shù)結(jié)構(gòu)，合理使用新能源實(shí)行發(fā)電，做到對光伏新能源技術(shù)的靈活、有效運(yùn)用，保證公司的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 光伏新能源技術(shù)概念

從本質(zhì)上看，光伏新能源技術(shù)也就是光伏發(fā)電技術(shù)的其中一種類型，能夠把光能轉(zhuǎn)化為電能以供各種生產(chǎn)活動使用，可以減輕石化等不可再生能源使用的壓力。光伏新能源具有無污染、經(jīng)濟(jì)效益高、應(yīng)用周期長等突出性優(yōu)點(diǎn)，整體發(fā)展速度較快[1]。

光伏新能源系統(tǒng)中涵蓋了太陽能電池、充放電控制系統(tǒng)、電力負(fù)載系統(tǒng)。其中，太陽能電池主要是利用光伏效應(yīng)，把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，回收周邊環(huán)境的影響，太陽能電池?zé)o法始終維持穩(wěn)定的直流輸出，許多太陽能還要利用蓄電池儲存對外供電。充放電控制系統(tǒng)則是通過對蓄電池充放電的控制，實(shí)現(xiàn)對充電量、時(shí)間等精準(zhǔn)把控，防止蓄電池在實(shí)際使用時(shí)發(fā)生損壞或是壽命縮短等問題。逆變器的使用能夠把蓄電池輸出的低壓直流電轉(zhuǎn)化為電氣需要的交流電。

對于建筑電氣工程而言，引入光伏新能源技術(shù)可以顯著提高其他不可再生能源的使用率，達(dá)成節(jié)能增效的目的。不過，因?yàn)楣夥履茉醇夹g(shù)正處于初期發(fā)展階段，理論體系和實(shí)踐原理都不夠完善，要求根據(jù)建筑電氣工程的實(shí)際使用需求對其加以合理配置。

2 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

2.1 環(huán)保效益高

此技術(shù)最為突出的優(yōu)點(diǎn)便是環(huán)保效益強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境是當(dāng)前人們生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)，近幾年人們逐漸意識到環(huán)保工作的重要意義，政府與一些社會組織都采取了較多的措施，例如出臺相關(guān)限制政策、推行制度法規(guī)來實(shí)現(xiàn)對污染的管控。常規(guī)性能源，比如石油、煤炭在使用過程中難以避免的會發(fā)生污染，不過太陽能卻有所區(qū)別，只要有陽光的照射便可完成發(fā)電流程，同時(shí)在發(fā)電期間十分安全，不會產(chǎn)生任何污染物。

2.2 成本較低

太陽能資源本質(zhì)上來說是無窮無盡的，只要太陽存在，便可持續(xù)加以利用。再加之我國疆域遼闊，全國各地只要技術(shù)發(fā)展得足夠成熟，便能實(shí)現(xiàn)對太陽能的大規(guī)模使用，利用光伏材料便可做到對太陽能的有效轉(zhuǎn)化。將光伏材料放置在屋頂或是外墻面上，基于科學(xué)合理的規(guī)范，既能提高對太陽能資源的利用，還可以加強(qiáng)建筑美觀性。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，光伏材料的價(jià)格也愈發(fā)低廉，可實(shí)現(xiàn)大面積普及應(yīng)用[2]。

2.3 節(jié)能效益高

將光伏發(fā)電裝置安裝在建筑屋頂與外墻中，不會占用過多的空間。經(jīng)過相關(guān)研究分析得知，在普通居民的日常生活中，所用電能并不太多，若是能將光伏發(fā)電裝置合理設(shè)置，白天充分完成太陽能的轉(zhuǎn)化，由此積蓄的電能便可充分滿足人們的日常用電需求，減少了對常規(guī)性能源發(fā)電電能的使用，也緩解了電網(wǎng)運(yùn)輸電能而產(chǎn)生的損耗。

2.4 供電安全性增加

供電安全一直以來都是人們重點(diǎn)關(guān)注的話題，人們的日常生產(chǎn)活動與電能密切相關(guān)，若是斷電就會讓企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、個(gè)人生活帶來重大影響。不過，光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)只會受到太陽輻射的影響，相較于其他類型的發(fā)電方式而言，出現(xiàn)故障的概率較低，所以能夠充分保障供電的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)設(shè)備使用起來安全性較高。因此，結(jié)合多方面因素加以分析，光伏發(fā)電技術(shù)具有良好的效益。

3 光伏新能源技術(shù)應(yīng)用原則

3.1 節(jié)能原則

在進(jìn)行建筑工程施工作業(yè)時(shí)，施工企業(yè)所選取的施工材料應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮節(jié)能效果，保證光伏材料具有較強(qiáng)的節(jié)能水平。負(fù)責(zé)材料采購的工作人員要對節(jié)能材料的市場情況進(jìn)行詳細(xì)分析，了解相關(guān)材料的價(jià)格、性能、種類，確保所選取的光伏新能源材料可以在提高建筑電氣工程總效益中起到有效作用[3]。

3.2 控制原則

為了能將光伏新能源技術(shù)的功能、作用充分發(fā)揮出來，還應(yīng)當(dāng)采取合理措施來對工程施工用電量加以管控。詳細(xì)來說，建筑電氣工程工期比較長，一些施工活動要求在夜間開展，整個(gè)工程中在照明方面消耗的電能較多。若是未對照明系統(tǒng)用電方式進(jìn)行有效把控，就容易導(dǎo)致電能的大量浪費(fèi)，還會產(chǎn)生光污染，給施工人員的身體健康帶來一定損害。所以，在目前應(yīng)用光伏新能源技術(shù)的同時(shí)，還需要聯(lián)合應(yīng)用節(jié)能照明燈具，實(shí)現(xiàn)對照明強(qiáng)度的有效調(diào)整控制。

4 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用

4.1 應(yīng)用形式

在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，引入光伏新能源技術(shù)的使用主要可采取以下兩類方法：1)可把光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來，也就是在建筑的頂部、外墻結(jié)構(gòu)上安設(shè)光伏發(fā)電裝置，結(jié)合其他組件運(yùn)作，完成供電與蓄電。此種運(yùn)用方法相對較為獨(dú)立，能夠做到電能的自給自足，運(yùn)用得比較廣泛；2)在進(jìn)行建筑電氣系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，把光伏系統(tǒng)和建材聯(lián)合起來一同使用，把特殊材料和光伏發(fā)電工藝中的部分組件聯(lián)合起來，運(yùn)用到建筑屋頂、門窗等結(jié)構(gòu)中，取代傳統(tǒng)使用方式，不僅使用起來十分方便，而且也能讓工程成本顯著減少。如果在建材中有設(shè)置光伏組件，便可收集到更多太陽能，轉(zhuǎn)化生成的電能量也會更大[4]。

4.2 安裝和維護(hù)

將光伏新能源技術(shù)運(yùn)用到建筑電氣節(jié)能方面，要求加強(qiáng)對有關(guān)設(shè)備的安裝與維護(hù)。因?yàn)楣夥履茉醇夹g(shù)主要是把太陽能轉(zhuǎn)化成為電能，所以，在進(jìn)行有關(guān)設(shè)備裝置的安裝時(shí)，都要選擇在光照充足、不易被遮擋的位置，從而保證設(shè)備在具體運(yùn)行期間能夠采集到更多的太陽能。與赤道愈是接近的位置光照愈是充足，所以在進(jìn)行設(shè)備的安裝過程中，要確保其方位和赤道方向相同。此外，還需要對設(shè)備的安裝角度進(jìn)行精密計(jì)算，保證設(shè)備受光照均勻。將設(shè)備安裝完成之后，需要定期對其加以保養(yǎng)。在進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)，必須要對設(shè)備采取有效的防護(hù)措施，從而確保太陽能發(fā)電相關(guān)設(shè)備的安全性和完好性，以免設(shè)備在安裝期間受到損壞。而且，因?yàn)樵O(shè)備周圍環(huán)境也會對設(shè)備安全性帶來一定威脅，因此在安裝環(huán)節(jié)中，還需詳細(xì)分析設(shè)備周圍的環(huán)境影響因素，以免出現(xiàn)沖突。最后，在進(jìn)行設(shè)備安裝作業(yè)時(shí)，必須要仔細(xì)分析不可抗力、惡劣氣候等各種因素會對設(shè)備帶來的負(fù)面影響，并制定一系列有效的預(yù)防與應(yīng)急方案，讓設(shè)備一直保持正常、穩(wěn)定的運(yùn)作狀態(tài)。

4.3 應(yīng)用類型

4.3.1 在建筑屋頂應(yīng)用光伏技術(shù)

當(dāng)前的建筑工程行業(yè)，普遍會使用光伏新能源技術(shù)修建光伏屋頂，也就是在空曠、開闊的屋頂上側(cè)安設(shè)各種光伏裝置，利用這些裝置自動收集太陽能，并經(jīng)過有效的轉(zhuǎn)化處理之后，讓太陽能轉(zhuǎn)化為可供電力系統(tǒng)使用的交流電。

光伏裝置在進(jìn)行安裝時(shí)需選取空曠的屋頂，從而確保太陽能的收集效率，如果屋頂具有太多遮擋物，使得陽光不能直接照射于光伏裝置上，會對太陽能采集效果造成影響，不利于光伏設(shè)備的合理使用。在建筑體中，屋頂受到的光照時(shí)間最長，因此屋頂是采集太陽能的重要部位，同時(shí)，由于不同建筑體設(shè)計(jì)的屋面結(jié)構(gòu)有所不同，會導(dǎo)致太陽能采集量會出現(xiàn)一定區(qū)別。比如，相較于垂直立面而言，水平形式與傾斜式的立面所能采集到的太陽能會更多，特別是在當(dāng)前城市現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推進(jìn)中，建筑工程數(shù)量逐漸增多，外墻遮擋問題日益嚴(yán)重，如果在墻體上裝置水泥樁光伏，可能會出現(xiàn)裝置難以采集足夠的太陽能的情況。因此，必須要選取屋頂作為光伏裝置的固定場所。另外，在進(jìn)行光伏屋面修建時(shí)，主要會在太陽和建筑中間設(shè)置過渡層，由此就讓建筑具有更強(qiáng)的保溫性能，降低建筑工程因?yàn)椴膳禍囟挠玫哪茉础?/p>

4.3.2 光伏幕墻形式的應(yīng)用

通常情況下，把光伏新能源技術(shù)運(yùn)用到建筑外圍結(jié)構(gòu)的主要表現(xiàn)形式即為光伏幕墻，這屬于一種新式太陽能的運(yùn)用方法，可以使得光伏發(fā)電技術(shù)和建筑外幕墻技術(shù)加以巧妙聯(lián)合運(yùn)用，將傳統(tǒng)的建筑外墻使用光伏幕墻代替，此種形式不僅能夠取得理想的節(jié)能效果，還能減輕環(huán)境污染。此外，建設(shè)光伏幕墻還能夠優(yōu)化建筑傳統(tǒng)外圍結(jié)構(gòu)隔音效果不佳的問題，發(fā)揮一定的保溫隔熱效果。當(dāng)進(jìn)行建筑光伏幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要求結(jié)合具體情境以及工程特征、使用需求，根據(jù)當(dāng)?shù)靥柟庹丈涮卣饕约敖ㄖw周邊環(huán)境來確定設(shè)計(jì)方案，如此方可充分發(fā)揮出光伏幕墻的作用，優(yōu)化節(jié)能作用[5]。

4.3.3 光伏技術(shù)在大棚中應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，光伏大棚的應(yīng)用越來越廣泛，將其用于農(nóng)產(chǎn)品的栽植培育，能促進(jìn)蔬菜生產(chǎn)量的提高。當(dāng)前，光伏大棚主要在切花與盆花培育、養(yǎng)殖行業(yè)(魚、豬、牛、雞鴨、蠶等)、林業(yè)種植(觀賞性樹木、幼苗培育等)、果樹栽植(柑橘、冬棗、櫻桃、西瓜、草莓等)等多個(gè)方面獲得了運(yùn)用。植物的生長在光照、溫度方面都有一定特殊要求，把光伏技術(shù)運(yùn)用到大棚的制作之中，既加強(qiáng)了光照，使用的施工材料還具有較強(qiáng)的防風(fēng)、防水性能，并且其中用到的PVB夾膠膜吸收了許多的紫外線，能夠?qū)Σ∠x害的防治起到一定幫助。顯著提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量，保障作物質(zhì)量，有利于獲得更加高質(zhì)量的農(nóng)作物產(chǎn)品。

5 建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的注意要點(diǎn)

1)在進(jìn)行光伏發(fā)電設(shè)備的安裝之前，為了確保收集到足夠的太陽能，把它轉(zhuǎn)化為電能，以盡可能滿足日常使用，要求確保周邊其他物體不會遮擋光伏發(fā)電設(shè)備的光線。

2)當(dāng)需要進(jìn)行光伏發(fā)電設(shè)備的大面積裝設(shè)時(shí)，需確?，F(xiàn)場安裝空間足夠大，確保設(shè)備相互之間不會發(fā)生碰撞、擠壓，還要在周邊安設(shè)合理的保護(hù)裝置，降低發(fā)電設(shè)備在吸收太陽能期間受到外部因素的干擾作用，防止設(shè)備受到損壞。

3)要想光伏能電池板可以吸收足夠太陽能，就要確保其接收到的太陽光照是均勻的，因此要求有關(guān)人員在對其安裝時(shí)仔細(xì)檢查太陽光的照射角度。

4)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，為確保設(shè)備能持續(xù)為建筑電氣系統(tǒng)供應(yīng)電能，要求對其進(jìn)行定期檢查、維修，特別是發(fā)生惡劣氣象災(zāi)害后，一定要及時(shí)對設(shè)備加以檢修，將可能造成不良影響的因素及時(shí)消除。

5)光伏系統(tǒng)的整體效率主要取決于逆變器、光伏陣列效率、交流并網(wǎng)效率，所以，就應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對系統(tǒng)周邊環(huán)境、有關(guān)設(shè)備的監(jiān)控，做好防雷接地設(shè)備的安裝工作。在發(fā)電期間，對各臺并網(wǎng)逆變器進(jìn)行仔細(xì)監(jiān)控，詳細(xì)掌握逆變器每日發(fā)電量，同時(shí)利用環(huán)境傳感器采集輻照量、溫度等信息，把這些數(shù)據(jù)作為判斷發(fā)電效果的主要依據(jù)。

6 電氣節(jié)能中光伏新能源應(yīng)用的優(yōu)化策略

6.1 優(yōu)選線材

電氣節(jié)能中應(yīng)用光伏新能源技術(shù)，為發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，需優(yōu)選合適的線材，相關(guān)人員應(yīng)考慮電能傳輸路徑、電能應(yīng)用效率，選擇高性能、高質(zhì)量的線材，以節(jié)約電能，如施工單位可遵循高導(dǎo)電率、高傳導(dǎo)性原則來選擇線材，后續(xù)選好線材鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能減少饋線回路設(shè)計(jì)，避免因線路設(shè)計(jì)過于復(fù)雜而增大線損。

6.2 合理規(guī)劃設(shè)計(jì)光伏用電網(wǎng)絡(luò)

光伏新能源技術(shù)應(yīng)用于電氣節(jié)能后，為達(dá)到最佳的節(jié)能效果，保障電能應(yīng)用效率，為用戶提供穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，有關(guān)人員也需在前期的工作中合理規(guī)劃設(shè)計(jì)光伏用電網(wǎng)絡(luò)，如設(shè)計(jì)人員應(yīng)從電壓降設(shè)計(jì)、供電范圍規(guī)劃設(shè)計(jì)、供電數(shù)量控制等方面著手，以避免規(guī)劃范圍過大、用戶數(shù)量過多導(dǎo)致供電效能不足的情況。

6.3 合理選擇用電設(shè)備

建筑電氣節(jié)能中采用光伏新能源技術(shù)，為發(fā)揮該技術(shù)的多重優(yōu)勢，保障電能產(chǎn)能、電流電壓的穩(wěn)定性，最大程度上減小微網(wǎng)波動，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員也需根據(jù)電氣設(shè)備配置要求來選擇用電設(shè)備，如在選擇變壓器、用電電器時(shí)，都需嚴(yán)格遵循安全性、實(shí)用性原則，考慮變壓器的容量、功率，用電電器的使用范圍與環(huán)境。

7 結(jié)語

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中結(jié)合光伏新能源技術(shù)，可大幅減少常規(guī)性能源發(fā)電量的使用，而且太陽能的使用過程中不會產(chǎn)生污染，此種供電方式不僅安全、環(huán)保、可靠，還與新時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展理念相符。所以，在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)基于先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保觀念，靈活運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，將此技術(shù)的優(yōu)勢和功能有效發(fā)揮出來，為建成綠色、環(huán)保、節(jié)能型建筑提供技術(shù)支持。