光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的運(yùn)用

范宏宇

（山西山煤新能源開發(fā)有限公司 山西太原 030000）

引言

能源在我們生產(chǎn)生活中占有重要位置，但不可再生資源數(shù)量有限，可再生資源有的也需要經(jīng)過千年、億年的時(shí)間再生。我們的工業(yè)生產(chǎn)不能因?yàn)闆]有能源就停工，這會(huì)阻礙社會(huì)的發(fā)展，阻滯人類文明的進(jìn)步。因此相關(guān)技術(shù)人員一方面研究如何減少能源利用，另一方面就是開發(fā)新能源，借助新能源污染低、數(shù)量多的優(yōu)勢(shì)，滿足環(huán)境保護(hù)以及生產(chǎn)生活的能源需求。

1 光伏新能源技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1 光伏新能源技術(shù)概念

太陽能是無污染的清潔能源，在轉(zhuǎn)化應(yīng)用的過程中不會(huì)產(chǎn)生污染，建筑建設(shè)的過程中根據(jù)當(dāng)?shù)靥栒丈湟?guī)律以及太陽高度角合理設(shè)置太陽能設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)資源利用。光電新能源發(fā)電技術(shù)是利用太陽能電池組件收集太陽能，然后把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再用光伏系統(tǒng)內(nèi)部的逆變器將電能轉(zhuǎn)換成交流電。太陽發(fā)電系統(tǒng)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(gòu)成，在這些組件的共同作用下實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。

1.2 光伏新能源技術(shù)應(yīng)用原則

光伏新能源技術(shù)作為一種新能源使用技術(shù)，其應(yīng)用的第一原則就是節(jié)能原則，建筑施工團(tuán)隊(duì)在選擇施工材料時(shí)本著節(jié)能原則選擇節(jié)能效果好、質(zhì)量高的低價(jià)光伏材料產(chǎn)品，這就需要材料采購人員廣泛了解節(jié)能材料的市場(chǎng)信息，使得材料應(yīng)用后可以降低電力能源耗損；另一個(gè)就是控制建設(shè)施工的用電量，建筑施工周期長(zhǎng)，需要長(zhǎng)期照明，不合理的照明方式將會(huì)造成電力資源浪費(fèi)，甚至產(chǎn)生光污染，因此需要管理人員合理控制施工用電量，使用節(jié)能照明燈，在夜間非施工階段及時(shí)調(diào)整照明強(qiáng)度[1]。

2 傳統(tǒng)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 照明設(shè)計(jì)問題

上文簡(jiǎn)單提到了建筑施工用電量的控制，除此之外還要注意建筑應(yīng)用過程中的照明節(jié)能設(shè)計(jì)，我們?cè)谏a(chǎn)生活中會(huì)大量用到電能，但是部分施工設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致建筑內(nèi)部的電氣設(shè)計(jì)存在弊端，一定程度上造成能源浪費(fèi)，例如窗戶設(shè)計(jì)不合理，影響建筑的透光性，在白天也需要開設(shè)照明設(shè)備，再就是建筑內(nèi)部使用的照明設(shè)備并非節(jié)能設(shè)備，電器功效大，消耗電能多。

2.2 監(jiān)控設(shè)備不合理

當(dāng)前人們對(duì)建筑的安全性也有很大的要求，建筑不僅承載著使用者的人身安全，還會(huì)影響人們的財(cái)產(chǎn)安全，所以為了滿足人們的需求，建筑內(nèi)部需要安裝很多的監(jiān)控設(shè)備，這些設(shè)備需要全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗的電量也很多，再加上不合理的監(jiān)控位置，導(dǎo)致監(jiān)控?cái)?shù)量過多也會(huì)增加建筑的電能支出。所以需要相關(guān)的安裝人員根據(jù)建筑的實(shí)際需求，合理安裝監(jiān)控，注重監(jiān)控的全面性不是只注重?cái)?shù)量。

2.3 通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理

不合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致建筑用電量增加，在過去人們不合理的生產(chǎn)生活方式給環(huán)境造成了很大的污染，導(dǎo)致全球變暖，現(xiàn)在夏季溫度更高，因此人們對(duì)空調(diào)等設(shè)備的需求量增加，但是部分建筑中通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致空調(diào)制冷時(shí)消耗的能源過多，造成資源浪費(fèi)。因此需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑靈活設(shè)計(jì)通風(fēng)位置，減少電能消耗。

3 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

3.1 環(huán)保效益高

光伏新能源技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是環(huán)保效益高，生態(tài)環(huán)境是我們生存的基礎(chǔ)，近年來人們也認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，政府以及環(huán)保組織都出臺(tái)了相應(yīng)的政策、制度用來控制污染。常規(guī)能源例如石油、煤炭在使用時(shí)都不可避免產(chǎn)生污染，但是太陽能則不同，有陽光就可以完成發(fā)電的整個(gè)過程，而且在發(fā)電的過程中是非常安全沒有污染物產(chǎn)生。

3.2 成本較低

太陽能資源現(xiàn)在來說取之不盡用之不竭，只要太陽存在我們就可以持續(xù)應(yīng)用。再加上我國地域遼闊，各地只要技術(shù)條件成熟就可以大量應(yīng)用太陽能，借助光伏材料就可以實(shí)現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)換。光伏材料放在屋頂或者建筑墻體的外部，通過合理的規(guī)劃不僅實(shí)現(xiàn)了資源地利用還提升了建筑的美觀性。根據(jù)筆者的研究發(fā)現(xiàn)部分光伏材料的價(jià)格較低，其應(yīng)用可以降低建設(shè)成本。

3.3 節(jié)能效益高

光伏發(fā)電設(shè)備安置在建筑屋頂以及外墻上，不會(huì)占據(jù)太多的有效空間。筆者通過搜集的資料分析發(fā)現(xiàn)，普通居民生活用電量并不多，如果合理安排設(shè)備，白天借助太陽能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電量就可以完全滿足人們用電的需求，而且到了夜晚蓄能電池可以持續(xù)供電，降低常規(guī)能源發(fā)電的用電量，進(jìn)而減少了電網(wǎng)運(yùn)輸中的損耗。

3.4 供電安全性增加

供電安全是我們非常關(guān)注的問題，我們的生產(chǎn)生活離不開電能的使用，一旦斷電就會(huì)給企業(yè)生產(chǎn)、個(gè)人造成很大困擾。但是光伏發(fā)電裝置只受太陽輻射的影響，相對(duì)而言發(fā)生故障的幾率不大，因此可以很好保證供電安全，而且設(shè)備的安全也具備很高的安全性。所以綜合多種因素考量，光伏發(fā)電技術(shù)效益較高。

4 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的有效運(yùn)用

4.1 光伏屋頂

光伏屋頂是常見的一種光伏新能源技術(shù)應(yīng)用的一種方式，隨著社會(huì)的發(fā)展現(xiàn)代化建筑增加，我們?cè)诤芏嗟母邔咏ㄖ卸寄馨l(fā)現(xiàn)光伏屋頂?shù)摹吧碛啊保O(shè)備在屋頂上可以接觸的光照范圍大，緊貼屋頂結(jié)構(gòu)安裝，減少風(fēng)力的影響。而且其作為屋頂?shù)囊徊糠郑瑴p少了常規(guī)屋頂施工材料的應(yīng)用，有很好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

（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(tǒng)。

（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(yuǎn)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(yán)重，很多地方都不適合安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，即使安裝了，系統(tǒng)的效率也會(huì)受到很大影響。

（3）在建筑美學(xué)方面，屋頂安裝光伏系統(tǒng)對(duì)城市景觀影響最小，能夠大規(guī)模地安裝。盡管單獨(dú)的光伏建筑立面能夠達(dá)到很好的效果，但是如果大規(guī)模使用，勢(shì)必對(duì)城市景觀產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺沖擊。特別是對(duì)已建成區(qū)域，進(jìn)行屋頂光伏改造的可能性遠(yuǎn)大于對(duì)其對(duì)立面光伏改造[3]。另外，外墻光伏電池的反射光如果處理不當(dāng)，會(huì)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(tǒng)，相當(dāng)于在陽光與建筑物之間增加了一個(gè)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。

（5）太陽能屋頂技術(shù)也是最成熟的，安裝維護(hù)都很方便。費(fèi)用也較低，具有大規(guī)模推廣的潛力。就全球范圍內(nèi)大規(guī)模發(fā)展城市太陽能光伏技術(shù)的實(shí)例而言，以光伏屋頂為主。

4.2 光伏幕墻

光伏幕墻通常是指在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表層將光伏發(fā)電技術(shù)與子相結(jié)合，或者將建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)直接取代，這是一種新型的能源方式，實(shí)現(xiàn)了建筑外幕墻技術(shù)與光伏發(fā)電新技術(shù)相互結(jié)合。這樣光伏幕墻就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外墻面建筑材料，減少對(duì)環(huán)境的污染、節(jié)省能源的消耗；通常建筑物的屋頂面積比較窄小，這就可以修建太陽能墻面加以利用；可以有效的阻隔外界噪音的攝入，將傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在隔音效果上的缺陷加以改善；可以降低墻體本身的溫度，遮擋陽光起到隔離熱度的作用，提高建筑物室內(nèi)的舒適度；所以在建筑物設(shè)計(jì)光伏幕墻系統(tǒng)時(shí)，一定要結(jié)合自身的特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶栞椛涞奶攸c(diǎn)，周邊環(huán)境的溫度特點(diǎn)相結(jié)合，充分考慮到建筑物與光伏幕墻相結(jié)合的優(yōu)選方式，以及如何優(yōu)化節(jié)能效果，真正合理的利用光伏幕墻給建筑物達(dá)到減少能源消耗的目的。

4.3 光伏大棚

農(nóng)業(yè)大棚的光伏大棚也越來越多的應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品的培養(yǎng)中，作用主要就是用于蔬菜生產(chǎn)，并隨著人們生活水平和質(zhì)量的提升，逐漸得到廣泛應(yīng)用。目前大棚已經(jīng)在切花和盆花栽培、養(yǎng)殖業(yè)（養(yǎng)魚、養(yǎng)豬、養(yǎng)牛、養(yǎng)雞、養(yǎng)蠶等）、林業(yè)生產(chǎn)（培養(yǎng)觀賞樹木、林木育苗等）、果樹生產(chǎn)（栽培柑橘、冬棗、櫻桃、甜瓜、西瓜、草莓、葡萄等）等多方面得到應(yīng)用。植物生長(zhǎng)對(duì)光照、溫度的要求很高，光伏技術(shù)應(yīng)用到大棚制作中，不僅增加了光照，其施工材料還能防風(fēng)、防水，而且其中的PVB 夾膠膜吸收掉很多的紫外線，可以殺除害蟲。有效地提升了作物的產(chǎn)量，保證了作物的質(zhì)量，有助于提升食品安全。

在農(nóng)業(yè)大棚中應(yīng)用光伏技術(shù)，實(shí)質(zhì)上就是在建設(shè)大棚的過程中，與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)充分結(jié)合，屬于一種綜合性農(nóng)業(yè)開發(fā)模式，集太陽能發(fā)電、特色種植為一體。在相關(guān)調(diào)查結(jié)果中顯示，目前我國塑料大棚、日光溫室的建筑面積已經(jīng)超過了200 多公頃。如果在農(nóng)業(yè)大棚建設(shè)的過程中，將光伏發(fā)電看作是基礎(chǔ)，不僅僅能夠節(jié)約土地資源，同時(shí)利用光伏發(fā)電還能夠?yàn)橹脖ＴO(shè)備、灌溉設(shè)備、補(bǔ)光燈、照明燈等設(shè)備提供電能，甚至能夠滿足周邊農(nóng)戶的生活和生產(chǎn)需求。另外在農(nóng)業(yè)大棚中，普遍存在著保溫、升溫等問題，特別是在夏季，很多蔬菜正常生長(zhǎng)會(huì)受到嚴(yán)重影響，而通過使用光伏技術(shù)，紅外線能夠得到有效隔絕，大棚中不會(huì)進(jìn)入過多的熱量，進(jìn)而保證蔬菜能夠正常生長(zhǎng)。同時(shí)在黑夜和冬季的時(shí)候，棚內(nèi)紅外波段向外輻射程度也大大減弱，避免晝夜溫差過大，起到保溫的作用。

結(jié)語

建筑設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)就是電氣設(shè)計(jì)，但是在傳統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中存在較多不合理的地方，造成建筑內(nèi)部能源的浪費(fèi)，增加用戶費(fèi)用支出的同時(shí)，還降低了用戶的使用體驗(yàn)[4]。為此需要設(shè)計(jì)、施工人員提升自己的技術(shù)，遵循“綠色建筑”的理念，根據(jù)建筑所處環(huán)境，做好各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計(jì)，加強(qiáng)新能源的利用，減少對(duì)環(huán)境的污染。光伏新能源憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被應(yīng)用到建筑建設(shè)的多個(gè)環(huán)節(jié)。