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(zhǎng)沙410015）

根據(jù)目前的社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，能源問(wèn)題是一個(gè)非常突出的問(wèn)題。傳統(tǒng)的化石能源雖然在很大程度上促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)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(wèn)題，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)受到負(fù)面影響。面對(duì)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(yáng)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(yáng)能，存儲(chǔ)電能并且對(duì)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(duì)于人們的生活以及社會(huì)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(yáng)能電池將太陽(yáng)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(yáng)光的照射之下，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生電能，隨后對(duì)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(guò)度使用。光伏電池組件則將太陽(yáng)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(chǔ)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(gè)建筑行業(yè)中有一個(gè)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(lái)維持整個(gè)建筑的運(yùn)行工作，是一種對(duì)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(duì)綠色建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分地考慮到能源的節(jié)約問(wèn)題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

綠色建筑有幾個(gè)突出的特點(diǎn)：（1）綠色建筑對(duì)于資源的使用效率非常高，這就促使對(duì)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(duì)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(guò)程中，對(duì)于不同的資源采取不同的技術(shù)手段，因此對(duì)于這些資源都能夠比較合理的運(yùn)用。（2）對(duì)傳統(tǒng)能源的消耗最低。像煤炭以及天然氣等，綠色建筑對(duì)其沒有過(guò)多的依賴，而綠色建筑運(yùn)行過(guò)程中所涉及到的一些電能等資源，可以充分的利用太陽(yáng)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(guò)程中對(duì)自然生態(tài)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。

將新能源太陽(yáng)能通過(guò)專業(yè)的技術(shù)手段轉(zhuǎn)化成電能是光伏系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中最主要的工作內(nèi)容。光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)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(duì)于建筑的供電量。除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)也可以將陽(yáng)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(lái)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(huì)效益，對(duì)于社會(huì)環(huán)境效益來(lái)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(duì)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(duì)太陽(yáng)能屋頂以及太陽(yáng)能天窗、太陽(yáng)能墻體以及太陽(yáng)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(guò)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(yáng)光直射。通常來(lái)講，天窗影響建筑的采光效果以及遮陽(yáng)作用。在綠色建筑的天窗設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分地應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)，可對(duì)建筑的采光效果以及遮陽(yáng)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(duì)綠色建筑進(jìn)行供電。在具體的天窗設(shè)計(jì)過(guò)程中，將太陽(yáng)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(duì)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(yáng)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?yáng)光接觸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(yáng)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(yáng)能電池板，設(shè)計(jì)成玻璃幕墻的形式。這樣不僅可以對(duì)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(yáng)光，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能來(lái)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(guò)程充分利用

在綠色建筑物中，與綠色建筑物的外墻接觸陽(yáng)光面積相比，屋頂相對(duì)來(lái)說(shuō)與陽(yáng)光接觸面積較小。在建筑物的屋頂安裝太陽(yáng)能電池板時(shí)，必須考慮到這個(gè)問(wèn)題，充分考慮安裝的角度，使太陽(yáng)能電池板更加方便地安裝。對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用過(guò)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(duì)于整個(gè)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(duì)雨雪天氣，應(yīng)該調(diào)整屋頂?shù)膬A斜角度，通過(guò)這種方法可以保證雨雪堆積程度較小。針對(duì)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(duì)于太陽(yáng)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(duì)大風(fēng)自然災(zāi)害，應(yīng)該保證光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽(yáng)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(yáng)板就是采用太陽(yáng)能電池板，除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)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(yáng)能，通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，節(jié)約了傳統(tǒng)能源。無(wú)論在綠色建筑物的哪一個(gè)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(guò)程中可以安全穩(wěn)定的發(fā)揮其作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于綠色建筑產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，同時(shí)也對(duì)綠色建筑發(fā)揮綠色理念起到一定的推動(dòng)作用。在設(shè)計(jì)綠色建筑的過(guò)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(duì)于資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)起到促進(jìn)作用，在今后的發(fā)展過(guò)程中，必須不斷地開發(fā)并且利用新能源。