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

劉振興

（湖南湘安新能源科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410116）

0 引 言

建筑中的電能消耗量巨大。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，建筑電能消耗也在持續(xù)增加。為了有效促進(jìn)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，有必要對(duì)建筑電氣工程加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)，縮減建筑工程的電能消耗。將光伏新能源技術(shù)應(yīng)用到建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，能顯著提升電氣節(jié)能效果，促進(jìn)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，對(duì)光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探究。

1 建筑電氣節(jié)能的重要性

時(shí)代不斷進(jìn)步，科技不斷發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，越來(lái)越多的國(guó)家開始關(guān)注新能源開發(fā)與利用。建筑行業(yè)是國(guó)際經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的重要行業(yè)。我國(guó)每年新建的建筑工程數(shù)量和總面積在持續(xù)增加，代表著我國(guó)電能消耗也在持續(xù)增加。建筑行業(yè)巨大的電能消耗量，極大地影響了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，所以需縮減建筑領(lǐng)域電能消耗。需要在建筑工程電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，充分認(rèn)識(shí)節(jié)能理念，以電器節(jié)能為突破口，加速實(shí)現(xiàn)能源和資源節(jié)約的目的，并促進(jìn)建筑行業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，將光伏新能源融入到建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可顯著提升電氣節(jié)能效果[1]。

2 光伏新能源技術(shù)的原理及特點(diǎn)

我國(guó)在以往的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，過度犧牲不可再生資源，導(dǎo)致近年來(lái)資源開發(fā)和利用變得日漸緊張。相比其他國(guó)家，我國(guó)人口基數(shù)更大，所以能源使用量要明顯高出其他國(guó)家。在不可再生能源日漸耗竭的背景下，需要國(guó)家積極尋找更多新能源來(lái)替代不可再生資源，以促進(jìn)國(guó)家和人類的可持續(xù)發(fā)展。相比天然氣和石油等燃燒期間會(huì)有污染物產(chǎn)生的能源，光伏新能源不僅是一種可再生能源，而且在使用期間不會(huì)產(chǎn)生污染物質(zhì)。該技術(shù)通過將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能為多個(gè)領(lǐng)域提供電力能源。將該技術(shù)應(yīng)用于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠顯著降低傳統(tǒng)電能消耗量，促進(jìn)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。為充分發(fā)揮該技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的作用，有必要對(duì)其原理與特點(diǎn)進(jìn)行深入了解。

2.1 光伏新能源技術(shù)的原理

光伏新能源技術(shù)就是利用太陽(yáng)能電池組件來(lái)采集太陽(yáng)能資源，然后通過技術(shù)手段把太陽(yáng)能資源轉(zhuǎn)化為電能資源，經(jīng)過光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器直接轉(zhuǎn)化為交流電。實(shí)際運(yùn)用中，可通過控制器實(shí)現(xiàn)合理調(diào)節(jié)和控制，如圖1所示。該技術(shù)具有充電蓄能功能，白天可以通過太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)發(fā)電，晚上可以通過蓄能電池為相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域供電。

圖1 新能源技術(shù)調(diào)節(jié)及控制流程

2.2 光伏新能源技術(shù)的特點(diǎn)

光伏新能源技術(shù)還具有以下突出特點(diǎn)。①相比傳統(tǒng)的天然氣和石油等能源發(fā)電技術(shù)，光伏新能源技術(shù)可以對(duì)供電峰值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)與控制，保證電網(wǎng)具有更突出的穩(wěn)定性和安全性。②相比其他技術(shù)，光伏新能源技術(shù)具有突出的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。該技術(shù)在使用中不僅環(huán)保可持續(xù)，而且具備白天蓄電和晚間供電的功能，可顯著縮減成本。③光伏新能源技術(shù)應(yīng)用于任何領(lǐng)域，其能源利用率都非常良好，并且顯著高于傳統(tǒng)能源供電方式。尤其是在建筑領(lǐng)域運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，能源利用效率會(huì)更高[2]。

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

3.1 應(yīng)用形式

目前，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，主要采取以下兩種應(yīng)用形式。①將建筑結(jié)構(gòu)和光伏系統(tǒng)結(jié)合，即在建筑物的屋頂或者外墻結(jié)構(gòu)中安裝光伏發(fā)電設(shè)備，并和其他組件合理配合，以達(dá)到供電和蓄電目的。這種應(yīng)用形式比較獨(dú)立，實(shí)際應(yīng)用中可進(jìn)行自給自足供電，應(yīng)用非常廣泛。②建筑電氣工程施工中，將施工材料和光伏系統(tǒng)相關(guān)組件進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)共同使用。具體運(yùn)用形式是以比較特殊的制作材料與制作方法來(lái)對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)中涉及到的一些組件進(jìn)行制作，并且將相關(guān)組件制作為建筑工程必備的窗戶和屋頂?shù)冉ㄖY(jié)構(gòu)。這種用特殊技術(shù)和材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑材料的應(yīng)用形式，不僅可降低工程造價(jià)，而且便于施工。因?yàn)榻ㄖ锊牧现性O(shè)置有光伏組件，所以相比其他光伏新能源技術(shù)應(yīng)用形式，其能夠采集到更多的太陽(yáng)能，可具有更充足的供電量。該應(yīng)用形式是光伏新能源技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要應(yīng)用趨勢(shì)[3]。

3.2 安裝及維護(hù)

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，需要對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理安裝與維護(hù)。安裝光伏新能源相關(guān)設(shè)備的過程中，由于該技術(shù)的工作原理是通過太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化，因此需要在陽(yáng)光充足且無(wú)遮擋物的位置進(jìn)行設(shè)備安裝，以保證設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中能采集到更充足的太陽(yáng)能。赤道附近具有比較充足的陽(yáng)光能量，所以設(shè)備安裝期間，需要確保其方向與赤道方向相對(duì)應(yīng)。此外，要科學(xué)計(jì)算設(shè)備安裝角度，促使設(shè)備可以均勻受熱。設(shè)備安裝后，還要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

設(shè)備安裝過程中，一方面要保證安裝期間沒有障礙物對(duì)陽(yáng)光產(chǎn)生遮擋作用，同時(shí)要求安裝期間采取一定防護(hù)措施，保證光伏新能源相關(guān)設(shè)備的安全與完整，避免安裝中出現(xiàn)損壞。安裝環(huán)境對(duì)設(shè)備安全性具有重要影響，所以需要充分考慮設(shè)備安裝周邊環(huán)境條件，以保證設(shè)備安裝期間不會(huì)出現(xiàn)碰撞等問題。另一方面，要在設(shè)備安裝過程中充分考慮各種不可抗力以及惡劣氣候等因素對(duì)光伏新能源設(shè)備產(chǎn)生的不良影響，并針對(duì)性地制定相關(guān)預(yù)防與急救措施，確保光伏新能源設(shè)備始終保持正常運(yùn)行狀態(tài)，充分發(fā)揮其發(fā)電功能[4]。

3.3 應(yīng)用效果分析

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用光伏新能源技術(shù)，具有以下5個(gè)突出應(yīng)用效果。

（1）通過應(yīng)用光伏新能源技術(shù)對(duì)供電峰值進(jìn)行合理調(diào)整，可保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，相比原有供電技術(shù)，能顯著提升工程設(shè)備供電效率。將該技術(shù)運(yùn)用于建筑電氣工程，所使用的蓄電池成本相對(duì)較低，可顯著提高工程整體經(jīng)濟(jì)效益。此外，通過此技術(shù)的應(yīng)用，可最大程度地發(fā)揮光伏新能源使用效果，提升電力資源利用率。通過在建筑墻體中安裝光伏系統(tǒng)設(shè)施，能夠促進(jìn)光伏建筑的一體化發(fā)展，加快建筑技術(shù)和光伏技術(shù)的融合。

（2）建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，由于一般會(huì)在建筑外墻和屋頂?shù)炔晒庑员容^好的位置安裝光伏新能源相關(guān)發(fā)電設(shè)備，因此可有效節(jié)約空間，加大太陽(yáng)能收集力度，且綠色無(wú)污染。因?yàn)樘?yáng)能是清潔、無(wú)污染及可再生資源，所以通過光伏新能源技術(shù)進(jìn)行發(fā)電，也無(wú)污染、安全，符合建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。

（3）光伏新能源技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，主要是利用建筑進(jìn)行集中并網(wǎng)發(fā)電，并持續(xù)為居民提供電能資源。建筑體系能夠更加便捷地輸入與輸出電能資源，有效縮減了電能消耗，減少了不必要的能源浪費(fèi)。

（4）建筑電氣設(shè)計(jì)中運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，可保證供電過程的安全與可靠。因?yàn)榻ㄖ姎庀到y(tǒng)是通過光伏新能源進(jìn)行發(fā)電，滿足正常發(fā)電需求以外的多余電量，可以及時(shí)存儲(chǔ)，并向電網(wǎng)輸送。對(duì)電量輸出進(jìn)行合理化調(diào)解，能夠有效增強(qiáng)供電安全性與可靠性。

（5）光伏新能源技術(shù)應(yīng)用期間，建筑電氣設(shè)計(jì)會(huì)使用光伏材料作為建筑材料，即太陽(yáng)能電池板。由于材料安裝期間可以自由設(shè)計(jì)建筑安裝形式，所以技術(shù)運(yùn)用不僅具有良好的實(shí)用性，而且其外觀還具有突出的美觀性。相比傳統(tǒng)建筑材料，光伏材料成本和安裝成本都相對(duì)較低，具有突出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)[5]。

4 結(jié) 論

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用光伏新能源技術(shù)，能顯著節(jié)約傳統(tǒng)電能消耗量，且能源使用無(wú)污染，供電較安全與可靠，可促進(jìn)建筑行業(yè)健康有序發(fā)展。因此，建筑電氣工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需建立正確的節(jié)能環(huán)保理念，積極地將光伏新能源技術(shù)應(yīng)用于電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮光伏新能源技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)和作用，滿足當(dāng)今時(shí)代對(duì)建筑提出的節(jié)能減排需求。