智能綠色建筑光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用要點及效果分析

孟慶鑫

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

在工業(yè)革命的推動下，綠色發(fā)展理念獲得了人們的廣泛認(rèn)可，在推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，需要采取更多有效的措施，對生態(tài)環(huán)境的平衡進(jìn)行維護(hù)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。在建筑行業(yè)的發(fā)展中，建筑設(shè)計師為了更好的提升建筑項目的生態(tài)性與智能性，不管是在建筑材料選擇，還是在建筑設(shè)計中，都需要盡可能的節(jié)約資源，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，為人們營造綠色健康的生活空間[1]。光伏發(fā)電技術(shù)能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為可使用的電能，將光能這種新能源的價值充分發(fā)揮出來。通過將光伏發(fā)電技術(shù)與智能綠色建筑進(jìn)行有效結(jié)合，能夠更好的落實科學(xué)發(fā)展觀，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 智能綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，綠色智能建筑的應(yīng)用也愈加廣泛，在現(xiàn)實應(yīng)用中，綠色智能建筑指的是以建筑作為平臺，開展自動化、智能化辦公，同時做到系統(tǒng)服務(wù)管理優(yōu)化以及通信網(wǎng)絡(luò)集中化的建筑方式[2]。在綠色智能建筑中，需要強(qiáng)調(diào)綠色環(huán)保理念的融入，為人們營造一個安全、舒適、干凈的辦公環(huán)境與生活空間。由此可見，在智能綠色建筑行業(yè)的發(fā)展中，需要從智能與綠色兩方面出發(fā)，彌補傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展中存在的不足。

近年來，我國在智能綠色建筑發(fā)展方面已經(jīng)取得了顯著成就，在政府主導(dǎo)下，構(gòu)建了比較系統(tǒng)的智能綠色建筑體系，同時在全國范圍內(nèi)推行。從上世紀(jì)九十年代開始，我國就著手推廣建筑節(jié)能，同時在城市規(guī)劃、建設(shè)與管理信息系統(tǒng)方面提供支持，在二十一世紀(jì)初，建設(shè)部頒布了《全國綠色建筑創(chuàng)新獎管理辦法》，提出了在全國范圍內(nèi)開展綠色建筑與智能建筑的想法，2005年開始在各大城市中進(jìn)行推廣[3]。在經(jīng)過十余年的發(fā)展以后，部分城市已經(jīng)構(gòu)建了一體化開放式監(jiān)測控制系統(tǒng)，將計算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，對室內(nèi)溫度、能源消耗等進(jìn)行快速追蹤，同時對運行系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，最大限度上實現(xiàn)建筑項目的節(jié)能環(huán)保。

但是從我國目前建筑行業(yè)的發(fā)展來看，智能綠色建筑依舊處于起步階段，不管是在應(yīng)用效果還是在普及率上都存在一些不足，更多的集中在一線城市的大型企業(yè)事業(yè)單位以及政府機(jī)關(guān)項目中，但是對于中小型企業(yè)以及居民區(qū)來說，智能綠色建筑的應(yīng)用十分有限，特別是在三四線城市中，差距更為明顯。在建筑行業(yè)的發(fā)展中，智能綠色建筑已經(jīng)成為了其中比較先進(jìn)的技術(shù)，但是在具體應(yīng)用中依舊會產(chǎn)生較大的能源消耗，為了解決這些問題，必須要加大技術(shù)投入，從而開發(fā)出更為先進(jìn)的技術(shù)裝備，借助各種清潔能源，例如光伏發(fā)電技術(shù)等，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障，營造更為良好的發(fā)展環(huán)境。

2 光伏發(fā)電的基本原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)指的是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種新型能源技術(shù)，主要是在陽光的作用下，借助太陽能電池板，將其轉(zhuǎn)化為電能，然后借助充放電控制器，進(jìn)行蓄電池組的充電，在負(fù)載適宜的狀態(tài)下，實現(xiàn)直接供電[4]。如果系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)置交流負(fù)載，則需要借助直交流逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為日常使用提供便利條件。對于這一系統(tǒng)來說，其重要構(gòu)件主要為控制器、伏電池組件、蓄電池組、逆變器以及測量設(shè)備等，其中光伏電池組件能夠?qū)崿F(xiàn)太陽輻射向電能的轉(zhuǎn)換，在組件功率方面，必須要嚴(yán)格的按照負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)。控制器的在光伏發(fā)電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，可以預(yù)防蓄電池組因為充放電過度，縮短使用壽命的問題。如果在系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)了交流負(fù)載，則需要借助逆變器，對直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成符合負(fù)載需求的交流電，同時在充放電控制器的幫助下，實現(xiàn)電能的入網(wǎng)。蓄電池組主要是進(jìn)行電能的儲存，保證能夠隨時為負(fù)載供電[5]。智能化測量設(shè)備則可以測量系統(tǒng)中的重要參數(shù)，開展遠(yuǎn)程信息傳輸與遙控。

3 智能綠色建筑中光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

為了實現(xiàn)建筑設(shè)計的環(huán)保安全、節(jié)能高效，達(dá)成可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，必須要推動智能綠色建筑與光伏發(fā)電技術(shù)的融合，發(fā)揮出其在建筑行業(yè)中的優(yōu)勢。

3.1 實現(xiàn)能源節(jié)約計算體系構(gòu)建

對于綠色智能建筑系統(tǒng)的發(fā)展來說，需要搭建多科技共聯(lián)的系統(tǒng)，將多種能源技術(shù)參數(shù)融入其中，多方面的檢測能源、環(huán)境、生態(tài)、技術(shù)以及安全等要素，從而構(gòu)建共同的生態(tài)管理系統(tǒng)，對各種能源消耗進(jìn)行計算，實現(xiàn)資源安全與環(huán)境保護(hù)之間的結(jié)合[6]。而在光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中，為了更好的滿足智能綠色建筑的發(fā)展需求，需要構(gòu)建共聯(lián)模式控制模型，將各個技術(shù)部件之間進(jìn)行并聯(lián)操作，進(jìn)而控制能源節(jié)約度，同時計算綠色智能數(shù)字。在控制器中樞中，能夠完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理工作，為智能綠色建筑的發(fā)展提供科學(xué)的能源節(jié)約計算體系。

3.2 多學(xué)科交叉優(yōu)勢

在現(xiàn)代智能綠色建筑的發(fā)展中，通過融入光伏發(fā)電技術(shù)，可以發(fā)揮出多學(xué)科交叉的優(yōu)勢。此類技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用，需要多種學(xué)科的支持，包括環(huán)境、生態(tài)、土木、能源以及信息等，涉及到各種各樣的專業(yè)知識，必須要組建專業(yè)的團(tuán)隊，由學(xué)科領(lǐng)頭人來共同制定相關(guān)方案。對于任何一個團(tuán)隊的構(gòu)建，都需要開展多方位的考量與安排，從而形成統(tǒng)一的體系，在智能綠色建筑學(xué)科的發(fā)展中，必須要對各項學(xué)科進(jìn)行綜合考量設(shè)計以后，才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。因此，在智能綠色建筑的發(fā)展中，光伏發(fā)電的學(xué)科優(yōu)勢比較明顯，在多學(xué)科共同參與的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建更為科學(xué)的框架結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用效率的提升。

3.3 保護(hù)環(huán)境與減少能源消耗

相較于傳統(tǒng)建筑行業(yè)的發(fā)展來說，智能綠色建筑的應(yīng)用，需要從生態(tài)環(huán)保的角度出發(fā)，對建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行變革，而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，可以起到明顯的保護(hù)環(huán)境以及減少能源消耗的作用，體現(xiàn)出自身在生態(tài)環(huán)保以及高效節(jié)能中的優(yōu)勢。對于光伏發(fā)電智能綠色建筑體系來說，可以實現(xiàn)多學(xué)科與多領(lǐng)域之間的交互，不僅在智能性能方面提出了嚴(yán)格的要求，同時可以構(gòu)建更為人性化的建筑體系，落實以人為本的原則。與此同時，光伏發(fā)電技術(shù)可以提升智能綠色建筑的安全性與舒適性，彌補傳統(tǒng)發(fā)電方式中的不足，在不消耗大量不可再生能源的同時，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)，營造安全舒適的環(huán)境。

4 智能綠色建筑中光伏發(fā)電的應(yīng)用

4.1 屋頂應(yīng)用

在智能綠色建筑的發(fā)展中，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用的最大化， 需要建立在光能充分利用的基礎(chǔ)之上，屋頂作為絕佳的部位，可以將自身的地理優(yōu)勢發(fā)揮出來， 減少角度以及遮擋問題的困擾，實現(xiàn)光能利用率的提升。 由于在光能發(fā)電處理以后，能夠有效的進(jìn)行熱量的隔絕，從而實現(xiàn)頂部通風(fēng)管道隔熱效果的改善， 這樣就可以有效的降低屋頂隔熱處理的費用。但是為了保障太陽能電池板的正常運行，必須要采取一定的保護(hù)，避免極端天氣造成危害，同時在太陽能電池板選擇的時候，應(yīng)該充分保障其材料強(qiáng)度，在面對雷電災(zāi)害的時候，可以最大限度上降低損害，提升使用壽命。太陽能瓦作為屋頂瓦版與太陽能光伏電池的結(jié)合體，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑與太陽能的有機(jī)統(tǒng)一，在直接鋪設(shè)到屋頂以后，不需要進(jìn)行支架的安裝，效果更佳。

4.2 公共照明工程應(yīng)用

在現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，公共區(qū)域照明已經(jīng)成為了智能綠色建筑施工中必須解決的問題，由于公共區(qū)域的面積廣闊，同時燈光設(shè)置比較分散，這就造成在常規(guī)電源線路的鋪設(shè)中，會產(chǎn)生較大的浪費，同時也會增加工程量。在線路增加的情況下電能的消耗也會大大提升，如果出現(xiàn)線路故障的情況，檢修難度加大，影響了智能綠色建筑水平提升。這就需要借助光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，保障公共區(qū)域照明的供電，構(gòu)建獨立化的照明線路，在白天不需要照明的時候，可以利用太陽能電池板來發(fā)電，然后將電能儲存起來，晚上用于照明系統(tǒng)供電。這樣既可以減少人力與物力的消耗，同時可以降低照明系統(tǒng)的檢修難度，起到節(jié)約能源的效果，實現(xiàn)資源利用的最優(yōu)化。

4.3 天窗應(yīng)用

在智能綠色建筑的設(shè)計過程中，為了更好的防止部分區(qū)域的陽光直射，實現(xiàn)良好采光，應(yīng)用了許多的天窗，對光源進(jìn)行合理調(diào)控。如果采用光伏發(fā)電系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的天窗材料，可以在優(yōu)化遮陽與采光效果的同時，最大限度上的利用光源，同時其所生產(chǎn)的電能，可以為整個建筑項目供電，實現(xiàn)能源節(jié)約。在這一項目的實施中，需要對傳統(tǒng)太陽能電池板的形狀進(jìn)行調(diào)整，形成井字形，為了實現(xiàn)采光良好，還需要充分利用光的折射，從而取得良好的采光效果，提升采光率，改善住戶的居住環(huán)境。在光伏板天窗中，應(yīng)該借助透明、半透明等類型的光伏板，彼此之間的相互配合，在保證采光的同時，形成多樣化的天窗造型。除此之外，必須要充分的考慮防雨與防雪的要求，對天窗的傾斜度進(jìn)行合理設(shè)計，避免因為積水或者積雪情況，影響太陽能的使用壽命。

4.4 其他部位的應(yīng)用

對于光伏發(fā)電板來說，其在安裝的過程中對于環(huán)境的要求相對較低，在智能綠色建筑的應(yīng)用中，可以在多個部位安裝，包括遮雨棚、遮陽板、涼亭等，在進(jìn)行太陽能發(fā)電板的安裝以后，不僅不會對設(shè)施原有的功能產(chǎn)生影響，同時還可以起到遮擋輻射的作用，延長設(shè)備的使用壽命。通過選擇不透明的太陽能光伏板，安裝在窗戶上，起到陽光隔板以及遮陽棚的效果，能夠在創(chuàng)造電能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建筑美觀度的提升，同時可以實現(xiàn)室內(nèi)光環(huán)境的改善。在這種情況下，可以更好的契合綠色環(huán)保的理念，但是在具體應(yīng)用中，必須要對一些突發(fā)情況進(jìn)行防范。比如在進(jìn)行太陽能發(fā)電板安裝的時候，需要充分考慮防雷擊、防火、防碰撞以及防水等方面的因素，解決一些潛在的風(fēng)險，從而實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效利用，實現(xiàn)智能綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。除此之外，對于高層與多層建筑來說，建筑外墻與太陽光之間的接觸面積最大，這就需要充分借助墻面，進(jìn)行太陽能的收集，將光伏系統(tǒng)與外墻體相結(jié)合，既可以實現(xiàn)建筑墻體溫度的控制，又可以緩解空調(diào)的負(fù)擔(dān)。

5 智能綠色建筑中光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用效果

5.1 技術(shù)節(jié)能效果

在智能綠色建筑中，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，可以起到節(jié)約能源的效果，通過合理的利用太陽能，有效的降低建筑對于其他能源的需求，進(jìn)而起到節(jié)省供電成本的作用。 此外，在光伏發(fā)電設(shè)備的作用下，可以有效的吸收太陽能，在夏季的時候起到降溫的作用，居民在這種環(huán)境下，能夠減少空調(diào)的使用量，進(jìn)而實現(xiàn)能源消耗的降低。所以說，在光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用下， 可以實現(xiàn)能源的有效節(jié)約，同時控制我國的火力發(fā)電成本，在降低污染的同時，實現(xiàn)了煤炭資源的節(jié)約。

5.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，各項科技水平也不斷提升，在光伏發(fā)電技術(shù)方面已經(jīng)形成了完整的技術(shù)體系，成本在不斷地降低，可以大范圍的推廣。盡管對于光伏發(fā)電設(shè)備來說，其安裝成本相對較高，但是在投入運營以后，后續(xù)的維護(hù)成本很低，基本不需要過多的維護(hù)，只需要在出現(xiàn)故障以后進(jìn)行檢修。在目前的技術(shù)條件下，光伏發(fā)電設(shè)備在安裝運行7年以后，就可以實現(xiàn)成本的回收，在后續(xù)18年的使用年限下，可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省大量的電費。在一套499kW光伏發(fā)電系統(tǒng)中，除去維修等費用以外，能夠創(chuàng)造近千萬的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié) 語

為了更好的推動社會主義生態(tài)文明建設(shè)，推動社會的可持續(xù)發(fā)展，必須要積極的促進(jìn)智能綠色建筑的發(fā)展，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展模式，實現(xiàn)資源節(jié)約，生態(tài)環(huán)保。在這一過程中，需要積極的推動光伏發(fā)電技術(shù)與智能綠色建筑之間的結(jié)合，在屋頂、天窗、公共照明以及其他部位中應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)化的光伏發(fā)電體系，充分挖掘其自身的節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)效果，為智能綠色建筑行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。