光伏新能源技術在建筑電氣節能中的應用研究

天津企宏騰科技有限公司 王升義

建筑使用過程中，通常需要消耗大量電力能源，不僅需要投入大量使用成本，而且還會對環境造成較大破壞。而隨著經濟的不斷增長，人類的思維理念出現了較大變化，逐漸對節能環保產生了更好的要求，這一背景下，建筑領域提出了建筑電氣節能的理念，以降低建筑能耗的使用量，減少環境的破壞。而想要達到這一目的，則需要建筑電氣節能設計時加強對光伏新能源技術的應用。現代建筑工程建設時，有效對建筑電氣節能進行設計對整個工程的建設與施工具有重要意義。

一是減少電力能源的使用。隨著社會的迅猛發展，建筑物當中的電力設備數量在不斷增加，如空調系統、電視機、冰箱等，而這些電力設備運行時需要大量電能予以提供支持，使得電力能源消耗量巨大。且一些人對電力設備應用時缺少節約用電的意識，很容易出現能源浪費的問題，不利于現代社會更好地發展。通過建筑電氣節能設計后，可加強對電力設備控制，最大程度上降低電氣設備的用電量，從而減少電能的消耗量。與此同時，也可以利用其他一些能源代替電力能源，也可達到節能降耗的目的[1]。

二是加強對環境的保護。目前我國依然以煤炭發電為主，導致電力能源生產時會產生大量的有害物質，對自然環境造成巨大破壞。而當建筑電氣節能后可減少對電力能源的需求量，降低煤炭資源的燃燒少，從而見識少污染物的排放量；三是建筑使用成本。建筑對電力能源需求量降低之后，將會大大降低能源方面的投入成本，使得建筑具有更高的經濟效益。

1 光伏新能源技術概述

1.1 概念解釋

現代社會快速發展的今天，逐漸出現了很多先進的科學技術，光伏新能源技術是較為常見的一種，被廣泛建筑、電子等各個領域，為現代社會更好的發展提供幫助。該技術原理為：利用太陽能技術構建出太陽能電池組，之后利用其對太陽能進行采集，并利用相應的科學及技術予以處理，使其轉變成一定的電能，然后在逆變器的處理后形成適當大小的交流電，以符合社會各界對電力能源的要求。實際應該用時，可針對環境情況合理對光伏新能源系統予以調控，日間采集太陽能并將其轉化成電能，晚間則將電能釋放出來，用于人的日常生活[2]。

1.2 技術特點

該技術主要存在三方面特點：實際性。城市化建設進程的不斷加快，使得建筑工程數量與規模逐漸增加，為了確保這些建筑在實際當中發揮出最大的作用，需要加強電氣系統的設計。而電氣系統設計過程中，通常先設計出多個不同的方案，之后以此為基礎，從經濟、安全、節能等角度出發全面進行對比，從而選擇出最佳的電氣方案，以保證電氣方案符合建筑電氣系統的實際需求；適用性。建筑電氣系統設計前，通常會對現場予以調查，根據調查結果，結合其他方面收集到的資料，設計出適用性較強的電氣方案，予以提升整個電氣系統的安全性；優化性。科研工作的開展，會得到更多與光伏新能源技術相關的先進技術，有效將這些先進技術融入到現有建筑電氣節能系統內，可逐漸提升建筑節能性能，使得光伏技新能源技術發揮出更大的作用。

1.3 技術優勢

相對于傳統建筑電氣節能技術來說，光伏新能源技術具有諸多優勢，具體包括：

更強的環保效益。傳統建筑使用時，會消耗大量煤炭、石油等自然能源，這些能源燃燒過程中將會產生大量的污染物，如有毒廢氣、重金屬廢水等，對自然環境造成嚴重破壞。雖然，通常傳統建筑電氣節能技術的應用，在一定程度上降低了自然能源的消耗量，但并不是很明顯，也會對環境帶來較大的破壞。而應用光伏新能源技術后，可最大程度上利用太陽能替代自然能源，太陽能使用過程中，不會產生任何污染物，從而大大降低了對環境的破壞[3]。

使用成本降低。煤炭、石油等作為一種自然資源，需要花費大量資金來購買這些自然資源，導致建筑建設、使用成本居高不下。而太陽能是一種取之不盡的能源，可以直接進行采集與使用，無需投入這些成本，只要花費一定資金采購相應設備即可。而隨著科學技術的發展，光伏設備性能逐漸上升，價格不斷下降，使得光伏能源使用過成本顯著降低。

節能效益更加良好。建筑物光伏發電系統中，太陽能光伏板可固定在屋頂空曠處，不需要占用建筑內部的使用空間，有效降低建筑空間的占用率。與此同時，在日間與晚間，光伏設備會根據建筑的使用情況不斷對發電與放電進行調節，以滿足建筑物對常規電能的需求量，因而具有更高的節能效益。

1.4 光伏新能源的核心技術

選取電池板。光伏新能源系統當中，電池板是其中最古眼見的組成部分，其性能的好壞直接關系到整個光伏發電系統的運行效率。所以在建筑光伏新能源系統開發時，應針對建筑工程的需求，結合經濟性、適用性等原則，選取最佳的電池板。現代社會當中，存在多種不同類型的電池板，多晶硅光伏組件是性能較為良好，需要的太陽能較少，且性價比較高的一種，因而大部分建筑工程均采用該類型電池板。

電池板列陣。選取出電池板后，若未能合理列陣也將會影響電池板對太陽能的采集，進而降低整個光伏發電系統的運行效率。所以在光伏發電系統構建時，應針對建筑特點，結合地理位置、光照時間等情況，合理對電池板列陣；太陽能輻射量計算。通過光伏陣列水平面太陽能輻射量的計算，可計推導出整個系統的發電量，具體計算公式為：EP=[sin（α+β）/sinα]×S+D。其中，EP為太陽能的輻射量，即發電量；α為中午太陽高度角；β為系統傾斜度；S為水平面太陽直接輻射量；D為散射輻射量。

2 光伏新能源技術在建筑電氣節能中的具體應用

2.1 光伏屋頂

現在建筑工程領域，通常會利用光伏新能源技術構建出光伏屋頂，即在空曠的建筑屋頂上方，安裝于固定各種光伏設備，通過這些設備自動采集太陽能，并通過一定的轉化后，使太陽能轉變成符合電力系統應用的交流電。

光伏設備安裝時應選擇空曠的屋頂，以保證太陽能的采集效率，若屋頂存在大量遮擋物，導致太陽光無法直接照射到光伏設備上，影響設備對太陽能的采集，從而干擾光伏設備的應用效果[4]；在整個建筑物當中，屋頂接受陽光照射的時間最多，使得屋頂可以采集到最多的太陽能，且屋面結構的不同，也會使太陽能采集量存在一定差異。其中，相對于垂直立面來說，水平與傾斜面采集的太陽能更多一些，尤其是在建設步伐不斷加快的城市當中，隨著及建筑物的逐漸增加，外墻遮擋問題愈加嚴重，若在墻體固定光伏設備，則會使得設備難以采集充足的太陽能。所以，需要選擇屋頂作為光伏設備的固定場所。

光伏屋面的構建，主要是在太陽與建筑間形成過渡層，從而賦予建筑更強的保溫性，減少建筑的能耗量[5]。對于多層建筑和高層建筑來說，外墻作為與太陽光接觸面積最大的外表面。為合理利用墻面實現收集太陽能，可以通過應用合適的墻體構造與材料，比如與太陽能電池一體化的玻璃幕墻、透明絕熱材料以及附加于墻面的集熱器等等，可以實現有效的建筑能耗，實現保溫；光伏新能源發電的早期，即將其應用到了建筑屋頂建設當中，經過多年的發展使得光伏屋頂技術非常的成熟與完善，因而應用得更加廣泛。

2.2 光伏幕墻

現代建筑領域快速發展的今天，逐漸將光伏新能源技術應用到幕墻的建設當中，從而建設出了性能良好的光伏幕墻，即在建筑維護結構的外部，建設出相應的光伏幕墻，會直接利用光伏幕墻作為維護結構，以賦予幕墻更加良好的性能，為建筑的使用提供更大的作用。通過光伏幕墻的構建，用光電玻璃替代普通玻璃用于當代建筑幕墻中，能夠為光伏光電玻璃提供較大的受光面積，又不需要額外的土地，同時還能省去光電玻璃的支撐結構，可減少對環境的破壞。

對于屋頂面積較小的建筑來說，無法構建出光伏屋頂，這時則可通過建設光伏幕墻的方式，加強對太陽能的應用；光伏幕墻具有一定的隔熱功能，可減少陽光對外墻的照射，降低外界熱量進入到室內，使室內環境更加舒適。但需要注意的是，光伏幕墻建設時應避免對周邊環境造成影響。

2.3 光伏大棚

近年來，光伏新能源技術逐漸應用到農業建筑領域，逐漸出現了大量的光伏大棚，包括家禽養殖棚、蔬菜種植棚、水果生產鵬等多個方面，通過光伏大棚的構建，向大棚內部提供充足的電能與熱能，構建出良好的大棚內部環境，為家禽、農作物、水果等的生長提供支持。與此同時，對于光伏材料來說，還具有一定的防風、防水功能，可對大風、大雨進行阻擋，防止大風、大雨對農業生產工作造成干擾。

此外，在光伏材料內添加了一定的PVB夾膠膜，該物質具有較高的紫外線吸收能力，阻隔大棚內部紫外線的進入，防止紫外線對農作物或家禽生長造成影響，為農業生產工作的開展提供支持。對于光伏大棚產出的電能來說，主要應用在三個方面，一是照明系統，用于夜晚向大棚提供充足的亮度，為農戶更好地對大棚進行管理提供支持；二是灌溉系統，即為灌溉設備的運行提供電力能源，確保灌溉設備能夠正常運營；三是溫控系統，即根據外界環境的情況對大棚內部溫度進行調節，確保大棚內部溫度符合家禽、農作物的生長需求等。

3 光伏新能源技術應用的注意事項

建筑電氣節能中對光伏新能源技術進行應用時，需要注意下述幾個方面：

光伏發電設備的運行，需要采集充足的光源，因而在設備安裝時，應確保其無遮擋物，使光照有效照射到光伏發電設備上。

大規模安裝光伏發電設備時，要保證現場具有充足的場地空間，防止各設備間的碰撞，同時在設備周圍采取一些配套的保護措施，加強對光伏發電設備的保護，避免硬物、雨水等對設備造成損傷。

為了使光伏發電設備能夠采集到充足的陽光，需要工程所處地理位置情況，將設備調節到最佳的角度。

光伏發電設備使用時，為了確保其能夠持續不斷的向建筑滇西設備傳輸能源，應安排專業人員予定期予以檢查，特別是在大風、大雨等惡劣天氣時，更是要加強對光伏發電設備的檢查力度，及時發現設備中出現的隱患與故障，并采取科學、合理的方式予以維修，以保證光伏發電設備的良好性。

對于光伏發電系統的總效率來說，通常與逆變器效率、光伏陣列效率與交流并網效率有關，因而在光伏發電系統構建時，應加強對系統及周邊環境的監控，連接相應的防雷元件。發電時，對并網逆變器予以檢測，動態采集逆變器運行數據，通過對采集數據的整理與分析，判斷整個光伏發電系統運行情況，為系統參數的設置與調節提供支持。

針對建筑工程特點，采取科學、合理的方法，將其與光伏發電技術有效融合到一起，降低光伏發電設備的占地面積，使光伏發電設備發揮出最大的作用，以此減少建筑能源的消耗。

4 結語

光伏新能源技術是現代較為先進的技術，有效將其應用到建筑電氣節能當中，可降低建筑使用成本，并提升建筑的節能環保效益，使建筑在人類日常生活即現代社會更好地發展當中發揮出更大作用，進而推動社會向著更加良好的方向發展。