建筑電氣節能中光伏新能源技術的應用

王冬潔

(山西五建集團有限公司，山西 太原 030000)

近幾年，全球各國能源消耗量不斷提高，特別是建筑行業，其不僅是每個國家的支柱型行業，更是能源使用量最多的行業之一。若想實現經濟的可持續發展，就必須要緊跟時代發展步伐，響應節能環保的號召，優化現有技術、工藝，改進建筑工程的電氣功能，提高節能水平。而伴隨光伏新能源技術的日益成熟，其逐漸被運用到建筑電氣方面，起到的作用愈發明顯。建筑公司應當改進自身當前的技術結構，合理使用新能源實行發電，做到對光伏新能源技術的靈活、有效運用，保證公司的經濟和社會效益。

1 光伏新能源技術概念

從本質上看，光伏新能源技術也就是光伏發電技術的其中一種類型，能夠把光能轉化為電能以供各種生產活動使用，可以減輕石化等不可再生能源使用的壓力。光伏新能源具有無污染、經濟效益高、應用周期長等突出性優點，整體發展速度較快[1]。

光伏新能源系統中涵蓋了太陽能電池、充放電控制系統、電力負載系統。其中，太陽能電池主要是利用光伏效應，把太陽能轉化成電能，回收周邊環境的影響，太陽能電池無法始終維持穩定的直流輸出，許多太陽能還要利用蓄電池儲存對外供電。充放電控制系統則是通過對蓄電池充放電的控制，實現對充電量、時間等精準把控，防止蓄電池在實際使用時發生損壞或是壽命縮短等問題。逆變器的使用能夠把蓄電池輸出的低壓直流電轉化為電氣需要的交流電。

對于建筑電氣工程而言，引入光伏新能源技術可以顯著提高其他不可再生能源的使用率，達成節能增效的目的。不過，因為光伏新能源技術正處于初期發展階段，理論體系和實踐原理都不夠完善，要求根據建筑電氣工程的實際使用需求對其加以合理配置。

2 光伏新能源技術在建筑電氣節能設計中的應用意義

2.1 環保效益高

此技術最為突出的優點便是環保效益強，生態環境是當前人們生存發展的重要基礎，近幾年人們逐漸意識到環保工作的重要意義，政府與一些社會組織都采取了較多的措施，例如出臺相關限制政策、推行制度法規來實現對污染的管控。常規性能源，比如石油、煤炭在使用過程中難以避免的會發生污染，不過太陽能卻有所區別，只要有陽光的照射便可完成發電流程，同時在發電期間十分安全，不會產生任何污染物。

2.2 成本較低

太陽能資源本質上來說是無窮無盡的，只要太陽存在，便可持續加以利用。再加之我國疆域遼闊，全國各地只要技術發展得足夠成熟，便能實現對太陽能的大規模使用，利用光伏材料便可做到對太陽能的有效轉化。將光伏材料放置在屋頂或是外墻面上，基于科學合理的規范，既能提高對太陽能資源的利用，還可以加強建筑美觀性。同時，隨著科技的發展，光伏材料的價格也愈發低廉，可實現大面積普及應用[2]。

2.3 節能效益高

將光伏發電裝置安裝在建筑屋頂與外墻中，不會占用過多的空間。經過相關研究分析得知，在普通居民的日常生活中，所用電能并不太多，若是能將光伏發電裝置合理設置，白天充分完成太陽能的轉化，由此積蓄的電能便可充分滿足人們的日常用電需求，減少了對常規性能源發電電能的使用，也緩解了電網運輸電能而產生的損耗。

2.4 供電安全性增加

供電安全一直以來都是人們重點關注的話題，人們的日常生產活動與電能密切相關，若是斷電就會讓企業的生產經營、個人生活帶來重大影響。不過，光伏發電設備的運行狀態只會受到太陽輻射的影響，相較于其他類型的發電方式而言，出現故障的概率較低，所以能夠充分保障供電的安全性與穩定性，同時設備使用起來安全性較高。因此，結合多方面因素加以分析，光伏發電技術具有良好的效益。

3 光伏新能源技術應用原則

3.1 節能原則

在進行建筑工程施工作業時，施工企業所選取的施工材料應當重點考慮節能效果，保證光伏材料具有較強的節能水平。負責材料采購的工作人員要對節能材料的市場情況進行詳細分析，了解相關材料的價格、性能、種類，確保所選取的光伏新能源材料可以在提高建筑電氣工程總效益中起到有效作用[3]。

3.2 控制原則

為了能將光伏新能源技術的功能、作用充分發揮出來，還應當采取合理措施來對工程施工用電量加以管控。詳細來說，建筑電氣工程工期比較長，一些施工活動要求在夜間開展，整個工程中在照明方面消耗的電能較多。若是未對照明系統用電方式進行有效把控，就容易導致電能的大量浪費，還會產生光污染，給施工人員的身體健康帶來一定損害。所以，在目前應用光伏新能源技術的同時，還需要聯合應用節能照明燈具，實現對照明強度的有效調整控制。

4 光伏新能源技術在建筑電氣節能設計中的具體運用

4.1 應用形式

在進行建筑電氣節能設計時，引入光伏新能源技術的使用主要可采取以下兩類方法：1)可把光伏系統與建筑結構聯合起來，也就是在建筑的頂部、外墻結構上安設光伏發電裝置，結合其他組件運作，完成供電與蓄電。此種運用方法相對較為獨立，能夠做到電能的自給自足，運用得比較廣泛；2)在進行建筑電氣系統建設時，把光伏系統和建材聯合起來一同使用，把特殊材料和光伏發電工藝中的部分組件聯合起來，運用到建筑屋頂、門窗等結構中，取代傳統使用方式，不僅使用起來十分方便，而且也能讓工程成本顯著減少。如果在建材中有設置光伏組件，便可收集到更多太陽能，轉化生成的電能量也會更大[4]。

4.2 安裝和維護

將光伏新能源技術運用到建筑電氣節能方面，要求加強對有關設備的安裝與維護。因為光伏新能源技術主要是把太陽能轉化成為電能，所以，在進行有關設備裝置的安裝時，都要選擇在光照充足、不易被遮擋的位置，從而保證設備在具體運行期間能夠采集到更多的太陽能。與赤道愈是接近的位置光照愈是充足，所以在進行設備的安裝過程中，要確保其方位和赤道方向相同。此外，還需要對設備的安裝角度進行精密計算，保證設備受光照均勻。將設備安裝完成之后，需要定期對其加以保養。在進行設備安裝時，必須要對設備采取有效的防護措施，從而確保太陽能發電相關設備的安全性和完好性，以免設備在安裝期間受到損壞。而且，因為設備周圍環境也會對設備安全性帶來一定威脅，因此在安裝環節中，還需詳細分析設備周圍的環境影響因素，以免出現沖突。最后，在進行設備安裝作業時，必須要仔細分析不可抗力、惡劣氣候等各種因素會對設備帶來的負面影響，并制定一系列有效的預防與應急方案，讓設備一直保持正常、穩定的運作狀態。

4.3 應用類型

4.3.1 在建筑屋頂應用光伏技術

當前的建筑工程行業，普遍會使用光伏新能源技術修建光伏屋頂，也就是在空曠、開闊的屋頂上側安設各種光伏裝置，利用這些裝置自動收集太陽能，并經過有效的轉化處理之后，讓太陽能轉化為可供電力系統使用的交流電。

光伏裝置在進行安裝時需選取空曠的屋頂，從而確保太陽能的收集效率，如果屋頂具有太多遮擋物，使得陽光不能直接照射于光伏裝置上，會對太陽能采集效果造成影響，不利于光伏設備的合理使用。在建筑體中，屋頂受到的光照時間最長，因此屋頂是采集太陽能的重要部位，同時，由于不同建筑體設計的屋面結構有所不同，會導致太陽能采集量會出現一定區別。比如，相較于垂直立面而言，水平形式與傾斜式的立面所能采集到的太陽能會更多，特別是在當前城市現代化進程不斷推進中，建筑工程數量逐漸增多，外墻遮擋問題日益嚴重，如果在墻體上裝置水泥樁光伏，可能會出現裝置難以采集足夠的太陽能的情況。因此，必須要選取屋頂作為光伏裝置的固定場所。另外，在進行光伏屋面修建時，主要會在太陽和建筑中間設置過渡層，由此就讓建筑具有更強的保溫性能，降低建筑工程因為采暖降溫而耗用的能源。

4.3.2 光伏幕墻形式的應用

通常情況下，把光伏新能源技術運用到建筑外圍結構的主要表現形式即為光伏幕墻，這屬于一種新式太陽能的運用方法，可以使得光伏發電技術和建筑外幕墻技術加以巧妙聯合運用，將傳統的建筑外墻使用光伏幕墻代替，此種形式不僅能夠取得理想的節能效果，還能減輕環境污染。此外，建設光伏幕墻還能夠優化建筑傳統外圍結構隔音效果不佳的問題，發揮一定的保溫隔熱效果。當進行建筑光伏幕墻系統設計過程中，要求結合具體情境以及工程特征、使用需求，根據當地太陽光照射特征以及建筑體周邊環境來確定設計方案，如此方可充分發揮出光伏幕墻的作用，優化節能作用[5]。

4.3.3 光伏技術在大棚中應用

在農業領域，光伏大棚的應用越來越廣泛，將其用于農產品的栽植培育，能促進蔬菜生產量的提高。當前，光伏大棚主要在切花與盆花培育、養殖行業(魚、豬、牛、雞鴨、蠶等)、林業種植(觀賞性樹木、幼苗培育等)、果樹栽植(柑橘、冬棗、櫻桃、西瓜、草莓等)等多個方面獲得了運用。植物的生長在光照、溫度方面都有一定特殊要求，把光伏技術運用到大棚的制作之中，既加強了光照，使用的施工材料還具有較強的防風、防水性能，并且其中用到的PVB夾膠膜吸收了許多的紫外線，能夠對病蟲害的防治起到一定幫助。顯著提高了農作物的產量，保障作物質量，有利于獲得更加高質量的農作物產品。

5 建筑電氣節能中光伏新能源技術應用的注意要點

1)在進行光伏發電設備的安裝之前，為了確保收集到足夠的太陽能，把它轉化為電能，以盡可能滿足日常使用，要求確保周邊其他物體不會遮擋光伏發電設備的光線。

2)當需要進行光伏發電設備的大面積裝設時，需確保現場安裝空間足夠大，確保設備相互之間不會發生碰撞、擠壓，還要在周邊安設合理的保護裝置，降低發電設備在吸收太陽能期間受到外部因素的干擾作用，防止設備受到損壞。

3)要想光伏能電池板可以吸收足夠太陽能，就要確保其接收到的太陽光照是均勻的，因此要求有關人員在對其安裝時仔細檢查太陽光的照射角度。

4)在實際運用時，為確保設備能持續為建筑電氣系統供應電能，要求對其進行定期檢查、維修，特別是發生惡劣氣象災害后，一定要及時對設備加以檢修，將可能造成不良影響的因素及時消除。

5)光伏系統的整體效率主要取決于逆變器、光伏陣列效率、交流并網效率，所以，就應當強化對系統周邊環境、有關設備的監控，做好防雷接地設備的安裝工作。在發電期間，對各臺并網逆變器進行仔細監控，詳細掌握逆變器每日發電量，同時利用環境傳感器采集輻照量、溫度等信息，把這些數據作為判斷發電效果的主要依據。

6 電氣節能中光伏新能源應用的優化策略

6.1 優選線材

電氣節能中應用光伏新能源技術，為發揮技術優勢，需優選合適的線材，相關人員應考慮電能傳輸路徑、電能應用效率，選擇高性能、高質量的線材，以節約電能，如施工單位可遵循高導電率、高傳導性原則來選擇線材，后續選好線材鋪設時，應盡可能減少饋線回路設計，避免因線路設計過于復雜而增大線損。

6.2 合理規劃設計光伏用電網絡

光伏新能源技術應用于電氣節能后，為達到最佳的節能效果，保障電能應用效率，為用戶提供穩定、優質的電力服務，有關人員也需在前期的工作中合理規劃設計光伏用電網絡，如設計人員應從電壓降設計、供電范圍規劃設計、供電數量控制等方面著手，以避免規劃范圍過大、用戶數量過多導致供電效能不足的情況。

6.3 合理選擇用電設備

建筑電氣節能中采用光伏新能源技術，為發揮該技術的多重優勢，保障電能產能、電流電壓的穩定性，最大程度上減小微網波動，規劃設計人員也需根據電氣設備配置要求來選擇用電設備，如在選擇變壓器、用電電器時，都需嚴格遵循安全性、實用性原則，考慮變壓器的容量、功率，用電電器的使用范圍與環境。

7 結語

在建筑電氣節能設計中結合光伏新能源技術，可大幅減少常規性能源發電量的使用，而且太陽能的使用過程中不會產生污染，此種供電方式不僅安全、環保、可靠，還與新時代的可持續發展理念相符。所以，在進行建筑電氣節能設計時，設計人員應當基于先進的節能環保觀念，靈活運用光伏新能源技術，將此技術的優勢和功能有效發揮出來，為建成綠色、環保、節能型建筑提供技術支持。