太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用

朱兴

摘 要：目前我国正在面临着能源逐渐匮乏，环境污染问题越来越严峻的现状，所以寻求可再生能源已经成为世界范围内的关注焦点，太阳能光伏发电和建筑一体化技术，主要就是对太阳能资源进行充分的利用，而且具备节能环保安全等多种优势，符合绿色建筑施工的要求，因此得到了广泛的应用。在本文中就针对节能建筑中应用太阳能光伏发电和建筑一体化技术进行了简单的介绍，并以实际案例为基础，对太阳能光热技术的应用进行了探讨。

关键词：光伏发电;建筑一体化技术;节能建筑

中图分类号：TK514 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0021-02

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0引言

经济快速增长的同时，对生态环境产生的污染也越来越严峻，能源也面临着日益枯竭的现状，所以切实提高环境保护和能源供应意识具有非常重要的意义，寻找切实有效的可再生能源已经成为人们广泛关注的焦点。太阳能就是一种可以再生的能源，与我国可持续发展战略的要求相一致，而且具有非常广阔的发展前景，也符合低碳经济发展的趋势，太阳能光伏发电就是将太阳能辐射，转变为电能，不需要使用任何燃料，所以不会对环境产生污染，是一种清洁性的能源，而且还可以持续供给，具有非常广阔的发展前景与建筑一体化技术进行结合，能够促进绿色节能建筑的进一步发展[1]。

1太阳能光伏发电与建筑一体化技术概述

1.1 太阳能光伏发电与建筑一体化概述

太阳能光伏发电技术主要就是利用太阳能电池的半导体材料，在阳光的照射下形成电位差，然后将太阳光的辐射转化为电能，是一种新型的发电体系。就目前的情况来看，主要包括独立运行和并网运行两种方式，独立运行可以分为直流负载和交流负载独立系统两种。现如今光伏系统已经获得了非常广泛的应用，在太阳能建筑、太空、交通等多个方面都获得了比较明显的应用效果，太阳能光伏建筑也是未来发展的主要趋势，所以也需要加大关注力度。建筑一体化技术主要就是指建筑在设计的初期，利用太阳能光伏技术进行有机结合形成整体，对其进行整体的设计施工以及调试，在设计过程中需要保证建筑物的美观性，同时还应该科学有效的使用太阳能光伏技术，结合這两者的优势，形成一体化技术。光伏建筑一体化主要有两种方式光伏墙结构和光伏屋顶结构，光伏屋顶结构主要是包括光伏组件和小高层高层建筑结合、光伏组件和低层建筑结合以及光伏组件和公共建筑进行结合三种方式[2]。

1.2 太阳能光伏发电的基本原理

太阳能光伏发电主要就是利用光生伏特效应，在反应过程中太阳能电池起到了有效的能量转化作用，具体来说，就是当太阳光线接触到电池以后就会被电池所吸收形成光生电子，在内建电场的控制下，就会与空穴发生隔离反应，经过这种反应所产生的异号电荷，在经过累积以后就会汇聚成光生电压，这就是所谓的光生伏特效应。在内建电场中，一旦连接负载就会将光生电源流出，实现功率的输出和利用，从而将太阳能转化为电能。

2绿色建筑的发展

在未来的发展过程中，绿色建筑将会成为我国建筑行业的主要形式，现在社会人们更加关注绿色节能环保，也已经逐渐认识到了保护环境的意义，在未来建筑行业的发展过程中，必将向着绿色建筑方向不断发展。绿色建筑也就是指利用可再生能源降低对周围环境产生的污染，是一种绿色安全的清洁能源，主要就是指充分利用太阳能光伏电池板对周围环境进行有效的保护。一般来说，绿色建筑主要包括以下几个特点：消耗的能源非常少，可以充分利用可再生能源，也就是说绿色建筑会使用更少的土地和资源，在相关技术条件的支持下，可以根据不同的资源获得不同的技术手段，降低对传统能源的消耗，例如煤炭、天然气。在绿色建筑中一般不会利用煤炭和天然气。对于其他的电能来说，太阳能电池能够将太阳能转化为电能，而绿色建筑的设计理念就是与自然环境进行和谐共处，建立环境友好型社会。在建筑的外观上，也应该充分体现美观和谐的特点，更要在整个实施过程中节约资源，太阳能光伏系统就可以对资源进行有效的利用，减少对周围环境产生的污染，降低电网的电力供应，而且还能够减少能源在转换过程中产生的消耗。此外，光伏系统还能够将太阳能转化为电能，就能够降低热度，减少空调的使用量，切实提高资源的利用率，虽然在安装过程中太阳能光伏系统的成本会相对较高，但是其营业成本相对较低，能够更快收资金，所以使用太阳能光伏系统能够真正实现社会效益、环境效益、经济效益的共赢[3]。

3太阳能光伏发电与建筑一体化技术的应用

3.1 透光技术的应用

就目前的实际状况来看，在建筑物的顶部使用光伏采光方式是最为常见也是最为有效的方式。在建筑物的底部进行采光时，太阳光能够直射，能够最大限度的利用太阳能，切实提高太阳能的利用率，而且还能够有效解决玻璃幕墙吸收阳光的问题。此外，在顶部进行采光的时候，可以选择遮挡较低或者无遮挡的地方，这样就能够更好的保证太阳能的吸收率，为了能够切实提高太阳能的吸收效率，还可以尽量选择透明度比较高的材质，使用太阳能光伏屋顶能够降低太阳能对建筑物产生的辐射，提高受光率，所以也得到了非常广泛的应用。

3.2 光伏器件作为屋顶材料

在建筑物中使用太阳能光伏发电，其最为显著的特点就是将光伏器件作为屋顶材料，在屋顶的平顶和坡顶的位置都可以设计光伏器件不会占用更多的空间。另外，在屋顶也能够接收到更多的太阳照射，切实提高太阳能的利用率，另外将光伏器件作为固定材料，还能够将其与屋面结构进行有机结合，尽量降低对自然资源产生的破坏。在具体的应用过程中，还可以将建筑物面的保温隔热层使用太阳能电池作为代替，不仅可以保护建筑物的物面，尽量减少外界不利因素对其产生的影响，降低建筑屋面施工成本，还可以充分利用太阳能光伏系统降低单位面积的价格。

3.3 光热发电

对太阳能光热进行充分的利用进行发电，而不再使用传统的发电方式，能够尽量避免使用昂贵的硅晶光电转换工业降低发电的成本。另外，利用光热发电还能够将太阳能加热的水进行储存，这样在没有光照的情况下也能够利用铁轮机带动发电好几个小时。在使用光热进行发电的时候，能够充分利用自然资源，充分发挥自然资源的价值，在资金和技术条件的支持下，还能够综合多种资源进行充分合理的利用，做到互补发电，还可以建立联合热电站对建筑物提供电能[4]。

3.4 光伏幕墙技术的应用

目前在建筑工程中使用光伏建筑一体化主要是指光伏幕墙在建筑中的应用光伏幕墙技术主要就是指在玻璃幕墙的夹层中压入光伏方阵，在玻璃幕墙内使用双玻璃光伏组件取代传统的玻璃材料，而且还能够使幕墙具备相应的功能，包括隔音、隔热等等。光伏玻璃幕墙能够最大限度的利用太阳能，真正实现绿色控制的作用，所以未来建筑工程发展过程中，建筑光伏一体化技术是未来发展的主要趋势，也应该加强对于这一部分的关注力度。

3.5 光伏雨棚、停车棚

将太阳能光伏发电技術和车棚进行有机结合，这样就能够为车辆遮挡风雨，而且还能够充分利用太阳能创造光伏能源，为电动车进行充电，在遮光的同时也能够完全吸收太阳能，并进行有效的利用。车棚主要是利用太阳能发电为主，市电作为旁路辅助，在晴天的时候，太阳能发电就可以为电动车进行充电，在阴天的时候可以通过市电为太阳能充电，而且充电也不需要蓄电池进行储能，可以将太阳能发出的电逆变以后直接使用。

4 太阳能光热技术的具体应用

4.1 项目概况

某小区内建筑屋顶的面积为2万平方米，计划安装光伏面板，其安装面积约为15，000平方米，使用太阳能光伏系统进行发电，可以安装光伏组件总功率约为1500千瓦。太阳能光伏发电系统建设完成以后，根据当地的资源条件，满发时每小时大概能够产生1500kW·h的电能，根据每天4小时计算，按照全年150天日照充足进行计算，全年累计可以发电900000kW·h。此外该工程项目安装光能极热循环系统和平板集热器与热水器空调系统进行有机结合，这一项目建设过程中，将绿色建筑和太阳能光伏系统进行充分的结合，能够有效降低施工的成本，而且还能够切实提高能源的利用率[5]。

4.2 方案设计

在该项目中，通过与平板集热器的有机结合，能够使建筑物在能量传输过程中尽量减少能源的损耗，由于太阳能光伏系统发热量比较大，在夏季时可以充分吸收热量，减少用户的空调使用量，降低能源的损耗。通过光能极热循环系统，接热器在具体的应用过程中在充电水管中通过循环泵进行加热，热盘进行放热，一旦发现即热器的上回流管探头探得的温度和水管探头的温度高于原本设置的温度时，循环泵就会自动开始工作;当两侧平均温度差小于设置的温度时，循环泵就会停止运行。为了防止太热的现象，一旦水管的温度超过65度时，就会立即停止循环泵的运转。通过这样的设计，可以充分利用太阳能光伏系统进行发电，而且还能够降低建筑物所吸收的热量，在夏季时可以明显降低空调的使用量，真正实现能源的节约利用。

5 结语

现如今，我们所面临能源枯竭和环境污染问题越来越严峻，在世界范围内都需要积极寻求绿色环保的可再生能源，而太阳能作为一种清洁的可再生能源，现如今已经被人们广泛关注，而且也已经取得了一定的成效。在建筑工程中利用建筑一体化技术和太阳能光伏发电技术，具有非常广阔的发展前景，而且也能够满足绿色建筑发展的实际需求。

参考文献

[1] 陆俊行，方凤才，黄可煜.太阳能光伏建筑一体化越南在地化的相关技术研究[J].企业科技与发展，2017（10）：72-74.

[2] 于涛，刘虹.太阳能光伏发电与建筑一体化技术在节能建筑中的应用[J].建筑知识，2017，37（8）：118.

[3] 夏麟，李海峰.太阳能光伏发电系统建筑一体化应用情况调研分析[J].建筑节能，2017，45（6）：63-68.

[4] 赵斌，胡名科，敖显泽，等.太阳能光伏发电-辐射制冷建筑一体化复合装置的性能分析[J].太阳能学报，2019，40（5）：1267-1275.

[5] 周源，张世君，陈鹏，等.太阳能光伏建筑一体化关键技术问题研究[J].建筑节能，2017，45（2）：46-49.