建筑电气节能中光伏新能源技术的应用

王冬洁

(山西五建集团有限公司，山西 太原 030000)

近几年，全球各国能源消耗量不断提高，特别是建筑行业，其不仅是每个国家的支柱型行业，更是能源使用量最多的行业之一。若想实现经济的可持续发展，就必须要紧跟时代发展步伐，响应节能环保的号召，优化现有技术、工艺，改进建筑工程的电气功能，提高节能水平。而伴随光伏新能源技术的日益成熟，其逐渐被运用到建筑电气方面，起到的作用愈发明显。建筑公司应当改进自身当前的技术结构，合理使用新能源实行发电，做到对光伏新能源技术的灵活、有效运用，保证公司的经济和社会效益。

1 光伏新能源技术概念

从本质上看，光伏新能源技术也就是光伏发电技术的其中一种类型，能够把光能转化为电能以供各种生产活动使用，可以减轻石化等不可再生能源使用的压力。光伏新能源具有无污染、经济效益高、应用周期长等突出性优点，整体发展速度较快[1]。

光伏新能源系统中涵盖了太阳能电池、充放电控制系统、电力负载系统。其中，太阳能电池主要是利用光伏效应，把太阳能转化成电能，回收周边环境的影响，太阳能电池无法始终维持稳定的直流输出，许多太阳能还要利用蓄电池储存对外供电。充放电控制系统则是通过对蓄电池充放电的控制，实现对充电量、时间等精准把控，防止蓄电池在实际使用时发生损坏或是寿命缩短等问题。逆变器的使用能够把蓄电池输出的低压直流电转化为电气需要的交流电。

对于建筑电气工程而言，引入光伏新能源技术可以显著提高其他不可再生能源的使用率，达成节能增效的目的。不过，因为光伏新能源技术正处于初期发展阶段，理论体系和实践原理都不够完善，要求根据建筑电气工程的实际使用需求对其加以合理配置。

2 光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用意义

2.1 环保效益高

此技术最为突出的优点便是环保效益强，生态环境是当前人们生存发展的重要基础，近几年人们逐渐意识到环保工作的重要意义，政府与一些社会组织都采取了较多的措施，例如出台相关限制政策、推行制度法规来实现对污染的管控。常规性能源，比如石油、煤炭在使用过程中难以避免的会发生污染，不过太阳能却有所区别，只要有阳光的照射便可完成发电流程，同时在发电期间十分安全，不会产生任何污染物。

2.2 成本较低

太阳能资源本质上来说是无穷无尽的，只要太阳存在，便可持续加以利用。再加之我国疆域辽阔，全国各地只要技术发展得足够成熟，便能实现对太阳能的大规模使用，利用光伏材料便可做到对太阳能的有效转化。将光伏材料放置在屋顶或是外墙面上，基于科学合理的规范，既能提高对太阳能资源的利用，还可以加强建筑美观性。同时，随着科技的发展，光伏材料的价格也愈发低廉，可实现大面积普及应用[2]。

2.3 节能效益高

将光伏发电装置安装在建筑屋顶与外墙中，不会占用过多的空间。经过相关研究分析得知，在普通居民的日常生活中，所用电能并不太多，若是能将光伏发电装置合理设置，白天充分完成太阳能的转化，由此积蓄的电能便可充分满足人们的日常用电需求，减少了对常规性能源发电电能的使用，也缓解了电网运输电能而产生的损耗。

2.4 供电安全性增加

供电安全一直以来都是人们重点关注的话题，人们的日常生产活动与电能密切相关，若是断电就会让企业的生产经营、个人生活带来重大影响。不过，光伏发电设备的运行状态只会受到太阳辐射的影响，相较于其他类型的发电方式而言，出现故障的概率较低，所以能够充分保障供电的安全性与稳定性，同时设备使用起来安全性较高。因此，结合多方面因素加以分析，光伏发电技术具有良好的效益。

3 光伏新能源技术应用原则

3.1 节能原则

在进行建筑工程施工作业时，施工企业所选取的施工材料应当重点考虑节能效果，保证光伏材料具有较强的节能水平。负责材料采购的工作人员要对节能材料的市场情况进行详细分析，了解相关材料的价格、性能、种类，确保所选取的光伏新能源材料可以在提高建筑电气工程总效益中起到有效作用[3]。

3.2 控制原则

为了能将光伏新能源技术的功能、作用充分发挥出来，还应当采取合理措施来对工程施工用电量加以管控。详细来说，建筑电气工程工期比较长，一些施工活动要求在夜间开展，整个工程中在照明方面消耗的电能较多。若是未对照明系统用电方式进行有效把控，就容易导致电能的大量浪费，还会产生光污染，给施工人员的身体健康带来一定损害。所以，在目前应用光伏新能源技术的同时，还需要联合应用节能照明灯具，实现对照明强度的有效调整控制。

4 光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的具体运用

4.1 应用形式

在进行建筑电气节能设计时，引入光伏新能源技术的使用主要可采取以下两类方法：1)可把光伏系统与建筑结构联合起来，也就是在建筑的顶部、外墙结构上安设光伏发电装置，结合其他组件运作，完成供电与蓄电。此种运用方法相对较为独立，能够做到电能的自给自足，运用得比较广泛；2)在进行建筑电气系统建设时，把光伏系统和建材联合起来一同使用，把特殊材料和光伏发电工艺中的部分组件联合起来，运用到建筑屋顶、门窗等结构中，取代传统使用方式，不仅使用起来十分方便，而且也能让工程成本显著减少。如果在建材中有设置光伏组件，便可收集到更多太阳能，转化生成的电能量也会更大[4]。

4.2 安装和维护

将光伏新能源技术运用到建筑电气节能方面，要求加强对有关设备的安装与维护。因为光伏新能源技术主要是把太阳能转化成为电能，所以，在进行有关设备装置的安装时，都要选择在光照充足、不易被遮挡的位置，从而保证设备在具体运行期间能够采集到更多的太阳能。与赤道愈是接近的位置光照愈是充足，所以在进行设备的安装过程中，要确保其方位和赤道方向相同。此外，还需要对设备的安装角度进行精密计算，保证设备受光照均匀。将设备安装完成之后，需要定期对其加以保养。在进行设备安装时，必须要对设备采取有效的防护措施，从而确保太阳能发电相关设备的安全性和完好性，以免设备在安装期间受到损坏。而且，因为设备周围环境也会对设备安全性带来一定威胁，因此在安装环节中，还需详细分析设备周围的环境影响因素，以免出现冲突。最后，在进行设备安装作业时，必须要仔细分析不可抗力、恶劣气候等各种因素会对设备带来的负面影响，并制定一系列有效的预防与应急方案，让设备一直保持正常、稳定的运作状态。

4.3 应用类型

4.3.1 在建筑屋顶应用光伏技术

当前的建筑工程行业，普遍会使用光伏新能源技术修建光伏屋顶，也就是在空旷、开阔的屋顶上侧安设各种光伏装置，利用这些装置自动收集太阳能，并经过有效的转化处理之后，让太阳能转化为可供电力系统使用的交流电。

光伏装置在进行安装时需选取空旷的屋顶，从而确保太阳能的收集效率，如果屋顶具有太多遮挡物，使得阳光不能直接照射于光伏装置上，会对太阳能采集效果造成影响，不利于光伏设备的合理使用。在建筑体中，屋顶受到的光照时间最长，因此屋顶是采集太阳能的重要部位，同时，由于不同建筑体设计的屋面结构有所不同，会导致太阳能采集量会出现一定区别。比如，相较于垂直立面而言，水平形式与倾斜式的立面所能采集到的太阳能会更多，特别是在当前城市现代化进程不断推进中，建筑工程数量逐渐增多，外墙遮挡问题日益严重，如果在墙体上装置水泥桩光伏，可能会出现装置难以采集足够的太阳能的情况。因此，必须要选取屋顶作为光伏装置的固定场所。另外，在进行光伏屋面修建时，主要会在太阳和建筑中间设置过渡层，由此就让建筑具有更强的保温性能，降低建筑工程因为采暖降温而耗用的能源。

4.3.2 光伏幕墙形式的应用

通常情况下，把光伏新能源技术运用到建筑外围结构的主要表现形式即为光伏幕墙，这属于一种新式太阳能的运用方法，可以使得光伏发电技术和建筑外幕墙技术加以巧妙联合运用，将传统的建筑外墙使用光伏幕墙代替，此种形式不仅能够取得理想的节能效果，还能减轻环境污染。此外，建设光伏幕墙还能够优化建筑传统外围结构隔音效果不佳的问题，发挥一定的保温隔热效果。当进行建筑光伏幕墙系统设计过程中，要求结合具体情境以及工程特征、使用需求，根据当地太阳光照射特征以及建筑体周边环境来确定设计方案，如此方可充分发挥出光伏幕墙的作用，优化节能作用[5]。

4.3.3 光伏技术在大棚中应用

在农业领域，光伏大棚的应用越来越广泛，将其用于农产品的栽植培育，能促进蔬菜生产量的提高。当前，光伏大棚主要在切花与盆花培育、养殖行业(鱼、猪、牛、鸡鸭、蚕等)、林业种植(观赏性树木、幼苗培育等)、果树栽植(柑橘、冬枣、樱桃、西瓜、草莓等)等多个方面获得了运用。植物的生长在光照、温度方面都有一定特殊要求，把光伏技术运用到大棚的制作之中，既加强了光照，使用的施工材料还具有较强的防风、防水性能，并且其中用到的PVB夹胶膜吸收了许多的紫外线，能够对病虫害的防治起到一定帮助。显著提高了农作物的产量，保障作物质量，有利于获得更加高质量的农作物产品。

5 建筑电气节能中光伏新能源技术应用的注意要点

1)在进行光伏发电设备的安装之前，为了确保收集到足够的太阳能，把它转化为电能，以尽可能满足日常使用，要求确保周边其他物体不会遮挡光伏发电设备的光线。

2)当需要进行光伏发电设备的大面积装设时，需确保现场安装空间足够大，确保设备相互之间不会发生碰撞、挤压，还要在周边安设合理的保护装置，降低发电设备在吸收太阳能期间受到外部因素的干扰作用，防止设备受到损坏。

3)要想光伏能电池板可以吸收足够太阳能，就要确保其接收到的太阳光照是均匀的，因此要求有关人员在对其安装时仔细检查太阳光的照射角度。

4)在实际运用时，为确保设备能持续为建筑电气系统供应电能，要求对其进行定期检查、维修，特别是发生恶劣气象灾害后，一定要及时对设备加以检修，将可能造成不良影响的因素及时消除。

5)光伏系统的整体效率主要取决于逆变器、光伏阵列效率、交流并网效率，所以，就应当强化对系统周边环境、有关设备的监控，做好防雷接地设备的安装工作。在发电期间，对各台并网逆变器进行仔细监控，详细掌握逆变器每日发电量，同时利用环境传感器采集辐照量、温度等信息，把这些数据作为判断发电效果的主要依据。

6 电气节能中光伏新能源应用的优化策略

6.1 优选线材

电气节能中应用光伏新能源技术，为发挥技术优势，需优选合适的线材，相关人员应考虑电能传输路径、电能应用效率，选择高性能、高质量的线材，以节约电能，如施工单位可遵循高导电率、高传导性原则来选择线材，后续选好线材铺设时，应尽可能减少馈线回路设计，避免因线路设计过于复杂而增大线损。

6.2 合理规划设计光伏用电网络

光伏新能源技术应用于电气节能后，为达到最佳的节能效果，保障电能应用效率，为用户提供稳定、优质的电力服务，有关人员也需在前期的工作中合理规划设计光伏用电网络，如设计人员应从电压降设计、供电范围规划设计、供电数量控制等方面着手，以避免规划范围过大、用户数量过多导致供电效能不足的情况。

6.3 合理选择用电设备

建筑电气节能中采用光伏新能源技术，为发挥该技术的多重优势，保障电能产能、电流电压的稳定性，最大程度上减小微网波动，规划设计人员也需根据电气设备配置要求来选择用电设备，如在选择变压器、用电电器时，都需严格遵循安全性、实用性原则，考虑变压器的容量、功率，用电电器的使用范围与环境。

7 结语

在建筑电气节能设计中结合光伏新能源技术，可大幅减少常规性能源发电量的使用，而且太阳能的使用过程中不会产生污染，此种供电方式不仅安全、环保、可靠，还与新时代的可持续发展理念相符。所以，在进行建筑电气节能设计时，设计人员应当基于先进的节能环保观念，灵活运用光伏新能源技术，将此技术的优势和功能有效发挥出来，为建成绿色、环保、节能型建筑提供技术支持。