建筑電氣節(jié)能中光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用

夏寧

（沈陽(yáng)上錦城市建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110180）

0 引言

目前，作為國(guó)家基礎(chǔ)行業(yè)的建筑行業(yè)，其對(duì)能源的消耗非常大，然而在節(jié)能減排的背景下，建筑行業(yè)想要占據(jù)市場(chǎng)重要地位，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就出要改善建筑節(jié)電氣節(jié)能系統(tǒng)，落實(shí)節(jié)能減排。近年來(lái)，光伏新能源技術(shù)得到了良好發(fā)展，并在一些領(lǐng)域中得到較好的應(yīng)用，建筑行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展可以合理地應(yīng)用光伏新能源技術(shù)發(fā)電，這樣不僅可以滿足建筑行業(yè)高電力消耗需求，還可以實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，使得建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益得到保障。

1 光伏新能源技術(shù)概念及應(yīng)用意義

1.1 概念

太陽(yáng)能作為清潔無(wú)污染的能源，在對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化應(yīng)用期間沒有任何污染物質(zhì)出現(xiàn)，所以將太陽(yáng)能在建筑電氣中運(yùn)用符合其發(fā)展需求和能源節(jié)約的要求。在建設(shè)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化設(shè)備時(shí)需要結(jié)合當(dāng)?shù)靥?yáng)照射的規(guī)律、太陽(yáng)高度角進(jìn)行設(shè)置，這樣可以充分利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電能源。太陽(yáng)能的收集主要是通過太陽(yáng)能電池組實(shí)現(xiàn)，之后在將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，接著在利用光伏系統(tǒng)中的逆變器完成電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷?。目前，光伏電池組件、蓄能器、變流器或者逆變器、變壓器、傳輸線等一同構(gòu)成太陽(yáng)發(fā)電系統(tǒng)，在系統(tǒng)中這些組件只有共同作用才可完成能力轉(zhuǎn)換。

1.2 應(yīng)用意義

（1）實(shí)現(xiàn)環(huán)保提高效益。近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，并且政府和環(huán)保組織針對(duì)環(huán)保制定了相關(guān)政策和制度。一般，石油、煤炭等常規(guī)能源所在使用期間都會(huì)產(chǎn)生一定的污染，而太陽(yáng)能是完全沒有污染的一種能源，有陽(yáng)光就可以發(fā)電，其發(fā)電過程不僅安全，還不會(huì)產(chǎn)生危害物質(zhì)。由此可見，在建筑電力中使用光伏新能源技術(shù)具有環(huán)保效益高的作用。

（2）成本比較低。就目前而言，太陽(yáng)能是源源不斷的資源，太陽(yáng)一直存在就可以持續(xù)應(yīng)用。另外，我國(guó)地域廣闊，不同地區(qū)擁有成熟的技術(shù)就可以大量產(chǎn)出太陽(yáng)能，在運(yùn)用光伏材料完成太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。在屋頂或是建筑物的外墻上，在合理設(shè)計(jì)太陽(yáng)能設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)能源利用的同時(shí)，提高建筑的美觀。而且一些光伏材料價(jià)格比較便宜，能夠降低太陽(yáng)能設(shè)施建設(shè)的成本。

（3）節(jié)能而且效益高。通常光伏發(fā)電設(shè)施會(huì)建設(shè)在屋頂或是建筑物的外墻，所以，光伏發(fā)電設(shè)備不會(huì)占據(jù)較低的空間。而且生活用電量比較小，在建設(shè)光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)進(jìn)行合理規(guī)劃，居民一天的用電借助白天的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化電能完全可以滿足，并且蓄電池中的電能完全能夠滿足夜間用電量，這樣可以減少使用通過常規(guī)發(fā)電的用電量，使得電網(wǎng)輸送過程的損耗降低，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，還可以提高電網(wǎng)效益。第四，提升了使用電力的安全性。通過使用光伏新能源可以在平時(shí)將電力儲(chǔ)存起來(lái)，而電力在經(jīng)過調(diào)整之后又能夠恰好使用在日常，通過這樣的模式就能夠保證了整個(gè)電網(wǎng)的安全性，對(duì)于在集中電能方面就有著更加突出的優(yōu)點(diǎn)。

2 建筑電氣節(jié)能中應(yīng)用光伏新能源技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得以優(yōu)化

設(shè)計(jì)建筑的燈具時(shí)，必須根據(jù)建筑物的基本采光要求和光照系統(tǒng)要求加以設(shè)計(jì)，以便達(dá)到節(jié)能建筑對(duì)光照系統(tǒng)應(yīng)用程度的提高，并且還必須設(shè)置有節(jié)電效果的照明設(shè)備。在優(yōu)化建筑照明系統(tǒng)時(shí)，必須根據(jù)照明設(shè)備的性質(zhì)和模式、在建筑內(nèi)使用時(shí)間等，使照明系統(tǒng)的整體效能得到提高，從而減少對(duì)能耗不必要的耗費(fèi)，從而使得建筑照明成本降低，增加了建筑企業(yè)效益。

2.2 改善鍵監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑物中監(jiān)控系統(tǒng)是其安全的保障，但是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)消耗大量的電能。建筑監(jiān)控系統(tǒng)在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要以對(duì)建筑區(qū)域全面監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過改良監(jiān)控系統(tǒng)減少監(jiān)控設(shè)備使用數(shù)量，在設(shè)計(jì)方面需要專業(yè)人員具體實(shí)施，這樣才能將監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性提升。

2.3 降低輸電線路電氣浪費(fèi)

當(dāng)前，輸送電力線路輸電能力、材料、敷設(shè)程序等對(duì)電力能源的分配有很大影響，這三個(gè)方面任何一個(gè)出現(xiàn)問題，就會(huì)增加輸電線路電氣浪費(fèi)。所以，在選擇和建設(shè)時(shí)，應(yīng)在能夠滿足基本需求的基礎(chǔ)上，選擇一些導(dǎo)電率比較低的材料作為輸電線，這樣可以加大輸送電線的傳輸容量，還要符合建筑大樓的正常使用要求。另外，在鋪設(shè)輸送線路時(shí)應(yīng)在科學(xué)方法的基準(zhǔn)上，讓線路盡量建設(shè)為直線，縮短傳輸路程，節(jié)省傳輸線路材料[1]。

3 建筑電氣節(jié)能應(yīng)用光伏新能源技術(shù)的影響因素

3.1 安裝光伏能電池板的角度

建筑電氣中應(yīng)用光伏新能源應(yīng)確保每個(gè)部件之間定電性匹配，然而實(shí)際運(yùn)用期間常常出現(xiàn)一些電壓和電流無(wú)法匹配的狀況，建筑外墻表面在形狀上的差異是造成此問題的主要原因。光伏能電池板安裝人員可以借助調(diào)整好角度和科學(xué)安裝的方法解決問題，因此，建筑施工期間，需要結(jié)合當(dāng)?shù)毓庹諚l件、建筑外墻形狀和屋頂外觀等對(duì)電池板安裝角度進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以此確保光伏新能源得到合理應(yīng)用，增強(qiáng)光伏新能源使用率。

3.2 光伏電池的性能

一種遇到光反應(yīng)并可以轉(zhuǎn)換成電能的器件就是光伏電池，在實(shí)際中常見的單晶硅、多晶硅、坤化鎵等材料都是可以產(chǎn)生光伏效應(yīng)，這些材料從發(fā)電原理方面來(lái)看基本相似，但是其性能有很大差異，并且性能在一定程度上影響輸電量。目前，單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率最高可達(dá)到20.3%，經(jīng)過商業(yè)轉(zhuǎn)換后效率為16%。非晶硅太陽(yáng)能電池最高光電轉(zhuǎn)換率為12%，在商業(yè)化后轉(zhuǎn)換率為6%。由此可見，晶硅材料比非硅晶材料轉(zhuǎn)換電的性能好。

3.3 其他因素

建筑工程施工期間，光伏部件在位置和范圍出現(xiàn)差異也對(duì)光伏強(qiáng)度造成影響，所以，需要結(jié)合位置的具體情況選用合適的光伏部件，進(jìn)而提高光伏強(qiáng)度，對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行充分的收集和轉(zhuǎn)換。

4 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用

4.1 在建筑屋頂應(yīng)用光伏技術(shù)

光伏新能源技術(shù)在建筑物電氣節(jié)能中最廣泛使用的一種形式就是光伏屋頂。現(xiàn)在很多建筑物都向高層發(fā)展，而且隨著建筑物數(shù)量日益增多，光伏屋頂?shù)男问揭苍谝恍└邔咏ㄖ蟹浅Ｆ毡?。光伏裝置安裝在房頂上，能夠增加接觸太陽(yáng)光的范圍，緊密挨著房頂安裝能夠減少大風(fēng)對(duì)光伏裝置的危害。同時(shí)，在房頂安裝光伏裝置能夠較小施工材料的應(yīng)用，給施工公司提供很大的效益。建筑樓頂?shù)拿娣e空間相當(dāng)大，非常適合布置光電控制系統(tǒng)，同時(shí)樓頂可以吸納更多太陽(yáng)能，屋頂平面和傾斜面獲取的太陽(yáng)光輻射量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過垂直面。對(duì)于擁有較多高層、建筑密集的大城市來(lái)講，由于很多外墻無(wú)法找到太陽(yáng)光，很難進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。所示，在建筑屋頂安裝光伏新能源習(xí)技術(shù)和系統(tǒng)，能夠高效吸收太陽(yáng)光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，推動(dòng)建筑電力節(jié)能應(yīng)用的高更多的發(fā)展，但大規(guī)模使用會(huì)對(duì)城市景觀產(chǎn)生一定的影響。此外，如果不合理處理外墻太陽(yáng)能電池的反射光，很容易發(fā)生光污染，影響人們的正常生活。這是安裝光伏屋頂時(shí)應(yīng)注意的問題。在屋頂設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，可以在陽(yáng)光和建筑之間形成過渡層，提高建筑的隔熱性能，降低建筑能耗。目前，光伏屋頂發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，而且后期安裝和維護(hù)非常便利，同時(shí)其效率高成本低[2]。

4.2 光伏幕墻形式的應(yīng)用

一般，將光伏發(fā)電技術(shù)在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)外表層的應(yīng)用就是光伏幕墻，這是一種新型能源方式，讓光伏發(fā)電技術(shù)與建筑外幕墻技術(shù)進(jìn)行有效融合，使得以往建筑外墻面用光伏幕墻代替，這種形式可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還避免了環(huán)境污染。另外，修建光伏幕墻可以改善建筑傳統(tǒng)維護(hù)結(jié)構(gòu)隔音效果不足的問題，還可以起到保溫作用。對(duì)建筑光伏幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照時(shí)實(shí)際情景是和自身特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射特點(diǎn)及建筑物周邊環(huán)境進(jìn)行，這樣才能有效發(fā)揮光伏幕墻的性能，改善節(jié)能效果。

4.3 光伏技術(shù)在大棚中應(yīng)用

如今，光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植和生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，這就是光伏大棚。現(xiàn)在人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求不再受季節(jié)的影響，反季節(jié)產(chǎn)品逐漸增加，這是由于光伏技術(shù)在大棚種植的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，使得光伏大棚在鮮花養(yǎng)殖、林業(yè)、果樹生產(chǎn)等方面應(yīng)用非常普遍。任何植物的生長(zhǎng)都需光合作用，使得對(duì)光照的要求很高，為了解決不同季節(jié)光照不足的問題，將光伏技術(shù)運(yùn)用到大棚，以此實(shí)現(xiàn)光照時(shí)間增加的作用，使得農(nóng)作物更好的生長(zhǎng)，有利于保障食品的質(zhì)量和安全。另外，在農(nóng)業(yè)大棚中運(yùn)用光伏技術(shù)，可以節(jié)約土地資源，能夠?yàn)榇笈锲渌O(shè)備提供電能，滿足農(nóng)戶生產(chǎn)與生活需求。除此之外，大棚中很容出現(xiàn)溫度過高或保溫的現(xiàn)象，尤其是在夏天，大棚溫度過高阻礙植物的正常生長(zhǎng)。而使用光伏大棚，利用紅外線隔絕室外的溫度，避免大棚溫度過高。同時(shí)在冬季，大棚內(nèi)的紅外波段對(duì)外輻射程度也相繼減弱，避免了晝夜溫差大的問題，在一定程度上起著保溫的作用[3]。

4.4 光伏新能源設(shè)備的安裝和維護(hù)

光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能工程中的應(yīng)用，需要對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的安裝和維護(hù)。由于光伏新能源技術(shù)主要是將太陽(yáng)能經(jīng)過轉(zhuǎn)化生成電力，因此，安裝光伏新能源相關(guān)設(shè)備的位置應(yīng)該是在陽(yáng)光充足且無(wú)須遮擋的地方，以確保設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中可以收集更多的太陽(yáng)能?？拷嗟赖牡胤教?yáng)能源充足，因此在安裝設(shè)備時(shí)，接近赤道的區(qū)域陽(yáng)光能量豐富，所以在布置裝置時(shí)，應(yīng)該保證其方位與赤道方向相同。另外，還應(yīng)該科學(xué)計(jì)算裝置的放置角度，使裝置受熱均勻。設(shè)備安裝后，應(yīng)當(dāng)定時(shí)地對(duì)裝置進(jìn)行保養(yǎng)。在設(shè)備安裝過程中，一方面保證在安裝過程中障礙物不能保護(hù)陽(yáng)光，同時(shí)，在設(shè)備安裝過程中做好了必要的防護(hù)，以保證與太陽(yáng)能發(fā)電新能源有關(guān)設(shè)施的安全與完好，以防止設(shè)備安裝過程中的傷害。同時(shí)由于裝置周圍周邊環(huán)境也對(duì)設(shè)備的安全性有很大影響，在設(shè)備安裝過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮裝置附近的環(huán)境保護(hù)要求，以防止沖突[4]。另外，在設(shè)備安裝過程中，還應(yīng)當(dāng)充分考慮不可抗力、惡劣天氣等各種因素對(duì)新能源光伏設(shè)備的不利影響，并有效制定相關(guān)預(yù)防和應(yīng)急措施，使新的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

5 光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能應(yīng)用效果分析

光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中應(yīng)用具有4 個(gè)較為突出的效果。

（1）供電峰值能夠通過使用光伏新能源技術(shù)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使設(shè)備供電的穩(wěn)定性得到了保證，與之前供電技術(shù)比較，能夠大幅度提高工程設(shè)備供電效果。在建筑電氣工程中應(yīng)用光伏技術(shù)能夠減少儲(chǔ)電池使用成本，并在建筑的總體上提高效益。另外，光伏新能源技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中運(yùn)用，可以借助其效果提高電力資源使用率。在建筑墻體中安裝光伏洗系統(tǒng)設(shè)施，推動(dòng)建筑光伏一體化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)光伏技術(shù)和建筑技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

（2）實(shí)際應(yīng)用光伏新能源技術(shù)時(shí)，借助建筑實(shí)施集中并網(wǎng)發(fā)電，為民眾持續(xù)供電。將電能資源的輸入和輸出在建筑體系中變得更加便利，使得電能消耗減少，避免能源浪費(fèi)。

（3）將光伏新能源技術(shù)運(yùn)用于工程電氣設(shè)計(jì)可以大大提高供電系統(tǒng)的安全與可靠性。利用光伏技術(shù)發(fā)電之后，當(dāng)給建筑或電氣系統(tǒng)供給了足夠電力之后，多余的能量即可進(jìn)行貯存，從而向電網(wǎng)輸出了多余的能量。對(duì)電力輸出進(jìn)行合理化，就可以有效提高供電系統(tǒng)安全和可靠性。

（4）建筑電氣節(jié)能系統(tǒng)會(huì)采用太陽(yáng)能電池板等光伏材料作為建筑材料，使得光伏技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不存在不適應(yīng)性，這是因?yàn)榻ㄖ惭b形式受到光伏材料特點(diǎn)的影響可以只有設(shè)計(jì)，這樣可以提高光伏發(fā)電設(shè)備的美觀性。與傳統(tǒng)建筑材料相比，建筑電氣技能中使用的光伏材料和安裝成本均比較低，為建筑企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

如今，我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，這也使得建筑行業(yè)消耗的能源數(shù)量不斷增加，這對(duì)我國(guó)節(jié)能減排的環(huán)境保護(hù)政策相違背，而且對(duì)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有很大的阻礙。因此，建筑行業(yè)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)變，逐漸向綠色建筑發(fā)展。光伏新能源技術(shù)是一種沒有任何污染的技術(shù)，將其合理應(yīng)用于建筑電氣節(jié)能中可以提高電力效率，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。為此，建筑行業(yè)應(yīng)積極運(yùn)用光伏新能源技術(shù)，并積極對(duì)光伏新能源技術(shù)開展研發(fā)，從而擴(kuò)大光伏新能源技術(shù)的合理應(yīng)用。