光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用范文
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隨著我國進(jìn)入中高速增長階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，對傳統(tǒng)不可再生能源的消耗也逐漸增多，為了保證經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，必須大力開發(fā)可再生能源。由于建筑為全社會耗能“大戶”，降低建筑節(jié)能刻不容緩。在綠色建筑中，更好運用光伏發(fā)電系統(tǒng)，加大對光伏發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能研究，成為能源發(fā)展的未來趨勢之一。
1.光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)。眾所周知，太陽能取之不盡用之不竭，屬于清潔、可再生的能源，加大對太陽能的利用是未來能源的利用趨勢之一。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由蓄電池組、太陽能電池板、逆變器與太陽能控制器等組成。其中，蓄電池組屬于電能儲存裝置，可將太陽能電池板轉(zhuǎn)化的電能儲存起來。太陽能電池板為光伏轉(zhuǎn)化裝置，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。而太陽能控制器，屬于控制保護(hù)裝置，可控制系統(tǒng)開關(guān)，并有效保護(hù)蓄電池的充放電。逆變器為光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化裝置，可將直流電直接轉(zhuǎn)化為220V與110V兩種不同的交流電。
2.綠色建筑的介紹在建筑的使用服務(wù)年限內(nèi)，資源利用合理、對環(huán)境影響小，且與可持續(xù)發(fā)展主題相一致的建筑都屬于綠色建筑的范疇。本文所分析的綠色建筑，主要是指應(yīng)用了光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑，主要包括以下幾個特點：一是節(jié)省能源，可合理利用太陽能這一能源；二是節(jié)約資源，在建筑中可通過科學(xué)合理的設(shè)計，節(jié)約土地、水和建材等資源，尤其是節(jié)約水資源和建筑資源；三是回歸自然，強(qiáng)調(diào)建筑外觀與色調(diào)與自然和諧統(tǒng)一，內(nèi)部裝飾材料的綠色無害。
二、綠色建筑中光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用分析
1.光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑外墻中的應(yīng)用在一個建筑中，建筑外墻與太陽光的接觸面最大，特別是對于高層建筑來說，建筑外墻與太陽光的接觸面更大。而為了保證建筑外墻的美觀效果，目前多數(shù)外墻裝飾材料采用的是玻璃幕墻，僅僅具有裝飾和圍護(hù)的功能，如果將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用到綠色建筑外墻中，將光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能電池板制成玻璃樣式，不僅能夠保證玻璃幕墻具有原有的功能和效果，而且還能大量收集和轉(zhuǎn)化太陽能，對于建筑節(jié)能降耗有重要的作用。在綠色建筑外墻中應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)是需要注意的問題，主要是透明度問題。在應(yīng)用光伏太陽能發(fā)電板之后，應(yīng)保證室內(nèi)光線充足，同時也需要注意傾斜角問題，按照建筑朝向確保太陽能電池板可充分吸收太陽能，提高太陽能轉(zhuǎn)換為電能的總量。
2.綠色建筑屋頂上光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用從目前的實際情況看，多數(shù)的建筑，特別是高層建筑屋頂?shù)奶柲懿⑽吹玫匠浞掷谩６G色建筑之所以為綠色建筑，就在于充分利用可利用的資源，將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用到綠色建筑屋頂中，可提高建筑太陽能的利用率。由于地理優(yōu)勢，在建筑屋頂裝設(shè)太陽能電池板時，不需要考慮遮擋和角度問題，與建筑外墻裝設(shè)太陽能電池板相比，屋頂太陽能電池板的裝設(shè)步驟和難度較小，同時還可以裝設(shè)遮陽板和通風(fēng)管道。在綠色建筑屋頂應(yīng)用太陽能電池板時，需要考慮自然災(zāi)害的破壞作用，主要是冰雹、雷電和雨雪的破壞作用，特別是需要注意對冰雹的預(yù)防，避免對太陽能電池板造成損壞。同時，在設(shè)計確定屋頂傾角時，可兼顧觀賞性與功能性兩個方面，不僅可使其免受雨雪堆積問題的困擾，也可增加屋頂?shù)拿烙^程度。同時，太陽能電池板需采用高強(qiáng)度的材料制成，可避免雷電災(zāi)害損害太陽能電池板。
3.綠色建筑天窗中光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用在綠色建筑中，天窗的作用主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是采光，另外一個就是避免局部露天建筑遭受陽光直射。而在綠色建筑天窗中利用光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在收到采光和遮陽效果的同時，還能夠利用建筑提供電力，可謂一舉兩得。在綠色建筑天窗中利用光伏發(fā)電系統(tǒng)時，主要應(yīng)用的是太陽能電池板，因此需要考慮的問題僅有采光率，為了提高采光率，可設(shè)計成井格型，利用光的折射原理來進(jìn)行立體采光，同時合理確定天窗的傾斜角度。
4.光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑其他部分中的應(yīng)用在綠色建筑的窗戶玻璃、遮陽板和遮雨板等元素中，均可利用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能電池板，將不透明的電池板作為遮陽板，用太陽能電池板來代替遮雨棚，不僅可滿足遮陽避雨的要求，同時也能有效采集太陽能。在建筑元素中，利用太陽能電池板，均需綜合考慮防撞擊、防雷和防火等問題，確保太陽能電池板的安全性。
三、綠色建筑中利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的效果
在綠色建筑中利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要有兩個方面的效果，一個是節(jié)能方面的效果，一個是節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益。在下文中，筆者將分述這兩個方面的效果。
1.光伏發(fā)電系統(tǒng)利用的節(jié)能效果在綠色建筑中，利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能效果是比較明顯的，節(jié)能效果比較明顯最為直接的體現(xiàn)是，由于將大量的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，節(jié)省了建筑的電網(wǎng)供電。同時，太陽能電池板的遮陽板與天窗中利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，在具備其原有功能的同時，也具有隔熱效果，降低了夏季建筑內(nèi)部的溫度，間接降低了建筑內(nèi)部能耗，特別是制冷負(fù)荷的消耗，降低了能源消耗。目前，我國的能源主要是以火力發(fā)電為主，在建筑中大量使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，無疑將會降低對火電的需求量，這對于緩解能源供應(yīng)緊張的局面，具有重要的意義，對于改善環(huán)境減少環(huán)境污染，也具有重要的意義。
2.光伏發(fā)電系統(tǒng)利用的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個主要特點是一次性安裝成本高，但是運營成本低，也就是一次消費可長久享受。比如在綠色建筑中，安裝一個400kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，在一年之中，這一光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量約為400000kW•h，由于安裝費用，包括人工費、材料費和安裝費，大概需要400萬，如果目前的商業(yè)電價為1.5yuan/kW•h，成本收回僅僅需要六年多時間，光伏發(fā)電系統(tǒng)的平均壽命約為25年，即收回成本后的18年時間里，光伏發(fā)電系統(tǒng)可節(jié)省1080萬元的電費。同時，除去日常維修和管理費用，經(jīng)濟(jì)收益將近900萬，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
四、結(jié)語
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國城市建筑數(shù)量，特別是高層建筑數(shù)量持續(xù)增加，在這種背景下，如何更好實現(xiàn)建筑節(jié)能，降低電能消耗，成為建筑行業(yè)內(nèi)一個亟需解決的難題。隨著各種能源利用新技術(shù)的發(fā)展，特別是太陽能技術(shù)的發(fā)展，使解決這一難題成為了可能。在綠色建筑中綜合利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，在建筑外墻、建筑屋頂、建筑天窗以及其他建筑部分利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)能和節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，不僅能夠降低建筑能耗，同時還能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在綠色建筑中推廣使用。
作者：李水清 單位：廣東達(dá)安項目管理股份有限公司
