光伏建筑一体化设计方法及价值探讨

胡锦平

【摘要】能源是我国现今发展的一项重点，近年来，我国的光伏建筑一體化得到了较大的发展，其通过对太阳能的应用，将其同房屋建筑进行有效的结合。在本文中，将就光伏建筑一体化设计方法及价值进行一定的研究与分析。

【关键词】光伏建筑一体化；设计方法；价值

1 引言

所谓光伏建筑一体化技术，就是将太阳能发电设备同建筑相结合的一种技术，其通过在建筑外围安装光伏发电矩阵，通过对这部分太阳能的利用为我们提供生活所需的电力。而由于建筑物在类型方面所存在的不同，就使得实际光伏设计的形式也存在着一定的差异：一种是将光伏仿真设备直接阵附在建筑物上，另一种则是将光伏方阵集成到建筑物之中。而为了能够对该种技术进行更好的应用，就需要我们在对其价值具有充分了解的基础上对其设计方式进行更好的研究。

2 光伏建筑一体化技术的应用价值

对于光伏建筑一体化技术来说，其在实际应用中具有着较高的价值：首先，不占用土地。对于该项技术的光伏镇流来说，其一般都直接安装在建筑的外墙或者屋顶位置，并不存在对土地的占用情况，而在今天城市土地寸土寸金的情况下，该种特征则是非常重要的。此外，在一年当中，夏季可以说是建筑居民用电量最高的一个时段，而在夏季，太阳也具有着最长的日照时间，恰好能够为我们的光伏建筑一体化系统提供更多的电能，对于城市的电力供应也具有着非常积极的缓解作用；其次，绿色环保。对于该种技术来说，太阳能是其主要的发电能源，这种能源具有着绿色、环保、高效的特征，并不会对环境造成任何的污染，而这也同我国现今生态可持续发展的理念良好吻合，此外，太阳能还一种可再生、免费的能源，我们在对其使用的过程中并不需要考虑能源匮乏的情况；再次，节约成本。对于该技术来说，其在实际应用中一般都是并网光伏系统，并不需要对蓄电池进行配备。而正是这种特点，就使其能够在节约投建设成本的同时不会受到蓄电池荷电状态的限制；最后，节能减排。对于该种技术来说，其对于我国建筑起到了良好的节能作用，因为通过光伏阵列的应用，则能够帮助我们将太阳能良好的转换成生活所需的电能，能够在对室外综合温度进行降低的同时对建筑内部墙体热负荷以及空调冷负荷进行降低，较好的起到了节能减排的作用。

3 光伏建筑一体化设计方式

3.1 安装形式

根据建筑同光伏组件间结合形式的不同，光伏建筑则可以主要分为以下几类：第一，是建筑同光伏系统进行直接的结合，即光伏系统附着在建筑物中，并以并网或者独立电源的方式进行供电，其主要安装在建筑物的外墙或者屋顶位置；第二，光伏器件同建筑在建设时就进行了集成，即光伏建筑一体化。在这种方式中，首先需要将光伏方阵制作成某种建筑材料，并将其作为建筑中的一个重要部分进行建设，如光电采光顶以及光电幕墙等等。对于该种方式来说，其在同建筑物结合之后并不需要占用额外的面积，正是这种特点的存在使其成为了现今城市光伏系统安装的一种较好形式。而这种方式也是建筑同光伏间良好结合的目的，能够将建筑材料同光伏器件集成化的同时在作为建筑建材一部分的同时也具有着发电功能。

3.2 容量设计

在该系统中，对其所进行容量设计的目的就是需要对该系统全年内蓄电池数量以及光伏组件进行设计，而该类设计的一个基本原则就是需要保证所设计的容量能够满足建筑在天气条件平均情况下能够对负载所具有的每日用电需求进行满足。

在对系统进行设计时应当保证其容量能够在太阳光照连续低于当地平均值的情况下，依然能够满足工作的需求：

在上式中，自给天数是指整个系统在不存在任何外在能源的基础上，能够保持正常工作的天数，一般来说，在建筑设计时该指标通常设计在4d左右。

而在光伏组件设计方面，则需要能够保证其能够满足当地光照最恶劣情况的建筑负载需求：

3.3 硬件设计

在光伏系统中，其硬件部分主要有光伏接线箱、充电控制装置、并网逆变器、电能表以及光伏方阵等。在对其进行设计时，需要保证能够满足下述规定：首先，光伏系统中各类组件的规格、安装位置、安装方式、类型以及场地面积等应当在密切联系电力负荷以及建筑设计的情况下进行确定；其次，应当在联系组件安装面积以及光伏组件规格的前提下对系统的最大装机容量进行确定；再次，根据并网逆变器所具有的最大功率控制范围、额定电压以及组件最大输出电压等参数对系统的光伏组件串联数进行确定；最后，则应当在根据光伏组件串联数以及系统总装机容量的基础上对光伏组件串的并联数进行确定。

其中，光伏接线箱可以说是系统中非常重要的一个部分，在对其进行设置时，需要其能够满足下述要求：首先，在该设备内部应当做好汇流铜母排的设置；其次。箱内要做好防雷保护装置的安装；再次，对于每一个光伏组件来说，应当分别从线缆引至汇流母排，并在母排前对相应的直流分开关以及直流主开关进行设置；最后，在设备的设置方面，应当在尽可能选择室内干燥区域进行安装的同时保证其能够便于检修与操作。而对于设置在建筑物之外的接线箱来说，则应当做好其防腐以及防水工作。

在系统容量方面，应当充分联系本系统装机容量的基础上对系统逆变器额定容量进行确定，具体应当根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。而在独立光伏系统逆变器的总额定容量方面，则应当根据交流侧负荷的负荷性质以及最大功率对其进行确定。

3.4 外观设计

对于光伏系统来说，其是建筑物的一个重要组成部分，这就需要在对其安装时能够良好的同建筑外观效果相适应。而根据其在建筑物实际安装形式的不同，则具有下述要求：

3.4.1 对于作为建筑屋面的组件来说，在安装时除了需要保证建筑屋面在排水方面具有良好的畅通性之外，在对基层进行安装时还需要能够具有足够的刚度。如果当地空气质量较差，则需要在安装时也应当对组件表面的清洁情况做好设置。如果屋面具有一定的坡度，在光伏组件安装时则需要对倾角在产生电能量全面计算的情况下做好设计，并以架空安装或者顺坡镶嵌的方式进行安装。最后，在屋面同组件的连接位置，则需要做好建筑构造以及保温防水处理。

3.4.2 对于作为建筑墙面的组件来说，如果当地处于低纬度地区，也需要对倾角做好计算以及设计工作。在支架安装时，应当保证其能够同墙面结构的预埋件做好锚固，并保证能够在保证节能效果以及保温构造的基础上使其同墙面进行连接。而如果组件承担一定的遮阳功能，则需要保证其在设计时能够满足建筑日照以及采光的要求。

3.4.3 对于作为建筑平台栏板以及阳台的组件来说，除了需要对其倾角做好设计之外，也需要保证支架应与栏板主体结构上的预埋件牢固连接，且在强度、电气安全以及刚度等方面都能够满足建筑设计需求。

4 结束语

可以说，光伏建筑一体化是我国未来光伏应用的一个重要方式，在上文中，我们对光伏建筑一体化设计方法及价值进行了一定的分析，而在实际设计中，也需要能够充分联系实际，以光伏建筑系统的良好设计、安装获得更好的应用效果。

参考文献

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