光伏新能源技术在建筑电气节能中的运用

范宏宇

（山西山煤新能源开发有限公司 山西太原 030000）

引言

能源在我们生产生活中占有重要位置，但不可再生资源数量有限，可再生资源有的也需要经过千年、亿年的时间再生。我们的工业生产不能因为没有能源就停工，这会阻碍社会的发展，阻滞人类文明的进步。因此相关技术人员一方面研究如何减少能源利用，另一方面就是开发新能源，借助新能源污染低、数量多的优势，满足环境保护以及生产生活的能源需求。

1 光伏新能源技术的简介

1.1 光伏新能源技术概念

太阳能是无污染的清洁能源，在转化应用的过程中不会产生污染，建筑建设的过程中根据当地太阳照射规律以及太阳高度角合理设置太阳能设备就能实现资源利用。光电新能源发电技术是利用太阳能电池组件收集太阳能，然后把太阳能转换成电能，再用光伏系统内部的逆变器将电能转换成交流电。太阳发电系统由光伏电池组件、传输线、蓄能器、变流器或逆变器以及变压器等构成，在这些组件的共同作用下实现能量的转换。

1.2 光伏新能源技术应用原则

光伏新能源技术作为一种新能源使用技术，其应用的第一原则就是节能原则，建筑施工团队在选择施工材料时本着节能原则选择节能效果好、质量高的低价光伏材料产品，这就需要材料采购人员广泛了解节能材料的市场信息，使得材料应用后可以降低电力能源耗损；另一个就是控制建设施工的用电量，建筑施工周期长，需要长期照明，不合理的照明方式将会造成电力资源浪费，甚至产生光污染，因此需要管理人员合理控制施工用电量，使用节能照明灯，在夜间非施工阶段及时调整照明强度[1]。

2 传统建筑电气节能设计存在的问题

2.1 照明设计问题

上文简单提到了建筑施工用电量的控制，除此之外还要注意建筑应用过程中的照明节能设计，我们在生产生活中会大量用到电能，但是部分施工设计不合理，导致建筑内部的电气设计存在弊端，一定程度上造成能源浪费，例如窗户设计不合理，影响建筑的透光性，在白天也需要开设照明设备，再就是建筑内部使用的照明设备并非节能设备，电器功效大，消耗电能多。

2.2 监控设备不合理

当前人们对建筑的安全性也有很大的要求，建筑不仅承载着使用者的人身安全，还会影响人们的财产安全，所以为了满足人们的需求，建筑内部需要安装很多的监控设备，这些设备需要全天候运转，消耗的电量也很多，再加上不合理的监控位置，导致监控数量过多也会增加建筑的电能支出。所以需要相关的安装人员根据建筑的实际需求，合理安装监控，注重监控的全面性不是只注重数量。

2.3 通风设计不合理

不合理的通风设计也会导致建筑用电量增加，在过去人们不合理的生产生活方式给环境造成了很大的污染，导致全球变暖，现在夏季温度更高，因此人们对空调等设备的需求量增加，但是部分建筑中通风设计不合理，导致空调制冷时消耗的能源过多，造成资源浪费。因此需要设计人员根据建筑灵活设计通风位置，减少电能消耗。

3 光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用意义

3.1 环保效益高

光伏新能源技术最大的优势就是环保效益高，生态环境是我们生存的基础，近年来人们也认识到环保的重要性，政府以及环保组织都出台了相应的政策、制度用来控制污染。常规能源例如石油、煤炭在使用时都不可避免产生污染，但是太阳能则不同，有阳光就可以完成发电的整个过程，而且在发电的过程中是非常安全没有污染物产生。

3.2 成本较低

太阳能资源现在来说取之不尽用之不竭，只要太阳存在我们就可以持续应用。再加上我国地域辽阔，各地只要技术条件成熟就可以大量应用太阳能，借助光伏材料就可以实现能源的转换。光伏材料放在屋顶或者建筑墙体的外部，通过合理的规划不仅实现了资源地利用还提升了建筑的美观性。根据笔者的研究发现部分光伏材料的价格较低，其应用可以降低建设成本。

3.3 节能效益高

光伏发电设备安置在建筑屋顶以及外墙上，不会占据太多的有效空间。笔者通过搜集的资料分析发现，普通居民生活用电量并不多，如果合理安排设备，白天借助太阳能转化产生的电量就可以完全满足人们用电的需求，而且到了夜晚蓄能电池可以持续供电，降低常规能源发电的用电量，进而减少了电网运输中的损耗。

3.4 供电安全性增加

供电安全是我们非常关注的问题，我们的生产生活离不开电能的使用，一旦断电就会给企业生产、个人造成很大困扰。但是光伏发电装置只受太阳辐射的影响，相对而言发生故障的几率不大，因此可以很好保证供电安全，而且设备的安全也具备很高的安全性。所以综合多种因素考量，光伏发电技术效益较高。

4 光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的有效运用

4.1 光伏屋顶

光伏屋顶是常见的一种光伏新能源技术应用的一种方式，随着社会的发展现代化建筑增加，我们在很多的高层建筑中都能发现光伏屋顶的“身影”，设备在屋顶上可以接触的光照范围大，紧贴屋顶结构安装，减少风力的影响。而且其作为屋顶的一部分，减少了常规屋顶施工材料的应用，有很好的经济效益[2]。

（1）就安装面积而言，屋顶是建筑外立面的最大空闲面积，最为完备的位置，非常适合安装光伏系统。

（2）在建筑物外表面，屋顶是吸收太阳辐射最多的地方，屋面水平面或倾斜面所获得的辐射量，远大于垂直立面上，特别是在高密度的城市，外墙被遮挡的情况非常严重，很多地方都不适合安装光伏发电系统，即使安装了，系统的效率也会受到很大影响。

（3）在建筑美学方面，屋顶安装光伏系统对城市景观影响最小，能够大规模地安装。尽管单独的光伏建筑立面能够达到很好的效果，但是如果大规模使用，势必对城市景观产生强烈的视觉冲击。特别是对已建成区域，进行屋顶光伏改造的可能性远大于对其对立面光伏改造[3]。另外，外墙光伏电池的反射光如果处理不当，会给地面行人和附近楼上的居民带来眩光污染。

（4）屋面安装光伏系统，相当于在阳光与建筑物之间增加了一个过渡层，可以提高建筑物的保温隔热性能，降低建筑物的能耗。

（5）太阳能屋顶技术也是最成熟的，安装维护都很方便。费用也较低，具有大规模推广的潜力。就全球范围内大规模发展城市太阳能光伏技术的实例而言，以光伏屋顶为主。

4.2 光伏幕墙

光伏幕墙通常是指在建筑围护结构的外表层将光伏发电技术与子相结合，或者将建筑维护结构直接取代，这是一种新型的能源方式，实现了建筑外幕墙技术与光伏发电新技术相互结合。这样光伏幕墙就可以代替传统的外墙面建筑材料，减少对环境的污染、节省能源的消耗；通常建筑物的屋顶面积比较窄小，这就可以修建太阳能墙面加以利用；可以有效的阻隔外界噪音的摄入，将传统的围护结构在隔音效果上的缺陷加以改善；可以降低墙体本身的温度，遮挡阳光起到隔离热度的作用，提高建筑物室内的舒适度；所以在建筑物设计光伏幕墙系统时，一定要结合自身的特点，根据当地的太阳辐射的特点，周边环境的温度特点相结合，充分考虑到建筑物与光伏幕墙相结合的优选方式，以及如何优化节能效果，真正合理的利用光伏幕墙给建筑物达到减少能源消耗的目的。

4.3 光伏大棚

农业大棚的光伏大棚也越来越多的应用到农产品的培养中，作用主要就是用于蔬菜生产，并随着人们生活水平和质量的提升，逐渐得到广泛应用。目前大棚已经在切花和盆花栽培、养殖业（养鱼、养猪、养牛、养鸡、养蚕等）、林业生产（培养观赏树木、林木育苗等）、果树生产（栽培柑橘、冬枣、樱桃、甜瓜、西瓜、草莓、葡萄等）等多方面得到应用。植物生长对光照、温度的要求很高，光伏技术应用到大棚制作中，不仅增加了光照，其施工材料还能防风、防水，而且其中的PVB 夹胶膜吸收掉很多的紫外线，可以杀除害虫。有效地提升了作物的产量，保证了作物的质量，有助于提升食品安全。

在农业大棚中应用光伏技术，实质上就是在建设大棚的过程中，与太阳能光伏发电系统充分结合，属于一种综合性农业开发模式，集太阳能发电、特色种植为一体。在相关调查结果中显示，目前我国塑料大棚、日光温室的建筑面积已经超过了200 多公顷。如果在农业大棚建设的过程中，将光伏发电看作是基础，不仅仅能够节约土地资源，同时利用光伏发电还能够为植保设备、灌溉设备、补光灯、照明灯等设备提供电能，甚至能够满足周边农户的生活和生产需求。另外在农业大棚中，普遍存在着保温、升温等问题，特别是在夏季，很多蔬菜正常生长会受到严重影响，而通过使用光伏技术，红外线能够得到有效隔绝，大棚中不会进入过多的热量，进而保证蔬菜能够正常生长。同时在黑夜和冬季的时候，棚内红外波段向外辐射程度也大大减弱，避免昼夜温差过大，起到保温的作用。

结语

建筑设计中重要的一环就是电气设计，但是在传统的电气设计中存在较多不合理的地方，造成建筑内部能源的浪费，增加用户费用支出的同时，还降低了用户的使用体验[4]。为此需要设计、施工人员提升自己的技术，遵循“绿色建筑”的理念，根据建筑所处环境，做好各个环节的节能设计，加强新能源的利用，减少对环境的污染。光伏新能源凭借其独特的优势，被应用到建筑建设的多个环节。