智能绿色建筑光伏发电技术的应用要点及效果分析

孟庆鑫

(中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000)

在工业革命的推动下，绿色发展理念获得了人们的广泛认可，在推动经济发展的过程中，需要采取更多有效的措施，对生态环境的平衡进行维护，实现经济社会的可持续发展。在建筑行业的发展中，建筑设计师为了更好的提升建筑项目的生态性与智能性，不管是在建筑材料选择，还是在建筑设计中，都需要尽可能的节约资源，实现生态环境的保护，为人们营造绿色健康的生活空间[1]。光伏发电技术能够将光能转化为可使用的电能，将光能这种新能源的价值充分发挥出来。通过将光伏发电技术与智能绿色建筑进行有效结合，能够更好的落实科学发展观，实现人类社会的可持续发展。

1 智能绿色建筑发展现状

在科学技术快速发展的过程中，绿色智能建筑的应用也愈加广泛，在现实应用中，绿色智能建筑指的是以建筑作为平台，开展自动化、智能化办公，同时做到系统服务管理优化以及通信网络集中化的建筑方式[2]。在绿色智能建筑中，需要强调绿色环保理念的融入，为人们营造一个安全、舒适、干净的办公环境与生活空间。由此可见，在智能绿色建筑行业的发展中，需要从智能与绿色两方面出发，弥补传统建筑行业发展中存在的不足。

近年来，我国在智能绿色建筑发展方面已经取得了显著成就，在政府主导下，构建了比较系统的智能绿色建筑体系，同时在全国范围内推行。从上世纪九十年代开始，我国就着手推广建筑节能，同时在城市规划、建设与管理信息系统方面提供支持，在二十一世纪初，建设部颁布了《全国绿色建筑创新奖管理办法》，提出了在全国范围内开展绿色建筑与智能建筑的想法，2005年开始在各大城市中进行推广[3]。在经过十余年的发展以后，部分城市已经构建了一体化开放式监测控制系统，将计算机技术的优势发挥出来，对室内温度、能源消耗等进行快速追踪，同时对运行系统进行优化，最大限度上实现建筑项目的节能环保。

但是从我国目前建筑行业的发展来看，智能绿色建筑依旧处于起步阶段，不管是在应用效果还是在普及率上都存在一些不足，更多的集中在一线城市的大型企业事业单位以及政府机关项目中，但是对于中小型企业以及居民区来说，智能绿色建筑的应用十分有限，特别是在三四线城市中，差距更为明显。在建筑行业的发展中，智能绿色建筑已经成为了其中比较先进的技术，但是在具体应用中依旧会产生较大的能源消耗，为了解决这些问题，必须要加大技术投入，从而开发出更为先进的技术装备，借助各种清洁能源，例如光伏发电技术等，为建筑行业的可持续发展提供保障，营造更为良好的发展环境。

2 光伏发电的基本原理

光伏发电系统指的是将太阳能转化为电能的一种新型能源技术，主要是在阳光的作用下，借助太阳能电池板，将其转化为电能，然后借助充放电控制器，进行蓄电池组的充电，在负载适宜的状态下，实现直接供电[4]。如果系统当中设置交流负载，则需要借助直交流逆变器，将直流电转换为交流电，为日常使用提供便利条件。对于这一系统来说，其重要构件主要为控制器、伏电池组件、蓄电池组、逆变器以及测量设备等，其中光伏电池组件能够实现太阳辐射向电能的转换，在组件功率方面，必须要严格的按照负载标准。控制器的在光伏发电系统中起着至关重要的作用，可以预防蓄电池组因为充放电过度，缩短使用寿命的问题。如果在系统当中出现了交流负载，则需要借助逆变器，对直流电进行转换，形成符合负载需求的交流电，同时在充放电控制器的帮助下，实现电能的入网。蓄电池组主要是进行电能的储存，保证能够随时为负载供电[5]。智能化测量设备则可以测量系统中的重要参数，开展远程信息传输与遥控。

3 智能绿色建筑中光伏发电技术的应用优势

为了实现建筑设计的环保安全、节能高效，达成可持续发展的战略，必须要推动智能绿色建筑与光伏发电技术的融合，发挥出其在建筑行业中的优势。

3.1 实现能源节约计算体系构建

对于绿色智能建筑系统的发展来说，需要搭建多科技共联的系统，将多种能源技术参数融入其中，多方面的检测能源、环境、生态、技术以及安全等要素，从而构建共同的生态管理系统，对各种能源消耗进行计算，实现资源安全与环境保护之间的结合[6]。而在光伏发电技术的应用中，为了更好的满足智能绿色建筑的发展需求，需要构建共联模式控制模型，将各个技术部件之间进行并联操作，进而控制能源节约度，同时计算绿色智能数字。在控制器中枢中，能够完成数据的转换处理工作，为智能绿色建筑的发展提供科学的能源节约计算体系。

3.2 多学科交叉优势

在现代智能绿色建筑的发展中，通过融入光伏发电技术，可以发挥出多学科交叉的优势。此类技术的发明与应用，需要多种学科的支持，包括环境、生态、土木、能源以及信息等，涉及到各种各样的专业知识，必须要组建专业的团队，由学科领头人来共同制定相关方案。对于任何一个团队的构建，都需要开展多方位的考量与安排，从而形成统一的体系，在智能绿色建筑学科的发展中，必须要对各项学科进行综合考量设计以后，才能发挥出应有的作用。因此，在智能绿色建筑的发展中，光伏发电的学科优势比较明显，在多学科共同参与的基础上，可以构建更为科学的框架结构体系，实现技术应用效率的提升。

3.3 保护环境与减少能源消耗

相较于传统建筑行业的发展来说，智能绿色建筑的应用，需要从生态环保的角度出发，对建筑行业的发展进行变革，而光伏发电技术的应用，可以起到明显的保护环境以及减少能源消耗的作用，体现出自身在生态环保以及高效节能中的优势。对于光伏发电智能绿色建筑体系来说，可以实现多学科与多领域之间的交互，不仅在智能性能方面提出了严格的要求，同时可以构建更为人性化的建筑体系，落实以人为本的原则。与此同时，光伏发电技术可以提升智能绿色建筑的安全性与舒适性，弥补传统发电方式中的不足，在不消耗大量不可再生能源的同时，强化环境保护，营造安全舒适的环境。

4 智能绿色建筑中光伏发电的应用

4.1 屋顶应用

在智能绿色建筑的发展中，光伏发电技术的应用的最大化， 需要建立在光能充分利用的基础之上，屋顶作为绝佳的部位，可以将自身的地理优势发挥出来， 减少角度以及遮挡问题的困扰，实现光能利用率的提升。 由于在光能发电处理以后，能够有效的进行热量的隔绝，从而实现顶部通风管道隔热效果的改善， 这样就可以有效的降低屋顶隔热处理的费用。但是为了保障太阳能电池板的正常运行，必须要采取一定的保护，避免极端天气造成危害，同时在太阳能电池板选择的时候，应该充分保障其材料强度，在面对雷电灾害的时候，可以最大限度上降低损害，提升使用寿命。太阳能瓦作为屋顶瓦版与太阳能光伏电池的结合体，能够实现建筑与太阳能的有机统一，在直接铺设到屋顶以后，不需要进行支架的安装，效果更佳。

4.2 公共照明工程应用

在现代建筑行业的发展中，公共区域照明已经成为了智能绿色建筑施工中必须解决的问题，由于公共区域的面积广阔，同时灯光设置比较分散，这就造成在常规电源线路的铺设中，会产生较大的浪费，同时也会增加工程量。在线路增加的情况下电能的消耗也会大大提升，如果出现线路故障的情况，检修难度加大，影响了智能绿色建筑水平提升。这就需要借助光伏发电系统的优势，保障公共区域照明的供电，构建独立化的照明线路，在白天不需要照明的时候，可以利用太阳能电池板来发电，然后将电能储存起来，晚上用于照明系统供电。这样既可以减少人力与物力的消耗，同时可以降低照明系统的检修难度，起到节约能源的效果，实现资源利用的最优化。

4.3 天窗应用

在智能绿色建筑的设计过程中，为了更好的防止部分区域的阳光直射，实现良好采光，应用了许多的天窗，对光源进行合理调控。如果采用光伏发电系统来代替传统的天窗材料，可以在优化遮阳与采光效果的同时，最大限度上的利用光源，同时其所生产的电能，可以为整个建筑项目供电，实现能源节约。在这一项目的实施中，需要对传统太阳能电池板的形状进行调整，形成井字形，为了实现采光良好，还需要充分利用光的折射，从而取得良好的采光效果，提升采光率，改善住户的居住环境。在光伏板天窗中，应该借助透明、半透明等类型的光伏板，彼此之间的相互配合，在保证采光的同时，形成多样化的天窗造型。除此之外，必须要充分的考虑防雨与防雪的要求，对天窗的倾斜度进行合理设计，避免因为积水或者积雪情况，影响太阳能的使用寿命。

4.4 其他部位的应用

对于光伏发电板来说，其在安装的过程中对于环境的要求相对较低，在智能绿色建筑的应用中，可以在多个部位安装，包括遮雨棚、遮阳板、凉亭等，在进行太阳能发电板的安装以后，不仅不会对设施原有的功能产生影响，同时还可以起到遮挡辐射的作用，延长设备的使用寿命。通过选择不透明的太阳能光伏板，安装在窗户上，起到阳光隔板以及遮阳棚的效果，能够在创造电能的基础上，实现建筑美观度的提升，同时可以实现室内光环境的改善。在这种情况下，可以更好的契合绿色环保的理念，但是在具体应用中，必须要对一些突发情况进行防范。比如在进行太阳能发电板安装的时候，需要充分考虑防雷击、防火、防碰撞以及防水等方面的因素，解决一些潜在的风险，从而实现光伏发电系统的高效利用，实现智能绿色建筑的可持续发展。除此之外，对于高层与多层建筑来说，建筑外墙与太阳光之间的接触面积最大，这就需要充分借助墙面，进行太阳能的收集，将光伏系统与外墙体相结合，既可以实现建筑墙体温度的控制，又可以缓解空调的负担。

5 智能绿色建筑中光伏发电技术的应用效果

5.1 技术节能效果

在智能绿色建筑中，光伏发电技术的应用，可以起到节约能源的效果，通过合理的利用太阳能，有效的降低建筑对于其他能源的需求，进而起到节省供电成本的作用。 此外，在光伏发电设备的作用下，可以有效的吸收太阳能，在夏季的时候起到降温的作用，居民在这种环境下，能够减少空调的使用量，进而实现能源消耗的降低。所以说，在光伏发电技术的应用下， 可以实现能源的有效节约，同时控制我国的火力发电成本，在降低污染的同时，实现了煤炭资源的节约。

5.2 技术经济效益

在我国社会经济快速发展的过程中，各项科技水平也不断提升，在光伏发电技术方面已经形成了完整的技术体系，成本在不断地降低，可以大范围的推广。尽管对于光伏发电设备来说，其安装成本相对较高，但是在投入运营以后，后续的维护成本很低，基本不需要过多的维护，只需要在出现故障以后进行检修。在目前的技术条件下，光伏发电设备在安装运行7年以后，就可以实现成本的回收，在后续18年的使用年限下，可以创造巨大的经济效益，节省大量的电费。在一套499kW光伏发电系统中，除去维修等费用以外，能够创造近千万的经济效益。

6 结 语

为了更好的推动社会主义生态文明建设，推动社会的可持续发展，必须要积极的促进智能绿色建筑的发展，转变传统建筑行业发展模式，实现资源节约，生态环保。在这一过程中，需要积极的推动光伏发电技术与智能绿色建筑之间的结合，在屋顶、天窗、公共照明以及其他部位中应用光伏发电技术，构建系统化的光伏发电体系，充分挖掘其自身的节能效果与经济效果，为智能绿色建筑行业的发展注入新的活力。