民用建筑节能与建筑设计中新能源的利用与研究

姜鹏

摘要：现阶段，为了推进经济建设的进一步发展，人们在煤炭、天然气以及石油等能源的需求使用方面尤为剧烈，与此同时，这些能源的使用也加剧了自然环境的恶化，比如大气污染、臭氧层空洞以及自然资源枯竭等问题，所以为了改善这一状况，实现绿色经济发展，新能源的开发迫在眉睫。在建筑行业中，光伏新能源在电气节能中的应用尤为广泛，它具有安全可靠、存储电能、储蓄发电且无污染等特性，主要通过光电效应将太阳能转化为电能，从而进行发电，这种可再生能源的使用，不仅降低了建筑工程中电能的消耗，也促进了建筑电气节能建设的可持续发展。

关键词：光伏新能源;建筑业;电气节能;应用研究

引言

面对日益恶化的自然环境，人类逐渐开始重视环境保护，并且找寻更好、更合适的方法进行发展。从建筑行业来讲，建筑节能理念及建筑设计中充分利用新能源已经越来越得到人们的认可和推崇。建筑节能理念和建筑设计中的新能源利用可在保护环境的基础上提高经济发展水平。

1新能源在建筑节能与建筑设计应用必要性

随着我国现代化发展进程速度的不断加快，我国建筑行业也随之迈上了发展的新高峰。然而，建筑行业快速发展的过程中，该行业对于能源的需求也在持续提升。有关统计资料表明，我国建筑行业所消耗的能源占比为大约30%。从我国的建筑能耗总体情况来看，住宅耗能与公共建筑面积的耗能比为1：15，而住宅能耗的产生主要集中在空调的使用与照明中。我国幅员辽阔，拥有着大量的自然资源，但我们还应当认识到我国的人均资源相对匮乏。面对不断增长的能源需求问题，我们应当认识到当前我国面临的能源紧张或者面临枯竭问题。为了能够助力建筑行业的可持续发展，我们需要对新能源革命进行未雨绸缪，加快新能源技术与建筑设计的融合进程，不断提高建筑节能技术的应用水平，以便使其更好地服务于我们的社会建设[1]。

2光伏新能源技术的简介

2.1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。

2.2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。

3新能源在建筑设计中的应用

3.1太阳能电池板的选择

对建筑光伏新能源系统的建设而言，其最为核心的组件便是太阳能电池板。太阳能电池板直接关系到光电系统对太阳能的转化效率，目前常用的太阳能电池板有晶硅和非晶硅两种，在实际的建设过程当中，应当根据建筑电气系统的实际需求，选择合适的太阳能光伏组件，以满足建筑电气系统在电压、功率以及电流等方面的要求。

3.1.1晶硅太阳能电池

晶硅太阳能电池是当前建筑光伏新能源技术中最为常用的、也是最为成熟的电池材料，从光伏新能源技术诞生之处，就占据着主导地位。晶硅太阳能电池又有单晶硅和多晶硅之分，其对电太阳能的转化效率不同，单晶硅转化效率通常在14-18%之间，而多晶硅的转化效率多在11-16%之间。晶硅太阳电池转化效率虽然不错，但同时其生产成本却十分高昂，因此当前对于晶硅太阳能电池的研究，主要致力于降低成本和提高光电转化效率方面，随着技术的不断完善，晶硅太阳能电池转化效率已经提高到了22%以上，进一步确认了其主导地位。

3.1.2非晶硅太阳电池

非晶硅太阳有着成本低、重量轻的优势，便于大规模进行生产和安装，但是由于其材质的原因，使得其光电转换效率一直保持一个较低的水平，通常情况只有6-10%的转化效率，远远低于晶硅太阳能电池[3]。不仅如此，非晶硅太阳能电池随着使用时间的延长，其光电效率还会出现衰减，表现出极强的不稳定性，因此在建筑光伏新能源系统中的应用极少。非晶硅太阳能电池若是在技术上能有重大突破，凭借其弱光感应好的优势，有望在建筑光伏新能源建设中得到一定的应用。

3.2设备的安装及维护

在设备安装方面，一是考虑其最大的运行效率，选取采光性能的较好的区域作为安装空间，此外，在没有遮阳障碍物的条件下，安装电池板也要保证其倾斜角度，所以在安装时要根据当地的地形、外墙的形状以及屋顶的造型等方面对电池板的倾斜角度进行详细的计算安排，从而提高采光性能，优化使用光伏新能源技术;二是考虑其设备的安全维护，在安装过程中考虑其环境特性，比如：安装环境、当地天气状况等，从而采取一系列的防护措施，防止安装运行中的碰撞问题以及恶劣的天气因素，比如在雷电多发地区，对光伏幕墙的防护就要加强防火防雷设施的使用，此外，对整个光伏新能源发电系统的维护，相关工作人员要定期检查，从而保证供电设备的安全性、可靠性以及稳定性[4]。

3.3光伏屋顶

（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[4]。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。

4结束语

综上所述，从建筑行业来讲，建筑节能理念及建筑设计中充分利用新能源已经越来越得到人们的认可和推崇。建筑节能理念和建筑设计中的新能源利用可在保护环境的基础上提高经济发展水平。

参考文献：

[1]王英.建筑节能与建筑设计中新能源的利用[J].工业B，2017（7）：287.

[2]王静.浅谈建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J].工业C，2016（5）：114.

[3]王玉卓，姚源渊，朱玉平.浅谈建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J].建材与装饰，2016（37）：87-88.

[4]王云冰.建筑节能与建筑设计中的新能源利用研究[J].中華民居（下旬刊），2013（27）：68-69.