吳敏 蒲澤偉 楊原 王守彪

【摘要】發(fā)展綠色建筑是當前建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，而發(fā)展綠色建筑的目的就是節(jié)約社會資源，減少對不可再生資源的消耗。光伏發(fā)電作為清潔能源的典型代表，正好符合節(jié)約型社會的建設(shè)要求，因此在綠色建筑中應(yīng)用光伏發(fā)電也是應(yīng)有之義。文章嘗試對綠色建筑及光伏發(fā)電系統(tǒng)進行簡略概述，然后重點分析光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用，以期為綠色建筑的發(fā)展貢獻綿力。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；光伏發(fā)電；應(yīng)用研究

在世界能源危機、環(huán)境污染、生態(tài)失衡等問題越來越嚴峻的今天，大力發(fā)展清潔能源是各國能源產(chǎn)業(yè)所努力的共同方向。太陽能光伏發(fā)電是一種重要的清潔能源方式，不僅干凈無污染且儲量無限，不必擔心消耗過多的問題。而且隨著綠色建筑概念的不斷普及，越來越多的學(xué)者或者建筑設(shè)計人員嘗試將光伏發(fā)電系統(tǒng)與綠色建筑結(jié)合起來，從而降低未來城市對不可再生能源的消耗，減少污染，緩解人與自然生態(tài)日益緊張的關(guān)系。

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)及其綠色建筑的概述

1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

光伏發(fā)電是一種根據(jù)光生伏特效應(yīng)利用半導(dǎo)體將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)現(xiàn)技術(shù)。光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板、控制器、逆變器、保護裝置、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）等結(jié)構(gòu)組成[1]。其中太陽能電池板負責將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并具有儲存電能的作用；控制器負責對整個系統(tǒng)進行控制，決定太陽能電池板的發(fā)電、逆變器運行、開關(guān)的自動轉(zhuǎn)換等工作；逆變器負責將電池板或者蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換成交流電；保護裝置負責對系統(tǒng)以及家庭低壓配電網(wǎng)進行保護，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。工作原理為：白天，太陽能板會正常發(fā)電，控制器更具最大的發(fā)電功率調(diào)整變換器，從而將電能引入蓄電池，同時，控制器控制逆變器給家用電器供電；晚上，太陽能電板停止發(fā)電，主控制器控制逆變器將蓄電池中的電能轉(zhuǎn)換成交流電，給家用電器供電。若蓄電池電量不足或者光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則控制器會自動將電路切換到正常電網(wǎng)供電線路中。

1.2綠色建筑

綠色建筑是建筑行業(yè)提出的一個新概念，其脫離了傳統(tǒng)的綠化、屋頂花園等觀念，而是指一種能夠充分利用各種自然資源維持建筑物正常運行，對環(huán)境傷害極小或者對環(huán)境無害的建筑模式。因此設(shè)計人員在進行綠色建筑的規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)該考慮到節(jié)約能源、節(jié)約資源、與生態(tài)環(huán)境融合等理念。具體來說綠色建筑通常包括這幾個特點。第一，對傳統(tǒng)能源消耗最低。綠色建筑對煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的依賴性少，建筑運行所用到的電、暖等都可以通過太陽能等清潔能源轉(zhuǎn)化獲得。第二，資源利用率高，資源消耗少。綠色建筑對于土地、水、建材等資源的利用都較少，且對資源的利用率極高。在建設(shè)時往往會通過相應(yīng)的技術(shù)手段對土地、水等資源進行合理規(guī)劃。第三，回歸自然。綠色建筑往往追求建筑外觀色條與自然環(huán)境的統(tǒng)一，且建筑運行并不會產(chǎn)生垃圾，對自然環(huán)境的破壞較少。

2、綠色建筑中光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用研究

光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用可以歸結(jié)到在外墻上、屋頂上、天窗中以及其他部分的應(yīng)用。

2.1建筑外墻中的應(yīng)用

建筑外墻是建筑物與太陽光接觸面最大的部分，因此部分綠色建筑利用巨大的接觸面積將太陽光轉(zhuǎn)換為電能供建筑物使用。與目前建筑物外墻常見的玻璃幕墻相似，一些設(shè)計人員將光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電板制成玻璃幕墻樣式。這樣應(yīng)用到建筑物外墻上既能夠起到美觀建筑物的作用，而且還能確保對太陽光的收集，在綠色建筑節(jié)能減耗方面發(fā)揮著重要作用。圖1便是典型的光電幕墻。

但是在應(yīng)用光電幕墻時，應(yīng)該兼顧建筑室內(nèi)的采光以及太陽能電板的利用效率[2]。

2.2在屋頂?shù)膽?yīng)用

綠色建筑屋頂與陽光的接觸面積雖然比外墻接觸面積小，但是在屋頂安裝太陽能電池板時不需要考慮角度以及這檔問題，極大的方便了施工。但是在屋頂安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要考慮到自然災(zāi)害對系統(tǒng)運行以及使用壽命的影響。

常見的自然災(zāi)害有雨雪、雷電以及大風。對雨雪的預(yù)防可以通過調(diào)整屋頂傾斜角的方法，降低雨雪堆積的可能性；而對于雷電的防護除了在建筑物設(shè)置必要的防雷裝置外，還需要采用高強度的材料制作太陽能電池板；對于大風的防護則需要在安裝電池板時緊抓安裝質(zhì)量，提高電池板的牢固性。

2.3天窗中的應(yīng)用

天窗在綠色建筑中主要起到采光以及避免陽光直射某一區(qū)域的作用，也就是常說的采光與遮陽。而在天窗中采用光伏發(fā)電系統(tǒng)，既可以起到采光遮陽的作用，而且還能進行發(fā)電供建筑物使用。在設(shè)計天窗中的光伏發(fā)電系統(tǒng)時，可以將太陽能電池板設(shè)計成井格型，并利用光的折射達到采光目的，提高采光率。同時，為了提高太陽能電池板的發(fā)電效率，也要對天窗的傾斜角度進行準確計算。

2.4其他部分的應(yīng)用

綠色建筑中能應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)的還有很多，例如：將不透明的太陽能電池板作為遮陽板、用太陽能電池板作為遮雨棚，這樣不僅能夠滿足建筑物的功能需求，而且還能利用太陽能發(fā)電，極大節(jié)約了其他能源的消耗。但是在將太陽能電池板設(shè)計為遮雨棚、遮陽板時設(shè)計人員要考慮到防撞擊、防雷擊、防火、防水等問題，確保建筑使用的安全性以及光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性。

3、結(jié)語

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，節(jié)約型社會的建設(shè)如火如荼，節(jié)能減排成為建筑行業(yè)需要考慮的重要問題之一。將綠色建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，能夠充分實現(xiàn)綠色建筑對節(jié)能、降耗、保護環(huán)境的要求。本文通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)及綠色建筑的概述，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理及綠色建筑的特點有了最基本的了解，然后詳細介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑各個部分的應(yīng)用。這一研究為綠色建筑隊光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供了理論參考。

參考文獻

[1]王健.光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015，（29）：211.

[2]周立峰，肖章，宋百姓等.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（20）：10393-10394.