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光伏发电系统在绿色建筑中的应用

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随着我国进入中高速增长阶段,经济发展进入新常态,对传统不可再生能源的消耗也逐渐增多,为了保证经济社会的可持续发展,必须大力开发可再生能源。由于建筑为全社会耗能“大户”,降低建筑节能刻不容缓。在绿色建筑中,更好运用光伏发电系统,加大对光伏发电系统节能研究,成为能源发展的未来趋势之一。

一、光伏发电系统与绿色建筑的介绍

1.光伏发电系统的介绍光伏发电系统是一个将太阳能转化为电能的系统。众所周知,太阳能取之不尽用之不竭,属于清洁、可再生的能源,加大对太阳能的利用是未来能源的利用趋势之一。光伏发电系统主要是由蓄电池组、太阳能电池板、逆变器与太阳能控制器等组成。其中,蓄电池组属于电能储存装置,可将太阳能电池板转化的电能储存起来。太阳能电池板为光伏转化装置,是将太阳能转化为电能的装置。而太阳能控制器,属于控制保护装置,可控制系统开关,并有效保护蓄电池的充放电。逆变器为光伏发电系统的电能转化装置,可将直流电直接转化为220V与110V两种不同的交流电。

2.绿色建筑的介绍在建筑的使用服务年限内,资源利用合理、对环境影响小,且与可持续发展主题相一致的建筑都属于绿色建筑的范畴。本文所分析的绿色建筑,主要是指应用了光伏发电系统的建筑,主要包括以下几个特点:一是节省能源,可合理利用太阳能这一能源;二是节约资源,在建筑中可通过科学合理的设计,节约土地、水和建材等资源,尤其是节约水资源和建筑资源;三是回归自然,强调建筑外观与色调与自然和谐统一,内部装饰材料的绿色无害。

二、绿色建筑中光伏发电系统的应用分析

1.光伏发电系统在绿色建筑外墙中的应用在一个建筑中,建筑外墙与太阳光的接触面最大,特别是对于高层建筑来说,建筑外墙与太阳光的接触面更大。而为了保证建筑外墙的美观效果,目前多数外墙装饰材料采用的是玻璃幕墙,仅仅具有装饰和围护的功能,如果将光伏发电系统应用到绿色建筑外墙中,将光伏发电系统中的太阳能电池板制成玻璃样式,不仅能够保证玻璃幕墙具有原有的功能和效果,而且还能大量收集和转化太阳能,对于建筑节能降耗有重要的作用。在绿色建筑外墙中应用光伏发电系统是需要注意的问题,主要是透明度问题。在应用光伏太阳能发电板之后,应保证室内光线充足,同时也需要注意倾斜角问题,按照建筑朝向确保太阳能电池板可充分吸收太阳能,提高太阳能转换为电能的总量。

2.绿色建筑屋顶上光伏发电系统的应用从目前的实际情况看,多数的建筑,特别是高层建筑屋顶的太阳能并未得到充分利用。而绿色建筑之所以为绿色建筑,就在于充分利用可利用的资源,将光伏发电系统应用到绿色建筑屋顶中,可提高建筑太阳能的利用率。由于地理优势,在建筑屋顶装设太阳能电池板时,不需要考虑遮挡和角度问题,与建筑外墙装设太阳能电池板相比,屋顶太阳能电池板的装设步骤和难度较小,同时还可以装设遮阳板和通风管道。在绿色建筑屋顶应用太阳能电池板时,需要考虑自然灾害的破坏作用,主要是冰雹、雷电和雨雪的破坏作用,特别是需要注意对冰雹的预防,避免对太阳能电池板造成损坏。同时,在设计确定屋顶倾角时,可兼顾观赏性与功能性两个方面,不仅可使其免受雨雪堆积问题的困扰,也可增加屋顶的美观程度。同时,太阳能电池板需采用高强度的材料制成,可避免雷电灾害损害太阳能电池板。

3.绿色建筑天窗中光伏发电系统的应用在绿色建筑中,天窗的作用主要体现在两个方面,一个是采光,另外一个就是避免局部露天建筑遭受阳光直射。而在绿色建筑天窗中利用光伏太阳能发电系统,在收到采光和遮阳效果的同时,还能够利用建筑提供电力,可谓一举两得。在绿色建筑天窗中利用光伏发电系统时,主要应用的是太阳能电池板,因此需要考虑的问题仅有采光率,为了提高采光率,可设计成井格型,利用光的折射原理来进行立体采光,同时合理确定天窗的倾斜角度。

4.光伏发电系统在绿色建筑其他部分中的应用在绿色建筑的窗户玻璃、遮阳板和遮雨板等元素中,均可利用光伏发电系统中的太阳能电池板,将不透明的电池板作为遮阳板,用太阳能电池板来代替遮雨棚,不仅可满足遮阳避雨的要求,同时也能有效采集太阳能。在建筑元素中,利用太阳能电池板,均需综合考虑防撞击、防雷和防火等问题,确保太阳能电池板的安全性。

三、绿色建筑中利用光伏发电系统的效果

在绿色建筑中利用光伏发电系统,主要有两个方面的效果,一个是节能方面的效果,一个是节能的经济效益。在下文中,笔者将分述这两个方面的效果。

1.光伏发电系统利用的节能效果在绿色建筑中,利用光伏发电系统的节能效果是比较明显的,节能效果比较明显最为直接的体现是,由于将大量的太阳能转化为电能,节省了建筑的电网供电。同时,太阳能电池板的遮阳板与天窗中利用光伏发电系统,在具备其原有功能的同时,也具有隔热效果,降低了夏季建筑内部的温度,间接降低了建筑内部能耗,特别是制冷负荷的消耗,降低了能源消耗。目前,我国的能源主要是以火力发电为主,在建筑中大量使用光伏发电系统,无疑将会降低对火电的需求量,这对于缓解能源供应紧张的局面,具有重要的意义,对于改善环境减少环境污染,也具有重要的意义。

2.光伏发电系统利用的节能经济效益光伏发电系统的一个主要特点是一次性安装成本高,但是运营成本低,也就是一次消费可长久享受。比如在绿色建筑中,安装一个400kW的光伏发电系统,在一年之中,这一光伏发电系统的发电量约为400000kW•h,由于安装费用,包括人工费、材料费和安装费,大概需要400万,如果目前的商业电价为1.5yuan/kW•h,成本收回仅仅需要六年多时间,光伏发电系统的平均寿命约为25年,即收回成本后的18年时间里,光伏发电系统可节省1080万元的电费。同时,除去日常维修和管理费用,经济收益将近900万,节能的经济效益十分可观。

四、结语

随着城镇化进程的加快,我国城市建筑数量,特别是高层建筑数量持续增加,在这种背景下,如何更好实现建筑节能,降低电能消耗,成为建筑行业内一个亟需解决的难题。随着各种能源利用新技术的发展,特别是太阳能技术的发展,使解决这一难题成为了可能。在绿色建筑中综合利用光伏发电系统,在建筑外墙、建筑屋顶、建筑天窗以及其他建筑部分利用光伏发电系统,节能和节能经济效益十分可观,不仅能够降低建筑能耗,同时还能收到良好的经济效益,值得在绿色建筑中推广使用。

作者:李水清 单位:广东达安项目管理股份有限公司

光伏发电系统在绿色建筑中的应用责任编辑:杨雪    阅读:人次