光伏建筑屋面与相关技术研究论述

光伏建筑屋面与相关技术研究论述

赵晨旭

中国矿业大学力学与土木工程学院

摘要：随着我国科学技术不断发展，在绿色城市理念下，建筑工程施工技术也得到了创新与突破。光伏建筑屋面作为当今建筑领域重点研究的技术之一，虽然该项技术在我国还处于初期阶段，但是在实际应用中已经取得了一定成效。基于此，本文重点对光伏建筑屋面进行研究，并提出了光伏建筑屋面相关的技术。

关键词：光伏建筑屋面；技术；一体化；环保

引言

光伏建筑顾名思义就是利用太阳能（太阳光）与建筑屋面结合的一项新技术，可以吸收光能热量，从而提高太阳能的利用率，提高热效率。光伏建筑屋面作为绿色工程施工技术的重要组成部分，更是建筑领域实现创新发展的重要渠道。针对光伏建筑屋面来说，当今我国对光伏屋面技术研究非常深入，并且也针对性的提出了战略政策，如上海的“十万光伏屋面计划”；北京的“太阳城”屋面等。特别是十九大的召开，到了2020年，我国光伏屋面安装量很有可能突破20GW，并且会进一步延伸。可见，光伏屋面是建筑工程未来发展的新增长点。

1、光伏建筑屋面概述

光伏屋面全称为“太阳能光伏建筑屋面”，主要是将太阳能发电产品与建筑屋面相结合，从而提高建筑屋面的性能。光伏五年不仅具备外围护功能，同时也能够产生电能、热能供用户使用。虽然光伏建筑屋面是太阳能技术和屋面的结合，但并不等于太阳能光伏+建筑屋面，光伏建筑屋面是一个有机整体，实现一体化功能。当今人们对建筑工程节能环保、安全美观、经济实用性要求非常高，通过采用光伏建筑屋面能够有效满足市场需求。要求在施工中做到光伏建筑屋面的“三同步”，包括设计、施工、验收，同时也要强化后期管理工作，物业企业也要实现服务创新、技术创新。

2、应用光伏建筑屋面的优势

第一，提高建筑屋面利用率。太阳能由于较为分散，为了能够提高阳光接受率，必须要具有足够的接受面积，而屋面由于面积大，因此接受面积非常可观，从而实现太阳能转化功能，并且应用于实际；第二，降低成本。如果建材企业和光伏企业加强协作，可以有效实现一体化发电，这样即可降低对传统电能、热能的依赖性，降低成本；第三，隔热性好。光伏屋面可以吸收太阳能热量，并且10%的热量会渗透到室内，因此光伏墙面不仅可以存热，还可以隔热；第四，防灾。由于光伏建筑屋面的适用性非常强，在实际应用中遭受自然因素的影响不大。例如日本神户地区地震造成了发电设备损坏，整个地区都受到了无电的困扰，但是应用了光伏建筑屋面的建筑却能够正常运行，因此很多建筑工程也都装设了光伏建筑屋面。并且光伏建筑屋面还具有应急的作用，例如突然停电，即可采用光伏屋面系统继续实现短期供电等。

3、光伏建筑屋面相关技术研究

3.1光电板与屋面相结合

光电板与屋面结合成的屋面板即可实现相关功能，将其覆盖在整个屋面上，并且可以灵活调节。通过二者结合可以最大程度上接受太阳光直射，也可以兼做屋面遮阳板和通风隔热板，降低室内夏天温度过高。光电板屋面通常分为两种，一种是屋面防水面板，要求光电板系统具备较强的防水性；另一种是独立防水层系统，从而对屋面起到保护作用，延长屋面防水层使用寿命。

3.2光伏光热双层屋面

太阳能应用作为广泛的就是热能、电能转换，但是太阳能只会将20%转化为电能，其余80%都是热能，这就会导致光伏电池在应用过程中过热，降低导电效率。这就需要控制太阳能电池温度和发电效率。相关企业通过在电池板底部装设冷却通道，从而降低电池热量，并将这热量进行加以利用，构成光热系统。这样就实现了太阳能热水器的功能，减少室内空调负荷。同时，部分企业通过“热-电-冷”三者联动成光伏屋面系统，让光伏设备和蒸发器相结合，在接受太阳能辐射过程中，太阳能短波会转化为电能，长波通过蒸发器实现热能控制，从而实现了光热系统。此外，光伏光热复合组件系统也成为光伏屋面的研究重点，该系统主要包括光伏光热、热箱、空调、测试系统等，虽然该种设计方法也是针对电能和热能的转换，但是能够满足建筑不同的能耗需求。该系统主要是通过将太阳能组件吸附在吸热面板上，从而构成太阳能负荷吸收面板，太阳能光伏组件采用硅胶包裹，避免过热；电池采用“电玻璃、光电板、电热板、传热板”顺序排列叠放，一光伏电池组件作为核心，从而组成光伏光热复合系统。

3.3光伏LED多媒体动态天幕

该项技术作为一种较为先进的组合方式，也就是将LED技术和屋面相融合。根据建筑工程和用户的实际使用需求，将LED色彩照明系统、显示系统、光伏建筑屋面相结合。多媒体动态天幕建设要在不影响建筑工程正常功能的条件下，如门窗采光、外观设计效果等，实现建筑功能上的拓展和美化目的。而这一技术不需要多余的电能支持，通过光伏建筑屋面电能存储足以。光伏LED一体化夹层主要是LED半导体透明基板组成，可以排列在建筑屋面上，从而实现广电单元，这些LED组件可以自由组合，实现模块化处理，例如排个图像、文字等。该项技术中，太阳能光伏发电与LED相结合是关键内容，实现直流电与电压的相互匹配。很多人认为该项技术是浪费电能，实则是资源利用、降低太阳能电池负荷，提高电池使用寿命。在该项技术应用中，不仅安全性更高，并且经济效益也非常高。

4、光伏建筑屋面一体化未来的研究重点

建筑物空气温度调节会消耗大量的能量，据有关调查显示，其消耗量占据了

建筑总能耗的70%以上。利用空调机和燃煤来控制建筑温度不仅会消耗大量的能源，还会带来建筑污染问题，给人们的身体造成损害。应用太阳能采暖方面，除了造价较高的太阳房外，还没有被大规模采用。主动式太阳能供电成本非常高，与当今我国经济发展不适应。因此通过光伏建筑一体化中的主动与被动太阳能利用思想势必会成为一股热流。根据房建功能，采用不同光伏屋面、屋顶等形式，这样可以降低天阳能用于建筑功能的一次投资和运行成本，让太阳能技术更具操作性。被动采暖和降温意义在于可以大大降低建筑负荷，可以节约70%，从而对主动功能方案的依赖性有所降低。此外，别动功能可以巧妙的利用自然条件变化调节室内温度。本文认为，建筑内空气温度调节技术发展方向不是通过改变自然环境，而是巧妙的利用自然条件变化来调节自然温度，从而满足人们对健康、舒适环境的需求。主动供能恰好可以提高室内舒适度。这样通过主动和被动功能方式的结合的供能情况，会大大提高供能设备的应用效率，从而降低实际造价。随着我国社会不断发展，新能源技术不断出现以及节能减排和绿色环保需求日益增加，光伏建筑屋面一体化会太阳能应用发展的新潮流，这也是整个社会未来的发展趋势。

结束语

对于当今建筑工程来说，实现绿色化、节能化、环保化已经成为了必然发展趋势。光伏建筑屋面作为建筑领域发展的重要一环，广受社会各个阶层的关注，并且在实际应用中取得了更好的效益。基于此，本文分析光伏建筑屋面的含义，提出了其抗灾、节能、成本低、就近利用等优势，并重点对光伏建筑屋面相关技术进行了阐述，虽然这些技术还不够完善，但是已经发展到了改善人们生活质量、节能减排的目标，笔者相信，未来光伏建筑墙面会进一步得到完善。

参考文献

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