太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析

太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析

马晨

（国网辽宁省大连供电公司普兰店分公司辽宁省大连市116200）

摘要：着人口的增加、经济的发展，传统的石化能源逐渐减少，并造成环境污染和生态恶化现象，于是人们开始寻找新能源。与风电、水电、核电相比，太阳能具有源源不断、范围广泛、洁净的特点，成为绿色建筑能源来源的最佳选择。而太阳能光伏技术具有不消耗矿物燃料、使用安全、没有污染等优点，成为利用太阳能的主要发展方向。因此，本文对太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用进行分析。

关键词：太阳能光伏发电技术；绿色建筑；应用

随着世界能源危机的日益显现，绿色节能建筑是世界建筑发展的趋向，代表太阳能应用最尖端、最有潜力的光伏发电将越来越多的应用于节能建筑。

1太阳能光伏发电技术概述、原理及优势

1.1太阳能光伏发电技术概述

太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种转化技术，该技术的关键环节是太阳能电池板。太阳能电池经过串联后进行封装，形成大面积太阳电池组件，即光伏发电装置。目前，太阳能电池板主要有有单晶硅、多晶硅、非晶硅及薄膜电池等。

目前，太阳能光伏技术主要为太阳能光热利用与光电利用。太阳能光热利用通常指采暖与制冷。其中，大型供热工程属于太阳能高温利用，而居民生活热水供应属于低温利用；太阳能制冷技术，主要应用于太阳能制冷空调与太阳能通风降温系统中。

1.2基本原理的整体概述

从太阳能光伏发电的技术要点来看，是一种利用太阳能的重要资源手段，其中，最主要的就是讲光能转换为电能发电的一种模式，这种技术具有环保、经济的良好优势，发展前景被看好。其中，最主要的运作原理就是通过调养电池作为半导体的光伏效应。就是当太阳光照射到太阳电池的时候，太阳电池就会吸收光能，通过对光能的不断吸收，进而产生“光生电子―空穴”对。此外，在电池闪电场的影响下，光生电子和空穴就会被分离，就会产生相应的电压，形成一种动能，起到发电的效果。

1.3主要优势的全面把握

从整体优势的现实来看，光伏发电是一种相对先进的发电方式，可以直接从光电子转换到电子，减少了中间环节以及机械运动的过程，发电形式具有简便的特点；还具有资源的无限与分布特性，太阳能的辐射作为一种可再生资源，具有环保清洁的效果，阳光普照大地，这种能源随处随时可见，不受其他因素的影响，是一种共享资源；在发电模块的见早上，具有很好的维护特性。太阳能光伏发电具有模块化的结构有事，规模可大可小，容易安装建造，拆卸也相对简易，并且可以扩大发电容量，维护成本相对较低，具有诸多的优势和特点，是一种新型的资源利用模式。

2太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用

2.1在建筑外墙体中的应用

对于多、高层建筑来说，建筑外墙是与太阳光接触面积最大的外表面。为了合理地利用墙面收集太阳能，可采用各种墙体构造和材料。将光伏系统置于有建筑墙体上将光伏板及玻璃幕墙集成为PV玻璃幕墙，突破了传统玻璃幕墙的单一围护功能，不仅屏蔽太阳的热辐射，而且可以利用太阳能转化为电能，并还能有效减低建筑墙体的温度，从而降低建筑物室内空调冷负荷。

这时，为了能利用光伏板因为受到太阳辐射产生的热量，建造一个双层墙系统是很有意义的，外层是光伏幕墙，内层是密封幕墙。PV板和玻璃集成制成的光电幕墙，是由太阳电池芯片和双层玻璃板构成，芯片夹在玻璃板之间，芯片之间和芯片与玻璃板边端之间留有定的间隙，以便透光，芯片而积占总而积的70%，也即透光率为30%，叫以有效的解决幕墙的遮阳，在夏天就像把巨大的遮阳伞有效的降低了建筑的热负荷，同时为室内提供特殊的光照气氛，更因其特殊的颜色和肌理拓展了建筑的表现空间。现在PV板价格和某些天然石材己经没有差别，相信今后随着PV板的发展，成本只会越来越低，这就为PV板在建筑的广泛应用创造了良好条件。这种复合材料部多占用建筑面积，而且优美的外观具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的时代特色和技术特色，为建筑师展示建筑艺术作品多了一种新的选择。

被应用作为窗户的太阳能光伏板必须选择透明或者半透明的产品或选用中间留有间隙的不透明光伏板组合。半透明的太阳能光伏板有效接收阳光辐射的面积比不透明的光伏板小，所以太阳能的接收性能要差点。但是因为可以让阳光照射进室内的好处和透明处增加的可视面积也算是对效率降低的弥补。

2.2在建筑屋顶中的应用

将建筑屋顶作为光伏阵列的安装位置有其特有的优势，一是可以最大限度的接受太阳光的照射，不容易受到遮挡，二是可以兼做屋顶的遮阳板或者做成通风隔热屋面，减少屋顶夏天的热负荷。此外，与建筑屋顶一体化的面积光伏组件由于综合使用材料，不但节约了成本，单位面积上的太阳能转换设施的价格也可以大大降低，有效地利用了屋面的符合功能。虽然光伏板在屋顶上的安装应用时不像在墙面上对朝向的要求那么高，但是可能会造成一些结构问题或者防雨、雪的问题。这个问题在不同的地方需要不同的解决方法。在那些寒冷及有大量雪堆积的地方，结合光伏板的天窗和屋顶可能需要设计成有足够的坡度去排掉堆积的雪，而这个坡度可能比最佳获得阳光的角度要更陡。

光伏组件与屋顶相结合的另一种光伏系统：太阳能瓦。太阳能瓦是太阳能光伏电池与屋顶瓦板结合形成一体化的产品，这一材料的创新之处在于使太阳能与建筑达到真正意义上的一体化，该系统直接铺在屋顶上，不需要在屋顶上安装支架，太阳能瓦由光伏模块组成，光伏模板的形状、尺寸、铺装时的构造方法都与平板式的大片屋面瓦一样。

2.3在建筑天窗中的应用

天窗是在屋顶上的开口，作用主要是用来采光。局部使用光伏天窗既可以防止内部空间过多受到阳光直射，同时也可以接收太阳辐射利用太阳能。光伏采光天窗和中庭通过提供间接的采光可以减少或者完全不需要白天用电力照明。

光伏板天窗应该采用透明、半透明或不透明光伏板利用相互之间的间隙来采光。在新建和改造的建筑中都可以使用光伏板代替天窗玻璃。并且天窗的造型可以是多样的，井格状的天窗有着非常丰富的室内效果。

2.4在遮阳、雨蓬、阳台和其它建筑元素中的应用

将光伏板与遮雨篷、遮阳板、阳台、天窗等构件集成为一体化的有机整体，一物多用，有效的利用建筑构建。把不透明太阳能光伏板用作窗户的遮阳蓬或者阳光隔板，合在提供电力的同时可以为建筑增加美观的细部，这种做法在避免了阳光直射的同时对室内也提供了漫射的，间接的阳光，使入射光线变得柔和，避免同眩光，改善室内的光环境。暴露在建筑外的部分应该为太阳能光伏板；在建筑内的部分应该是一种反射材料。这种板的表面应能把阳光反射到室内的天花板上。在入口雨蓬、门斗、阳台和其他建筑元素中的应用也是在建筑中集成光伏系统的重要组成部分。

但同时应该注意到一体化建筑具有美观性之外，还要求满足建筑构件所要求的强度、防雨、热工、防雷、防火等技术要求。

结束语：

综上，太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用前景广阔。由于太阳能自身的优势，以及国家对节能环保的提倡，相信在不久的将来，建筑业会充分利用太阳能光伏技术，使太阳能与建筑成为有机的整体，面向一体化建筑，实现节能效果。

参考文献：

[1]太阳能光伏光热利用的研究进展[J].张鹏，陈林.科技资讯.2015（34）

[2]太阳能光伏发电技术及其应用探讨[J].李树成.应用能源技术.2017（12）

[3]试析太阳能光伏发电技术与应用[J].杨波.黑龙江科技信息.2016（28）