光伏建筑一体化(BIPV)在绿色建筑中的运用

光伏建筑一体化(BIPV)在绿色建筑中的运用

胡剑霜

成都能源发展股份有限公司 四川 成都 610000

摘要：光伏建筑一体化（BIPV）是一种在建筑物的外立面、屋顶和其他结构中集成太阳能电池板的技术。本文通过对BIPV在绿色建筑中的运用进行探讨，分析了BIPV技术的优势和应用前景，BIPV技术不仅可以为建筑提供可再生能源，还能改善建筑的能源效率、减少碳排放，并为建筑赋予更多功能。绿色建筑与BIPV的结合，既满足了可持续发展的要求，又为建筑行业带来了新的发展机遇。

关键词：光伏建筑一体化；绿色建筑；运用

绿色建筑作为可持续建筑的重要组成部分，致力于减少对环境的负面影响，提高能源效率，并为人们提供健康舒适的生活环境。在追求可持续发展和环境保护的背景下，绿色建筑作为一种可行的解决方案受到了广泛关注，而光伏建筑一体化（BIPV）作为绿色建筑领域的一项创新技术，将太阳能发电与建筑一体化，为建筑提供可再生的清洁能源，BIPV不仅满足了建筑的能源需求，还在外观设计上具备一定的灵活性，能够与建筑的整体风格相协调。

一、光伏发电系统

（一）分类

根据应用方式和组件特点，光伏发电系统可以分为以下几类：1、独立式光伏发电系统：也称为离网系统，主要用于偏远地区或无法接入电网的地方，通过光伏电池板将太阳能转化为电能，并将电能储存在电池中，供电时直接使用储存的电能。2、并网式光伏发电系统：也称为接网系统，将光伏发电系统与电网相连，实现光伏发电与传统电网的互联互通，将多余的电能注入电网，同时从电网获取电能以满足需要。3、混合式光伏发电系统：结合了独立式和并网式系统的特点，既可以自给自足地供电，也可以与电网相连并进行电能交换。

（二）BIPV对光伏电池要求

BIPV需要光伏电池板具备与建筑外观一致的颜色，以融入建筑物的整体设计，因此，光伏电池板通常采用不同颜色的材料或表面处理技术，使其与建筑外墙或屋顶的材料相匹配。同时，BIPV的设计追求光线的透过和利用，光伏电池板需要具备一定的透光性能，以保证室内的自然采光，并提供舒适的室内环境。此外，BIPV需要根据建筑物的形状和尺寸进行定制，以确保光伏电池板与建筑物完美贴合，光伏电池板可以灵活地裁剪、组合和安装，以适应不同的建筑需求[1]。

二、光伏建筑一体化(BIPV)在绿色建筑中的运用

（一）可再生能源的利用

太阳能作为一种无限可再生的能源资源，可以通过光伏电池板转化为电能，与传统的太阳能系统相比，BIPV技术将光伏电池板集成到建筑的外观元素中，使其与建筑一体化，不仅提供了可再生能源，还提升了建筑的美观性和价值。

BIPV技术也在一定程度上改善了建筑的能源效率，通过将光伏电池板与建筑结构紧密结合，可以最大限度地利用太阳能资源。这种集成设计不仅提供了额外的能源来源，还减少了能源传输损耗，提高了能源利用效率。BIPV技术还可以通过光伏电池板的隔热性能，改善建筑的热管理，降低冷暖负荷，进一步提高能源效率[2]。光伏电池板可以灵活地集成到建筑的各个部位，如窗户、立面和遮阳结构等，实现多种功能，例如，透明的光伏玻璃窗户既可以收集太阳能，又可以提供采光功能；遮阳结构上的光伏电池板不仅能够为建筑提供防晒效果，还能产生电能，使得建筑可以更加智能、可持续地运行。

（二）建筑外观的美观性

传统的黑色光伏电池板可能会显得突兀，但通过定制光伏电池板的颜色，如灰色、蓝色、绿色等，可以更好地与建筑外墙或屋顶的材料进行协调，保持建筑的整体美观性。光伏电池板可以根据建筑的外观要求进行切割和设计，以适应不同的建筑形态，例如，可以将光伏电池板设计成窗户的形状，使其能够替代传统窗户玻璃，并具备太阳能发电功能，这种定制化的设计使得光伏电池板可以更好地融入建筑的外观中，不仅提供能源，还增添了建筑的美感[3]。此外，光伏电池板的透明度和半透明度可以根据设计需要进行调整，创造出不同的光影效果。透明的光伏玻璃窗户可以在保持建筑采光的同时，将阳光转化为电能，半透明的光伏电池板也可以用于创建具有艺术感的立面效果，通过调整光线的透过程度和分布，创造出独特的视觉效果。

（三）能源效率的提升

光伏电池板具有一定的隔热性能，可以减少热量的传输，当阳光照射到建筑的外墙或屋顶上的光伏电池板时，一部分太阳能被转化为电能，而另一部分则被吸收和散发，这种吸收和散发过程可以减少热量的传递到建筑内部，有效地提高了建筑的隔热性能。BIPV技术可以帮助建筑在夏季保持凉爽，减少对空调的需求，降低能源消耗。光伏电池板的集成形成了一个附加的保温层，有助于减少热量的散失，光伏电池板具有一定的厚度和绝缘性能，可以作为建筑外墙和屋顶的保温层，减少室内热量向外部环境的传输，这种额外的保温层可以有效地降低建筑的能量损失，提高保温效果，减少对加热设备的依赖，降低能源消耗。另外，光伏电池板表面通常采用防污染涂层，具有自洁功能，能够降低灰尘和污垢对光伏电池板的覆盖程度，提高光的透过率，提高光伏发电效率，从而提高能源产出。

（四）空间的最大化利用

传统建筑外墙通常是一个空闲的表面，而BIPV技术可以将光伏电池板直接集成到外墙材料中，使其具备太阳能发电功能，这种利用方式不仅节省了空间，还为建筑提供了额外的能源来源，光伏电池板的外观设计可以与建筑外墙的材料和风格相融合，不破坏建筑的整体美感。建筑的屋顶通常是一个宽广的空间，通过将光伏电池板安装在屋顶上，可以将阳光直接转化为电能，屋顶是太阳能接收的理想位置，利用光伏电池板发电，不占用建筑内部空间，并为建筑提供可再生能源，延长屋顶的使用寿命。阳台和遮阳结构通常是建筑的附属空间，通过在这些区域安装光伏电池板，可以将它们转化为发电设备，增加建筑的能源产出。光伏电池板可以覆盖在阳台的栏杆上或遮阳结构的表面，不仅为建筑提供清洁能源，还可以起到遮阳、防雨等功能。

三、光伏发电系统优缺点及应用前景

（一）优点

光伏发电系统利用太阳能发电，属于清洁能源，不产生二氧化碳等有害气体的排放，对环境友好，有助于减少温室气体的排放，应对气候变化。太阳能是可再生能源的一种，光伏发电系统可以不断地从太阳获得能量，不会耗尽。光伏发电系统可以在接近电力消费地点建设，减少输电损耗，提高能源利用效率，促进能源的分布式供应。一旦光伏发电系统安装完成，其运行和维护成本相对较低，只需定期清洁和检查，大部分时间可自行运行。

（二）缺点

虽然光伏发电系统应用优势较为明显，但是，目前光伏发电系统的安装成本较高，包括太阳能电池板、逆变器、支架和安装费用等。光伏发电系统的发电效率受到天气条件的影响，如阴天、多云和日照时间短等，都会影响发电量的稳定性。相比传统能源，光伏发电系统的能量密度相对较低，占用较大的面积来产生足够的电能。

（三）应用前景

随着能源转型的推进，分布式能源发展成为一种趋势，光伏发电系统可以在城市、乡村等地方建设，为当地提供清洁能源。光伏发电系统可以独立运行，为偏远地区的居民和企业提供可靠的电力供应，解决能源供应难题。农村地区通常存在电力供应不足或不稳定的问题，而光伏发电系统在农村地区的应用也有很大潜力，可以满足农村居民的用电需求，促进农村经济的发展。此外，光伏发电系统还会逐步应用于城市的公共设施、街道照明等领域，减少对传统能源的依赖，提高城市的可持续发展水平。

结束语

随着对可持续发展和环境保护的重视，绿色建筑的需求日益增加，光伏建筑一体化（BIPV）作为一种创新的技术，在绿色建筑领域中具有巨大的潜力。通过将光伏电池板融入建筑的外观设计中，BIPV不仅能够为建筑提供清洁能源，还可以在外观上实现与环境的和谐融合。未来，需要进一步研究和创新，以解决这些问题并推动BIPV技术在绿色建筑中的广泛应用。

参考文献：

[1]陈楠. 光伏建筑一体化(BIPV)在绿色建筑中的应用研究分析[J]. 数码设计（上）,2020,9(3):121.

[2]余杰. 光伏建筑一体化在建筑立面和屋顶的安装方法研究[J]. 能源科技,2022,20(4):58-61,74.

[3]武艳丽,林方,王志,等. 大同能源馆建筑光伏一体化设计研究[J]. 建筑技术,2022,53(10):1331-1333.