董道臣 羲和電力有限公司

1 前言

社會(huì)在不斷發(fā)展的過(guò)程中，必然要消耗許多資源和能源，這就使得能利用的有效資源在逐漸的減少，而這種資源、能源緊張的問(wèn)題，也是現(xiàn)階段各行各業(yè)想要持續(xù)發(fā)展所面臨的難題。而現(xiàn)階段我國(guó)的建筑行業(yè)中的電氣設(shè)計(jì)已經(jīng)能利用現(xiàn)代化科技取代以往的傳統(tǒng)模式，其中太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用效果比較好。其應(yīng)用不但能提高電氣設(shè)計(jì)的水平，還能逐漸緩解我國(guó)資源、能源緊張的現(xiàn)狀。

2 概述太陽(yáng)能光伏建筑

在太陽(yáng)能發(fā)電理論的基礎(chǔ)之上，我們發(fā)現(xiàn)光伏建筑一體化實(shí)際上也是其中的新型理論之一，通過(guò)光伏建筑一體化的形式，在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面來(lái)安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電方陣，這就能使電力資源得到保證，同時(shí)，這樣的形式，也會(huì)節(jié)約許多占地空間，使建筑用地的利用率不斷提高。通過(guò)這樣的形式，我們能夠充分的了解到太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)的深遠(yuǎn)影響。

3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

太陽(yáng)能光伏建筑一體化是新型的綠色能源，也是可再生能源，在對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的過(guò)程中，還能保障不產(chǎn)生污染，無(wú)形當(dāng)中也是保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。光伏陣列安裝在外墻、屋頂，這就節(jié)約了許多建筑用地。太陽(yáng)能和建筑的結(jié)構(gòu)相對(duì)而言比較協(xié)調(diào)，從構(gòu)造上來(lái)分析也是相對(duì)比較合理的，這樣就能使建筑藝術(shù)形象更加良好，而建筑的外觀看起來(lái)也更加具有魅力。在這樣的情形下，太陽(yáng)能建筑結(jié)構(gòu)一體化，既能應(yīng)用于發(fā)電，又能直接的作為建筑和裝飾的材料，使資源的利用率能得到大大提高。除此之外，應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)既能節(jié)約建設(shè)的部分費(fèi)用，還能給建筑增加一點(diǎn)科技含量。

4 太陽(yáng)能光伏建筑在應(yīng)用中遵循的主要原則

在光伏建筑應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，實(shí)際上也是美學(xué)與科學(xué)技術(shù)不斷融合的重要過(guò)程，因此想要是光伏應(yīng)用的更加高效，就要考慮到諸、因素，其中主要包含了氣候、負(fù)載以及太陽(yáng)能傾斜角度以及光伏元件等各個(gè)方面，而除了上述這些條件之外，在美學(xué)的設(shè)計(jì)上，也有著很重要的要求，一定要是設(shè)計(jì)保持好建筑文化的相應(yīng)的特征，并且不斷增強(qiáng)其建筑的功能性。通過(guò)這樣一個(gè)方式能夠使其經(jīng)濟(jì)性得到充分的發(fā)揮，使光伏建筑一體化的總體原則得到遵循。下面是筆者概括的影響光伏建筑一體化的重要因素。

（1）太陽(yáng)能電池板的傾斜角度上的問(wèn)題：電池板傾斜角度的問(wèn)題想要得到有效的解決，實(shí)際上就是要處理好建筑所在地的地形、氣候以及輻射的情況，只有對(duì)這些情況進(jìn)行仔細(xì)的研究和分析，才能使太陽(yáng)能電池板傾斜角度設(shè)計(jì)的更好的科學(xué)、合理。

（2）電學(xué)的性能：通常情況下，建筑的外墻在設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于組成平面大小上存在著差異，也就會(huì)使組件之間的電壓難以匹配，這種情況下，就要將建筑外的平面進(jìn)行組件特征的統(tǒng)一，或者在不同的區(qū)域應(yīng)用不同的電池片，也能使組件之間的電壓保持平穩(wěn)運(yùn)行。

（3）太陽(yáng)能電池板的能耗問(wèn)題：在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，電池板自身也需要一定的能耗，而其能源的消耗與輸出的電能成反比，也就是說(shuō)，電池板自身消耗的能源越多，其輸出的電能就越少，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要考慮到電池板的能源消耗，只有將其消耗的能源控制在最小，才能使太陽(yáng)能電池板發(fā)揮出更大的作用。

（4）周邊的環(huán)境：在應(yīng)用的過(guò)程中，環(huán)境問(wèn)題也是需要考慮的重要因素之一，而考慮的重點(diǎn)，則是在平均溫度、平均濕度、電網(wǎng)之間的距離、有無(wú)建筑物的遮擋等，只有將這些環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行全面的分析后，才能使太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)受環(huán)境的影響逐漸降低。

（5）太陽(yáng)能負(fù)載用電情況：在應(yīng)用中，電池板規(guī)格和數(shù)量往往取決于太陽(yáng)能負(fù)載用電的大小。像用來(lái)通信的建筑物，用電量的波動(dòng)不會(huì)很大，而像民用的住宅，電量的變化波動(dòng)就會(huì)比較大，因此在進(jìn)行規(guī)格和數(shù)量的選擇時(shí)，一定要考慮到具體的情況。

（6）外觀上的問(wèn)題：從光影的效果上來(lái)看，目前高層建筑所使用的幕墻外墻都是玻璃幕墻，而選擇比較多的就是鋼化玻璃，選擇這樣的玻璃通常情況下能夠阻擋一些視線，但是這種材料它的透光性相對(duì)比較差，而在許多高層建筑當(dāng)中都是屬于觀光性質(zhì)的，而這樣就會(huì)對(duì)于光線的要求更加的嚴(yán)格。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，就要采用雙面玻璃的光伏組件。這樣一來(lái)，不但能夠使采光性能得到保證，還能夠節(jié)約一定的成本，給企業(yè)帶來(lái)理想的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，接線盒的擺放位置上也是應(yīng)用中需要關(guān)注的因素之一，如果建筑物和光伏組件之間存在的縫隙比較大，就會(huì)給人感到不協(xié)調(diào)的感受，而如果不放置接線盒，就沒(méi)有辦法對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。因此，一定要在其保護(hù)的同時(shí)，還要嚴(yán)格的控制其縫隙，可以將建筑物直接埋藏在墻體當(dāng)中，而采用這一方式，還有一個(gè)注意事項(xiàng)，就是要采取防曬和防水的措施，只有這樣才能夠保證其安全性。

5 太陽(yáng)能光伏建筑一體化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

在光伏建筑這一概念上，能夠總結(jié)出光伏建筑實(shí)際上也是零能耗建筑的一種方式，因?yàn)槠浣ㄖ哂袕?fù)雜性和完整性，所以在將太陽(yáng)能技術(shù)融入到建筑設(shè)計(jì)上的同時(shí)，還要使建筑所特有的特征得以保持，這就使太陽(yáng)能光伏建筑一體化概念應(yīng)運(yùn)而生，在應(yīng)用的過(guò)程中，可以將太陽(yáng)能光伏建筑一體劃分為兩大類別，第一類當(dāng)然是光伏發(fā)電和建筑的結(jié)合，而另外一種方式是光伏方陣與建筑的集成。但無(wú)論是哪一類別，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要考慮的要素也非常多。從整體的結(jié)構(gòu)安全性和構(gòu)造上來(lái)講，主要涉及到兩大方面，第一個(gè)方面就是組件自身的結(jié)構(gòu)安全，通常情況下，許多高層的建筑在屋頂上的風(fēng)荷載一定會(huì)比地面大很多，這樣的情況下，普通的光伏組件的強(qiáng)度可能會(huì)達(dá)不到要求，在風(fēng)荷載的作用下，電池板的正常運(yùn)轉(zhuǎn)一定會(huì)受到不同程度的影響；第二個(gè)方面是在固定組件的連接方式上，在應(yīng)用中，我們不難發(fā)現(xiàn)，組件的安裝固定并不是簡(jiǎn)單的機(jī)械安裝，而是要將連接點(diǎn)進(jìn)行固定，還要有準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)計(jì)算，考慮到在使用的期間內(nèi)，會(huì)有很多不確定的影響因素，通常建筑物的壽命要比光伏組件的壽命高出將近30年，這就促使種結(jié)構(gòu)性的安全問(wèn)題更加的突出，而這種構(gòu)造設(shè)計(jì)，關(guān)系到光伏組件正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)這種光伏組件與建筑集成應(yīng)用上，光伏組件是一種新型的建筑材料，可以將其應(yīng)用在幕墻或者采光的屋頂上，這樣就能夠使建筑的安全性和可靠性得到保障，而光伏組件的玻璃在一定的基礎(chǔ)之上還要進(jìn)行增厚的設(shè)計(jì)，除此之外，光伏組件還需具有一定的韌性，這樣才能夠使風(fēng)荷載作用過(guò)程當(dāng)中，變形也不會(huì)影響到組件的正常工作。

在光伏方陣和組件的設(shè)計(jì)上，影響光伏發(fā)電主要有兩方面因素，第一，是光伏組件接受到太陽(yáng)能的影響，第二個(gè)方面則是光伏組件本身性能的影響。影響太陽(yáng)輻射量的因素有很多，像地理位置、海拔和大氣狀況等等，而在一年當(dāng)中也會(huì)有著很明顯的變化，當(dāng)這種太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的比例，也會(huì)直接影響太陽(yáng)能的發(fā)電，而這種因素對(duì)于建筑物而言，當(dāng)然是客觀因素，沒(méi)有辦法主動(dòng)來(lái)進(jìn)行選擇。但光伏組件自身而言，其光伏方陣的傾斜角度和表面的清潔程度，以及工作環(huán)境和電池的轉(zhuǎn)化率，都是能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中能夠考慮到的，也就是說(shuō)對(duì)于具體的建筑而言，光伏組件的結(jié)構(gòu)或者集成的屋頂所能夠接受到的太陽(yáng)輻射在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中是一定的，而想要使太陽(yáng)能獲得更多方陣，在布置上就需要將其設(shè)置在太陽(yáng)光入射的地方來(lái)。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，能看出利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)也有很多優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)在外圍結(jié)構(gòu)的安裝應(yīng)用上，能吸收太陽(yáng)能，并將其直接轉(zhuǎn)換成電能，在節(jié)約能源的同時(shí)，空氣質(zhì)量還能得到保證。除此之外，在光伏建筑一體化中，由于光伏列陣在安裝上更加方便，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景十分良好。