董强
山东东山新驿煤矿有限公司 山东省济宁市 272100
摘要：太阳能作为一种可再生能源，在建筑中充分的应用，可以很好地促进筑节能。本文简单介绍了太阳能热水及光伏发电系统，并结合工程实例对太阳能热水及光伏发电系统在绿色建筑中的应用及节能情况进行了分析。
关键词：绿色建筑；太阳能热水；太阳能光伏发电；节能
引言
在我国经济高速平稳发展环境下,根据人们生活水平提高、经济能力提高后对居住环境和现代城市建设的需求,优化能源结构、保护环境,减少温室气体排放、利用洁净能源引起了高度重视。我国对利用太阳能光伏发电、风力发电、潮汐发电等洁净能源利用已逐步推广,并制定了一些激励政策。
一、太阳能技术在绿色建筑中的应用
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内， 最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的适用空间，与自然和谐共生的建筑。 由此，作为绿色建筑，节能相当关键。 太阳能作为一种可再生能源，在建筑中充分的应用，可以很好地促进建筑节能。 绿色建筑太阳能应用技术，包括太阳能热水、太阳能光伏发电、太阳能采暖及空调技术等。 其中，太阳能热水及光伏发电应用最为广泛。本文着重介绍太阳能热水及光伏发电技术的应用。
（一）太阳能热水系统
太阳能热水系统是由太阳能集热元件（平板集热器、玻璃真空管、热管真空管等）、蓄热容器（水箱或者罐）、控制系统（温感器、光感器、水位控制、电热元件、电气元件组合及显示器等）以及管道保温、防腐部分等组合在一起的。 在太阳能的照射下，通过该系统，辐射能被转化成热能，提供温热水供人们使用。 太阳能热水系统具有结构简单、 安装方便、节省能源、无污染等优点，因此越来越多地被人们所 应用。
（二）太阳能光伏发电系统
太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器、 逆变器、 防反充二极管以及负载等部件构成。 该系统主要由太阳能电池方阵、联网逆变器和控制器3大部分构成。太阳能电池方阵在太阳光辐射下产生直流电，经联网逆变器转换为交流电， 经由配电箱将电能的一部分供建筑内电器使用，另一部分多余的电能馈入公共电网；在晚上或阴雨天发电量不足时， 由公共电网向建筑内用电设备供电。光伏发电不需要燃料，节约能源；不污染空气，不产生噪声，保护环境；系统安装简便，电池方阵可任意组合，维护简单。 国家发改委颁布了 《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源电价附加补助资金管理暂行办法》等多项政策，是对太阳能光伏发电技术应用的鼓励，在技术经济条件允许情况下，绿色建筑应充分利用太阳能。
二、项目基本情况
研究对象为一栋商业办公楼，属于新建公共建筑，已申报绿色建筑二星级设计标识。建设用地面积为17000m2，地上总建筑面积为860000m2，共4栋高层商业办公楼。商业办公楼一层至二层为商铺，三层及以上为办公楼。依据《促进建筑节能发展若干规定》及《关于加强新建民用建筑设计方案建筑节能管理工作的通知》规定，该项目应至少利用1种可再生能源。综合考虑各方案利弊、项目现有条件及成本因素，最终选择太阳能光伏系统作为该项目的可再生能源应用形式。
三、太阳能光伏系统应用设计
该项目拟采用光伏发电系统，提供走廊及地下室照明电能。光伏发电系统的设计要本着合理性、实用性、高可靠性和高性价比( 低成本) 的原则，做到既能保证光伏系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需要，同时又能使系统的配置最合理、最经济。特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率，协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系，在满足需要保证质量的前提下节省投资，达到最好的经济效益。
（一）光伏系统安装位置的确定
4 栋商业办公楼屋顶多处挑空，南侧有可使用空间，故考虑将光伏组件设于屋顶南侧上人屋面，架高设置，保证光伏组件不受遮挡。
（二）光伏系统装机容量的确定该项目拟采用的光伏组件技术参数如表 2所示。依据《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ203－2010的要求，为保证前排光伏组件在冬至日9: 00～15: 00( 太阳时，方位正南北向) 不遮挡后排的光伏组件，该项目采用 Ecotect 软件( 由Autodesk 公司研制的可持续建筑设计及分析工具。) 对光伏组件进行遮挡分析，光伏组件的最佳间距为1400mm。
该工程安装光伏组件320块( 每60块为1组)，分布于商业办公楼南侧屋面，光伏组件面积合计为523.76 m2安装功率300.8kW。系统发出直流电能通过输配电网络输送到地下室配电房，再通过逆变器将直流电转化为380V的交流电，全部。并入变压器负载端，不上传到电网。
（三）光伏发电应用场所
太阳能光伏发电可以作为常规能源的补充，在特殊应用领域( 如通信、信号电源) 、边远地区民用生活、环境保护及能源战略等方面都具有重大的意义。但是太阳能光伏发电存在能量密度低、稳定性差的缺点，因此太阳能光伏发电产生的电能不能应用于该项目的一、二级负荷，主要应用于三级负荷，例如办公室内照明、地下室照明、走道楼梯间照明，以及普通插座用电等。
（四）经济效益分析
该项目太阳能电池板总安装功率为 300.8 W，年总发电量为77097. 19 kW·h。目前，光伏组件的价格为5.4～70元/W，逆变和输配电的价格约1.8～2.0元/W，电气设备及电缆的价格约为1.33元/W，支架及基础的价格约为0.5～0. 8 元/W，该项目太阳能光伏发电系统总投资如表3所示。
目前，太阳能光伏发电的投资回收期不可控，主要依靠国家相关产业政策扶持和刺激。但随着太阳能光伏发电效率的不断提高和电站系统建设成本的不断下降，自主型投资资本会加速进入建筑光伏发电领域，推动屋顶电站的广泛应用。
四、结 论
随着政府大力倡导绿色建筑，太阳能光伏技术作为重要的绿色建筑技术手段，在我国建筑设计中得到了大力的推广应用。通过案例的分析结果可知，利用光伏发电系统代替传统能源，可以有效地减少各种污染物的排放，但是成本回收期较长，一般在10年以上。由于商业办公类建筑在房地产销售市场上竞争力较弱，运用绿色建筑技术会相应增加其增量成本，从而进一步提高了建设成本，降低了建设单位使用光伏发电系统的意愿。现阶段应进一步提高政府鼓励政策，对使用光伏发电系统的建设单位给予政策奖励。同时鼓励太阳能光伏研发及制造单位生产出低成本高效率的产品，降太阳能光伏发电系统的前期投入成本，缩短投资回收期。
参考文献:
［1］ 潘文琛，李卓． 太阳能光伏制造企业废水处理工程实例［J］． 给水排水，2015( 12) : 53 － 55．
［2］ 曾建梁，张代红，沈海华，等． 光伏发电空间布局规划探索［J］． 供用电，2015( 12) : 50 － 53．
论文作者:董强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/7
标签：光伏论文; 太阳能论文; 系统论文; 建筑论文; 组件论文; 热水论文; 该项目论文; 《防护工程》2018年第28期论文;