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摘要：这些年，全球对能源的过度使用造成能源的消耗量透支，而我国经济实力在不断提高的同时对城市也在进行大规模的扩建，这就使得在建筑中消耗了大量的能源和资源，电气的消耗在社会能源消耗的比重上时最大的。所以，为了有效的促进社会的可持续发展，使建筑工程在提高可靠性和安全性上有着非常重要的意义，对建筑电气的消耗及时的进行有效的节能减排的同时还要加强光伏新能源在建筑电气节能中的应用。
关键词：建筑；电气节能；光伏新能源；应用
1 引言
当今世界正面临着越来越严重的能源危机，新能源的开发和利用已备受社会的关注。其中，太阳能属于可再生清洁能源，其储量的无限性、范围的普遍性和利用的环保性，已经在各能源领域得到了重视并开发，属于一种较好的绿色能源。在这个基础和前提下，光伏发电系统作为太阳能利用的主要方式，具备良好的发电、储存、传输和利用等优势，已经在各行各业中得以体现。将光伏发电系统应用于建筑设计中，不仅可以有效降低建筑在使用过程中产生的能源损耗，还对建筑的结构优化、绿色环境的营造产生积极的现实作用。
2 建筑电气节能减排的基本原则
（1）建筑中能耗消耗最大的，像输电线路之类的电气能耗的损耗，建筑电气节能减排最重要的目的和原则就是在把能量消耗降低到最小的同时对建筑以外的能耗要尽量减少。所以，为了可以避免这种现象，要非常严谨的使用期节能材料和输电设备等，正常使用之外的能耗要多多的进行监督。（2）建筑在进行电气节能减排的时候，要多方面的进行考虑，在经济效益上，还是要考虑好的。在考虑节能减排的采购和使用上，最好可以把节能和经济相互融合，争取实现两种收益，就是在优先选择适中的节能的材料的同时，对于在建筑中产生的废品分类进行回收和反复的运用，这样节能减排上出现的消费可以通过另一种方式转换过来。（3）供电设备合理的选择和优化好了，选择的节能减排的材料也可以满足能源的需求了，施工过程中现场的照明情况就显得尤为重要了。
3 光伏发电概述
光伏发电根据光生伏特的原理，将太阳能直接转化成电能。太阳能光伏发电系统主要由太阳电池组件、蓄电池、控制器、逆变器四部分组成，分为直流系统、交流系统和直交流系统，其中交流系统需在直流系统的基础上增加相应的逆变设备，为交流负载提供电力供应。光伏发电系统按并网与否可分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏系统常用于PV路灯、PV水泵、通信信号电源等带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是指通过逆变器将光伏阵列产生的直流电转化为符合市电电网要求的交流电之后接入市政电网，分为具有可调度性的带有蓄电池的光伏并网发电系统和不具有可调度性以及备用电源的光伏并网发电系统。
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太阳能光伏建筑可有效利用屋顶、墙面等外围护结构，节省用地和设施；自发自用，余电入网，或全部卖给电网，享受分区标杆电价；运行过程中无传统能源消耗，无噪声产生，无污染物排放；代替昂贵的外装饰材料的同时可为建筑提供遮阳、通风的附加功能；降低建筑物冷负荷；具有一定的审美功能。这些优点使太阳能光伏发电发展迅猛。光伏系统与建筑结合的方式可分为2种：①建筑附加光伏（BAPV）系统，光伏系统本身并不作为建筑物构件使用，仅以建筑物作为载体而存在；②建筑集成光伏（BIPV）系统，光伏组件成为建筑结构不可分割的一部分，把光伏组件用作建材或建筑构件，如光伏屋顶、光伏幕墙、光伏瓦和光伏遮阳装置等。
4 光伏建筑一体化的特点
光伏建筑一体化具有很多优势，主要体现在：（1）对建筑外墙、屋顶等进行合理利用，也可以在人口密集地段相应位置进行安装应用，不需要额外占用土地资源，提高了土地资源利用率；（2）通过对太阳能的利用，可有效达到建筑节能目的；（3）在实现光能利用同时，降低墙体、屋顶温度，减少室内冷负荷；（4）采用自发自用、余电上网模式，降低运营成本；（5）电力控制、维护等系统有效结合，提高运营效率；（6）体现绿色环保和可持续发展理念，在一定程度上提高了建筑物的质量。
5 太阳能光伏发电在建筑电气节能中的应用
5.1 太阳能光伏与建筑的结合方式
太阳能建筑是指建筑与光伏系统、光伏器件相结合，形成一体化的新型建筑。在建筑的屋顶上安装光伏组件，使光伏组件与电池、逆变器、控制器、公共电网等装置连接起来，形成光伏系统。太阳能建筑一体化实际上就是实现光伏器件与建筑材料的集成化，在建筑屋顶、外墙、窗户等部位安装光伏组件，形成太阳能光伏立面、太阳能光伏幕墙、太阳能光伏窗等，充分利用清洁、可循环使用的太阳能降低建筑对不可再生能源的消耗。除此之外，太阳能建筑一体化还体现在太阳能光电系统与建筑天窗、中庭、遮阳、雨蓬等部位相结合。以太阳能通风技术为例，利用太阳能烟囱热压效应可改善室内通风条件，烟冲高度越高，热压越强，通风效果越好。在炎热的夏季，太阳能烟囱充分吸收太阳热量，促使烟囱内腔的热空气上升，让热空气从烟囱顶部流出。在热压的作用下，开启下悬窗，室内热空气会流向烟囱，促使室内空气循环，改善了室内自然通风。在寒冷的冬季，关闭下悬窗，烟囱停止冷空气的流入，保证室内热度不易流失。
5.2 光伏发电系统在建筑外墙体中的应用
据研究表明，建设的外墙体和太阳光的接触面积最大、最广，也是吸收太阳光能量最多的结构地方，尤其是当今城市，为营造一个美化的市容市貌，将大多数高层建筑的外墙都采用了玻璃幕墙。因此，可以借助于当前城市的建筑，将光伏发电系统简化成光伏电池内置于玻璃幕墙之中，这样，不仅可以起到美容和装饰城市的作用，还可以合理的利用太阳能进行发电，以供该建筑的内部电能源消耗，起到了一举两得的作用。这种由PV板和玻璃制成的光电幕墙，由太阳电池芯以及双层玻璃组成，芯片夹在玻璃中间，芯片之间留有一定间隙以提高透光性，芯片面积占70%左右，即不仅可以有效解决了玻璃墙的遮阳，还有效降低了建筑的热负荷，同时还有30%的采光度。然而，在采用光伏发电电池板内置于玻璃幕墙过程中，首先需要考虑幕墙玻璃的透光度，在充分发电的基础上，不能影响建筑内部的采光，以确保屋内的光线透入量；其次需要考虑的是建筑外墙设计的角度设计，这样可以确保无论太阳升起还是落下时，都能让光伏发电电池得到更多的光照；最后需要考虑其安全性，在设计光伏发电电池排布中，需要同时将建筑的开窗设计以及人群的密级程度等考虑在内，确保建筑低层部分光伏发电的安全性。
6 结束语
太阳能光伏与建筑一体化技术和成本将取得突破性的进展，彻底消除使用障碍，太阳能光伏建筑一体化绿色电能源将替代传统火力电能，引领新一轮能源革命。所以，我们既要把发展太阳能光伏与建筑一体化新能源作为应对危机的重要举措，又要把太阳能光伏与建筑一体化新能源提高到国际竞争的战略制高点的位置。这不仅是人类解决能源问题最大的历史性机遇，也是我国落实科学发展建设可持型社会的发展方向。为时不远的中国光伏建筑一体化新能源必将进入千家万户，家家户户用上光伏太阳能，用户既是电的消费者，又是小的发电厂，这不仅只是我们的期许，因为我们也同样有理由相信：我国光伏建筑一体化终将迎来发展的春天。
参考文献：
[1]陈荣荣，孙韵琳，陈思铭，等. 并网光伏发电项目的LCOE分析[J]. 可再生能源，2015，33（5）；731-735.
论文作者:张祥波,刘秦
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/4
标签：光伏论文; 建筑论文; 太阳能论文; 系统论文; 节能论文; 能源论文; 烟囱论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;