摘要：光伏发电系统在绿色建筑中的应用能够有效提升绿色建筑自身性能，无论是舒适度还是节能性都将能够有效提升。该系统在绿色建筑中的应用已经成为今后发展的必然选择。本文将结合光伏发电系统自身的概念来探讨其在绿色建筑中的具体应用情况以及如何实现节能。
关键词：光伏发电；绿色建筑；应用节能探讨
引言
当前能源形势日益紧张，人们面临的问题也越来越多。传统石化能源已经难以满足人们不断高涨的能源需求。在此种背景下开发新能源，尤其是开发太阳能就成为缓解能源紧张的重要趋势。从建筑行业自身情况来看，绿色建筑已经成为该行业未来发展的必然趋势。节能是绿色建筑的典型特征，为了实现节能，在工作中就要应用到光伏发电系统，光伏发电系统在实际工作中的应用对于实现绿色建筑的理念具有重要地促进意义。
1 光伏发电系统及绿色建筑
1.1光伏发电系统概述
光伏发电是一种根据光生伏特效应利用半导体将太阳光转换成电能的发现技术。光伏发电系统包括太阳能电池板、控制器、逆变器、保护装置、自动转换开关（ATS）等结构组成。其中太阳能电池板负责将太阳能转化为电能并具有储存电能的作用；控制器负责对整个系统进行控制，决定太阳能电池板的发电、逆变器运行、开关的自动转换等工作；逆变器负责将电池板或者蓄电池中的直流电转换成交流电；保护装置负责对系统以及家庭低压配电网进行保护，以确保系统的稳定运行。工作原理为：白天，太阳能板会正常发电，控制器更具最大的发电功率调整变换器，从而将电能引入蓄电池，同时，控制器控制逆变器给家用电器供电；晚上，太阳能电板停止发电，主控制器控制逆变器将蓄电池中的电能转换成交流电，给家用电器供电。若蓄电池电量不足或者光伏发电系统出现故障，则控制器会自动将电路切换到正常电网供电线路中。
1.2 绿色建筑概述
绿色建筑指的是在建筑的使用寿命内，合理利用资源，保护环境，减少污染，响应时代和谐、可持续发展的主题，即节省能源、节约资源、回归自然。
（1）节省能源：对太阳能这种新兴能源进行合理利用，即把光伏发电系统应用在建筑中。（2）节约资源：在建筑中需要用到的资源包括土地资源、水资源和建材资源，通过合理设计节约土地资源，通过减少装修节约建材资源，通过合理用水节省水资源。
（3）回归自然：建筑外观和色调与自然和谐统一，建筑系统合理高效，内部装修材料绿色无害。
2 光伏发电系统在绿色建筑中的应用
2.1 光伏发电系统在绿色建筑外墙体中的应用
建筑的外墙体是和太阳光接触面积最广的，尤其是在高层建筑中，而大多数建筑为了保证美观，外墙体材料采用的是玻璃幕墙，只具有围护和装饰的功能，可以把光伏发电系统的太阳能电池板制成玻璃样式，即保证了玻璃幕墙的原有功能，又能够对太阳能进行合理采集。太阳能电池板在建筑外墙体应用时，需要注意透明度的问题，保证建筑内光线充足；需要注意倾斜角的问题，根据建筑的南北朝向保证电池板在太阳升起落下时都能够充分吸收到太阳能。
2.2 光伏发电系统在绿色建筑屋顶中的应用
大部分的建筑屋顶都没有得到充分的利用，作为绿色建筑，要把屋顶充分利用起来，因为地理优势，屋顶设置太阳能电池板时就不需要考虑遮挡和角度的问题了，装置起来没有外墙体那么麻烦，同时还可以作为通风管道的隔热层和顶层建筑的遮阳板。太阳能电池板在建筑屋顶应用时，需要考虑雨雪天气对雨、雪、冰雹、雷电等自然灾害的防护问题，对于雨雪的堆积，可以采取设计屋顶倾角的方式解决，既增加了屋顶的观赏性，摆脱了传统的平底、角顶的样式，又解决了雨雪的堆积问题。电池板可以选用具有一定强度的材料生产，抵挡强度不大的冰雹，并做好防雷措施，避免雷电灾害造成太阳能电池板的损害。
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2.3 光伏发电系统在绿色建筑天窗中的应用
天窗在建筑中的主要作用有两个：一个是采光；另一个是防止局部露天建筑受到阳光直射。在天窗中应用太阳能电池板，不仅能够起到采光和遮阳的效果，而且还能够利用收集到的太阳能，为建筑提供照明电力。太阳能电池板在建筑天窗应用时，需要考虑采光率，可以设计成井格型利用折射原理进行立体采光，同时在设计天窗的倾斜角度时，同样需要考虑到防雨雪堆积的问题。
2.4 光伏发电系统在绿色建筑其它建筑元素中的应用
太阳能电池板完全可以用在遮阳板、遮雨板和窗户玻璃等建筑元素中去，可以把不透明的太阳能电池板作为遮阳板，同时用太阳能电池板代替窗户的遮雨棚，这样不仅满足了遮阳避雨的需求，还对太阳能进行了有效采集。太阳能电池板在建筑元素中应用时，都需要充分的考虑防雨雪堆积、防火、防雷、防撞击等问题。
3 绿色建筑的节能
光伏发电对于实现绿色建筑的节能具有非常重要的意义。建筑能耗在很大程度上可以通过应用光伏发电系统从而达到降低目的。光伏发电系统对于绿色建筑的节能意义主要是体现在以下几个方面：
（1）太阳能水泵。
太阳能水泵本身是不需要蓄电池的，在工作中主要是通过太阳能电池板来直接带动水泵工作。对于那些大型光伏水泵站而言通常是设置有逆变器的，在实际应用过程中则可以把太阳能电池板的直流电转变成交流电，之后利用交流电机来带动水泵工作。太阳能水泵运行费用低、寿命长、维修少是其典型优势。在今后发展中这项技术所发挥的作用将会越来越重要。
（2）光伏遮阳构件。
光伏遮阳构件通常是安装在受阳光照射最强烈的部位。该部件的应用将能够有效发挥其遮阳和发电这两方面作用。从以往经验来看光伏遮阳有自动跟踪和固定两种类型，固定光伏遮阳是根据建筑物的地理位置设计最佳的朝阳角度，有效地收集太阳能；自动跟踪光伏遮阳是根据太阳高度角、方位角的变化，自动跟踪最佳的朝阳角度，从而最有效地收集太阳能。
（3）光伏建筑一体化BIPV指的是光伏建筑一体化。
BIPV是一种新能源利用方式，能将太阳能光伏发电与建筑相结合，利用了建筑屋顶的闲置空间，组装太阳能光伏发电模块，满足或者补充电力需求。BIPV模式与建筑物幕墙相结合，以获得更多的阳光和电力。BIPV在建设初期成本较高，随着我国财政对BIPV项目的大力支持，我国将大幅扩大BIPV技术的应用。光伏建筑一体化的优势是：清洁能源，节能并减少环境污染；太阳能光伏发电主要是依靠吸收太阳光来进行发电的，而以往的发电技术不是依靠燃烧煤炭资源就是水力发电，所以相比之下，太阳能光伏发电技术是一项清洁、无污染的技术；一旦市政发生特殊情况例如地震，太阳能光伏发电能够满足建筑的需求，不会因为市政电网的中断而断电。
（4）风能和核能在绿色建筑中的应用。
风能利用成本低，建造费用同火力发电相比是非常低的。风能本身可再生且不会污染环境。这项技术的应用将有助于绿色建筑的节能。在科学技术快速发展的背景下核能在绿色建筑节能中的应用也将会起到越来越重要的作用。对于实现快速节能具有重要意义。
结束语
随着经济的快速发展，节约型社会的建设如火如荼，节能减排成为建筑行业需要考虑的重要问题之一。将绿色建筑与光伏发电系统结合起来，能够充分实现绿色建筑对节能、降耗、保护环境。早日实现节能减排的世界性战略目标。
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论文作者:张昊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：建筑论文; 太阳能论文; 光伏论文; 电池板论文; 系统论文; 节能论文; 遮阳论文; 《基层建设》2017年第30期论文;