光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用

刘振兴

（湖南湘安新能源科技有限公司，湖南 长沙 410116）

0 引 言

建筑中的电能消耗量巨大。随着我国建筑行业的持续发展，建筑电能消耗也在持续增加。为了有效促进建筑行业的健康可持续发展，有必要对建筑电气工程加强节能设计，缩减建筑工程的电能消耗。将光伏新能源技术应用到建筑电气节能设计中，能显著提升电气节能效果，促进建筑行业的长远发展。因此，对光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用进行了深入探究。

1 建筑电气节能的重要性

时代不断进步，科技不断发展，全球经济竞争日渐激烈，越来越多的国家开始关注新能源开发与利用。建筑行业是国际经济市场竞争最激烈的重要行业。我国每年新建的建筑工程数量和总面积在持续增加，代表着我国电能消耗也在持续增加。建筑行业巨大的电能消耗量，极大地影响了我国的可持续发展，所以需缩减建筑领域电能消耗。需要在建筑工程电气设计环节中，充分认识节能理念，以电器节能为突破口，加速实现能源和资源节约的目的，并促进建筑行业的长期可持续发展。建筑电气节能设计过程中，将光伏新能源融入到建筑电气节能设计环节，可显著提升电气节能效果[1]。

2 光伏新能源技术的原理及特点

我国在以往的社会经济发展中，过度牺牲不可再生资源，导致近年来资源开发和利用变得日渐紧张。相比其他国家，我国人口基数更大，所以能源使用量要明显高出其他国家。在不可再生能源日渐耗竭的背景下，需要国家积极寻找更多新能源来替代不可再生资源，以促进国家和人类的可持续发展。相比天然气和石油等燃烧期间会有污染物产生的能源，光伏新能源不仅是一种可再生能源，而且在使用期间不会产生污染物质。该技术通过将太阳能转化为电能为多个领域提供电力能源。将该技术应用于建筑电气节能设计环节，能够显著降低传统电能消耗量，促进建筑行业的健康可持续发展。为充分发挥该技术在建筑电气节能中的作用，有必要对其原理与特点进行深入了解。

2.1 光伏新能源技术的原理

光伏新能源技术就是利用太阳能电池组件来采集太阳能资源，然后通过技术手段把太阳能资源转化为电能资源，经过光伏发电系统中的逆变器直接转化为交流电。实际运用中，可通过控制器实现合理调节和控制，如图1所示。该技术具有充电蓄能功能，白天可以通过太阳能实现发电，晚上可以通过蓄能电池为相关应用领域供电。

图1 新能源技术调节及控制流程

2.2 光伏新能源技术的特点

光伏新能源技术还具有以下突出特点。①相比传统的天然气和石油等能源发电技术，光伏新能源技术可以对供电峰值实现自动化调节与控制，保证电网具有更突出的稳定性和安全性。②相比其他技术，光伏新能源技术具有突出的经济性特点。该技术在使用中不仅环保可持续，而且具备白天蓄电和晚间供电的功能，可显著缩减成本。③光伏新能源技术应用于任何领域，其能源利用率都非常良好，并且显著高于传统能源供电方式。尤其是在建筑领域运用光伏新能源技术，能源利用效率会更高[2]。

3 光伏新能源技术在建筑电气节能设计中的应用

3.1 应用形式

目前，在建筑电气节能设计中运用光伏新能源技术，主要采取以下两种应用形式。①将建筑结构和光伏系统结合，即在建筑物的屋顶或者外墙结构中安装光伏发电设备，并和其他组件合理配合，以达到供电和蓄电目的。这种应用形式比较独立，实际应用中可进行自给自足供电，应用非常广泛。②建筑电气工程施工中，将施工材料和光伏系统相关组件进行组合，实现共同使用。具体运用形式是以比较特殊的制作材料与制作方法来对光伏发电技术中涉及到的一些组件进行制作，并且将相关组件制作为建筑工程必备的窗户和屋顶等建筑结构。这种用特殊技术和材料代替传统建筑材料的应用形式，不仅可降低工程造价，而且便于施工。因为建筑物材料中设置有光伏组件，所以相比其他光伏新能源技术应用形式，其能够采集到更多的太阳能，可具有更充足的供电量。该应用形式是光伏新能源技术在建筑电气设计中的重要应用趋势[3]。

3.2 安装及维护

在建筑电气节能设计中运用光伏新能源技术，需要对相关设备进行合理安装与维护。安装光伏新能源相关设备的过程中，由于该技术的工作原理是通过太阳能进行电能转化，因此需要在阳光充足且无遮挡物的位置进行设备安装，以保证设备在实际运行中能采集到更充足的太阳能。赤道附近具有比较充足的阳光能量，所以设备安装期间，需要确保其方向与赤道方向相对应。此外，要科学计算设备安装角度，促使设备可以均匀受热。设备安装后，还要定期对设备进行维护和保养。

设备安装过程中，一方面要保证安装期间没有障碍物对阳光产生遮挡作用，同时要求安装期间采取一定防护措施，保证光伏新能源相关设备的安全与完整，避免安装中出现损坏。安装环境对设备安全性具有重要影响，所以需要充分考虑设备安装周边环境条件，以保证设备安装期间不会出现碰撞等问题。另一方面，要在设备安装过程中充分考虑各种不可抗力以及恶劣气候等因素对光伏新能源设备产生的不良影响，并针对性地制定相关预防与急救措施，确保光伏新能源设备始终保持正常运行状态，充分发挥其发电功能[4]。

3.3 应用效果分析

建筑电气节能设计中应用光伏新能源技术，具有以下5个突出应用效果。

（1）通过应用光伏新能源技术对供电峰值进行合理调整，可保证供电系统的稳定，相比原有供电技术，能显著提升工程设备供电效率。将该技术运用于建筑电气工程，所使用的蓄电池成本相对较低，可显著提高工程整体经济效益。此外，通过此技术的应用，可最大程度地发挥光伏新能源使用效果，提升电力资源利用率。通过在建筑墙体中安装光伏系统设施，能够促进光伏建筑的一体化发展，加快建筑技术和光伏技术的融合。

（2）建筑电气节能设计中，由于一般会在建筑外墙和屋顶等采光性比较好的位置安装光伏新能源相关发电设备，因此可有效节约空间，加大太阳能收集力度，且绿色无污染。因为太阳能是清洁、无污染及可再生资源，所以通过光伏新能源技术进行发电，也无污染、安全，符合建筑行业的可持续发展需求。

（3）光伏新能源技术的实际应用，主要是利用建筑进行集中并网发电，并持续为居民提供电能资源。建筑体系能够更加便捷地输入与输出电能资源，有效缩减了电能消耗，减少了不必要的能源浪费。

（4）建筑电气设计中运用光伏新能源技术，可保证供电过程的安全与可靠。因为建筑电气系统是通过光伏新能源进行发电，满足正常发电需求以外的多余电量，可以及时存储，并向电网输送。对电量输出进行合理化调解，能够有效增强供电安全性与可靠性。

（5）光伏新能源技术应用期间，建筑电气设计会使用光伏材料作为建筑材料，即太阳能电池板。由于材料安装期间可以自由设计建筑安装形式，所以技术运用不仅具有良好的实用性，而且其外观还具有突出的美观性。相比传统建筑材料，光伏材料成本和安装成本都相对较低，具有突出的经济优势[5]。

4 结 论

建筑电气节能设计中应用光伏新能源技术，能显著节约传统电能消耗量，且能源使用无污染，供电较安全与可靠，可促进建筑行业健康有序发展。因此，建筑电气工程设计中，设计人员需建立正确的节能环保理念，积极地将光伏新能源技术应用于电气节能设计，以充分发挥光伏新能源技术的重要优势和作用，满足当今时代对建筑提出的节能减排需求。