太阳能建筑技术

太阳能建筑技术（共12篇）

太阳能建筑技术 篇1

摘要：基于当代社会的不断发展,我国建筑领域逐渐发展起来,因而在此基础上,为了迎合《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378-2006)款项需求,要求我国建筑领域在可持续发展过程中,为了稳固自身在市场竞争中的地位,应注重在实践发展过程中将太阳能光伏技术应用于建筑领域,即通过对太阳能资源的有效利用,增强整体建筑设计效果。本文从光伏技术原理分析入手,并详细阐述了太阳能光伏技术在建筑领域中的具体应用。

关键词：太阳能光伏技术,建筑,应用888

太阳能作为可再生资源,在应用过程中逐渐呈现出清洁环保特点,为此,为了推进“节能型”建筑设计理念的发展,要求建筑行业在实践建设项目实施过程中应注重综合太阳能资源所占面积为地区总面积的2/3的条件,设置太阳能光伏系统,最终通过大规模太阳能的利用,提升整体建筑成效,达到最佳的建筑设计状态。以下就是对太阳能光伏技术的详细阐述,望其能为当代建筑领域的快速发展提供有利的参考,并带动其不断更新自身技术手段。

1光伏技术原理

太阳能光伏技术,即利用太阳能电池板太阳光接收功能,将太阳光转化为电能,存储于蓄电池内部,作用于直流电器等领域中,达到节能发电状态。同时,就当前的现状来看,太阳能光伏技术在应用过程中更为注重强调对晶体硅、非晶体硅等硅元件的应用,即由于晶体硅效率为7% ~ 10%,且1k W太阳能所产生的电能为70W ~ 100W,因而发电功率较高。为此,为了打造良好的发电空间,要求我国建筑领域在可持续发展过程中, 应利用硅元件作为光伏元件,由此达到最佳的作业效果。 此外,从太阳能光伏技术应用角度来看,单一太阳电池被广泛应用于实践作业过程中,同时在单一太阳电池发电环境下,要求相关技术人员应注重结合电子学特性, 对半导体材料进行选择,例如,P型或N型导电类型的应用等。同时,在硅晶体二极管布设过程中,为了打造良好的太阳能发电环境,应结合太阳光谱波长< 1.1m m的特点,将太阳光线置入到P-N环境下,且利用电场推进N区向P区的位移,由此达到最佳的光照效果,并确保太阳能电池内部形成稳定的电流环境,满足太阳能光伏技术应用需求。

2太阳能光伏技术系统组成

就当前的现状来看,太阳能光伏系统组成主要包含了以下几个层面的内容:

第一,太阳能电池板,即为了实现对太阳能的有效利用,在太阳能光伏系统布设过程中,应注重将多个电池以并联或串联的形式进行连接,继而将太阳光能转化为电能,满足电能供给需求。但在太阳能电池板配置过程中,应注重采用钢化玻璃封装形式,且将太阳能电池板运作环境温度控制在-40℃~ +60℃之间,并保持风力强度< 12级,最终将太阳光伏系统使用寿命延长至25年,达到最佳的应用效果。

第二,蓄电池,即蓄电池在太阳能光伏系统运作中承担着存储太阳能电池板电能的效用,因而在蓄电池部件设置过程中,应将蓄电池负载需求控制在标准范围内, 达到稳定性系统运作状态[1]。

第三,控制器,即在太阳能光伏系统运作过程中为了实现对蓄电池充电、放电条件的控制,应于太阳能光伏系统核心部分设置控制系统,即实现对负载过电流、 过放、过充等现象的控制,最终对系统形成良好的保护。

3太阳能光伏技术在建筑中的具体应用

3.1 BAPV应用

太阳能光伏技术的BAPV应用,要求建筑单位在实践工程项目开展过程中,为了打造良好的建筑空间,应注重在实践工程项目实施过程中对光伏方阵进行封装处理,且直接以光伏发电系统的形式安装至建筑物表面, 由此达到发电效用。例如,某建筑单位在工程项目实施过程中,为了获取充足的电能资源,即采用了BAPV应用方法,同时注重在光伏发电系统设计过程中,采用H型钢设计形式,并保障光伏系统为纵向主支撑系统型钢,且将光伏电池板与建筑间的通风距离控制在标准范围内,继而达到发电效果,并规避电池板温度过高等问题的凸显。此外,在横向承接型钢设计过程中,为了简化施工环节,提升整体工程质量,采取了C型钢设计方法,从根本上规避了构件、线路间连接问题的凸显,达到了最佳的作业效果[2]。另外,就当前的现状来看,部分建筑单位在BAPV应用过程中,为了增强建筑美观性, 注重采取建筑金属屋面安装方法,由此来增强整体发电功能,同时满足用户视觉需求。即在建筑行业发展过程中,强调对太阳能光伏技术BAPV的应用是非常必要的, 为此,应提高对其的重视程度。

3.2 BIPV应用

BIPV即太阳能与建筑一体化应用方式,要求当代建筑单位在利用太阳能资源进行发电过程中,应注重从设计、施工、安装等角度出发,保障太阳能、建筑间的完美结合,同时注重摒弃传统建设理念,利用光伏方阵代替外遮阳、外幕墙、物采光顶等部分,达到一体化的发电、节能降耗设计效果。此外,在BIPV应用理念下, 为了打造一体化建筑空间,要求建筑单位在太阳能光伏系统设计过程中,应注重将隔热、安全、发电、隔音等效用融于一体,且以光伏采光顶、光伏雨蓬、光伏幕墙等形式,对光伏建筑一体化进行融合,达到最佳的太阳能光伏发电效果。而光伏幕墙在设计过程中,为了达到一体化设计效果,要求施工人员应注重于玻璃夹层中布设光伏方阵,同时确保光伏幕墙以外围护结构形式存在着,最终由此实现对太阳能辐射的吸收,提升整体发电效率[3]。另外,在采光顶一体化设计过程中,应注重配备电缆线、线槽盖板、线槽、单层铝板、光伏组件等部件,且依据太阳高度角,对采光顶节点进行调整,满足太阳能发电需求。

3.3太阳能、LED光源的结合

在建筑行业可持续发展过程中为了增强整体发电作业效果,要求建筑单位在太阳能光伏技术应用过程中, 应注重结合LED寿命为1×105h,光效高50-80lm/W、 环保、安全的特点,在太阳能光伏系统设计过程中注重倡导太阳能、LED光源间的结合,最终由此规避传统发电中资源浪费等问题的凸显。此外,就当前的现状来看, 在建筑领域实践工程项目实施过程中太阳能水泵亦得到了广泛应用,即为了降低整体建筑维修费用,当代建筑单位在水泵站建设过程中,注重由太阳能电池板提供交流电,继而带动水泵的工作,缓解干旱地区建筑发展需求,且为其提供良好的资源应用空间[4]。即在建筑项目实施过程中,太阳能光伏技术的应用有助于提升整体工程质量,为此,应提高对其的重视程度,推进建筑领域的可持续发展。

4结论

综上可知,我国建筑市场在发展过程中仍然存在着资源浪费等问题,影响到了整体工程质量。为此,为了打造良好的工程施工环境,要求当代建筑单位在工程项目开展过程中应强调对太阳能光伏技术的应用,同时注重以BAPV应用、BIPV应用、太阳能与LED光源结合等应用形式,展开工程发电作业行为,达到最佳的太阳能资源应用状态,且就此满足建筑工程开展需求,保障资源利用的有效性。

参考文献

[1]肖潇,李德英.太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势[J].节能,2010,12(2):12-18,2.

[2]何红胜,刘峥嵘,刘汉彪.太阳能光伏发电与建筑一体化应用及分析[J].江苏科技信息,2013,12(3):69-70.

[3]鞠晓磊,仲继寿.民用建筑光伏系统设计解析——解读《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》重点条文[J].建筑电气,2014,20(11):715-718.

[4]黄曦仪.太阳能光伏建筑一体化技术在大型综合体项目应用与分析[J].建设科技,2014,23(14):18-19,25.

太阳能建筑技术 篇2

论 文

班级：化学工程与工艺1班 姓名：杨皓辰 学号：3013207024

关于家乡太阳能建筑规划与构想

我的家乡是河南省安阳市内黄县，爷爷奶奶家都来自农村。河南省位于中原地带，安阳地区位于黄河北部，大部属于平原地带，接受太阳辐射条件良好，但相比于西部地区，太阳辐射量却略显不足。河南省是全国农业大省，农村土地面积广大，农村人口众多，但人均GDP在全国排名较为靠后，尤其是农村地区。

河南是全国人口第一大省，同时也是能源大省，河南人口约占全国的6.88%，生产总值占5.65%，能源消耗占6.31%，原煤消耗占7.54%，单位GDP耗煤量高于全国平均水平。河南省在能源结构上以煤炭为主，同时也是煤炭生产大省，原煤产量位居全国第四位，其他资源以石油、天然气等一次能源尤其是化石能源为主，水能、风能资源不足，核电处于空白，因此能源结构明显不合理。

煤炭属于化石能源，属于不可再生资源，河南省煤炭资源的加速开采带来的社会问题环境问题日益突出，大力发展可再生资源是解决能源问题的必然选择。太阳能技术是如今新兴能源产业中最具有发展潜力的分支。下面，我将针对家乡的房屋建筑与太阳能技术的结合，谈一些我的设想和理念。

在中部平原地区，太阳辐射量不是十分充足，为了取得更好的集热效果，我们主要采取主动式太阳能建筑设计的方略。主动式太阳能建筑利用集热器、蓄热器、管道、风机及泵等设备来蓄存、收集、输配太阳能，系统中各部分均可通过自动化控制达到所需的温度。

在设计农村房屋的太阳能建筑一体化过程中，首先讨论房屋表皮问题，包括屋顶、墙体和地面,这些方面关系到建筑物整体的集热蓄热、储能和保温。

屋顶是离太阳最近且有效接受面积最大的部分，是集热元件最重要的部分。屋顶应有一面朝向南面，设计角度应为当地纬度加十五度，安阳市内黄县大约为北纬36°，故屋顶设计倾角应为51°。另外，屋顶还应具备保温和蓄热的性能，我们在屋顶设计一定的绿化。绿化带中，土壤在冬天变得干燥，具有保温功能;而在夏天，土壤中的水分蒸发，带走一定的热量，能使室温下降。绿化的屋顶和水池还能起到美观作用，让住户的心情愉悦。

太阳能主要是用于集热系统，如太阳能热水器，太阳灶等，利用聚集的太阳能产热代替原先使用的煤炭或是火力发电的电能。

太阳能集热器的安装需要一定的坡度，恰好可以安装在有一定坡度的屋顶，同时利用坡屋顶楼面下的吊顶空间，横向安装管路，因此可以比较灵活地布置太阳能集热器的平面位置。在屋顶安装太阳能集热器一般遵循以下几点规则：

1、若选用太阳能集热器与储水箱分离热水系统，可以将系统储水箱至于吊顶内以减少屋面的负载；

2、太阳能集热器应安装在向阳的坡屋顶；

3、坡屋顶的坡度设计应当结合太阳能集热器的集热需求，使其尽量多的接收太阳辐射；

4、坡屋顶下的空间可以与系统的其他辅助设备结合统一，比如屋顶的绿化带可以与水池结合；

5、设置太阳能集热器的坡屋面应当考虑到太阳能集热器的载荷。

墙体主要起到集热和保温的功能。向南的墙体主要起到集热作用，东西向的墙体起到保温作用。首先，颜色应选用集热效果较好的深暗色。材料选用双层玻璃，透光材料既可以允许短波辐射照射在集热面上，还能够减少向外辐射以减小热损失。墙体蓄热利用的是墙体热容量和传热时间的滞后性，使得室内的温度不受外界太阳辐射的影响。

南侧的墙面设计成太阳能墙面。墙板是在钢板和铝板的表面镀上一层具有高换热效率的涂层，并且在板上穿一些微小孔隙，然后经特殊处理加工制得。室外空气，经过太阳能墙加热后，在置换室内污浊空气的同时，并且起到对室内空间供暖的效果，这样达到了供暖和换气的双重功效。太阳能墙维持了室内良好的通风，利用太阳能加热空气，降低了建筑墙体的热损失，消除了暖空气在天花板上聚集的现象，减少了冷空气侵入墙体，既降低了房屋的能耗又提升了室内空气的质量。在冬季白天阳光充足，太阳能墙系统可以使流入其间的空气温度提高15~39℃。在多云天中，系统可以提供热量预热空气，提供部分建筑物能耗。除了直接吸收太阳辐射外，系统还能吸收反射和散射的太阳辐射能。太阳能墙系统安装较为方便，材料和设备使用较少，而且成本回收快。

地面，设计成地暖型的。河南省广大农村地区仍然处于较为落后的取暖局面，五年前的冬天，只有在堂屋火炕用于取暖，在一般屋子里没有任何取暖设施。火炕烧的是湿煤，利用率不高。后来开始烧花生皮，燃烧特别不充分，对室内空气造成了严重污染，特别容易造成一氧化碳中毒。近几年逐渐开始使用电热扇和电暖气。地暖是近年来新兴的取暖方式，普遍应用于城市的小区之内。将太阳能技术与地暖结合，利用于农村家庭的取暖，既节约了能源又可以取得良好的取暖效果。将地面安装内外两个循环系统，连接到屋顶和墙体的集热系统。太阳能热水运行到有效供暖最低温度时，由外循环运行自动切换内循环运行，与此同时启动辅助加热直接进入终端散热。太阳能热水有效利用而提高辅助加热的热利用率，达到“双循环节能”。我们根据需要，切换高低两种室内温度，家里无人时，切换到低温档。高低温度的使用可以通过智能手机进行远程控制,称为“人为因素控制节能”。控制供暖方式有温度、时间、手机三种。温控是利用室内温度控制供热24小时保持人体所需要温度为舒适型采暖。时控，是利用时间来控制供热24小时可任意设置供热次数和供热时间长短，适于上班家庭以及晚间低谷用电的使用为经济型采暖。手机远程遥控室内高低温度的运行等被称为“智能控制运行节能”。

管路与设备的安排与布局也应讲究一定的规则。管线布置合理有序的安排走向，安全第一，并且便于维修，还不能影响建筑功能及外观形貌。竖向的管线布置在竖向管道中，在穿越维护结构时，要预埋套管，明穿暗敷。农村地区以平房为主，所以可以采用分户式系统，储水箱等系统设备的空间有条件单独设计，但也可以利用屋顶下的空间。充分考虑到防水措施以及结构的载荷力，辅助设备（如水温调节控制器、水温显示表、泵和闸门）与水箱位置应靠近以保证提供热源，并且为将来维修留出一定的空间。

除了集热外，太阳能利用的另外一大领域便是发电。太阳能发电是指无需通过热过程，直接将光能转化为电能的发电方式。包括光伏发电、光化学发电、光感发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能及半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转化成电能的直接发电方式，为太阳能发电的主流。

太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池中半导体材料的光伏效应，将太阳辐射直接转化为电能的发电系统。一套基本的太阳能发电系统包括：太阳光伏电池板、防反充二极管、充电控制器、逆变器、测量设备和蓄电池。

太阳能发电系统与建筑一体化的设计不仅是将光伏组件融入到建筑材料中来，而在结构和外观上达到统一，而且包括如蓄电池组、逆向换流器等相关电流设备，需要综合考虑组织和安排。例如：蓄电池在使用过程中会产生微量的氢气，所以蓄电池组应被放置在较为干燥且通风的地方，以防对造成爆炸等危险意外事故。系统光电板应安装在采光较好的南面，在广大平原农村地区无大型建筑物干扰遮挡，有利于光电板采光。由于单晶硅和多晶硅等半导体材料在20℃左右效率最高，所以光电板的背面应保持良好通风。由于农村大多数为土路，对太阳能电池板应采取一定的防尘措施，院子里的地面可以铺成石砖面，除此之外光电板设计一定的角度，不仅有利于光线照射，而且利于雨水冲刷保持洁净。最后，太阳能电池板应安装在较为宽敞的地方，一面有人碰损，而且易对人员造成意外伤害。

建筑中的太阳能发电装置主要是屋顶和院落中的太阳能电池板，少量以太阳能墙，窗户存在。主要提供室内的正常用用电器用电，另外还有一部分储备，当天气不好时，太阳能集热系统无法正常运行，可以利用电能维持房屋各部分的正常运行，进行电加热。

我有一个想法，利用仿生技术实现太阳能的利用。希望能够找到一种转化太阳能的生物，提取其中能够利用太阳能的酶或其他活性物质，进行人工化批量生产。将这些物质运用于屋顶和墙体上吸收太阳辐射能，直接转化成所需要的各种形式的能量。这样既节约了成本，又避免了一些因设备仪器所带来的污染，更加的绿色环保。

太阳能建筑是未来发展的一个趋势，如果能在广大农村地区推行，改变现在以煤炭为主的能源结构，会是中国的能源利用方面一次革命性的进展。望国家能够加大投入，进行相关的科学研究，使一些高端的科技前沿性理念，能够尽早走入寻常百姓家。

参考文献：

1.韩小宝 北京地区低层居住建筑设计中太阳能与建筑一体化应用研究 [期刊论文] 2007（01）2.陈滨、庄智、杨文秀 被动式太阳能集热墙和新型节能灶炕耦合运行模式下农村住宅室内环境的研究

[期刊论文] 2006 3.叶宇丰 基于生态理念的住宅节能设计及研究[期刊论文] 2006（03）4.谢建庆 普及应用太阳能地暖为期不远[会议论文] 2007 5.王新宇.吴永健 浅谈节能住宅太阳能利用及保温隔热措施[期刊论文]-墙材革新与建筑节能 2002（12）6.刘丹 浅谈绿色技术在梅山苑二期住宅小区设计中的应用[会议论文] 2008

7.李志磊.王靖华.赵刚.王杰辉.桑方圆 浅谈太阳能热水系统与建筑一体化设计[期刊论文]-绿色建筑

2011（5）

太阳能建筑技术 篇3

关键词：太阳能;照明;太阳能与建筑一体化

随着社会的发展和人口不断增长，建筑能耗在社会能源总消费量中所占的比例逐年上升，能源已经成为全球的热点、焦点问题。世界各国都面临着资源和环保的双重压力，人类社会的可持续发展遭遇了空前的挑战。能源的紧缺提出了对可再生能源的需求，而太阳能作为一种可以在任何太阳存在的地方都可以使用的能源受到广泛的关注，它的使用已经从最初在边远地区和缺电地区的使用，逐渐的转移到发达国家城市的使用;从简单的使用和安装太阳电池板，到现在能够把太阳电池板和建筑进行比较好的结合，使得太阳能光伏发电得到更广阔的发展空间。如何降低我国建筑耗能已经是提升到影响国家能源安全和迫切需要解决的问题，建筑中充分利用太阳能是降低我国建筑耗能的一个有效途径。

1太阳能光伏发电与建筑设计一体化的优点

从建筑设计施工技术和经济角度来看，光伏发电与建筑设计一体化有如下优点：

1.1 并网光伏供电系统一般安装在闲置的屋顶或外墙面上，无需额外用地或增建其他设施，适合于人口密集的住宅小区使用，这对于寸土寸金的大中城市中的建筑尤显重要。

1.2 可实现原地发电、原地用电，在一定的距离之内可以节省电站输送电网的设施投资;对于联网用户系统来说，光伏供电系统所发电力既可供给本建筑物负载使用，也可将富余电力送入电网。在阴雨天、夜晚或光强度较弱的季节，建筑物所需负载可以由外电网供电。由于有光伏发电系统和公共电网共同负载供应电力，增加了供电的可靠性和安全性。

1.3 夏季是日照旺季，由于大量制冷设备的使用，使电网成为用电高峰，常出现某些地区限电拉闸现象，而此时也是光优发电系统发电量最多的时候，光优建筑一体化系统除了保证自身建筑用电外，还可以向外电网供电，从而可大大缓解高峰期电力需求的紧张状态。

1.4 电于光伏发电系统安装在屋顶、外墙壁等外围护结构上，吸收了太阳能又把它转化为电能，大大降低了室外综合气温，减少了墙体受热和室内空调机的负荷，既节约了能源，又利于确保室内的空气品质。

1.5 可以杜绝由于采用煤炭等化石燃料发电而导致的废气、废渣对大自然环境的严重污染，这也正是当前在世界范围内大力倡导节约能源和环境保护所寻求的重要途径之一。

1.6 在建筑物外围护结构上安装太阳能光伏发电系统还可以促进伏部件的大规模生产，从而可以进一步降低光伏部件的市场价格，这对于太阳能光伏发电系统的推广使用有着重要的推动作用。

当今社会，光伏发电与建筑设计一体化研究已成为 21 世纪重要的研究课题。由于建筑设计是一个复杂的系统工程，牵涉面广，如果将新型太阳能光伏发电系统融入到建筑设计中，同时还应保持建筑的固有功能特征和文化内涵，就应该从建筑技术和建筑美学两方面入手，使建筑设计与太阳能技术有机会结合，并由此而产生“一体化设计”新概念。所谓“一体化设计”是指在建筑规划和设计之初，就将太阳能利用纳入设计内容之中，使之成为建筑物的一个有机组成部分，统一 设计、精心施工和调试。

2 太阳能光电系统的使用现状

太阳能的利用，可分为太阳能热能和太阳光电两方面。本文所讨论的内容为后者，即光-电转换的太阳能光电系统。这种系统利用了物体由于吸收光子而产生电动势的现象来进行发电。我国，乃至全世界，正大力发展太阳能这种洁净能源，但在发展太阳能这条路上面临着三大困难：

（1）转换率低。

（2）电池、组件和辅助设备的成本及安装费、维护费过高。

（3）发电成本高。

3光伏发电与建筑设计一体化的组织形式

光伏发电与建筑设计一体化有两种方式：一种是建筑与光伏发电系统相结合;另一种是建筑与光伏器件相结合。

3.1 建筑与光伏发电系统相结合

就是把组装好的光伏组件（平板或曲面板）安装在住宅楼或高层建筑的屋顶（或外墙面）上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。这种做法质量要求和技术含量较高，且成本也较高，普遍推广受一定限制。

3.2 建筑与光伏器件相结合

建筑与光伏系统的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化;由于一般建筑物的外围护结构表面通常采用外墙涂料、幕墙或各式外墙面砖，目的是保护结构主体和装饰建筑外表。如果将光伏器件代替部分建筑材料，做成像外墙面砖、幕墙玻璃等样子来“装饰”建筑物的屋顶、外墙、门窗和遮阳设施，这样，既可当作保护主体结构和装饰建筑外表的装饰材料，又可用来发电，供建筑物内部照明等设施和冬季采暖、夏季制冷所需之电力，可谓一举多得。

但是，要把光伏器件当作建材来使用，必须具备建材所要求的几项基本条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮，具有一定的强度和刚度等。

1）光伏器件用作屋顶材料

建筑物的屋企顶用作太阳能光伏发电系统的一种部分有其特有的优势：日照条件好，基本上不容易被它物遮挡，可以充分接受太阳光的辐射，且光伏器件组成系统后可以紧贴屋面结构安装，减少了自然界风力对其的不利影响;太阳能电池组件替代屋面保温隔热层来保护屋面不受严寒酷暑侵袭，不但节约了建筑成本，就是太阳能光伏发电系统本身，其单位面积的价格也可大大降低;用太阳能光伏器件代替建筑屋顶材料，使其适用范围不再局限于平屋面，坡屋面、弧形或球形屋面也同样可以采用。与屋面结合为一体的另一种光伏发电系统是：采用太阳能瓦代替普通瓦。太阳能是太阳能光电池与屋顶瓦结合成一体化的产品;这种材料的特点在于使太阳能光伏器件与建筑实现真正意义上的一体化，即把太阳能光电瓦像普通瓦一样摊铺在屋面上，不需要另外安装什么支架，只需把太阳能瓦拼缝部位处理得不透风、不漏水即可。

2）光伏器件与外墙面相结合

对多层、小高屋和高层建筑来说，朝阳外墙面是受太阳光照射最大的外表面;为了有效利用墙面收集太阳能，可以采用多种墙体材料和构造做法，包括与太阳能电池板一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料以及附着于外墙面的集热器等等，既节能环保，又使建筑立面设计多样化。

3）光伏器件与外墙窗、遮阳板及其它建筑构件一体化设计

光伏器件要与外墙窗或天窗相结合，只需做到该器件既能吸收光能后发电，又能透光即可;而与遮阳板结合，则可使光电板通过光控装置随阳光照射方向作相应转动就能做到既遮阳又发电了;光伏器件还可与小区内景观小品，如路灯、围栏、凉亭等组合成一体化设计，白天吸收光能并转换成电能予以储存，夜晚释放电能使路灯、彩灯、节日灯大放异彩。

4 结论

“太阳能与建筑一体化”是我国建筑节能及太阳能光能利用领域目前亟待突破的技术难题。在设计过程中要充分考虑各种因素，做到与建筑物的完美结合。随着第三代太阳能电池的发展，即有机物、生物太阳能电池的出现，太阳能光电将成为一个更贴近于人们的生活、综合性非常强的交叉学科。

参考文献：

[1]建设部召开《公共建筑节能设计标准》发布宣贯会.陕西建筑，2005，119：52.

太阳能技术在建筑中的应用 篇4

太阳能技术近年发展很快, 作为清洁无污染的可再生能源, 使用不受地域限制, 其在建筑中的应用得到了广泛的关注和深入的研究。截至2010年底, 全国太阳能热利用技术在建筑中的使用面积已达到14.8亿m2, 光伏应用建筑已建成及正在建设的装机容量达1271.5MW, 形成年替代常规能源2000万吨标准煤。本文探讨了太阳能技术在建筑中的应用情况。

1 太阳能热利用技术在建筑中的应用

太阳能热利用技术主要包括:太阳能热水技术、供热供暖技术、空调制冷技术, 与太阳能光伏发电技术相比, 热利用技术具有技术成熟、成本低、效率高等特点。热利用技术在建筑中的应用分为被动式和主动式两种。

1.1 被动式太阳能建筑应用技术

被动式设计是指在建筑设计时, 根据建筑所处地区的自然环境, 合理组织和处理各建筑元素, 应用自然采光、通风、集热、蓄热等被动技术, 使建筑物有较强的气候适应和调节能力[1]。被动太阳能技术, 主要通过合理的建筑朝向、内部空间, 科学设计外部形体和建筑结构, 恰当选择建材和构件, 达到冬季集热供暖、夏季遮避太阳辐射, 提高室内环境性能的目标。

我国对被动式太阳能技术的研究起于上世纪70年代, 近几十年对建筑的传热机理、保温材料、设计方法等的研究均取得一定成果。比如:南向的玻璃窗, 它是被动式利用太阳能技术的典型代表, 加大南向窗户可以使室内在白天获得充足的日照, 冬天能够起到提高室温、降低暖气消耗的作用, 但夜间散热速度也快, 所以在建筑设计时要采取必要的措施, 如使用双层保温玻璃、采用新型断桥铝型材等;夏天时, 大的窗户会导致室内过热, 这就需要进行适当的遮阳设计, 如使用百叶窗或窗帘等。经过多年的发展, 现在被动式太阳能技术具有技术成熟、成本低廉等优点, 但毕竟对室内环境的调节作用有限, 所以在建筑设计时, 还需要采用主动式太阳能热利用技术。

1.2 主动式太阳能建筑应用技术

主动式太阳能技术主要是利用一些专业的太阳能设备实现对建筑内部环境的调节, 如:太阳能热水系统、空调系统、集热供暖系统等。

太阳能热水技术是一项研发时间最早、技术最成熟、应用最广泛的, 并且已经产业化的一项技术。目前, 我国太阳能热水技术拥有完善的技术规范、设计图集和工程验收标准。按热水箱容积划分, 以600L为标准, 太阳能热水系统可以分为小型和大型。小型太阳能热水系统主要是家用, 目前我国很多地区已经广泛使用, 但是基本都是建筑建成后, 居家用户自主安装, 与建筑的结合程度不高, 甚至对建筑的外观和系统功能会造成一定程度地破坏。在建筑设计时, 将太阳能热水系统充分考虑进去, 以免后续安装出现的问题, 例如一些小区楼顶统一安装大型的太阳能热水系统供各家使用。大型的太阳能热水系统往往是工厂、宾馆、学校使用, 和建筑的结合度较高。

太阳能热利用空调技术有:吸收式、喷射式、吸附式以及除湿空调等, 其中吸收式在建筑中应用最广泛。上世纪70年代, 我国开始对太阳能空调进行研究, 到90年代开始与建筑应用结合, 到2000年左右, 北京市太阳能研究所办公楼等一批太阳能制冷空调示范工程的建成, 标志着我国太阳能空调技术的成熟度和建筑应用方面取得了很大的进步。太阳能空调系统所需集热器的安装面积过大, 系统投资过高, 是制约该技术发展的重要瓶颈, 也是今后的研究方向。

太阳能供暖技术, 冬天可以有效提高室内温度, 与常规暖气相结合能够大幅减少化石能源的消耗, 一个供暖季可以节约50%的煤炭使用量。对于太阳能供暖技术, 最重要的是太阳能集热器, 目前使用较多的有真空管式集热器和平板型集热器。真空管式太阳能集热器, 是我国具有自主知识产权的产品, “十一五”期间我国成功研制出在150℃以下集热效率达到50%以上的中高温高效太阳能集热器, 为太阳能建筑供暖技术的集热需求奠定了基础。平板型太阳能集热器具有全年集热量大、低温时集热效率高、可以承压运行等特点, 适合于高层建筑, 与建筑南立面或阳台结合, 较为美观。目前平板型集热器国产化进程正在加快, 其应用前景也更为广阔。

2 太阳能光伏技术在建筑中的应用

太阳能光伏建筑应用技术, 是指利用伏打效应, 将太阳能辐射转化为电能, 作为建筑电源系统或多能互补的建筑能源系统, 从而减少对化石能源的依赖。光伏与建筑的结合形式可以分为建材型和非建材型两种, 建材型的光伏构件本身具备建筑功能, 将其置于屋顶或墙面, 无需额外用地或增建其他设施就可以为建筑提供电能, 如光伏瓦;非建材型是指将光伏组件与建筑外表或者周边环境结合的形式, 如在屋顶和南立面安装光伏组件[2]。

将光伏组件与建筑物外围结构表面相结合, 为建筑提供电能, 实现太阳能光伏建筑一体化 (BIPV) , 建筑与光伏发电的集成化, 将是未来建筑的一个重要发展方向。该项技术可以原地发电、原地用电, 能够节约电网投资;夏天时, 空调、冰箱等设备的大量使用, 会形成用电高峰, 给供电网带来很大压力, BIPV除满足自身需求外, 还可以并网供电, 舒缓电网供电压力;并且光伏组件安装在屋顶或围墙上, 将吸收的太阳能转化为电能, 能够减少屋顶和墙体的吸热量, 从而降低室温, 也能节约能源;建材型光伏组件, 能够做出各种色彩和形状, 代替玻璃幕墙, 可以减少传统建材的使用, 且降低建筑物的整体造价, 还可以使建筑外观更美观。

3 存在的问题与对策

近些年, 随着我国节能减排和可持续发展政策的实施, 太阳能技术在建筑上的应用取得了较快的发展, 但也存在一定的问题。

对于太阳能热利用技术, 除了太阳能热水器产业化程度较高外, 太阳能空调技术和供热供暖技术都还没有大规模工业化产品, 太阳能空调技术需要用的小容量吸收式制冷机还没实现量产, 供暖技术由于冬天无法单独满足室温需要, 还需要与传统采暖设备联合使用, 集约化程度不高, 这些都制约了其在建筑中的应用;另外, 目前太阳能与建筑的一体化程度还不高, 还远远没达到同步设计、同步施工、同步验收和同步运行的要求, 单独设计、施工、运行的太阳能系统较难和建筑有机融合;我国当前还没把太阳能设备真正完全作为建筑的有机组成, 形成与水、暖、电等专业一样成熟的工程管理体系;在政策扶持上也仅仅对太阳能热水器有政策支持或财政补贴, 其他太阳能技术还需要国家更多的政策支持。

对于太阳能光伏建筑技术, 我国还存在自主创新能力薄弱, 对国外技术和设备的消化、吸收和再创新能力有待加强的问题。主要表现在:光伏企业重视产品生产能力, 但对研发能力投入不够;光伏产品的转化效率较低, 一般不超过20%, 却容易受温度、灰尘等因素的影响, 使用寿命较短, 造成光伏产品性价比不高;光伏系统的管理水 (下转第118页) (上接第115页) 平和后期维护水平亟待规范, 比如, 一些光伏路灯、景观照明等需要定期维护, 但对光伏系统的管理还不规范, 常出现过正常使用期却得不到必要的维护等问题。

4 总结与展望

我国处于经济社会发展的转型时期, 太阳能技术在建筑中的应用能够节能减排, 促进经济的可持续发展。太阳能科研工作者应加强对太阳能技术的研究, 提高其技术含量, 促进产业化发展;建筑设计者在进行建筑设计时, 应该充分考虑太阳能技术, 提高太阳能技术与建筑的一体化程度。相信在国家产业政策和财税政策的支持下, 太阳能技术在建筑中的应用前景将更加广阔, 一体化程度将更高。

摘要：太阳能技术的使用能够降低建筑能耗, 减轻化石能源对环境的污染。本文介绍了太阳能热利用技术和光伏发电技术在建筑中的应用情况, 分析了存在的问题和对策, 指出太阳能与建筑一体化发展是一个重要趋势。

关键词：太阳能,建筑,热利用,光伏发电,应用

参考文献

[1]赵夏.住宅建筑被动式节能设计研究[D].太原:太原理工大学, 2013.

太阳能建筑技术 篇5

太阳能是永不枯竭的清洁能源，目前已经得到了蓬勃发展，孕育着巨大的潜在经济利益，成为世界各国可持续发展的重要选择。而太阳能在建筑中的应用，又是现阶段太阳能应用最具

发展潜力的实用领域。

好多人问我，太阳能的前景怎么样，投资怎么样?我说31年前我就把我的一生投入到太阳能的研究领域，可见其发展前景。人类发展，需要能源，需要绿色，谈到绿色，就要谈到低碳，因为绿色的基础是低碳。因而，我们要学习世博展览会上别的国家的节能技术，力求节能低碳。

很多人都感觉到青海的空气新鲜，少污染，天空很蓝，如果在这里建一个绿色低碳的生态园区，效果会更明显。

在西藏阿里地区我们建了太阳能建筑，效果非常好，不同的国家、不同的地区、不同的人标准是不一样的，在那样寒冷的地区，能把零下几十度的温度提高到零度，已经非常好了。所以应该根据实际情况，发展太阳能建筑。

人的需求是无止境的，好多消耗都是不需要的，节能减排不仅仅是工业技术的减排，而是要从每一个人做起，每一个人都能做到节能减排，效果就不一样了。

太阳能研究中心应该放在西北，不应该放在北京。如果要研究太阳能，就要到太阳能资源丰富的地方去，研究并解决那个地方的实际问题。

太阳能要理性地去发展，现在人人都在讲光伏，讲太阳能，老实说太阳能太热了，需要理性发展。如果要上这方面的项目，就要理性研究它，科学规范。面对我们目前存在的问题，必须要科学研究解决。

要依托资源优势建设绿色能源新青海。如果我们青海在太阳能构建生态化方面，有所作为，是十分了不得的事情。房屋的建设从低端到中端到高端，虽然有不同的需求，但构建都是生态环保的，这就非常有前途。如果房屋实现构建化，附加值就上去了。

太阳能与建筑 篇6

被动式太阳能建筑系统

被动式太阳能建筑是指不采用特殊的机械设备而是利用辐射、对流和传导使热能自然流经建筑物，并通过建筑本身控制热能的流向，从而得到采暖或制冷的效果。其实，任何普通建筑在一定意义上都是被动式太阳能建筑。白天，阳光从窗户直射入房间，楼板、墙体等均作为吸热体和储热体，当室温低于这些储热物质时，它们便以辐射的形式散热。这样建筑的室温会有一定波动，这种波动是构件交替储能和释能所必然造成的，要想减小室温的波动，楼板和墙体采用具有较大热情性的混凝土或砖则是必要的。此外，窗户是得热来源，也是建筑中失热最多的部分，所以为减少热损失，就必须提高窗户的保温能力。为此，研究人员采用了双层或多层高效保温玻璃、在窗户内外安装可活动的保温板或保温卷帘，国外还有夜间在双层玻璃之间用设备吹进轻质保温微粒等方法。先进的玻璃技术也为窗的节能提供了更多的选择。

如今，很多家庭把大的露台和阳台改造成了和主体建筑毗连的“阳光间”，这是典型的利用被动式间接得热系统的方法之一。其构造简单，容易实施，非常受住户喜爱。白天太阳辐射使室内升温，热量通过主体建筑的门窗传入室内；夜晚作为主体的缓冲区，它可减少散热；在阳光间中种植植物，还可以形成富氧的室内空间。然而，在炎热的夏季，白天应防止阳光间过热。这个时候利用爬藤植物遮阳和开启顶窗来散热是最方便的了。

被动式的间接得热系统还有蓄热墙式，根据墙体材料的不同还可分为多种类型。它的特点是墙体材料一般为重质材料，墙表面涂成黑色或深色，以便有效地吸收太阳辐射，蓄热墙体外侧安装玻璃，和墙体之间留有一个空气间层，墙体上下设有与室内相通的风口，根据季节以及昼夜的变化，调节开口的闭合。加强蓄热能力而不增加房屋的自重是蓄热墙体今后一个值得研究的课题，以较轻材料填充或者采用轻质透明隔热材料，能减少室内温度波动，并且还可以改变黑色表面给人带来的过于沉重的视觉效果。

双层幕墙体系是近年来国内外建筑中采用的新型节能幕墙，又称为“热通道幕墙”。这种幕墙的节能原理同毗连阳光间相似：冬天内外两层幕墙中间的空气由于阳光的照射使温度升高，供给室内热量，同时提高了内侧幕墙的外表面温度，减少了室内热量的散失；夏天内外两层幕墙之间的空气温度很高，这时打开空气通道上下两端的进排风口，由于热烟囱效应，产生的气流带走通道内的热量，从而降低内侧幕墙的外表面温度，减弱室外热对室内的影响，从而减少了空调负荷。有分析资料显示，双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42％～52％。制冷时可以节约能源38％～60％。它不仅可用于新建筑，也适合于旧建筑的改造和更新。目前国内在国家会计学院、旺座大厦、中青旅大厦、北京公馆和清华超低能耗节能楼中也开始了这方面的试验和应用。

主动式太阳能建筑系统

主动式太阳能建筑系统的定义为用太阳能代替以往驱动冷暖空调设备的热源，用一些特殊的装置来收集热辐射，并将其转化为有效的热能和电能的形式。主要有太阳能灶、太阳能集热器等。

太阳能灶可分为透过聚焦式和反射聚焦式。它的调节装置保证随时跟踪太阳，相当于1000～1200瓦的电炉，能极大缓解农村燃料紧缺、减少烧柴草污染。

太阳能集热器可以作为建筑采暖的热源，常以空气或水为热媒。在热风集热器采暖系统中，被加热的空气通过储热层由风机送入房间。热水集热器可以提供地板热辐射采暖的热水和生活用热水，太阳能供应不足时可以辅助电加热的办法来达到对水温的要求。但目前很多太阳能热水器由住户自行安装，不仅破坏了建筑的整体美，而且常会破坏屋顶防水，防雷问题也比较突出。同时较低层住户因管程长所以较少使用等等。这些问题严重制约了太阳能热水器的普及应用。因此目前建筑设计人员正努力把集热器作为房屋围护结构的一部分，嵌在屋顶、外墙、阳台上，同建筑的立面一起考虑。光伏电池

光伏电池的主要优点是能够替代传统的玻璃等幕墙面板材料，集发电、隔音、隔热、遮阳、安全、装饰功能于一身，且运行时没有噪音和废气。格雷姆肖在塞维利亚博览会大帐篷使用光电板来遮阳和发电；英国诺森伯兰大学一座教学楼在修缮时，外墙结合了光伏电池，夏天大楼用电的40％，以及冬天所需用电的10％由它来提供。其重量很轻，英国考特公司开发了电动百叶和光伏电池结合的设备，能够在不同季节、每天的不同时刻随太阳光线变化转动，建造出外部结构可以灵活移动的建筑。目前，光伏电池和建筑围护结构一体化设计能使建筑物从单纯的耗能型转变为供能型，产生的电能可以独立存储，也可以并网应用。当产生的电量大于用户需求时，多余的电量可以输送到电网，反之可以由电网提供给用户。

自然光利用

日光有很多有益的成分，浅层地下空间以及大量以人工照明为主的商业办公等建筑中，日光难以直接照射。目前可以应用导光管系统在屋顶设置采光口，在顶棚上设折光板或玻璃棱镜将光引入室内深部：还可利用光导纤维等技术手段，设置太阳光跟踪器、收集器和导光系统将阳光引入室内，通过散光器可以进行自然光照明。

中国正处于建筑和城市的高速发展时期，依我国的能源储备、水土资源和人口规模，建筑设计师有责任对自然采取负责的态度，充分利用取之不尽，用之不竭的太阳能，因地制宜地建设宜人的室内、外环境。

太阳能建筑技术 篇7

工作流程如下：

1、秋冬及冬春过渡季节采暖：此时环境温度较高, 适合复式热泵(空气源和太阳能复合)工作，COP≥3.5，采暖稳定，同时提供卫生热水，并将太阳能热量蓄在地下，为严寒及寒冷地区采暖使用地源热泵做准备。

2、冬天采暖：冬季环境温度较低时(干球温度≤5℃，湿球温度≤2℃)，空气源热泵能效偏低，适合地源热泵和太阳能复合使用，能效COP≥4.6，同时提供卫生热水。

3、夏季制冷：夏季环境温度较高时，适合地源机组使用，能效COP≥5.4，冷凝器余热经太阳能热水器加热做卫生热水。

4、其他不制冷、采暖时，太阳能可用作制生活热水。

实例：青山中学太阳能-地源热泵集成系统

工程建筑面积7540m2，其中教学楼建筑面积5540m2，学生公寓建筑面积2000m2。冬季采暖室温按18℃设计，夏季制冷室温按28℃设计，全天24小时提供饮用热水。

本建筑为既有建筑，非保温墙体，采暖热值指标按照50W/m2计算。经计算教学楼的热负荷为277KW，宿舍楼的负荷为72KW，总负荷取为349KW。

选用两台SM-40Q (R) 的涡旋式热泵机组，标准设计工况下的制热量为256KW。

末端采用风机盘管。教学楼各空调房间均采用卧式明装吊顶式风机盘管，送风方式为斜下送风后回风;宿舍楼均采用卧式暗装风机盘管，采用侧送侧回送风方式。

太阳能资源分析

根据资料显示，青山中学的平均日照小时数为7h，日照强度为158.55w/m2，以120m2太阳能集热面积计算, 太阳能集热30℃时的集热效率为0.5, 45℃时候的集热效率为0.35，取平均效率0.4计算，可制取480kwh的热量。

浅层地热能分析

青山中学属于胶莱河、潍河冲积平原地区，该区地层结构属第四系沉积地层，0-15m以上以粘土、砂质粘土为主，15-60m以中粗砂、砂砾石为主，地下水埋藏较浅，约在10m以下，60m以内含水层厚度累计在14～20m之间，地下水含量丰富，单井日涌水量>1200m3。

经过勘测，该地区静水位稳定在15m左右，水温常年保持在15℃左右，水质良好，能很好地满足热泵机组的要求。

根据地质界的经验，第四系含水层地下水抽水量全部回灌的条件为抽回水井含水层井壁面积比例为1∶2～1∶3，青山中学地层结构主要以砂质粘土、中粗砂为主，渗透条件优良，采用自然回灌方法即可保证抽水完全回灌。

综合太阳能和浅层地热能的上述因素，青山中学运用太阳能-地热能复合热泵技术具有一定优势。

热泵与太阳能系统的集成方式

太阳能系统在运行期间主要有三个功能：

1)为系统补热，减少机组的加热时间，在开机以前一段时间内，如果太阳能的水温高于系统水温，通过控制系统将太阳系统里的水与系统水充分混合，以提高系统水温，从而减少机组的提温时间。

2)实现太阳能达到设定温度后的采暖循环(45度)。该功能是通过太阳能与热泵的串联来实现的，在教学楼东侧的检查井内安装两个功能转换电动开关阀门，通过检测太阳能水温及系统水温，决定太阳能系统参与还是退出系统循环。即当太阳能水温达到设定水温时，太阳能参与到系统循环当中，当太阳能系统水温低于一定温度时，太阳能退出系统循环。

3)充分利用太阳的蓄热作用解决系统的防冻。例如，在学校放假期间，机组处于防冻状态(设定为5度)，当太阳能水温高于5度时，参与防冻循环。整个系统低于5度时热泵启动参与防冻循环。

热泵机组的分级能量调节

本系统设计两台热泵机组，每台设置两个工作单元，共计四个工作单元，共用一个地热热源系统，每个工作单元的回水口上设置一个自动启闭装置，机组随着系统负荷的变化，实现25%-100%的分级能量调节，达到部分负荷下热泵系统的能量节约。

太阳能-地源热泵集成系统经济分析

运行费用分析目前，该系统以安装运行一个采暖季，从实际使用来看，效果令师生满意，自11月15至3月15号该系统已运行一个采暖季，房间最高温度可达到20℃以上。

回收期分析太阳能-地源热泵集成与市政热网加冷水机组比较结果如表所示：

太阳能—地热能集成技术的优点：

太阳能建筑技术 篇8

关键词：国家康居示范工程,绿色建筑,光电一体化,可再生能源,节能减排

1项目概况

华源·圣地欣城项目位于新疆库尔勒市经济技术开发区迎宾路与拥军北路交汇处。建设用地面积约36万平米, 总建筑面积约77.8万平米, 其中地上建筑面积约66.7万平米。

项目定位:国家绿色建筑示范工程;国家康居示范工程;国家光电建筑示范工程。

技术亮点:1、建筑节能65%;2、中水回用技术;3、有机垃圾生物降解处理技术;4、太阳能光电建筑一体化技术;5、太阳能生活热水与建筑一体化技术;6、小区物业管理智能化监控收费技术;7、小区地下空间双层机械停车技术;8、小区景观保障技术。

库尔勒属温带大陆性干旱气候, 总日照数2990小时, 年太阳辐射总量为5850-6680MJ/m2, 相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2, 日照充足, 太阳能日照资源丰富。结合当地优良的太阳能资源, 本项目申报了国家住建部、财政部太阳能光电建筑一体化应用示范项目, 发电功率458.54KWH, 并于2014年6月12日通过国家住建部、财政部验收。

发电用途:分布式光伏发电, 在低压侧并网, 主要用于地下车库照明供电, 生物垃圾助理站, 中水处理站动力供电, 小区居民用电等。

目前光伏发电技术比较成熟, 材料价格比较合理, 国家发改委、住建部、财政部及各级政府也逐步推出了政策倾向和支持的政策, 光伏发电的应用具备了规模化推广应用的条件。

2太阳能光电建筑一体化技术应用

本项目为太阳能光电建筑一体化应用示范项目。项目结合21栋建筑载体的具体情况, 拟采用两种方式实施太阳能发电内容。

系统组成: (1) 、光伏组件的支撑系统; (2) 、光伏组件系统; (3) 、光伏逆变系统; (4) 数据监测与远传系统。

(1) 光伏组件的支撑系统

1、结构

本项目光伏与建筑一体化采用平支架与高支架方式, 支架均与建筑结构连接并经建筑设计单位计算其支架结构强度、屋面承载, 在项目规划时充分考虑了布置太阳能光电建筑的实施方案, 所有的建筑朝向为南偏西28°, 并布置在小区南侧, 获得了良好的日照条件。

2、屋面保温

由于该项目地处寒冷地区, 光电建筑一体化光伏组件不具备保温功能, 建筑保温功能由建筑屋面的保温层予以保障。光伏组件安装在建筑的坡屋面上, 与建筑屋面留有100mm的距离, 有利于建筑光伏板通风散热, 并为建筑屋面提供遮阴, 减少屋面蓄热, 具有一定的建筑节能作用, 不影响建筑的屋面的天际轮廓线和内部景观。

3、屋面防水

本项目光电建筑一体化安装在建筑屋面上, 所有与建筑连接部位均采取了二次防水措施, 建筑屋面整体防水由屋面防水层保障。

(2) 光伏组件系统

本项目共选用21栋建筑作为载体实施光电建筑一体化, 根据户型屋面不同, 将载体分为如下类型, 并根据不同类型采取不同实施技术方案 (见表1) :

实施类型一, 适用于1#、2#、3#、88#、89#楼, 这五栋楼均为6+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。

实施类型二, 适用于5#、6#、15#楼, 这三栋楼均为6+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。

实施类型三, 适用于7#、91#楼, 这三栋楼均为5+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。

实施类型四, 适用于8#、9#、10#、11#、12#、90#、92#、93#楼, 这三栋楼均为5+1层的多层建筑, 采用平铺支架方式。

实施类型五, 适用于16#楼, 该楼为高层建筑, 共17+1层, 采用高支架方式。

实施类型六, 适用于22#、23#楼, 该楼为高层建筑, 共17+1层, 采用高支架方式。

本项目的六种实施类型共安装光伏组件2326块, 装机458.54k Wp, 累计安装光伏方阵3839!。如表2:

光伏系统的一个主要内容是光伏方阵, 光伏方阵是由光伏组件经线路连接而组成, 因此光伏组件规格的选型直接影响到光伏系统的各项参数指标。

综合本项目申报与实施的要求, 在组件中我们选择两种不同的组件, 以满足系统装机的总量要求。

组件一:选择P L M-200M-72单晶硅光伏组件, 外观尺寸1580×808×40mm, 重量16公斤。光伏组件参数如表3:

组件二:选择PLM-190M-72单晶硅光伏组件, 外观尺寸1580×808×40mm, 重量16公斤。光伏组件参数如表4:

(3) 光伏逆变系统

项目共分21个子系统, 逆变柜为21个;根据各子系统的装机功率, 项目选用20k W、30k W、50k W三种规格的光伏并网逆变器。

多层光电建筑一体化支架方案

高层光电建筑一体化支架方案

该产品采用美国TI公司DSP芯片作为控制部件的数字信号处理, 具有以下优异特性。

逆变部分采用开关速度快、功耗小的智能IGBT (IPM) 作为功率器件。逆变变压器又是采用高效完全隔离型的, 所以逆变器具有输出波形失真小、动态特性好、逆变效率高的特性。

控制部分是采用高速度的微处理器为核心的控制部件, 所以具有输出过载, 输出高、低电压保护动作快, 抗干扰能力强, 稳压精度高等特性。

输出短路保护, 采用输出回路检测保护和模块饱和压降检测等双重保护, 从而大大提高短路保护的可靠性。

逆变器输出部分装有射频滤波器, 使逆变器所带的负载 (电网) 免受高频谐波干扰。

友好的人机接口界面, 通过显示面板就能很清楚的了解系统的运行状态。比如:直流侧电压、电流、网侧电压、电流、频率等参数都能显示。

有各种报警功能, 比如有电网异常报警, 光伏组件输出欠过压报警等等。

具有直流输入手动分断开关, 交流电网手动分断开关, 开关机操作按钮等。

适应严酷的电网环境。

MPPT自寻优技术, 最大限度提高系统的发电量。

本项目中选用的柜式光伏并网逆变器, 其特点如下:

1、数字化DSP控制。

2、原装日本三菱智能功率模块组装。

3、MPPT控制, 适时追踪太阳能最大输出功率。

4、纯正弦波输出, 自动同步并网, 电流谐波含量小, 对电网无污染、无冲击。

5、扰动检出技术, 实现反孤岛运行控制。

6、完善的保护和报警功能。

7、配备RS485/RS232、以太网、Gsm通信接口, 实现远程数据采集和监视。

壁挂式光伏并网逆变器

根据各子系统的装机功率, 本项目选用10k W、15k W、20k W三种规格的壁挂式光伏并网逆变器。

该产品采用美国TI公司DSP芯片作为控制部件的数字信号处理, 具有以下优异特性:

1、高效的MPPT及转化效率

2、三电平PWM逆变技术

3、功率因数范围超前0.9至滞后0.9

4、中/英文液晶显示界面, 可自由设置各项运行参数

5、自动识别电网相位

6、完善的保护功能

7、极低的夜间损耗

8、直流隔离开关

9、通讯接口丰富

10、户外防水型设计 (IP65)

11、三路独立MPPT跟踪, 可灵活配置成两路或单路MPPT跟踪

12、软件可在线升级

系统设计

本项目的光电建筑一体化设计将光伏电站安装至多层建筑及高层建筑屋顶上, 建筑结构为框架结构, 光伏方阵方位角随建筑朝向约南偏西28.9°, 结合屋面坡度及支架角度, 各楼座上光伏方阵倾角各不相同。

本项目是住建部太阳能光电建筑示范工程, 根据住建部数据平台监测要求, 系统配置环境监测仪、工控机、显示器等监测设备。

工程配置原则:1、采用单晶硅光伏组件;2、采用用户侧并网发电系统, 就近并网, 3、遵守《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》。

并网方式

本光伏发电系统由21个光伏子系统组成, 每个子系统由一个支架系统、光伏方阵、汇流箱、逆变器、线缆等部分构成。本光伏发电系统共配置21台并网逆变器, 系统装机总功率为458.54k Wp。

考虑到节能, 地下车库照明灯具改为LED灯具, 届时照明用电将节约50%的用电量。根据小区实际建设情况, 光伏系统并网分为两部分。第一部分总计160.14k Wp带中水站设备、生物垃圾设备用电;第二部分总计298.4k Wp, 带地下车库, 面积约8.7万平米, 正常照明用电量预计为300KW。

光伏组件经线路连接, 通过汇流箱接至光伏并网逆变器, 并网逆变器进行DC-AC转换后, 通过线缆引至地下车库内配电室的照明配电总箱, 白天向地下室照明灯具提供电源。电气接线如图4所示:

(4) 数据监测与远传系统

数据监测与远传系统配置

本项目光伏发电系统配置计算机监测系统, 由计算机监测系统实施整个发电站的监测控制, 并向主站端发送信息。计算机监测系统可实现所有开关量的采集, 并与太阳能逆变器等装置实现通信。监测系统将所有重要信息传送至监控前台, 并最终上传至住建部数据中心。见图5:

远程上传系统

光伏项目数据远传住建部数据中心系统是光伏项目的一个重要环节, 所有的光伏项目在接受国家住建部验收时, 必须将辐射、环境温度、组件温度、总发电量4种数据上传到住建部数据中心, 同时还可显示折合的减碳量、粉尘、二氧化硫、氮氧化物等的减排量, 21个子系统运行工况参数等。

减排量测算

本项目光伏系统25年内年均发电测算为59.4万k Wh, 节能和减排量见表5 (数据取整) , 25年累计节约标准煤5065吨, 减排粉尘4040吨、二氧化碳14809吨、二氧化硫445吨、氮氧化物222吨。

通过上述分析可知, 本光电建筑一体化项目具有可观的节能减排效益。

3实际运行状况及分析

根据实际运行图表数据分析, 光伏实际运行天数到目前为止为30天, 总发电量为7.9万k Wh, 平均每天发电量为0.26万k Wh, 达到了设计要求。运行情况分析如下:

1、通过运行监控数据发现, 光伏组件受当地天气情况影响, 晴天, 多云、阴天、下雨均会引起太阳能光伏发电量的曲线变化。这说明光伏发电站与天气的好坏有直接关系。

2、光伏发电系统的运行维护是正常运行的核心工作, 每天要对21个子系统进行监控数据的检查和巡视, 及时发现问题, 由于该项目地处塔克拉玛干沙漠边缘, 春秋风沙较大, 所以要定期进行光伏板的除尘和清灰工作提高发电效率。由于库尔勒市冬季基本不降雪, 对光伏发电影响不大。

3、目前对光伏发电系统已进行每天的运行参数记录, 下一步根据每月、每季度、每年的运行参数、数据进行分析积累, 通过运行数据和设计数据参数进行分析对比, 发现今后设计和实际运行存在的问题, 为今后光电建筑实施积累实际的经验数据。

4、从光伏板温度和室外环境温度的监控曲线来看, 两个曲线基本一致, 说明光伏板的通风、散热条件良好。

5、光伏发电监控设备已经与住建部监控中心联网, 运行状态良好。

6、一个月发电量为7.9万kwh, 实际用电量为8.5万kwh (部分用于施工用电) 。由于地下车库全部为LED智能照明, 按照目前的发电量, 完全能满足地下车库照明需求, 有部分余量将用于中水处理站、有机垃圾生物降解处理设备及部分公共照明用电。

7、运营一个月共节约标准煤26.94吨, 减少二氧化碳排放78.78吨, 减排粉尘21.49吨, 二氧化硫2.36吨, 氮氧化物1.18吨, 相当于增加森林面积1.05万平方米, 按居民用电价格折算产生效益3.9万元。

4结语

太阳能建筑技术 篇9

一、太阳能光伏发电的重要意义

太阳能的光伏发电技术是一门新型的科学技术, 在我国能源不够充足, 但是能源的消耗量巨大的情况下, 太阳能的光伏发电技术对于我国来说意义非常重要, 它能够保证我国的国民经济持续发展, 保护人类的生存环境, 节约石油化工资源, 创立更多的就业岗位, 造福子孙后代。

太阳能是可以再生的能源, 太阳光是不需要成本的, 因此, 太阳能的光伏发电相比一般的电力具有更大的竞争力。随着科技的不断进步, 太阳能的电力成本将会逐渐下降, 反而矿物类燃料例如煤炭以及石油资源的价格将会逐渐上涨。

太阳能光伏发电是一种清洁型能源, 可以降低二氧化碳的排量, 符合现代“节能减排”的理念, 避免化工石油燃料的发电对自然环境产生空气污染以及废渣污染, 这对今天以及未来的自然环境来说是非常重要的。

二、我国太阳能光伏发电行业发展中存在的问题

我国的太阳能光伏技术产业现状不甚乐观, 光伏产品原料都是依赖国际进口, 产品则依赖出口, 我国所加工的太阳能光伏产品百分之九十都是要出口至国外市场的。我国国内的光伏产品主要是应用到农村的电气化与独立型太阳能的光伏发电, 太阳能光伏发电的产业还存在着很多问题, 主要有以下几点:一是太阳能光伏产业是综合型的学科, 包含了电力、建筑、光学、物理学以及化学等多种学科, 需要多学科的综合型人才, 但是, 我国却缺乏高水平的科研与工程人才。二是要提高转化光伏的效率关键学科是材料学, 研发新材料对于太阳能光伏发电技术的发展有着至关重要的作用。三是光伏物理学以及光伏化学的理论基础发展得较慢, 在理论方面还没有突破性的发展。四是光伏发电产业和建筑物的结合性差, 不能够满足当今城市的发展需求。五是太阳能工程的管理不够规范, 缺乏国家的指导与行业的监督。六是光伏发电的成本偏高, 超出了人们能接受的范围。

三、太阳能技术在建筑节能中的应用

在当今社会, 能源极度短缺, 消耗过大、电费的价格日趋增高的恶劣条件下, 能够将太阳能发电技术和建筑的节能相结合是有着至关重要的战略意义。太阳能对于建筑方面的应用可以总结成四个方面:太阳能的热水系统、主动或者被动式的阳光房、太阳能的光伏发电系统、太阳能的制冷或制暖系统。太阳能的建筑不仅仅是单一的技术性叠加, 而是一个复杂而同一的整体, 在1999年所召开的“世界太阳能大会”中专家预测, 在未来, 世界太阳能技术发展的走势是:一方面是太阳能的光电技术和太阳能的光热技术相结合;另一方面是太阳能的综合技术和建筑技术相结合。太阳能建筑会使未来世界建筑产业的主要形式, 它将为人类开辟一种全新的生活方式。

太阳能在建筑节能中的应用主要方式是光伏发电以及光热转换这两种技术, 太阳能的光伏发电技术是利用光电转换的原理让太阳辐射光能通过半导体的媒介转化成电能, 从而使能源的运用更加灵活。从长远看, 太阳能的光伏发电技术为城市居住建筑提供了更加广阔的前景, 但是在初期的投资高、转化的效率低;太阳能的光热转换技术是通过转换设备把辐射能源转换成热能利用的技术, 太阳能光热转换技术常常被用于建筑中, 其中包括了:太阳能热水的技术、被动太阳采暖的技术以及太阳能的热压通风技术等等。

(一) 太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用。

就目前来看, 太阳能的光伏发电技术和建筑物相结合来研究得最多的是建筑的光伏一体系统简称BIPV系统, 它将太阳能的发电机组完美地集结在建筑物的屋顶或者墙面上, 其工作的原理和普通的光伏发电系统完全一致, 唯一的区别在于太阳能的组件既可以被当作系统的发电机, 又可以当作建筑物的外墙材料。用于建筑光伏一体化系统的光伏组件既能够是透明的也能够是半透明的, 这样, 光线仍然可以通过光伏组件进入到室内, 不影响对室内的采光。采用建筑光伏一体化系统, 可以就地发电就地使用, 而且具备很多优势:利用太阳当作能源发电可以达到节能和环保的双重要求;节约电网的投资与减少输送过程所产生的损失;缓解对电力的需求量;可以当作建筑物的外围, 具备隔音和隔热的作用;改善室内的热环境。BIPV系统成本比较高, 短期内, 在建筑中难以得到应用, 它高额的成本主要是来源于光电转换系统的价格比较高, 并不是在设计上有太多的难度。从目前情况来看, 我国对于这种太阳能利用方式的研究还维持在小规模上, 仅仅只能以跟踪国际的研究为主要手段。

(二) 太阳能的光热技术在建筑节能当中的应用。

太阳能的光热技术在建筑节能中主要是应用于太阳能热水以及被动式太阳能采暖技术。我国的太阳能热水系统发展于二十世纪八十年代, 只能将太阳能简单地用于加温生活用水, 还停留在应用的低水平, 而对于欧美地区, 太阳能的热水系统则主要是用在辅助热源和常规能源的系统联合运行方面, 在生活的供应和洗浴热水方面以及为建筑提供供暖。为了能够使用户的需求与城市的美观两方面的要求同时得到满足, 太阳能的热水系统开始朝着美观实用及与建筑有机结合的方向发展, 和建筑一体化结合已经成为了太阳能热水系统未来发展的目标。我国二十世纪七十年代就已经开始了被动太阳能采暖建筑的开发和研究, 截止到目前为止, 已经推广了建筑面积大约为1, 000万平方米。目前, 被动式太阳能的建筑已经开始从群体建筑朝向住宅小区发展, 例如:甘肃的临夏市建成了占地约为9.8万平方米、建筑面积大约为9.2万平方米的太阳能小区;兰州市的“阳光计划”投资了大约4.28亿在郊区建筑73.3万平方米的太阳能住宅小区等等。我国被动式太阳房能够采暖节能60%至70%, 平均每平方米的建筑面积每年可以节约能源20~40千克标准煤, 起到了良好的经济效益以及社会效益, 但是在技术方面与国外还是存在着相当大的距离。

四、结语

太阳能技术对于建筑节能的应用前景非常开阔。虽然目前太阳能更多的是在制热与热水设备上的应用, 光电转换还存在着成本高, 转换效率低的问题, 但是, 由于太阳能自身存在着非常大的优势, 以及全球提倡节能环保的理念, 相信, 在未来, 建筑业将会更好地利用太阳能, 在建筑工程的每个环节都会看到太阳能技术的影子, 让太阳能和建筑成为一个有机的整体, 朝着一体化建筑方向发展, 实现节能的效果。

参考文献

[1].季炜, 王晓燕, 刘景伟, 董世奎.太阳能技术在建筑节能中的应用形式及工程实例分析[J].新能源与环境, 2007

[2].李淼, 李松.论太阳能技术在建筑节能中的应用[J].建筑技术研究, 2012

太阳能建筑技术 篇10

关键词：太阳能,建筑设计,能源

0 引言

能源是人类发展过程中不可缺少的部分, 其中石油, 煤炭等不可再生资源更是我国日常生产与人们生活中的基础能源, 但是, 随着人类社会的发展, 这些能源的消耗量会越来越大, 因此, 找到能够代替它们的新能源, 是目前我国相关工作人员工作中的重点。太阳能作为一种新型的可再生能源, 已经在我国有了广泛的应用和推广。应用在建筑上的太阳能技术可分为三大项目:第一项是太阳能光电板在建筑物上之利用。第二项是太阳热能在建筑上之利用。第三项为太阳光在建筑上之利用。本文对太阳能光电系统的构成作整理, 并对太阳能光电系统在建筑上应用的形式做一整理。

1 太阳能发电系统在建筑上之利用

太阳能光电系统依其系统组成和负荷种类可做如下的分类:市电并联型系统及独立型系统, 而市电并联型又可区分有回购电及无回购电, 而独立型系统又可区分为专用负荷 (如交通标志、街路灯等) 及一般负荷。

1.1 独立型系统

独立型系统是一种仅以太阳电池作为电源, 供应负荷耗电的系统。白天太阳能电池所发的电供给一般负载或家电使用, 如有多余的电力则储存在蓄电池内, 以作为夜间照明或电器等的电源使用, 所以其限制性须配合蓄电池使用。此外, 亦有仅在白天利用太阳电池直接驱动的形式, 其不与公共电力网衔接, 较大的独立系统通常与柴油发电机或水利涡轮机结合。

1.2 市电并联型系统

市电并联型系统是一种白天利用太阳电池所产生之电力供应设施负担, 雨天或夜间则由并联的商用系统经由变流器 (通常是与当地的电力网衔接) 获取电力的系统。当太阳电池发出的电多于设施内负荷所需的消费电力时, 可将剩余电力流回商用系统者称之为“有逆潮流 (回送电力) ”, 反之, 若在设施内负荷即耗用完的系统则称为“无逆潮流”。此为较具经济性的使用方式, 现今世界各国都在向此目标推动。

2 建材一体型太阳电池模板

所谓建材一体型太阳光电系统 (BIPV) 乃是开发具有建材功能之太阳光电模板 (PVmodule) , 然后以建筑设计手法将太阳能光电模板导入建筑物本体, 让BIPV的系统组件不止可以发电并且也是建筑外壳的一部分。因此BIPV是一种可反映风土气候之被动式 (passive) 绿色建筑设计手法, 其不仅具有发电及储能的经济效益, 更可进而替代既有建材, 降低初制成本, 并且结合遮阳处理、采光照明等设计手法, 以获得建筑节能效益。

太阳能光电板作为建筑面材或构材的一部分, 亦给予建筑物更深一层的定义, 即使建筑物活化、有机化。建筑物从传统的“被动式”构架走向“主动式”的格局, 建筑物的外表不仅是作为外壳, 亦有发电、储热等其他主动功能。BIPV在建筑物中, 主要应用在屋顶 (设置于屋顶上或直接作为屋顶之构材) 、外墙 (双层墙或直接作为外墙构材) 、遮阳板 (取代传统做法, 以太阳能光电板作为遮阳板) 。

3 太阳热能在建筑上之利用

太阳能热水系统的构造主要是由集热器、储水桶、管路和控制系统等四部分构成。

3.1 集热器

集热器为太阳能热水系统的心脏, 主要功能是将太阳能辐射能转换成热能, 再传给循环工作流体。太阳光穿过透明面盖到达吸收板, 经板面之特殊处理转换成热能由吸收管内之流体带出。整个吸收板、吸收管以及面盖以外框固定, 而中间填塞隔热材料以防止热损失。面盖的作用为防止对流热损失并可保护吸收板, 多使用高强度高透射率强化玻璃制成。吸收板一般的材料为铜板、铝板或不锈钢板, 也有使用有机聚合体制成者。另一种最近较为流行的集热装置为真空管集热器, 其基本构造为内外双层玻璃管套, 中间为真空层, 外层玻璃为透明, 内层玻璃镀有深色吸收膜, 太阳辐射光波经由外层玻璃进入, 经过真空层, 被吸收膜吸收进入内层玻璃管中, 并加热其中流通的热水, 而镀膜与真空层皆具有阻断热能散失的功能, 其所得到的热水温度比上述的板管式高, 所以适合高纬度的北部地区及高山地区使用。

3.2 储水桶

因太阳光并非随时稳定照射, 由集热器流出之热水需暂时储存, 以供使用需要。一般储水槽多用不锈钢桶加一层或数层绝热材料而成, 在正常情况下, 可保持水温一天下降3℃以内。储水槽可分立式、卧式两种, 其结构大致相同, 都是内外各一层水桶, 中间填塞隔热材料保温。一般而言, 直立效果较佳, 但市面上多使用卧式, 因结构上较易固定, 外表较美观, 且不占空间, 为减少冷热水之混合, 储水储内亦有种种设计, 如分层隔板, 进水挡板及进水喷管。

3.3 管路

管路的配置依不同装设环境、系统及需求而异, 一般用户如另装有瓦斯热水器, 可将太阳能热水器与其串联, 亦即以太阳能热水器之热水出口接于瓦斯热水器之冷水入口, 如果太阳能热水器出水温度够高, 则可直接使用, 如果水温不够, 可当成预热设备, 再经瓦斯热水器加热, 亦能节省部分燃料费。小型太阳能热水器的管路材质有镀锌钢管、不锈钢管、PB管、铜管。较常用的为铜管与PB管。集热器与储水槽之间的管路与往浴室之管路必须要有保温, 且须要有外覆材。

3.4 控制系统

控制系统包括温度控制及时间控制, 可依所选定时间控制储水槽内水温。大部分家用太阳能热水器如单独使用时, 都装有辅助电热器, 可在日射量不足时, 辅助加热达到所需温度。在大型强制式热水系统之储水桶与集热器间装有温差控制器, 如果温度差达到一定值, 将自动启动泵并将储水桶内较冷水打至集热器吸收太阳辐射能加热。

4 太阳光源在建筑物上的利用

4.1 无热量照明

利用设置于室外的集光机, 可不受方位限制的采光。并使用单透镜“色相差”技术来隔离太阳光中的紫外线、红外线, 获取无热量的照明。

4.2 自动追踪系统

利用自动追踪系统感应太阳方位, 以双轴马达驱动集光透镜动态捕捉太阳方向。阳光直射时, 以传感器捕捉太阳;云遮日时, 以程序计算太阳运行轨迹追踪之。

4.3 光纤传送太阳光

透过高性能透镜将太阳光能浓缩一万倍, 再将光纤入口端部对准集光透镜焦点。进入光纤内的太阳光以连续反射方式前进, 再由出口端将光线释放出来。以玻璃石英所制成的光纤可以有效率地传递可见光。针对各个空间死角, 光纤可随意弯曲将太阳光带到每一个需要照明的角落。

4.4 运转及维护均节约能源之照明系统

本系统运转仅耗双轴马达之电能, 可加装太阳能光电板作为驱动能源。系统其他部分均无需消耗能源, 故可说是名符其实“绿色”的照明系统。

5 结语

目前建筑物设计的趋势, 已从传统的“被动式”节能手法, 趋向采用“主动式”的节能设备。这种积极的态度, 除了受能源日趋短缺, 减少“碳”排放维护自然环境等观念影响外, 亦受再生能源或绿色能源技术开发成功之鼓舞。利用绿色能源先进技术, 来改善建筑物的物理环境, 达成建筑物节能减碳的目的。

参考文献

[1]王篧.太阳能技术在建筑上的应用研究[D].西安:西安科技大学, 2010.

[2]王启镔, 宋蕾, 李萍, 等.建筑设计中太阳能技术的综合利用[A].全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C].2010.

建筑物运用太阳能发电的研究 篇11

关键词：太阳能 发电 建筑物 运用 研究

中图分类号：TU18 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0091-01

1 太阳光能发电原理

太阳能主要可分为太阳光能与太阳热能两种，太阳能光电是利用太阳电池将光的能量直接转变为电能输出。太阳热能发电系利用一般常见的太阳能集热器，收集太阳輻射能，藉由热交换来发电或做其他应用（如太阳能热水器）而太阳电池是以P-型及N-型半导体材料接合构成正极与负极。当P型及N型半导体互相接触时，N型半导体内的电子会涌入P型半导体中，以填补其内的电洞。

在P-N接面附近，因电子-电洞的结合形成一个载子空乏区，而P型及N型半导体中也因而分别带有负、正电荷，因此形成一个内建电场。当太阳光照射到这P-N结构时，P型和N型半导体因吸收0.2～0.4微米波长的太阳光而产生电子-电洞对。由于空乏区所提供的内建电场，可以让半导体内所产生的电子在电池内流动，因此若经由电极把电流引出，就可以形成一个完整的太阳能电池。

2 太阳光电发电的作转化应用：

（1）独立型太阳光电系统：使用蓄电池且换流器无逆送电功能之太阳光电发电系统。白天由太阳光电系统发电，并供负载及充电，夜间由蓄电池供电，可自给自足。

（2）市电并联型太阳光电系统：换流器具有逆送电功能，可操作于并联模式之太阳光电发电系统。白天PV系统与市电负载并联发电，并供应用户负载，不够的部份由电网补充供电；夜间时段，没有阳光则由市电电力系统作一般性供电。系统构成简单，不需安全系数设计，维护容易，具最大功率追踪（MPPT），发电效率高，是目前太阳光电发电系统的主流。

（3）（独立/并联混合型）太阳光电系统：换流器具有逆送电功能，同时装置蓄电池，可操作于并联或独立的太阳光电发电系统。同时与市电并联发电，并供负载及充电。夜间由电网供应，遇灾害电力中断时，则仍有足够的蓄电池可运用安排救灾。

3 太阳能发电系统电池材料

太阳电池依照其制造材质可大致分为硅材料、多元化合物、奈米或有机材料等3大类。硅材料的太阳电池主要包括晶硅与非晶硅薄膜。其中，晶硅材料又可分为单晶硅与多晶硅两种，前者光电转换效率较高（模块效率约15%），但制程较复杂，后者效率较低（模块效率约13%），但制程较简单。非晶硅薄膜则有硅需求量较低、制作成本低、可挠式设计、大面积制作等优点，但其转换效率相对较低（模块效率约5-7%）。在多元化合物材料部份，包括III、V族化合物（GaAS、InP）等高效率的太阳电池，主要用于太空或聚光型太阳光电系统。另外亦有CdS、CdTe或CIGS（铜铟镓硒）等薄膜型太阳电池正持续发展，已有部份商品生产并改良中。奈米或有机材料的太阳电池包括：染料敏化太阳电池以及有机高分子太阳电池。前者利用奈米技术制造二氧化钛奈米颗粒再吸附染料，藉由染料吸光放出电子而产生电流。后者则利用导电高分子特性来制作太阳薄膜电池，其技术正在发展中。目前，奈米或有机材料的太阳电池效率及稳定性仍然偏低，有待提升。

4 建筑物设置系统型式分类

若依照建筑物设置系统型式分类，则太阳光电系统可以分为踞置型及建材一体型。踞置型：依其架设方式又可分为贴覆式以及架高式两种。贴覆式系指太阳光电模板贴覆建筑物外表包覆材架设，太阳光电模板与建筑物之间的高度间距在10公分以内。架高式是指太阳光电模板矗立建筑物帄顶或地面架设，太阳光电模板的高度在150公分以下。而建材一体型的太阳电池模板则是太阳电池模块或数组被整合、设计并装置在建筑物上。可有效利用建筑物的表面发电，兼具建筑物的外表包覆建材之功能，或可替代屋瓦、墙面、窗户之建材，且可遮阳降低建筑物外表温度。BIPV具有建筑物美观、降低整体建筑成本、空间充分利用、结构安全性、建筑施工时间缩短及避免二次施工等优点。由于单结晶硅具有转换效率高的特性，目前仍为太阳能市场之主流；非结晶硅具备价格便宜、生产快且无需封装等优点，故较受市场青睐，至于多结晶硅则因切割及下游再加工不易，现阶段被应用则相对较少。太阳能发电系统中影响光电转换的组件主要是太阳电池，即光电半导体表面上几微米厚度的薄薄一层，其转换效率又不高，故需要装设大面积的太阳电池，市场上通常将多个太阳能电池芯片单体（一般为10～15公分大小之PN接合半导体薄片，发电电压约0.5V）组成模块（Module）出售，再依需求串并联连接构成太阳能光板（Panel）或太阳能数组（Array），为能有效采光这些设施必须采帄面装置，这对寸土寸金的中心城市确实并不利推广，因此未来有必要进一步研究薄膜型太阳能电池将之融合为建筑物本体的一部分，如作为屋顶或墙壁之装璜一般，则应有较大发展空间。

5 结语

（1）在本研究所建立太阳能光电系统装置上，经实验后换算本研究采用之太阳能光电设施整体系统，以及各构件的效益折减值结果如下﹔在太阳能电池转换效率部份为6.8%；蓄电池损失率约15%；逆变流器转换效率部份为73%，损失率约23%；综合各构件效益折减得到太阳能光电系统整体的转换效率约为58%。

（2）实验所得之系统各部分效率值与一般规格作比较，可得知本系统效率普遍偏低，在太阳电池转换效率部份一般之单晶硅太阳电池应有11%～15%的效率值，但本系统经半年实际测得均约为6.8%左右。逆变流器转换效率部份为73%，一般市面上规格之效率值约在90%。而太阳能光电系统的转换效率58%则与市售系统规格85%有较大之差距。

参考文献

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[2]罗运俊.太阳能利用技术[M].化学工业出版社，2005.

[3]王长贵.小型新能源和可再生能源发电系统建设与管理[M].中国电力出版社，2004.

太阳能建筑技术 篇12

世界范围内的能源危机和环境污染日渐严重, 发展新型能源、推动高效利用可再生能源成为各能源消耗大国可持续发展的任务之一。太阳能具有可持续利用、洁净无污染的能源有点, 被许多国家列入到能源发展的主要内容中。太阳能光伏发电是一种有效利用太阳能的新型能源发电技术, 我国光伏发电技术自2002年发展以来取得了迅猛的发展, 在我国飞速发展的社会经济支持下, 目前我国太阳能光伏产业架构已经形成了完整的产业链。太阳能光伏发电技术被广泛使用到社会的生活和生产过程中去, 本文主要介绍光伏发电技术在农村建筑工程中的使用情况。

2 在农村发展太阳能光伏发电的必要性

一般来说, 农村地区的电网线损比较严重。 (1) 农村电力系统大多采用10k V配电网络, 但是由于10k V配电网络存在三相负荷分配不均匀的问题, 使得中性线的电流增大, 从而造成输电线路存在很大的损耗。此外, 在我国农村电网中通过使用低压供电线路, 造成功率补偿功能非常不足, 非常容易产生线损的现象。 (2) 在农村电网设计上存在很多问题, 比如变压器的使用不合理、线路利用率比较低及电网建设中使用劣质产品等问题, 导致供电系统中出现严重的线损问题。

由此可知, 在我国农村及一些偏远地区, 依靠电网延伸将“光明”输送到农民家中已经变得必须解决的问题, 寻找更加经济和快捷的供电方式才是重中之重。

3 太阳能光伏发电技术在农村建筑工程中推广运用现状

3.1 在农村发展太阳能的优越性

以太阳能光伏发电技术为例, 光伏发电在农村地区具有重大的优越性。首先, 在安装设计方面上, 选择最佳太阳能电池安装角度, 全年中尽可能获得可能多的太阳能辐射能量, 在农村没有高层建筑, 可以大面积吸收太阳能。太阳能灯源的选择也是非常重要的, 考虑到价格因素, 多个发光效率、使用寿命、可靠性、电源, 广泛应用于市场的LED节能灯, 其光效率可以达到30~50流明/瓦, 比传统的高压钠灯功率较小, 高压钠灯驱动电感式和电子式, 感应效率小于60%, 小于80%的电子效率, 属于热源、热辐射和LED驱动器可以很容易地做到90%以上, 并对电路的稳定性。导致路灯工作电压在安全范围内, 不需要进行电气保护接地。

3.2 在造价与效益方面

太阳能路灯系统采用太阳能来发电进行照明, 这样基本上不存在耗电成本费用。花费主要集中在设备的更新上, 虽然LED比高压钠灯成本高, 但高压钠灯与LED灯的寿命比约为1:10, 高压钠灯虽然需要更换10次, LED灯只需更换1次, 但是对于比较偏远的农村地区来说, 设备后期的维护变得非常容易, 并且在设备的第一个使用周期内, 太阳能路灯系统就能够展现出经济上的优势。

3.3 在环保与节能方面

在太阳能设备铺设费用和耗电方面, 太阳能LED路灯是不需要进行铺设电缆和使用公共电力能源的, 并且由于农村区域越大, 设备安装的数量就越多。这样不仅能够减轻该区域内的电力能源负担, 还可以减少了具有污染的煤炭的使用和CO2的排放, 对环境和社会都产生了巨大的效益, 实现真正的无污染绿色照明。

3.4 光伏建筑

光伏建筑是一种全面的建筑模式, 是伴随光伏技术的不断提升而出现的。把太阳能光伏商品集合或者集聚到建筑的技术, 在建筑物的外墙表面上安装光伏器, 产生电能, 进而让建筑物产生环保电能, 此便是太阳能发电建筑。大多是依照环境保护、能源节省、成本控制的整体要求, 把太阳能光伏发电视为建筑的一种机制被引进到建筑行业。

光伏发电技术在建筑的利用包含两种形式: (1) “结合型”, 将太阳能供电设备当做一种构筑物, 设置安装在建筑物上, 形成光电建筑; (2) “集成型”, 在建筑物设计过程中将光伏发电装备加入其中, 一般通过利用光能建材来实现。

屋顶结合型是在已有的屋顶上安装标准的太阳能电池组件, 这种类型又可分为两种形式: (1) 直接铺设; (2) 利用支架作为支撑物和连结物进行铺设。“集成型”则是利用光能建筑材料将太阳能发电机组与建筑物的墙面或者是屋顶进行集成一体, 其工作原理与光伏发电的原来相似, 实际上区别在于太阳能发电组件进行了分散化处理, 在“集成型”的光能建筑上, 太阳能建设材料还能够取代一般的涂料成为外墙材料, 与此同时, “集成型”的光能构件可以分为透明和半透明的两种, 并不会对建筑物室内的采光造成不良影响。相对而言, “集成型”光伏一体化建筑具有诸多的优势, 一方面, 采用光能建材可以起到双重的作用, 既可以起到太阳能机组的发电构件的作用, 还可以起到装饰建筑物的作用, 不仅起到了环保的作用, 同时还能够装饰建筑物。另一方面, 光伏建筑能够就地使用、就地发电, 节省了电网的基础建设费用, 并且提升了电能的有效使用率, 避免在远距离电能传输中电能损失的情况。

但从目前农村光伏发电技术的应用情况来看, 主要应用形式还是“结合型”, “集成型”在短时期内在建筑中难以应用, 主要原因是建筑光伏一体化系统成本较高, 其高额成本主要源自光电转换系统价格较高。

4 农村建筑使用太阳能案例分析

北京市平谷区将军关新村在新农村改造项目中, 开始采用太阳能与建筑一体化的技术, 不仅解决了农民的生活热水供应问题, 还可以实现冬季供暖。自2007年9月份项目完成以后, 该太阳能系统不仅运行可靠、使用方便, 而且还提高了农民家庭的生活品质。北京市平谷区将军关新村新农村改造项目是平谷区委、区政府提高农民收入和改变农村现状、保护当地自然环境、改善农民家庭生活质量水平的一项重要方法, 使用太阳能后改造后新农村, 逐渐成为能够展现北方山村的自然风景和为农民增加收入的休闲旅游度假村。该项目是以减小温室气体排放和节约电力能源为目的, 最大程度上来利用太阳能等可再生能源, 为农村家庭解决冬季取暖和热水供应的问题, 此外, 还要求太阳能设备的安装与建筑相协调, 并且还有与山村的自然环境相配合。该项目总共示范建筑面积约140m2, 其中采用面积22m2的太阳能集热板, 贮热水箱500L, 项目初投资为21041元。

5 结束语

随着我国新农村建设的进程不断加快, 在农村建筑工程中应用光伏发电技术是必然的趋势。实践证明, 利用光伏发电技术能够有不仅能够降低偏远地区的基础照明体系、集中式供电以及应急电源的建设工作, 而且通过将光伏发电技术与建筑设计结合产生的光伏工程能够进一步的提升建筑功能性, 进一步的改善农村居住条件。

在全球范围内节能减排的倡导下, 光伏技术应用发展迅猛, 随着光伏技术和传统能源不断融合, 可实现我国能源结构体系的逐渐调整, 从而实现从传统能源到可再生能源的过渡和转型。虽然目前的政策和价格还不足以让光伏建筑技术得到普及, 但随着不可再生资源的日益枯竭, 和人们在绿色环保意识的提高, 光伏发电技术市场潜力巨大, 光伏建筑技术也必将在未来的社会发展中展现它的生命力。

参考文献

[1]郑诗程, 刘伟.光伏并网发电系统及其控制策略的研究与仿真[J].系统仿真学报, 2014 (09) :23~24.

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[3]李培, 李国友, 刘立刚.基于非对称模糊策略的光伏发电最大功率点跟踪研究[J].化工自动化及仪表, 2014 (07) :23~24.