光伏發(fā)電系統(tǒng)在舊房改造中的應(yīng)用研究

時(shí)間：2024-09-09 18:48:28 機(jī)電畢業(yè)論文我要投稿

相關(guān)推薦

　　摘要：在建筑中注入綠色元素已成為建筑發(fā)展的趨勢(shì)，而光伏發(fā)電是太陽(yáng)能中尖端先進(jìn)技術(shù)在綠色建筑中已被廣泛應(yīng)用。本文對(duì)光伏建筑一體化技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)分析建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)能的影響，光伏組件與建筑結(jié)合方式等影響因素，以及分析借鑒國(guó)內(nèi)外成功案例，從而達(dá)到光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用發(fā)展提供參考。

光伏發(fā)電系統(tǒng)在舊房改造中的應(yīng)用研究

　　關(guān)鍵詞：綠色建筑;光伏發(fā)電;光伏建筑一體化;太陽(yáng)能

　　目前，環(huán)境污染、生態(tài)破壞和資源短缺帶來(lái)的直接或衍生影響和破壞危害問(wèn)題日益突出，危害著人們的生存與發(fā)展。我國(guó)對(duì)能源的過(guò)度采伐導(dǎo)致諸如地面下沉、塌陷且還產(chǎn)生了大量的CO2和SO2等有毒氣體嚴(yán)重污染環(huán)境，造成生態(tài)惡化。因此，在傳統(tǒng)能源枯竭之際，太陽(yáng)能成為人類利用的主要新能源之一。

　　一、太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用

　　地球上的風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能和潮汐能等都是來(lái)源于太陽(yáng)。太陽(yáng)能具有：儲(chǔ)量的“無(wú)限性”、存在的普遍性、利用的清潔性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，是最理想的可再生能源。

　　目前，從利用形式、環(huán)保節(jié)能和造價(jià)方面，太陽(yáng)能都比現(xiàn)有的利用煤炭和水力發(fā)電的形式都較經(jīng)濟(jì)和無(wú)污染行等特點(diǎn)，通過(guò)主動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，已達(dá)到優(yōu)化太陽(yáng)能應(yīng)用系統(tǒng)使太陽(yáng)能得到充分利用，從而使建筑能耗最大限度的降低，此技術(shù)與目前國(guó)家政策相適應(yīng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)能降耗，解決國(guó)內(nèi)能源短缺等問(wèn)題。

　　二、光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合的研究

　　(1)光伏建筑一體化

　　一體化是把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，不是兩者的簡(jiǎn)單相加，而是二者的有機(jī)結(jié)合，改變了傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備對(duì)建筑外觀的影響。它是“建筑物產(chǎn)生能源”新概念的建筑，是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種體系納入建設(shè)工程基本建設(shè)程序中，同步的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用和后期管理，是一種理念、設(shè)計(jì)、工程的總稱。

　　(2)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)能的影響因素

　　對(duì)建筑設(shè)計(jì)方面研究建筑體對(duì)節(jié)能的影響因素，其主要有以下幾方面：

　　1、地理位置的影響

　　太陽(yáng)能建筑應(yīng)建在太陽(yáng)能輻射豐富的地區(qū)，因此，在建筑選址時(shí)宜選在向陽(yáng)的周圍無(wú)遮擋的山地、坡地及位置較高的地方，以便于更好地接收太陽(yáng)光，增大輻射量提高發(fā)電率。

　　2、建筑朝向的影響

　　從地理學(xué)角度來(lái)看：我國(guó)建筑一般坐北朝南：我國(guó)居住采光的朝向是南向的，這是因?yàn)槲覈?guó)位于地球北半部，一天中陽(yáng)光大多數(shù)時(shí)間都是從南面照射過(guò)來(lái)。

　　3、建筑間距的影響

　　日照間距是影響太陽(yáng)能建筑輻射量的重要因素。建筑類型、建筑朝向、用地地形、當(dāng)?shù)氐乩砭暥任恢玫纫蛩赜绊懭照臻g距。其理想的間距：D≥Hctg。

　　4、建筑外形的影響

　　太陽(yáng)能建筑一般采用的屋頂，這是因?yàn)楣庹諚l件不受影響，可自由接受太陽(yáng)輻射。目前遮陽(yáng)板常選擇pv材質(zhì)，其材料不但具有很好的遮陽(yáng)功效，還能夠光伏發(fā)電。

　　(3)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素

　　太陽(yáng)能光伏建筑一體化是利用各種光伏電池特殊的特性與建筑進(jìn)行有機(jī)整合，同時(shí)考慮環(huán)保、節(jié)能、美觀、安全和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等因素。建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮建設(shè)造價(jià)、樓層高度、日光的控制、美學(xué)和冷卻等問(wèn)題的影響，建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)就需要平衡、協(xié)調(diào)、解決彼此之間的矛盾。

　　1、美學(xué)要求

　　建筑應(yīng)該從初步設(shè)計(jì)時(shí)就將太陽(yáng)能系統(tǒng)作為建筑中不可或缺的元素加以設(shè)計(jì)，將其包含的各個(gè)部件融入建筑之中進(jìn)行一體設(shè)計(jì)，使其成為建筑組成不可分割的一部分，以達(dá)到其與建筑物的完美結(jié)合的目的。

　　2、屋頂傾角的要求

　　太陽(yáng)電池方陣傾角影響方陣面接受太陽(yáng)的輻射量。固定的光伏方陣若傾斜面設(shè)計(jì)的未達(dá)到最佳合理角度，就需要靠太陽(yáng)電池組件來(lái)補(bǔ)給。對(duì)傾角固定的屋頂滿足負(fù)載用電的條件，而平屋頂要確定方陣的最佳傾角。

　　3、建筑形體的要求

　　太陽(yáng)能輻射量集中在每天的9：00-16：00，地面反射對(duì)建筑的影響約為32%。所以，為了使太陽(yáng)能輻射熱量更多地獲取，常把建筑墻體設(shè)計(jì)為東西軸朝向的長(zhǎng)方體，正方形次之，南北朝向的長(zhǎng)方體體型的建筑節(jié)能效果最差。

　　4、光伏系統(tǒng)及光伏組件的要求

　　將光伏系統(tǒng)和建筑這兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，涉及諸多方面，如建材的隔熱性、抗風(fēng)、絕緣性、美觀、抗老化能力以及強(qiáng)度和剛度等性能要求。

　　5、光伏建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

　　目前，對(duì)不同項(xiàng)目的不同情況在不斷的改變，要使光伏建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和技術(shù)的問(wèn)題達(dá)到一個(gè)平衡比較困難。為了把光伏系統(tǒng)與建筑能更好的整合，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮如下一些因素：1)如何與建筑有機(jī)結(jié)合;2)如何增加建筑美感;3)光伏板色彩和肌理;4)注意通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)、光伏板維修與擴(kuò)容和建筑結(jié)構(gòu)與光伏組件電學(xué)性能的配合等問(wèn)題。

　　(5)光伏建筑的結(jié)合方式及應(yīng)用

　　太陽(yáng)能光伏建筑一體化按結(jié)合方式不同可分為：獨(dú)立安裝型和建材安裝型。真正意義上的光伏建筑構(gòu)件即可用做建材又可以發(fā)電，是光伏和建筑的完美融合。

　　1、與建筑外墻體結(jié)合

　　對(duì)于多、高層建筑，為了使墻面更多地收集太陽(yáng)能。目前，常從墻體構(gòu)造和材料兩個(gè)方面分別考慮，將光伏板及玻璃幕墻集成為PV玻璃幕墻，即可屏蔽太陽(yáng)的熱輻射有效減低建筑墻體的溫度，從而降低建筑物室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷;另外，也增加了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。

　　2、與建筑屋頂結(jié)合

　　光伏陣列安裝在建筑屋頂可最大限度的接受太陽(yáng)光輻射。同時(shí)，為了減少夏季屋頂?shù)臒嶝?fù)荷兼做屋頂?shù)恼陉?yáng)板，或者做通風(fēng)隔熱屋面，綜合使用了材料節(jié)約了成本。

　　3、應(yīng)用與建筑天窗

　　在新建或改造建筑中采用光伏板代替天窗玻璃。通過(guò)利用光伏采光天窗和中庭間接采光，白天可以減少或者完全不需電力照明，大大節(jié)約了電能用量，節(jié)約了運(yùn)作成本。

　　4、其它建筑元素中的應(yīng)用

　　建筑中遮雨篷、遮陽(yáng)板、陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件與光伏板集成一體化用于建筑構(gòu)建，在滿足美觀性要求的情況下，建筑構(gòu)件應(yīng)滿足工程技術(shù)規(guī)范要求。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合應(yīng)用的調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，從技術(shù)和美學(xué)兩方面考慮，分析與建筑集成的光伏系統(tǒng)技術(shù)性和光伏建筑美學(xué)性的設(shè)計(jì)，建筑與太陽(yáng)能有機(jī)結(jié)合應(yīng)考慮的因素和措施分析研究，從而得出上述方案措施，已達(dá)到解決如何將太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與建筑更好地進(jìn)行有機(jī)整合的目的，從而為其很好的運(yùn)用提供一定的參考。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]唐莉蕓.光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用及其節(jié)能研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

　　[2]鄭詩(shī)程.光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院， 2004.

　　[3]候岱.太陽(yáng)能光電技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究[D].河南師范大學(xué)，2011.

　　[3]紀(jì)獻(xiàn)兵.太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)[J].陽(yáng)光能源，2005(4)：2-3.

　　[4]龍文志.太陽(yáng)能光伏建筑一體化[J].建筑技術(shù)，2009.

　　[5]明廷臻.太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的若干熱物理問(wèn)題研究[D].華中科技大學(xué)博士論文，2007.

　　[6]苑國(guó)良，太陽(yáng)能發(fā)電與建筑一體化完美結(jié)合[J].城市與減災(zāi)， 2009(2).

【光伏發(fā)電系統(tǒng)在舊房改造中的應(yīng)用研究】相關(guān)文章：

標(biāo)桿治理在發(fā)電企業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用研究02-26

FPGA在波分復(fù)用系統(tǒng)光監(jiān)控信道中的應(yīng)用03-08

1394技術(shù)及其在實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)中的應(yīng)用研究03-02