当前我国环境污染问题较为严重,国家提出节能环保绿色的发展理念,对于高污染、高耗能的建筑行业而言,也需要更新理念,转变发展模式,向着绿色、节能的方向发展,积极利用各新型技术来控制能耗,使用各种清洁环保的材料。我国太阳能主要分布较广,其作为一种清洁、绿色的新能源可以有效应用在绿色建筑中,对此人们需要科学进行绿色建筑设计,并积极采用太阳能发电技术来进行生产建设,以此有效实现环境效益、社会效益、经济效益的发展目标。
一、太阳能光伏发电技术概述
(一)概述
该技术是利用半导体界面中的光生伏特效应将光能转化成为电能的一种新的技术,在该技术中不可或缺的环节就是太阳能电池板,太阳能可以通过电池板储存下来,该电池板主要通过串联方式进行封装的,可以组成大尺寸的电池元件,最终成为一种光伏发电装置。当前,太阳能电池板类型较多,具体包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜电池几种,太阳能光伏发电技术是一种太阳能光热和广电联合利用的技术,对于光热是指通过通过采暖和制冷设备来利用太阳光和热量。在一些大规模的供热工程中可以对高温的太阳能进行科学利用,对于居民生活日常供暖和热水主要是低温利用,太阳能制冷主要通过制冷空调和太阳能通风降温系统进行制冷[1]。
(二)基本原理
当前太阳能光伏发电技术是以太阳能资源的科学利用为核心目标,将光能转化成为电能进行发电,该技术操作简单、成本低、环保性强、经济性好,有广阔的发展前景,该技术原理是指通过控制电池将其作为半导体,通过半导体的光伏效应来吸收、存储太阳能。人们一般会将电池板放在屋顶,当太阳光照射进入太阳能电池板时,半导体就会吸收太阳光,此时产生大量的光子-空穴。而电池板在电场的作用下会促使电子和空穴成为两个单独的部分,并会产生电压,最终产生动能,实现发电的目标。
(三)特点
从当前的太阳能光伏发电技术应用现状来看,该技术是一种较为先进、可靠的技术,其直接可以从光电子向着电子转变,减少了中间环节的出现,整个发电过程简单、稳定、可靠,且太阳能资源本身分布范围广、资源可以无线利用,其作为一种可再生能源,干净、环保、绿色。当前在我们的生活可以随处看到太阳能,这种资源不受外界条件的影响,较为稳定,是一种社会共有的资源,在发电模块中还具有自动维护的功能,其是一种模块化结构。可以自动调节其规模,生产制造简单、安装简单,拆卸方便,可以随意扩大容量,维护简单,成本低,优势现状,逐渐成为未来的主要能源[2]。
二、太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用
(一)在建筑外墙中的应用
在高层建筑工程中,建筑外墙可以直接和太阳能接触,为了更大范围内的吸收和利用太阳能,人们需要科学设计各种外墙结构,科学选择外墙原材料,并在建设后,将光伏系统设置在外墙中,将光伏板和幕墙进行连接,形成一种复合式的玻璃幕墙,有效完善幕墙的整个功能、提高其性能。这种幕墙不仅可以隔热、隔辐射,也可以将太阳能转化成为电能,不仅保护墙体,降低室内空间的温度,也可以减少室内空调冷负荷。在安装太阳能光伏板后,其可以自动吸收太阳能热量,为了吸收更多的热量,人们可以设计出一些双层墙系统,该系统的外层是光伏幕墙、内层是密封幕墙。在光伏板和玻璃幕墙联合而成的广电幕墙下可以有效吸收光热,其透光效果好,内部芯片面积小,主要镶嵌在玻璃板上,在芯片和玻璃板两端之间还预留有一定的裂缝,可以有效透光。总之,以上这种设计方法可以有效解决传统幕墙下的无法遮阳的弊端问题,可以通过玻璃幕墙在夏天有效遮蔽阳光,在减少建筑外墙内的热负荷的同时,也可以为室内提供光照,最终通过自身的颜色和机理满足建筑设计基本需求。现阶段,玻璃幕墙价格和天然石材的价格相似,随着后期这种技术的发展,成本会不断降低,最终被有效应用在绿色建筑中。另外,玻璃幕墙这种特殊的复合材料可以作为建筑物的装饰材料,有效提高建筑物的美观效果,彰显建筑物的现代设计理念和技术特点,最终丰富建筑艺术形式,为打造现代化的大都市增添色彩[3]。
(二)在建筑屋顶中的应用
太阳能光伏技术也可以有效应用在建筑屋顶中,其可以通过光伏阵列式结构被安装在屋顶中,有效发挥安装位置优势,具体优势如下所示:第一,可以最大范围内的接收太阳辐射,不会受到其他物品的遮挡;第二,也可以作为屋顶本身的遮阳板、通风隔热屋面等装置,以此减少室内辐射,降低室内温度,且该材料也可以和屋面面积进行融合形成一种光伏组件,作为新的材料被使用,有效节约建筑成本,且在单位面积上也可以有效降低太阳能设施的建设成本,最终完善屋面各方面功能。光伏板的屋面安装要求不高,对方向和位置没有明确要求,但是其也会因为自身结构缺陷导致屋顶出现各种雨雪渗透的情况,对此需要科学解决,比如在一些寒冷地区或者屋顶容易积雪的区域,需要将光伏板设计成有一定坡度的形状,便于及时排出积雪。另外,光伏组件在和屋顶结合时也可以形成一种新的太阳能瓦系统,该系统是太阳能光伏电池和屋顶瓦片进行结合形成的一种新的产品,该材料的出现可以有效将建筑物和太阳能资源融为一体。该系统一般直接设置在屋顶上即可,不需要单独在屋顶上安装各种支架,太阳能瓦主要由多个小的光伏模块结合而成,其形状、尺寸、安装要求、结构等都和平板式瓦片是相同的[4]。
(三)在建筑天窗中的应用
在高层建筑中一般在屋顶都有开设各种天窗,其主要进行通风和采光,在屋顶的某一处设置天窗也可以有效接收太阳能辐射,为室内带来各种热量,并减少太阳光的直射,在当前人们也可以通过光伏系统特点来设计天窗,通过一种间接采光方式来减少在白天利用照明系统进行照明的次数,以此节约电能。对于这种光伏板式的天窗结构可以采用透明、半透明、不透明三种方法,通过其中的间隙来采光,对此在一些绿色建筑中也可以利用光伏板来直接代替原有的天窗,在具体修建天窗的过程中人们可以根据接收太阳光的程度来设计不同的形状。
三、结束语
太阳能光伏发电技术作为一种新的发电方法,其优势显著,功能强大,可以有效应用在绿色建筑中,有效发挥节电、节约材料、减低成本的作用,应用前景较好,太阳能本身就是一种清洁能源,该技术的应用可以有效满足国家关于建设环境友好型社会的基本要求。对此,建设行业在具体应用的过程中也需要加强研究,完善光伏发电系统,促使其和建筑物有效融合,最终推动建筑物的光伏一体化发展。
参考文献
[1] 王志刚, 祝秀娟. 太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用及其节能研究[J]. 建设科技, 2020(23):6.
[2] 魏志豪, 吴桢芬. 光伏发电技术在绿色建筑中的应用研究[J]. 通信电源技术, 2020, 37(15):3.
[3] 昊 孙, 玮佳 白. 浅析分布式光伏发电在建筑中的应用[J]. 2020.
[4] 沈亮, 张瑜, 刘斌. 太阳能光伏系统在绿色建筑中的应用研究与分析[J]. 2022(22).