太阳能光伏建筑一体化应用概述

太阳能光伏建筑一体化应用概述
我国城镇化的发展，使建筑能源的消耗不断的增加。

我国作为一个幅员辽阔的国家，太阳能资源非常丰富，特别是建筑领域是太阳能光伏技术应用的主要组成部分。

通过利用太阳能光伏技术能够有效的解决建筑物的照明、景观等电力资源的需要，而且能够代替常规的能源，这对符合现代建筑和社会的发展趋势。

特别是随着可持续发展观念的不断深入，常规能源的不断消耗，太阳能光伏和建筑的结合--光伏一体化将逐渐得到人们的重视，在建筑领域得到广泛的应用。

1.太阳能光伏建筑一体化简介
太阳能光伏建筑一体化技术是将太阳能发电和建筑进行相结合的技术，不仅具有建筑围护的功能，同时也能够为建筑提供电能。

太阳能光伏建筑一体化不是简单的太阳能光伏和建筑的组合，它需要考虑到经济实用性、环保、节能、安全美观等综合性要求。

太阳能光伏放电技术作为现代建筑的有机组成部分，应当和建筑工程同步进行和施工以及管理。

太阳能光伏建筑一体化包括了理念、设计的一体化，以及一体化的安装等。

太阳能光伏建筑一体化可以分为独立光伏系统和并网光伏系统，并网光伏系统是和居民电力系统连接在一起，并且向电网输送电能的发电系统。

太阳能光伏建筑一体化结构设计示意图如下所示：太阳能光伏建筑一体化在西方先进国家已经得到了广泛的应用，而且其技术也在不断的完善。

太阳能光伏建筑一体化对于提高太阳能的利用效率，降低建筑物的能量消耗，实现建筑物的节能要求具有重要的意义。

近年来我国的太阳能光伏产业得到了快速的发展，为太阳能光伏建筑一体化系统的推广提供了良好的基础。

政府相关部门已经认识到了绿色能源的重要性，因此在城市中积极的推动光伏产业的发展。

太阳能光伏建筑一体化不仅能够有效的提高城市的科技含量，符合我国城市绿色生态的发展理念，同时也有利于提升城市的形象，提高人们的清洁能源意识和对可再生能源的认识。

太阳能光伏产业不仅能够有效的节约能源，而且对于我国经济的发展也提供了新的发展动力，从而进一步的推动我国的太阳能技术的发展。

2.太阳能光伏建筑一体化的应用分析
太阳能光伏建筑一体化技术具有一系列的优点，因此在许多国家和地区中得到了广泛的应用。

太阳能光伏建筑一体化是太阳能发电技术的重要应用，在太阳
能光伏建筑一体化技术中，太阳能电池板和建筑物集成在一起，而且作为一个独立的系统存在。

太阳能光伏建筑一体化是一种独特的光伏应用技术，传统的光伏发电技术解决方案都难以直接的应用到其中，需要解决一系列新的问题。

2.1太阳能电池板的方向和倾角的计算
在传统的太阳能光伏发电中，太阳能电池板的倾角最好和当地的纬度一致，但是在太阳能光伏建筑一体化系统中这种方法难以满足实际的需要。

主要是由于太阳能光伏建筑一体化系统容易受到气候和阴影遮蔽的影响，因此在计算太阳能电池板的倾角时需要考虑到其它的因素。

太阳能电池板容易受到周围建筑物和建筑本身设计的影响，因此阴影遮蔽问题比较严重，为了实现倾角的良好设计，在计算倾角上应当忽略遮蔽率比较大的季节。

太阳能光伏建筑一体化系统受到当地的气候影响也比较大，例如温度和降雨的影响，因此在设计的过程中应当考虑到气候因素对倾角的影响。

太阳能光伏建筑一体化不仅受到太阳能光伏发电本身因素的影响，也容易受到建筑本身设计的影响。

太阳能光伏建筑一体化系统作为建筑的重要组成部分，在倾角设计的过程中需要考慮到建筑学和美学的要求。

首都博物馆作为北京的标志性建筑，根据其特殊的建筑结构，在博物馆的屋顶安装了5000平方米的太阳能光伏发电装置，其结构示意图如下：
2.2阴影遮蔽因素的影响
太阳能光伏建筑一体化系统中的阴影遮蔽主要是由于电池板、建筑物以及其它建筑物等造成的，太阳能电池板受到遮蔽会严重的影响到整个光伏组件的发电能力。

太阳能电池板受到遮蔽使，其发电量远远低于正常工作状态下太阳能电池板的发电量。

导致这种现象的主要原因是由于太阳能本身辐射量的降低，同时还由于遮蔽部分太阳能电池板的不匹配损失。

太阳能组件中的电流也有可能由于遮蔽的因素而增大，导致部分组件受热损坏。

为了减少太阳能光伏建筑一体化受遮蔽的不利影响，应当采取一系列有效的措施。

例如在和建筑物进行同时设计的过程中，就应当减少系统受到阴影遮蔽的影响，在计算最优倾角时应当考虑到系统受到阴影遮蔽的影响。

近年来已经逐渐的开发了许多新型的太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池就是其中的代表，这种电池和传统的单晶硅以及多晶硅太阳能光伏组件相比，受到阴影遮蔽影响的因素更加的小，而且其造价也比较合理，因此在太阳能光伏建筑一体化系统中应当大力的推广。

3.太阳能光伏建筑一体化散热的影响
太阳能电池板在工作的时候一部分太阳能没有被转化为电能，这部分热量会导致太阳能电池温度升高，不仅会影响到系统的放电效率，同时也会影响到系统的性能和寿命。

在一般技术统计中，太阳能电池板的温度每升高1℃就会导致发电量下降0.35%；在太阳能光伏建筑一体化系统中，电池板作为建筑的组成部分，在电池板的两侧都没有散热的设施，因此其散热问题需要尽快的解决，这也是影响和制约太阳能光伏建筑一体化推广的重要因素。

为了解决太阳能电池板散热的问题，可以考虑在太阳能电池板背后增加流体通道，采用冷却水循环、自然通风等方式来带走多余的热量，这样多余的热量可以为建筑物提供额外的热水或者暖气。

根据散热流体的不同，散热方式可以分为风冷式和水冷式。

风冷系统相对比较简单，而且容易实施，其吸收的热烈可以储存起来便于冬天供暖使用。

风冷式散热系统的效率和通风管道的形状设计具有密切的关系，在实际应用中其散热效率比水冷式要低。

在通风道的设计时，可以采用粗糙面的方法来提高吸热能力；如果再加入褶皱板，那么其吸热能力可以提高数倍。

根据研究发现采用自然通风管道，可以有效的降低太阳能电池板的温度，从而提高其发电效率。

水冷系统的散热效率比较高，可以达到一半左右，可以提升系统发电效率6成左右。

因此水冷系统非常适合应用到对于热水需求比较大的建筑物中，但是水冷系统的结构比较复杂，造价也比较昂贵，因此影响了其使用和推广。

通过安装使用太阳能电池板散热系统，可以有效的降低建筑物表面的热烈，从而降低了建筑物的制冷负荷，对于改善建筑物内的温度具有积极的意义。

但是增加散热系统也需要一定的经济投入，其维护和管理工作也比较复杂，还需要进一步的研究。

结束语
在发展和应用太阳能光伏建筑一体化的过程中，还有不少的技术问题亟待解决，这对于太阳能光伏建筑一体化的推广以及太阳能光伏放电效率的提高都具有重要的推动意义。

在发展我国的太阳能光伏建筑一体化的过程中，应当因地制宜，结合当地的气候条件等，实现太阳能光伏建筑一体化系统的优化设计，提高系统的运行效率。

参考文献：
[1]易旷怡.太阳能光伏建筑一体化协同设计研究[D].北京交通大学，2013.。