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太阳能光伏电技术在建筑设计中的应用

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  摘要:能源是支撑人类在地球正常生活的基本物质。从过去的火能、水能以及风能到如今依傍高科技的生物质能、海洋能等等能源,都在不同时期为人类的发展作出了卓越的贡献。但是归根结底,一切可再生能源都是来自于太阳能,具体而言,人类通过特殊的方式将太阳能直接转化为所需求的能源形势并加以利用。譬如通过能源转换装置将太阳辐射能转换成热能利用,称之为太阳热能转换。本文接下来介绍的是一种太阳能光伏发电技术,它直接将太阳辐射能转换成电能,然后再投入到人类的正常使用中。由于光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的,因此又称太阳能光伏电技术。
  关键词:太阳能;光伏电技术;建筑设计
  一、关于太阳能光伏电技术
  众所周知,如果没有太阳,地球将陷入一片黑暗之中,也不会有春夏秋冬四季之说,这也直接说明了太阳能与人类的生存息息相关。由于地球上不可再生能源的储量有限,不断的开采并非长久之计,在众多科学家的共同努力下,太阳能逐渐走入了科学家的研究范围。由于太阳能可以持续提供清洁能源,这样就会减轻人类对传统不可再生能源的依赖,进而减少了传统不可再生能源所引起的环境污染,可谓一举两得。
  太阳能光伏电技术所带来的好处不言而喻,基本可以概括如下:首先,太阳能通过一定的转换之后,可以为人类的基础机械设备进行供电、供热、制冷以及照明等等,除此之外,还可以用来制造其它能源,譬如氢,它已是科学界公认的高能清洁燃料;其次,太阳能在地球的各个角落都有存在,丝毫不用担心太阳能枯竭的情况出现;最后,太阳能的利用效率还没有得到百分百的开发,但是已经为人类带来了可观的经济效益和环境效益。相信在今后太阳能的利用率能够有更进一步的提升。
  二、太阳能光伏发电的原理及系统组成
  太阳能光伏发电的基本结构如下:太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成。在整个发电过程中主要利用了半导体的光电效应,太阳能经过半导体制成的太阳能光电板,在经过一定的处理之后变为了直流电。然后再通过逆变器(电力调节器),这样就可以将直接得到的直流电转换成人类能够直接利用的交流电,在经过国家电网的配电系统运输到用电设备之上。但是在这个过程中,太阳能发电部门的管理人员必须做好能源的监测工作,一旦发现在用电需求量过大使得太阳能供能不足,应该立刻使用电网补充不足的电力。总而言之,太阳能光伏发电就是通过一定的化能转换装置将太阳能转换为人类能够直接利用的能源。
  三、太阳能光伏电产业的现状
  自进入21世纪以来,太阳能光伏电产业的发展脚步从未停滞,由于所带来的经济效益极为可观,而且几乎不会对人类的生活环境造成污染,所以称为了人类重点使用和开发的能源。显而易见,太阳能的迅猛发展,给人类带来了不容忽视的巨大经济效益。通过对2003年世界各种太阳能发电的数据统计分析可知:太阳能发电的主要国家是日本、美国以及欧洲各国,而这也是他们经济增长极为迅速的时候,可见太阳能提供了可再生能源,对于国家经济的发展有非常重要的意义。随着我国科学家的不断努力,积极吸取国外的先进经验,并不断开发新技术,我国的太阳能光伏发电技术也得到了迅猛发展,为国家经济的发展提供了便利。
  四、太阳能光伏电系统在建筑设计中的应用实例
  太阳能的利用一直是众多科学家争相讨论的问题,实质上,建筑工程设计师也需要实施考虑建筑施工与太阳能利用的平衡点,既保证建筑施工质量和美观效果,也能使得用户能够在正常生活中利用太阳能光伏技术来保障家用电器设备的正常运转。接下来笔者将详细介绍两种建筑设计中需要考虑的太阳能光伏电技术,以供广大人员参考。
  (一)直接在屋顶安装的模式
  这种模式在我国家庭用户中较为常见,由于安装过程便捷,而且家庭用电量并非十分巨大,所以受到了广大普通居民的一致好评,据统计,这种太阳能光伏电系统的安装模式在世界上也是应用最为广泛的。通过将太阳能光电板安装在建筑的屋顶,然后再利用太阳能光伏电技术,可以保障整个建筑群的正常供电,既节约了国家资源,使用起来也不用担心停电的问题使得工作学习生活出现问题。针对这种安装模式可以很大程度的降低传统能源的使用频率,减少对环境的污染。具体的安装结构在国外已经取得了非常大的成功。
  (二)墙面外挂模式
  对于某些建筑群而言,屋顶往往是有其他用处或者不可安装太阳能光伏电板,那么用户可以在建筑墙体外面加挂光电板,这样也能够达到太阳能发电的基本要求。由于在建筑施工过程中,工程设计师也会考虑绿色建筑技术,即保障建筑正常居住的情况还会考虑能源的使用情况,通过会考虑到太阳能光伏电系统和建筑结构如何有机结合在一起。具体来说,在阳光充足的墙面部分使用光电板,可以大幅提高太阳能的利用效率,而且在墙体上更加容易避免外界环境多太阳能光伏电板的腐蚀,间接提高了其使用寿命,而用户也能获得太阳能发电所带来的大量好处。所以我们必须在建筑设计之初就充分的考虑新技术和建筑设计的紧密结合,下面的例子中我们将看到一些成功的典范。在2005年末在德国新建成的Mont—Cenis学院同样全面的应用了太阳能光伏电技术,整个建筑的墙面和屋顶均使用了太阳能光电板作为建筑的围护结构。
  结语
  综上所述,太阳能在国家电网的支持下,能够为人类用电设备的正常运转提供一个有力保障。在建筑设备中,建筑人员务必要运用丰富的建筑理论知识和娴熟的施工技术,再结合具体的太阳能光伏发电技术来完成整个建筑工程的施工,这就是建筑工程质量的保障,也是对国家绿色建筑的积极响应,保障了居民生活水平,也减少了对环境的污染。太阳能光伏发电技术是一种具有广大发展潜力的高科技技术,太阳能也是一种持续可再生的清洁能源,电力产业的有关人员应该不遗余力的投身到太阳能光伏电技术的研究和开发过程中,为国家电网的高质量高效率运转提供有力保障。
  参考文献:
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  [4]黄柯.太阳能光伏电技术在建筑设计中的应用[J].绿色建筑,2008(10)
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