太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用
【摘要】面对机遇与挑战并存的国际背景，太阳能光伏发电产业在我国新能源发展低碳经济的进程中处于重要地位。本文首先对太阳能技术做了概述，然后分析了太阳能技术在建筑节能中的应用。
【关键词】太阳能技术；建筑节能；热水；制冷；光伏
一、太阳能光伏发电技术概述
太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种转化技术，该技术的关键环节是太阳能电池板。太阳能电池经过串联后进行封装，形成大面积太阳电池组件，即光伏发电装置。目前，太阳能电池板主要有有单晶硅、多晶硅、非晶硅及薄膜电池等。
目前，太阳能光伏技术主要为太阳能光热利用与光电利用。太阳能光热利用通常指采暖与制冷。其中，大型供热工程属于太阳能高温利用，而居民生活热水供应属于低温利用；太阳能制冷技术，主要应用于太阳能制冷空调与太阳能通风降温系统中。
二、太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用
根据光伏方阵与建筑结合的紧密程度，通常将光伏建筑分为光伏建筑一体化（简称 BIPV）和光伏系统附着在建筑上（简称 BAPV）两种形式。
1、BAPV 应用形式
BAPV 是直接把封装好的光伏方阵安装在建筑物上，组成光伏发电系统。它的主要功能是发电，作为附着在建筑物上吸收太阳光的发电构件，与建筑物的功能不发生冲突，不会破坏或削弱原有建筑物的功能。
图 1 是 BAPV 应用的一种形式，利用建筑物屋面安装光伏发电系统。光伏发电系统纵向主支撑型钢采用 H 型钢，构造简单又具有一定的高度，使光伏电池板与建筑有一定的通风间距，可保证电池板背面温度不致过高，以免降低光电转换效率；横向承接型钢采用 C 型钢，既简化了施工工序，又解决了构件与线路间的连接问题，方便拆卸，有利于线路的检修。
图 2 是 BAPV 应用的另一种形式，利用建筑金属屋面安装太阳能光伏系统支架与太阳能光伏组件，太阳能光伏系统虽不具有建筑屋顶外围护结构的功能，但增加了建筑物的美感，且具有发电功能。
（二）BIPV 应用形式
BIPV 是太阳能光伏系统与建筑物同时设计、同时施工和安装，与建筑物形成完美结合。光伏方阵代替建筑物传统的建筑材料成为建筑物的构件，作为建筑物采光顶、外幕墙、外遮阳等结构的一部分，既具有发电功能，又兼顾节能降耗，同时光伏方阵的颜色与建筑物搭配协调，与建筑物完美统一。BIPV是完整意义上的光伏建筑一体化概念。
光伏建筑一体化建筑集发电、隔音、隔热、安全和装饰功能于一身，应用形式主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳、光伏雨蓬、光伏栏板等。
1、光伏幕墙
光伏幕墙是最能体现光伏建筑一体化在建筑中应用的一种形式。它通过在玻璃夹层中压入光伏方阵，组成双玻璃光伏组件融合到玻璃幕墙中，替代普通玻璃幕墙的玻璃材料，使玻璃幕墙集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体，为建筑带来额外的绿色概念，体现建筑的智能化与人性化的特点，代表着建筑光伏一体化技术在建筑中应用的最新发展方向。光伏玻璃幕墙作为建筑物的外围护结
构，直接吸收太阳能的辐射，可以避免幕墙表面温度过高，减小室内外温差，有效地降低空调能耗。但光伏幕墙由于其光伏方阵安装在垂直幕墙面上，偏离了吸收太阳能的最佳角度，光伏方阵的输出功率偏低。
2、光伏采光顶
光伏采光顶是光伏建筑一体化在建筑中应用的最佳形式，它克服了光伏幕墙偏离吸收太阳能的最佳角度的不足，将光伏方阵安装在光照好、周围无高大建筑物遮挡的地方，并将光伏发电系统作为建筑物屋顶结构的一部分，能更有效地收集太阳能，光伏方阵的输出功率较高。目前，市场上已开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，进一步满足了采光顶的采光要求。光伏采光顶与光伏幕墙相比，能更有效地降低太阳光对建筑物的辐射，实现遮阳、节能。
3、光伏遮阳
光伏遮阳是在建筑的遮阳板上安装高转换率的光伏方阵，遮阳板不但遮挡阳光，而且具有发电功能。光伏遮阳有自动跟踪和固定两种类型，固定光伏遮阳是根据建筑物的地理位置设计最佳的朝阳角度，有效地收集太阳能；自动跟踪光伏遮阳是根据太阳高度角、方位角的变化，自动跟踪最佳的朝阳角度，从而最有效地收集太阳能。
三、太阳能光伏发电系统在建筑节能中的推广与应用
目前，太阳能科技发展趋势包括以下两种，即太阳能光电技术与太阳能光热技术相结合，太阳能综合技术与建筑相结合。太阳能建筑一体化是未来建筑发展
的主要形式，它将为人类带来崭新的生活方式。当前，太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，例如，北京奥运会、上海世博会、大型加油站、公园等。太阳能光伏发电系统的推广与应用使人类的生活方式更绿色、环保、低碳，以更好的实现可持续生态环境。
2、2010 年上海世博会，中国馆、主题馆、世博中心、演艺中心等安装的太阳能光伏发电系统总装机容量超过 4.68 兆瓦，一天的发电量相当于 150 户居民一个月的生活用电量。太阳能光伏发电带来的“阳光世博”也充分展示了我国太阳能利用的技术水平，极大地推动了我国太阳能相关产业的发展。
结 语
综上，太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用前景广阔。由于太阳能自身的优势，以及国家对节能环保的提倡，相信在不久的将来，建筑业会充分利用太阳能光伏技术，使太阳能与建筑成为有机的整体，面向一体化建筑，实现节能效果。