城市住宅中光伏建筑一体化的应用

城市住宅中光伏建筑一体化的应用

巫红闯

河南培炬工程科技有限公司

摘要：在城市住宅建筑中，光伏建筑是非常重要的一部分，为发挥光伏建筑的作用，需加强光伏建筑一体化建设。因此，本文主要针对光伏建筑一体化的优缺点、城市住宅中光伏建筑一体化的应用要点进行分析，进一步福恩熙探究城市住宅中光伏建筑一体化的应用策略，期望能为城市住宅建筑的绿色节能化发展提供有利依据。

关键词：城市住宅；光伏建筑一体化；应用策略

    近年来，随着我国城市化建设不断加快，建筑能耗受到高度关注，使得光伏建筑一体化在城市住宅中的应用越加广泛，但是光伏建筑一体化在城市住宅中的应用缺乏经验，难以发挥光伏建筑一体化的优势。因此，有必要对城市住宅中光伏建筑一体化的应用进行探究，以便提出一些可靠的参考依据，促进光伏建筑一体化在城市住宅中的应用与发展。

1.光伏建筑一体化的优缺点分析

1.1优点

    （1）绿色能源。在应用光伏建筑一体化的时候，其能量来源就是太阳能，这一能源具有可再生、无污染的特点，可以有效降低能耗，控制碳排量，发挥出较好的环保节能效果。

（2）实现自给自足，降低输电中的损耗。在应用光伏建筑一体化的时候，可以有效提升能源的使用效率，通过就地发电来降低输电中的损耗，降低发电成本[1]。

（3）空间利用率高。在应用光伏建筑一体化的时候，无需使用额外的土地资源，可以对建筑外面的空间进行充分利用，使空间利用率得以提升。

1.2缺点

    （1）养护难度大。在应用光伏建筑一体化的时候，光伏组件的性能很容易受到外部环境因素的影响，特别是灰尘不断积累，使得光伏组件的运行受到影响。若是采用人工的养护方法，很难解决这一问题，这主要是因为光伏阵列比较繁杂，建筑的高度较大，使得光伏组件的清洁存在较大难度。

    （2）建筑物的防火性能有所减弱。在应用光伏建筑一体化的时候，光伏幕墙体现出较高的火灾风险，这主要是因为串接器及接线盒中的电弧易燃，使得建筑物发生火灾的概率大大提升。

    （3）成本较高。在应用光伏建筑一体化的时候，需要耗费较高的成本，其成本受到装机成本、光照状况、后期养护等各方面因素的影响，使得光伏建筑一体化的应用与发展受到影响。

2.城市住宅中光伏建筑一体化的应用要点分析

2.1光伏组件的合理选择

在城市住宅中应用光伏建筑一体化，需要对各种透光性、节能性的材料进行合理组合，使其能够在住宅上发挥出较好的作用，将收集起来的太阳能转化为建筑需要的电能，有效降低能耗，提高资源利用率。为发挥光伏建筑一体化的优势及作用，必须把握好相关要求，对光伏组件进行合理选择，明确复合材料性能要求，进一步满足建筑用户的发电需求。从材料层面来讲，设计人员对光伏构件、光伏幕墙、光伏采光顶进行使用的时候，既要对光伏组件的性能进行分析，也要对光资源进行考虑，确保设定好的目标能够实现。部分光伏组件能够用最短的时间对太阳能进行转化，使其变成建筑需要的电能，且太阳能吸收不受外部环境的干扰，能够提升城市住宅的发电效率。部分光伏组件在转化太阳能的时候，需要耗费大量的时间，对太阳能的吸收能力有待提升，无法保证发电效率。因此，必须对光伏组件的性能进行分析，结合实际情况对光伏组件进行选择，实现低耗、节能的目标[2]。

在应用光伏建筑一体化时，在选择光伏组件方面的要求较高，既要以最短的时间完成太阳能向电能的转化，也要符合住宅建筑的节能、低碳及绿色等各方面的要求，且体现出较好的保温功能，对住宅外观进行美化。同时，需要保证光伏组件的硬度及强度达到要求，防止出现光伏组件被损坏的情况，在保证材料使用寿命的同时，降低资源浪费。

与普通发电相比，光伏发电以太阳能作为主要的能量来源，将光伏组件作为基础，对太阳能进行转化，使其成为建筑需要的电能，满足建筑的用电需求。在应用光伏建筑一体化的时候，应考虑到各方面因素的影响。随着光伏技术的持续发展，出现了不同类型的光伏组件，且不同住宅的位置不同，表现出不同的太阳照射范围，必须根据住宅的地理特征，对光伏组件进行合理选择，有效提升城市住宅的发电效率。

2.2光伏方阵的合理设计

将光伏建筑一体化应用于城市住宅，必须将城市住宅的实际情况作为依据，合理布置光伏方阵。首先，城市住宅具有固定的位置，所以光伏方阵的位置也是固定的，必须根据住宅的实际情况，结合光伏方阵的特点、低耗与节能方面的要求，合理设置光伏方阵的位置。其次，在光伏阵列的设置时，必须对住宅的方位、太阳光的照射方向进行综合考虑，使光伏阵列能够吸收足够的阳光，提升电能的产量[3]。

3.城市住宅中光伏建筑一体化的应用策略分析

3.1在城市住宅屋顶中的应用

    城市住宅屋顶是接触太阳光面积较大的一个部分，能够为太阳光的收集提供良好的基础。在城市住宅建筑的持续发展下，住宅屋顶的形式不断变化，主要有坡屋顶、平屋顶、造型屋顶等，可以根据不同情况对光体建筑一体化技术进行灵活运用。从坡屋顶这一方面来讲，设计人员必须掌握坡屋顶的特点，选择复合式光伏组件、铺设支架式光伏阵列等方式，将光伏建筑一体化应用于住宅屋顶。同时，可以将住宅外围护结构与光伏构件有效结合，将住宅屋顶的功能扩展，以便发挥出更好的节能及发电效果。在应用复合式光伏组件的情况下，能够以最短的时间对太阳能进行转化，使其成为建筑需要的电能，可以充分满足城市住宅的用电需求。从平屋顶这一方面来讲，普遍都是采用支架式的光伏阵列，将光伏建筑一体化应用于住宅屋顶，使住宅室内的热负荷得以降低。同时，在设计光伏阵列的时候，可以与屋顶装饰相结合，使其发挥出一定的装饰作用。从造型屋顶这一方面来讲，设计人员需要充分了解住宅区域的具体情况，在保证美观性及日照效果的同时，对光伏阵列进行合理设计，合理增加构件、飘板等，使其能够符合住宅建筑的风格

[4]。

3.2在城市住宅立面中的应用

    将光伏建筑一体化应用于城市住宅，要求设计人员充分考虑到住宅的实际情况，既要保证住宅的美观性及日照效果，也要对光伏系统进行科学设计，确保光伏系统独立于建筑外围护结构。由于各个住宅的朝向不同，那么在住宅立面上布置光伏阵列的时候，必须对住宅朝向进行确定，对光伏板安装的方向进行合理设置。可以在住宅立面的墙壁上安装90°倾角的高效单晶硅光伏组件，对光伏板能够生产的电量进行计算，结合结算结果对光伏板的安装方法进行合理选择。围绕倾角完成计算，对不同方向的太阳能产能进行比较分析，从竖直及水平方面入手，对光伏阵列进行合理设计。此外，需要根据住宅建筑的风格及光伏发电的要求，对光伏组件进行合理选择，使其发挥出一定的装饰作用。

3.3在城市住宅阳台中的应用

    在城市住宅中应用光伏建筑一体化技术，阳台能够为光伏组件的安装提供一个较好的位置，可以带来较好的发电效果。设计人员必须对住宅阳台的结构特征进行了解，对布置光伏阵列的方法进行合理选择。将高效完成光伏发电作为目标，对墙面与光伏板形成的角度进行计算，将其保持在合理程度，保证阳台得到足够的光照，对光伏发电的效率进行提升，充分满足城市住宅的用电需求。在住宅阳台中应用光伏建筑一体化技术，能够进一步丰富住宅立面的材质及层次，将阳台的各项功能发挥出来，对太阳能进行吸收，并利用设备将其转化为建筑需要的电能，缓解电网运行的压力，确保用户的用电需求得到满足[5]。

3.4在城市住宅外遮阳板中的应用

    将光伏建筑一体化技术应用于城市住宅外遮阳板，可以发挥出较好的散热效果，进一步提高施工效率，常见的光伏外遮阳板包括了独立式光伏遮阳板和连接式光伏遮阳板，可以根据实际情况对其进行合理运用。从独立式光伏遮阳板这一方面来讲，主要就是将光伏支架与建筑表皮分离，两者不会直接连接，可以划分为垂直式和水平式，前者能够将光伏遮阳板使用到种植等各个场景，采用半透明的光伏电池，对住宅立面的采光效果进行提升；后者能够将光伏遮阳板使用到庭院遮阳，满足居民室外活动的生活需要。从连接式光伏遮阳板这一方面来讲，可以将光伏支架与建筑表皮直接连接，其安装过程比较简单。在设计住宅外光伏遮阳板的时候，必须考虑到住宅的实际情况，对光伏支架的距离进行合理设置，保持800毫米以上但不超过1500毫米的空间距离，使其起到较好的视觉效果。同时，需要对光伏遮阳板铺设的面积进行考虑，在保证室内光照及日常生活的情况下，对光伏组件进行合理设置。

4.结语

    综上所述，为促进光伏建筑一体化在城市住宅中的应用，需要提高对光伏建筑一体化的认识，掌握光伏建筑一体化应用要点，合理应用于城市住宅的屋顶、立面、阳台、遮阳板等各个部位，以此有效提高发电效率，进一步满足城市住宅的用电需求。

参考文献：

[1]崔宸玮,赵艳敏.太阳能光伏建筑在居民住宅上的应用[J].建材与装饰,2018(29):237-238.

[2]虞昂,明焱,陈淑琴,等. 杭州市城镇住宅太阳能一体化利用潜力分析[J].建筑科学,2022,38(12):152-159.

[3]黄斌,范伟锋.太阳能系统与装配式建筑一体化设计[J].中国房地产业,2020(30):178-179.

[4]王颖,徐晓燕,李晨玉,等.可再生能源建筑应用的常规能源替代量和替代比例研究[J].建筑科学,2020,36(6):100-105.

[5]陈斯迪.太阳能光伏发电技术及在农村地区住宅建筑上的应用[J].商情,2021(40):94-96.