太阳能中高层建筑电气论文

1太阳能在建筑电气设计中存在的问题

在政策法规方面，太阳能建筑电气设计行业还没有出台系统行业标准，需尽快颁布实施国家标准，这样太阳能利用产品在生产、安装以及应用等方面才有法可依，有章可循；在技术方案方面，为了保证系统日后的正常使用，太阳能工程技术人员需提前考虑是否设计专用供电线路，而供电线路所需的原始的技术参数、工艺要求和辅助用电总容量，都应由建筑电气设计人员提供；在施工方面，太阳能技术人员在安装太阳能设备时，应与土建工程施工同步，这样既可达到低成本，也可起到高质量的效果；另外，要采取相应的防护措施，确保太阳能供电系统能长期使用。

2太阳能供电系统设计

目前，在中高层建筑中如大型超市、商场、医院、学校、车站、地下车库等众多的照明场合都需要白天用电，而且用电量相当高，尤其是在冬夏两季，如在冬季的雾霾天，白天也会形成用电高峰。而当前的太阳能照明系统大多是白天用蓄电池积蓄、存储电能，晚上通过控制器对电光源供电；这样的照明系统已经远远达不到用电需求，所以急需一种新型的光伏供电节能照明系统，不仅能在白天直接对电光源供电，同时，还可以把多余的太阳能存储下来，为夜间提供照明。

2.1太阳能光电原理

太阳能光电技术具有较高的成本，不像光热技术那么普及。太阳能发电系统的光电转化率可达到19%～35%，它由逆变器、控制器、蓄电池组成。其中，逆变器为太阳能光电技术的核心部件，它主要把直流电转换成交流电以供交流负荷使用。而控制器用来调节和控制所发的电能，既可把调整后的电能量直接送往直流负载或交流负载，还可把多余的能量送往蓄电池组存储，这样当负载需要更多的电，控制器又把蓄电池的电能送往负载。另外控制器可保护蓄电池不被过充电和过放电，保护蓄电池，同时并网市政供电系统，保证用户的正常用电。

2.2以太阳能为能源、LED为应用终端的公共照明系统设计

由于太阳能直接供应直流电，LED是以直流电工作，所以我们可以采用以太阳能为能源，LED为应用终端的公共照明系统。这种照明系统配置低、电路简单、成本低，大大提高了整个系统的性价比。太阳能和LED因具有相同的直流特质，可实现无缝整合，另外直流电力架构的伏安特性相对简单，非常适合在其之上建立分布式的能源应用系统。在中高层建筑群中，构建分布式太阳能系统，可充分利用原有线路以及闲置的空间来布置太阳能组件，为高层建筑中的普通应急照明系统、智能小区景观照明、地下车库等公共区域提供照明。同时，为使公共照明系统达到比较高的能效，可采用智能控制系统，实现有人时照明，无人时关闭照明或调至半亮状态。从经济效益来看，新建项目的回收时间小于3年，而在原有基础上改造时间也大概在3～5年左右，另外由于线路上传输距离短，对线路的要求低，可充分利用原有线路，大大降低了成本。以7层住宅楼道照明系统为例，目前，大多都在使用交流市电的白炽灯，其功耗大，如按1盏20W，1d工作2h来算，那么1个单元1年消耗市电大概105kW•h。就目前来看，在原有基础上只需投入500元左右就能实现7层的LED感应照明系统且不消耗市电，大大节约了电能。而采用太阳能直流架构将完全不再消耗市电，其综合效益远远超过传统技术，高层建筑中采用该系统可将蓄电池容量减少约50%，提高蓄电池的使用寿命和投入回收率，可见其经济效益和环保效益非常显著。太阳能应用在中高层建筑LED照明系统中的整体架构设计。分布式直流架构主要由控制器、太阳能组件和负载组成。分布式直流架构的设计和处理的优点在于配置灵活和组网方便，干线电流小，并且能够实现可靠性和冗余度高等优点，以期实现太阳能应用在LED照明系统中以更低廉的成本输出直流电力。太阳能应用在小区路灯和楼道LED照明系统中的设计。该系统由分布式控制器、分布式太阳能组件、分布式光伏电站、楼道照明及蓄电池组成。其中，分布式光伏电站为太阳能应用在小区路灯和楼道LED照明系统的核心部件。由于现代智能小区有着绿化面积大、建筑楼层数多的特点，所以在太阳能组件设计的时候，特别要注意太阳能光伏组件避免被绿植和建筑遮挡，而我们设计的分布式直流架构可以让此类问题得以解决，在实际安装和布置的过程中，可以灵活设计，保证太阳能供电组件能够无遮挡地正常工作，而在遮挡比较多的时候，挑选适当的位置设置分布式光伏电站，再接入分布直流总线，实现太阳能光伏组件正常足量的能源供应。分布式直流架构的灵活性和延展性优势，让其不仅在平面二维区域得到灵活布置，也可以在中高层建筑中，以及复杂的单体建筑中都可以实现其功能。

3结语

我国《财政部住房城乡建设部关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知》中提到，“切实提高太阳能、浅层低能、生物质能等可再生能源在建筑用能中的比重，到2020年，实现可再生能源在建筑领域消费比例占建筑能耗的15%以上。”中央也相继出台了《可再生能源示范城市与示范县补贴办法》。2011年广州市颁布的《广州市民用建筑节能管理试行办法》中提到，小区、村镇、绿地广场、风景区内的庭院灯、草坪灯应优先选用太阳能、LED等节能环保灯具。综上所述，大力发展太阳能技术是我国乃至全世界发展可再生能源，实现建筑能源管理的必然趋势。综合合理运用太阳能对于提高我国可再生能源应用比重，调整能源结构，节能减排等具有重大意义。就目前而言，以太阳能为能源、LED为应用终端的公共照明系统设计，在中高层建筑中逐渐得到广泛的应用。太阳能在我国中高层建筑电气设计领域中的应用水平还有待提高，利用太阳能进行建筑节能的意识有待加强。另外，采用太阳能的设计尽管前期投入较大，但其运行费用较低。我国正相继制定优惠政策，使其投入成本降低，鼓励设计人员在设计中多采用再生能源。

作者：贾宇向 宋艳 单位：河南广播电视大学