引言
在环境污染日益严重，能源危机不断逼近的今天，如何能够充分高效的利用清洁可再生能源成为了人们热议的话题。而太阳能作为一种免费的，取之不尽、用之不竭的能源而受到极大的关注，必将成为未来的主要能源之一。光伏建筑一体化技术，是应用太阳能发电的一种新概念。在建筑用能已占全国总能耗30%~40%的今天，利用光伏建筑一体化技术为建筑提供清洁能源必将具有广阔的发展前景。教学建筑作为量大面广的公共建筑，在应用光伏建筑一体化技术方面尤其独特的优势，并且得到了国家政策支持，根据国务院《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》，在《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》中明确提出优先支持学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。
1光伏建筑一体化技术简介
1.1分类
光伏建筑一体化就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。
1.1.1根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：
①BAPV，即光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵附着于建筑物的表面，建筑物仅作为载体起到支撑作用。
②BIPV，即光伏方阵与建筑的集成。这种方式是将光伏方阵作为一种建筑材料来使用，光伏方阵成为建筑物的不可分割的组成部分。
1.1.2根据电力运行方式的不同可分为两大类：
①独立运行。独立运行系统又分为直流负载独立系统和交流负载独立系统。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价高。
②并网运行。在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
1.2组成
一套基本的太阳能发电系统是由太阳能电池方阵、电源转换、控制系统、储能系统构成。
①太阳能电池方阵，是将太阳辐射能直接转换成电能的设施。
②电源转换包括逆变器和蓄电池两个部分。逆变器是将直流电转换成交流电的必不可少的设备，由于太阳能电池是直流电源，当负载是交流负载时，逆变器就发挥了其至关重要的作用。
③控制系统，主要为太阳能充放电控制器，是用于太阳能发电系统中，对整个系统实施过程控制的设备。
④储能系统，主要为蓄电池组，是将太阳能光伏方阵发出直流电贮藏起来，供负载使用。
1.3优势
①绿色能源。应用太阳能发电不会污染环境，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。同时它又是一种可再生能源。
②不占用土地。光伏组件可以有效的利用建筑维护结构表面，不需额外占用土地或增建其他设施。
③调节室内物理环境。由于光伏方阵安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。
2教学类建筑的使用特点
2.1数量及分布特点
教学类建筑包括中小学教学楼，大中专院校教学，教辅，实验等教学用房。由于我国实行九年制义务教育，且我国人口众多，因此教学建筑在全国的分布非常广泛，且数量众多。
2.2使用时间特点
我国的各级教学机构基本实行双休日及寒暑假制度，一年中有三个月的集中放假时间，且有50~52个双休日。大部分教学建筑的使用时间为早七点到晚二十三点之间，中小学校则更短些，一般为早七点到晚十九点，其他时间基本无能耗的要求。
2.3结构特点
教学类建筑一般多为90~120平方米的大空间，并且要求比较高的采光条件，多数教学类建筑会采用空间更为灵活的框架结构。框架结构的墙体部分相对来说更加灵活自由。
2.4环境特点
通常教学类建筑会有比较宽阔的校园环境作为其外部空间，一般教学楼都能够做到四面临空，且长边间距大于25米。
综合以上的教学类建筑的特点，可以看到在教学建筑中应用光伏建筑一体化技术，有其特有的优势，是具有广阔发展前景的。
3在教学类建筑中应用光伏建筑一体化技术的策略研究
3.1太阳能资源分布分析
我国幅员辽阔，太阳能资源较为丰富，但也存在着分布不均的情况，从表1可以看到，从接受太阳能辐射量的大小方面考虑，我国大致可以分为五个区，以一类地区年辐射总量最大，五类地区年辐射总量最小。总体看来我国大部分地区的太阳能资源较为的丰富，适宜于应用光伏建筑一体化技术作为解决建筑能耗的主要手段。少数太阳能资源略微匮乏的地区也可将光伏建筑一体化技术作为一项辅助手段解决部分能耗的来源问题。
3.2根据建筑所在地区采用不同技术
建筑所处地区若是太阳能资源丰沛的偏远的山区或农村，在利用光伏建筑一体化技术时，首先应采用离网光电蓄电系统（如图1所示）。该系统是一种常见的太阳能发电应用方式，由光伏组件，控制器，蓄电池组和逆变器组成，系统简单，适应性广。其优势在于不受地域限制，分散建设，就地发电，不需要架设远距离输电线路，安装简单方便，建设周期短。其次在光伏组件与建筑的组合上应采用BAPV方式，即光伏方阵与建筑相结合的方式。该方式对光伏方阵的力学性能要求较低，造价相对便宜。例如可以在屋顶及墙壁上安装光伏方阵，其蓄电池组的蓄电能力应较大，体积也可略大，由于偏远山区或农村的建筑密度较低，更有利于太阳能的收集和储存。
若建筑所处为建筑密度较高的城市，则首先采用并网光电蓄电系统，即将光伏阵列产生的能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向进入电网的发电系统。其优势在于降低了能量损耗及系统成本，对公共电网起到调峰作用，并且扩展了使用的范围。其次在光伏组件与建筑的结合方面应采用BIPV方式，即光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑的不可或缺的组成部分。其优势在于光伏组件与建筑的结合更紧密，占用空间小，更符合建筑的美观要求。
3.3根据建筑建设情况采用不同手段
对于既有的教学类建筑，可以利用现有的建筑屋顶、雨蓬、墙面加装光伏方阵，并根据具体情况确定采用离网或并网光电蓄电系统。
对于新建的教学类建筑，则应从规划及建筑设计阶段就将应用光伏建筑组件作为其重要的组成部分加以考虑。首先，在进行校园规划时，应考虑建筑的朝向以及楼间距等问题，尽可能争取南向，西南向，东南向等有利于利用太阳能的朝向范围，楼间距在考虑学校建筑设计规范中长边间距25米的最小要求之外，尚应满足朝阳面尽可能长的日照时间。在规划中建筑群体的不同方位、体形、间距、高低及道路网的布置，广场绿地的分布等都会影响规划区的微气候，影响建筑的日照和通风，影响到建筑的能耗。为合理的规划小区，确保每栋建筑的有效日照和最大的接收，太阳能可利用“太阳围合体”对建筑形态进行控制。“太阳围合体”方法是针对特定的区域空间，通过调整围合建筑的法线方向，使建筑在不遮挡临近建筑物日照的情况下达到最大的体积容量。其次，在建筑单体设计方面，除考虑建筑物的美观外，应将太阳能光伏组件与建筑构件有机集成，充分利用建筑的外墙、窗户及幕墙、屋顶、中庭、雨蓬、阳台、遮阳板等构件，形成全方位的太阳能光伏方阵。
3.4根据太阳能分布情况采用不同材料
从表一可以看到，我国的太阳能资源分布并不均匀，一、二、三类地区太阳能资源较为丰富，四、五类地区太阳能资源较差。根据地区间的太阳能资源的分布差异，可采用不同的太阳能电池技术。在太阳能资源丰沛的地区，可采用晶硅类电池，其又可分为单晶硅和多晶硅电池组件两种。晶硅类电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点。在太阳能资源相对匮乏的地区，则可采用非晶硅薄膜太阳能电池，其具有较好的弱光效应，成本相对于晶硅类太阳能电池低。但由于其原材料的稀缺性及毒性，其规模化生产有一定限制。
4目前的局限
尽管光伏建筑一体化技术有清洁、环保、低碳等优势，但也存在一些问题限制了它的发展。如造价高，一些经济欠发达地区无力使用；太阳能发电的电价成本较高，近年来虽已进入1元时代，但与电网电价相比，还是高了近一倍；太阳能光伏发电不稳定，受天气影响大，有波动性等。但我们相信随着科技的进步，国家经济的发展，这些问题必将得到解决。
5结语
光伏建筑一体化技术是利用太阳能的清洁，高效的新技术，其与教学建筑的结合将大幅度降低传统能源的消耗，具有广阔的发展前景，必将成为21世纪的主流节能方式。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳