Շինություններում ինտեգրված ֆոտովոլտային (BIPV) ապակեպատերը սկզբում ուղղակի գեղարվեստական դեկորացիա էին հանդիսանում, երբ առաջին անգամ շուկայում հայտնվեցին 90-ականներին, սակայն հիմա դրանք վերածվում են իրական էներգետիկ համակարգերի: Սկզբում ճարտարապետները հիմնականում այդ արեգակնային մոդուլները օգտագործում էին շենքերի դիզայնի համար, քան իրական էներգիայի աղբյուր համարելով դրանք: Բայց 2015 թվականին ամեն ինչ փոխվեց: Այդ տարին տեխնոլոգիաների բարելավման շնորհիվ ապակեպատերի BIPV մոդուլները կարողացան արեգակնային ճառագայթները վերածվել էլեկտրաէներգիայի 12-ից 16 տոկոս արդյունավետությամբ, ընդ որում ապակին թույլ էր տալիս անցնել տեսանելի լույսի 30-ից 50 տոկոսը՝ ըստ վերջերս հրապարակված հետազոտության Frontiers in Sustainable Cities հրատարակության կողմից: Ամենանոր տարբերակները արդեն փոխարինում են շենքերում ավանդական կախովի պատերին: Եվրոպայում որոշ հզոր նախագծեր ցույց են տվել, որ այդ նոր տեղադրումները գրասենյակային շենքերում տարեկան մեկ քառակուսի մետրից արտադրում են մոտ 120 կիլովատտ-ժամ էլեկտրաէներգիա: Այդ թվի մասին մտածելու համար, այդ քանակը կարող է ծածկել շենքերի կարիքների մոտավորապես 35 տոկոսը՝ տաքացման, օդափոխման և կլիմայական համակարգերի համար:
Ժամանակակից ԲԻՊՎ հզոր ապակին ապահովում է եռակի առավելություններ.
2025 թ. Վերականգնվող Էներգիայի Ակնարկներ վերլուծությունը ցույց տվեց, որ քաղաքային գրասենյակներում BIPV վերակառուցումները հասնում են ներդրումների վերադարձին 19% ավելի արագ, քան առանձին արեգակնային սարքերը՝ մատերիալների փոխարինման շնորհիվ: Տեխնոլոգիան նաև լուծում է քաղաքային ջերմային կղզիների հարցը, քանի որ ֆասադները, որոնք ինտեգրված են ֆոտովոլտային համակարգերով, ցույց են տալիս 3–5°C ցածր մակերեսի ջերմաստիճան, համեմատած սովորական ապակիների հետ ամառային պայմաններում:
Կիսաթափանցիկ BIPV էլեկտրական ապակու ճակատները ներառում են կամ հեռացված արեւային բջիջներ, կամ էլ թույլ շերտեր, թույլ տալով տեսանելի լույսի 15-ից մինչև 40 տոկոսը անցնել, մինչդեռ էլեկտրաէներգիա է արտադրվում: Այս համադրումը լուծում է այն խնդիրը, որի հետ շատ ճարտարապետներ դեմ են կանգնում՝ աշխատասենյակների նախագծման ժամանակ բնական լույսի բավարար քանակությունը պահպանելու և շենքի ներսում չափից ավելի շատ ջերմություն չկուտակվելու հարցում: Անցյալ տարի հրատարակված հետազոտությունը «Materials Science» ամսագրում վերլուծում էր այս STPV մոդուլները վակուումային ապակու հետ և գտնում էր, որ դրանց արժեքները արեւային ջերմության ստացման գործակցի տիրույթում տատանվում է 0.28-ից մինչև 0.35: Սա իրականում 42 տոկոսով ավելի լավ է, քան սովորական կրկնակի ապակեպատերը: Նույն ժամանակահատվածում դրանք կարողանում են արտադրել 80-ից մինչև 120 վատտ էլեկտրաէներգիա քառակուսի մետրի վրա: Երբ ճարտարապետները կարգավորում են բջիջների խտությունը շենքի շրջանակի տարբեր մասերում, նրանք իրականում կարող են ստեղծել հետաքրքիր լույսի նախշեր, որոնք բավարարում են EN 17037 պահանջներին՝ ապահովելով բնական լույսը շենքի եզրերից վեց մետր խորասույզ տիրույթներում:
Ժամանակակից STPV համակարգերը օպտիմալ հավասարակշռություն են ապահովում երեք հիմնարար պարամետրերի միջոցով.
Էլեկտրոքրոմատիկ միջարկումներով հարմարվող STPV համակարգերը ցույց տվեցին բլինդակների օգտագործման 68% կրճատում ստատիկ լուծումների համեմատ, ըստ ԵԱՀ-ի 12-ամսյա փորձարկման 15 գրասենյակային շենքերում:
STPV ճակատների արդյունավետության չափանիշները հիմա միավորում են էներգետիկ արտադրողականությունը և սպառողակենտրոն ցուցանիշները.
| Մետրիկ | Համեմատական ցուցանիշ | Չափման գործիք |
|---|---|---|
| Արտադրողական ապահովագրություն (DA) | ≥50% 75% հատակի տարածքում | Radiance-հիմնված սիմուլյացիաներ |
| Համաչափության հարաբերակցություն | 0.4–0.7 | Լյուքս մետրեր 0.8մ բարձրության վրա |
| Ֆ/Վ Արտադրողականության կայունություն | <15% տատանումներ սեզոնների ընթացքում | IoT-ի հնարավորություններով օժտված միկրոինվերտորներ |
2024-ին Շենքերի էներգետիկ հետազոտություն այս աշխատանքը ցույց է տալիս, թե ինչպես են ապարանքները ստանում 32% ավելի բարձր օրական լույսի ինքնաբավություն, քան սովորական ապակեպակետը, միևնույն ժամանակ պահպանելով ամբողջական BIPV-ի էներգիայի արտադրողականության 85%՝ ինտելեկտուալ պատուհանի և պատի հարաբերակցության (WWR) ճիշտ կարգավորման շնորհիվ:
Երբ խոսքը վերաբերում է BIPV էլեկտրական ապակու ճակատներին, սովորաբար դրանք հասնում են մոտ 12-ից 18 տոկոս արդյունավետության, երբ տեղադրվում են ուղղահայաց: Իրականում դա ցածր է այն ցուցանիշից, ինչը տեսնում ենք տանիքի վրա տեղադրված ֆոտոէլեկտրական համակարգերից, որոնք սովորաբար տատանվում են 15-ից 22 տոկոսի սահմաններում: Ինչու՞ է տարբերություն կա: Հիմնականում այն պատճառով, որ ուղղահայաց մակերեսները արևի ճառագայթները չեն ընդունում նույն անկյան տակ, ինչ հորիզոնական մակերեսները: Սակայն կա հույս: Երկկողմանի մոդուլները կարող են օգնել վերականգնել կորցրած արդյունավետության գրեթե 19 տոկոսը՝ օգտագործելով շրջապատող շենքերից անդրադարձված լույսը: Բացի այդ, վերջերս իրավիճակը ավելի է բարելավվում կադմիումի տելուրիդի բարակ թիթեղների տեխնոլոգիայի բարելավման շնորհիվ: Այս նոր մշակումների շնորհիվ ուղղահայաց տեղադրումները այժմ քաղաքային պայմաններում արտադրում են մոտ 84 տոկոս էլեկտրաէներգիա՝ համեմատաբար օպտիմալ անկյունով տեղադրված սարքերի հետ: Իսկապես ակնառու առաջընթաց՝ հաշվի առնելով այն, թե որտեղից էինք սկսել մի քանի տարի առաջ:
Հարավ նայող BIPV ճակատները Կենտրոնական Եվրոպայում արտադրում են տարեկան մոտ 14% ավելի շատ էներգիա, քան արևելք և արևմուտք նայողները: Սակայն շատ ժամանակակից շենքեր այժմ մի քանի ուղղություններով են ներառում սալեր, որպեսզի հավասարեցնեն օրական էլեկտրաէներգիայի արտադրության տատանումները: Նաև շատ կարևոր է սկզբից ապահովել ճիշտ ստվերավորումը, քանի որ վատ նախագծումը կարող է հանգեցնել մոտ 30% հնարավոր արտադրության կորուստի: Մտածեք այս կերպ. միայն շրջակա շենքերը կարող են կրճատել արտադրությունը 18-24% խիտ բնակավայրերում: Առաջադրանքների դեպքում տարբեր եղանակային պայմաններում BIPV ապակին նույնպես առանձնանում է: Այդ սալերը շարունակում են աշխատել մոտ 80% արդյունավետությամբ, նույնիսկ երբ արևային լույսը նվազում է 200 Վտ/մ², ինչը գերազանցում է սովորական սիլիցիումե սալերի արդյունավորությունը, որոնք սովորաբար տատանվում են 65-70% նման մթության պայմաններում:
2024 թվականին Եվրոպայում կատարված հետազոտությունն ուսումնասիրել է 47 գրասենյակային շենքեր, որոնք ապահովված էին ԲԻՖ (BIPV) ճակատներով և հաստատվել է, որ դրանք տարեկան միջին հաշվով արտադրում են շուրջ 120 կՎտ·ժ մեկ քառակուսի մետրի վրա: Այնուամենայնիվ, թվերը մի քանի չափով տատանվում էին՝ շենքերը հյուսիսային Սկանդինավիայում միայն 85 կՎտ·ժ/մ² էին ապահովում, իսկ հարավում՝ Միջերկրական ծովի շրջանում, ցուցանիշը հասնում էր 158 կՎտ·ժ/մ²-ի: Էյնդհովենի բարձր տեխնոլոգիաների կամպուսում նույնպես հաջողակ արդյունքներ էին ստացվել: Դրանց կառուցվածքը ընդամենը հինգ ամսվա ընթացքում 44 ճակատային մոդուլներից արտադրում էր 1630 կՎտ·ժ փոփոխական հոսանք: Այս հաջողությունը ցույց է տալիս, թե ինչպես է ճիշտ միջանցքի օդափոխությունը ազդում է էներգիայի համապատասխան արտադրության վրա: Ներկայիս մտտույցների հիման վրա նոր տեղադրումների շուրջ 38%-ը այժմ օգտագործում է երկկողմանի մոդուլներ: Ռոսկիլդեում, Դանիայում, փորձարկման կենտրոնը կոնկրետ ապացույց է տալիս այդ առավելության մասին: Այդտեղ օդափոխվող ԲԻՖ համակարգերը ցուցադրում էին արտադրողականության 0.92 հարաբերակցություն, մինչդեռ առանց օդափոխության նմանատիպ համակարգերը միայն 0.85 ցուցանիշ էին ցույց տալիս:
Ճարտարապետների համար մեծ մարտահրավեր է ներկայացնում այն հանգույցը, որտեղ անհրաժեշտ է ճիշտ հարաբերակցություն գտնել բնական լույսի թույլատվության և էլեկտրաէներգիայի անհրաժեշտ քանակության արտադրության միջև՝ նախագծելով BIPV հոսանքային ապակիների մասիվներ: Երբ շենքերն ունեն ավելի բարձր թափանցիկություն՝ 30-ից մինչև 50 տոկոս գրասենյակային տարածքներում, դա անշուշտ ապահովում է ավելի լավ բնական լուսավորություն, սակայն համեմատաբար կորցնում ենք 15-ից մինչև 25 տոկոս ֆոտովոլտային արդյունավետություն՝ սովորական պինդ արևային սալերի հետ համեմատ: Սա հաստատված է անցյալ տարի Nature-ում հրապարակված հետազոտություններով: Ամենուղի, 2023 թվականի պարամետրային մոդելավորման ուսումնասիրություններից մեկը ցույց տվեց որոշակի հետաքրքիր արդյունքներ: Գիտնականները հայտնաբերեցին, որ ճակատային մասերի նախագծման մեջ փոփոխություններ կատարելով կարող է այդ արդյունավետության տարբերությունը փակել մոտ 27 տոկոսով: Դա իրականացվեց սալերի տեղադրման ռացիոնալ կազմակերպմամբ՝ հաշվի առնելով արևի ճառագայթման փոփոխությունը տարվա տարբեր եղանակներին և ապահովելով ներքին տարածքների հավասարաչափ լուսավորությունը:
Նոր լուծումները միաձուլում են էլեկտրոքրոմատիկ ապակիներ միկրոհետագծման ֆոտովոլտային բջիջների հետ, որոնք կարգավորում են թափանցիկությունը (10-70% սահմաններում) և թեքման անկյունները (±15°)՝ համապատասխան եղանակային և տիրույթի օգտագործման իրական ժամանակի պատկերին: Ըստ Նորդյան գրասենյակային միջավայրերում արված փորձարկումների՝ այդ համակարգերը պահպանում են սկզբնական էներգիայի 80% արդյունքը՝ միաժամանակ կրկնապատկելով օրական լույսի ինքնավարությունը ամպային կլիմայում:
Եվրոպական գրասենյակային ճակատների համար 40% թափանցիկությամբ մոդուլները միջինը ապահովում են 120 կՎտ·ժ/մ²/տարի, որը բավարար է շենքի էներգիայի 30-35% պահանջարկը բավարարելու համար, մինչդեռ լիովին անթափանց մոդուլները արտադրում են 190 կՎտ·ժ/մ²/տարի: Սակայն, առաջադեմ օպտիկական ծածկույթները այժմ թույլ են տալիս 60%-անոց թափանցիկ մոդուլներին հասնել անթափանց սալերի արդյունքների 85%-ին, նվազեցնելով էսթետիկ ձգտումների և զրոյական էներգիայի թիրախների միջև եղած տարբերությունը:
Երբ ամբիոնային ֆոտովոլտային ապակին միացվում է կրկնակի կեղևի համակարգերին, ստեղծվում է համագործակցություն, որն իրականում բարելավում է արտադրվող էներգիայի քանակը և շենքերի կողմից ջերմության ու լույսի կառավարումը: Այդ կրկնակի կեղևի համակարգերի ապակիների միջև եղած տարան աշխատում է որպես մեկուսացում, որն ընկճում է արեւային վահանների ջերմակայունության աճը մոտ 6-ից 25 տոկոսի չափով՝ կախված շենքի տեղադրման վայրից: Ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող վահանները նաև ավելի լավ էլեկտրաէներգիայի արտադրություն են ապահովում, քանի որ ջերմաստիճանի ամեն 10 աստիճան անկումը կարող է բարելավել արդյունավետությունը մոտ 1-2%: Վերջերս 2024 թվականին իրականացված ուսումնասիրությունը նյութերի արդյունավետության վերաբերյալ ցույց տվեց, որ շենքերը, որտեղ կիրառվում է այս համակցված համակարգը չափավոր կլիմայական պայմաններում, տարեկան արտադրում են մոտ 12-18% ավելի շատ էներգիա, քան սովորական BIPV համակարգերը: Նախագծողների համար, ովքեր ցանկանում են պահպանել շենքերի ժամանակակից և մաքուր տեսքը, այս դասավորությունը նաև տալիս է ապակու հետևում գտնվող լրացուցիչ տարանք, որն ավելի հեշտ է դարձնում սպասարկումը և օգնում է կառավարել շենքի միջով օդի շրջանառությունը:
Ժամանակակից BIPV-DSF կառուցվածքները օգտագործում են ճկուն հիբրիդ օդափոխության ռազմավարություններ՝ արեգակնային ջերմության մուտքի և ներքին հարմարավետության հավասարակշռման համար: Չինաստանի Հեֆեյ քաղաքում գտնվող գրասենյակային աշտարակների 2023 թվականի վերլուծությունը ցույց տվեց, որ BIPV-DSF համակարգերում դինամիկ օդի հոսքի կառավարումը ամենամյա հովացման բեռնվածությունը 52,2%-ով կրճատել է միակ կեղծ կամ մյուս տարբերակների համեմատ: Հիմնարար նորամուծություններից են՝
Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այդ համակարգերը միջին հարթակների գրասենյակային շենքերում էներգաօգտագործման ինտենսիվությունը (EUI) 28-ից մինչև 34 կՎտ·ժ կրճատել են տարեկան մեկ քառակուսի մետրի վրա համաձայն ԵԱ Սմարթ Բիլդինգ ստանդարտների 2025 թվականից: Այնուամենայնիվ, դեռևս որոշ խոչընդոտներ կան, մասնավորապես՝ տարբեր սալիկների ջերմաստիճանների համար ճիշտ օդափոխության ցուցանիշներ ստանալու հետ կապված: Սակայն իրավիճակը բարելավվում է նոր կանխատեսողական կառավարման ալգորիթմների շնորհիվ, որոնք թույլ են տալիս շենքերին անմիջապես ճշգրտումներ կատարել: Դա նշանակում է ներսում գտնվող մարդկանց համար ավելի լավ հարմարավետություն, ինչպես նաև միաժամանակ առավելագույն հզորության արտադրություն:
BIPV էներգետիկ ապակու ճակատները նախատեսված են շենքերում էսթետիկ նպատակների և էներգիայի արտադրության համար: Դրանք ֆոտովոլտային արեգակնային մարտկոցներ են ինտեգրում շինարարական նյութերի մեջ, ապահովելով էլեկտրաէներգիա, մինչդեռ պահպանում են տեսքի հարուստ դիզայնը:
ԲԻՊՎ ճակատները սովորաբար արտադրում են արևային էներգիայի 12-ից 16 տոկոսանոց արդյունավետություն, երբ ամրացված են ուղղահայաց, ինչը ցածր է սովորական տանիքային արևային սարքերի արդյունավետությունից: Սակայն, առաջընթացներ, ինչպիսիք են երկկողմանի մոդուլները և բարելավված նյութերը, զգալիորեն բարելավել են դրանց արդյունավետությունը:
ԲԻՊՎ ճակատները նպաստում են քաղաքային կայուն զարգացմանը՝ նվազեցնելով էներգացանցի կախվածությունը, իջեցնելով ածխաթթվի արտանետումները և ապահովելով ավելի լավ ջերմային կարգավորում: Նրանք նաև նվազեցնում են քաղաքային ջերմային կղզիների ազդեցությունը և ավելի կարճ ժամանակում վերադարձնում ներդրումները համեմատած առանձին արևային տարածքների հետ:
Կիսաթափանցիկ ԲԻՊՎ մոդուլները օպտիմալացնում են բնական լույսը՝ թույլ տալով տեսանելի լույսի մի մասն անցնել, մինչդեռ արտադրում են էլեկտրաէներգիա: Արևային բջջի խտությունը կարգավորելով՝ ճարտարապետները կարող են ապահովել շենքերում օպտիմալ բնական լույս և տեսողական հարմարավետություն:
Այո, եղանակային փոփոխությունները ազդում են BIPV ճակատների վրա, ինչը կարող է ազդել դրանց էներգետիկ արտադրողականության վրա: Չնայած այդ, դրանք սովորաբար ավելի լավ են աշխատում քիչ արևոտ պայմաններում, քան սովորական սիլիկոնե սալերը:
Hot News2025-02-25
2024-11-27
2024-12-17
EN
