Барилгын интеграцчилсан фото цахилгаан (BIPV) цахилгаан эрчим хүчний шилэн фасад нь анх 90-ээд онд зах зээлд гарч ирэх үед зүгээр л сайхан гоёл болон ашиглагдаж байсан ч одоо эрчим хүчний системүүд болон хөгжсөөр байна. Анхан шатанд архитекторууд эдгээр нарны эсүүдийг барилгын гоёл болгон ашигласан бөгөөд цахилгаан үүсгэхэд тулгуурлан ашигладаггүй байв. Гэвч 2015 оны үеээс энэ нь өөрчлөгдөв. Технологийн сайжруулалт нь шилэн BIPV модулиудыг нарны гэрлийг цахилгаан болгон хувиргах 12-16 хувийн хурдтайгаар ажиллуулж, хамгийн сүүлийн байдлаар Frontiers in Sustainable Cities сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар харах гэрлийн 30-50 хувийг нэвтрүүлэх боломжийг олгосон. Эдгээр системийн хамгийн сүүлийн хувилбарууд нь одоо олон барилгын түгээмэл ханын оронд тавигдаж байна. Европын даяар хийгдсэн зарим гайхамшигтай төслүүд нь тус бүрээрээ жилд метр квадрат бүрээр дунджаар 120 киловатт цагийн эрчим хүч үүсгэж байгааг харуулжээ. Энэ тоог харьцуулан үзвэл энэ хэмжээний цахилгаан нь барилгын халаалт, агааржуулалт, кондиционерийн хэрэгцээнээс дунджаар 35 хувийг нөхөж чадна.
Орчин үеийн BIPV шилэн технологи нь гурвалсан ашиг оноштой байдаг:
2025 он Сөхөх Эрчим Хүчний Тойм шинжилгээ нь хотын дотоодын байрны хувьд BIPV-ийн шинэчлэлт нь тусдаа нарны цахилгааны талбайгаас материал солих ашигтай байдлын улмаас 19% хурдан хөрөнгө оруулалтын буцаэгийг хангаж байгааг харуулсан. Энэ технологи нь мөн хотын дулааны арал үзэгдлийг бууруулдаг бөгөөд PV-ийн интеграцит фасад нь зун цагаар энгийн шилэнтэй харьцуулахад гадаргын температурыг 3–5°C бууруулдаг.
Хагас нэвтрүүлэгч BIPV цахилгаан шилэн фасад нь зайнд байрласан нарны элементүүд эсвэл нимгэн давхаргатай байдаг бөгөөд харагдах гэрлийн 15-40% нэвтрэх боломжийг олгодог бөгөөд цахилгаан үүсгэж байна. Энэ хослол нь олон архитекторуудыг албан байранд төлөвлөхдөө их дулаан үүсгэхгүйгээр хангалттай байгалийн гэрэл оруулах асуудлыг шийдвэрлэдэг. Materials Science сүүлийн жилээс хэвлэгдсэн судалгаанд вакуумт цонхтой эдгээр STPV модулийг судалжээ. Тэдгээрийн нарны дулаан оруулах коэффициент нь 0.28-0.35 хооронд байжээ. Энэ нь энгийн хоёр давхар цонхтой харьцуулахад 42% сайн байна. Түүнчлэн тэдгээрууд нь квадрат метр тутамд 80-120 ваттын хооронд цахилгаан үүсгэж чаддаг. Архитекторууд барилгын цаашдын хэсгүүдэд элементүүдийн нягтыг тохируулж болон гэрлийн өнгөлөг үүсгэх боломжтой бөгөөд барилгын ирмэг орчмын хэсгүүдэд гадаад хананаасаа 6 метр хүртэлх зайг хангадаг EN 17037 стандартын шаардлага хангана.
Орчин үеийн STPV системүүд дараах гурван үндсэн параметрийн тусламжтайгаар тэнцвэрт байдалд хүрдэг:
15 офисын барилгыг хамарсан Европын холбооны 12-сарын талбайн туршилтын дүнгээс үзэхэд цахилгаан хроматик давхаргатай STPV системтэй харьцуулахад бүслүүрийн ашиглалт нь 68%-иар буурсан байна.
STPV фасадын ажиллагааны үзүүлэлтүүд одоо энерги үйлдвэрлэлтэй хамт эзлэгчдийн хүчин зүйлсийг нэгтгэн харуулдаг:
| Тооноор | Стандарт | Хэмжилтийн багаж |
|---|---|---|
| Өдрийн гэрлийн автономи (DA) | талбайн 75%-д ≥50% | Радиансын үндсэн симуляцууд |
| Нэгэн зэрэг харьцаа | 0.4–0.7 | 0.8 м өндөрт байрласан лүкс метрүүд |
| Фотоэлектрик гаралтын тогтвортой байдал | улирал бүрд <15% хэлбэлзэл | Интернетийн зүйлсийн технологийг дэмжсэн бага инвертерүүд |
2024 онд Барилгын энерги судалгаа энэхүү судалгааны ажил нь оффисын барилгын шилэн фасадыг оновчтой болгоход тухайн барилгын гэрлийн автономи 32%-иар сайжирдгийг, мөн цонхны хэмжээг оновчтой тохируулах замаар нийтлэг BIPV-ийн энерги үүсгэх чадварын 85%-ийг хадгалж чаддэгийг тайлбарладаг.
BIPV цахилгаан эрчим хүчний шилэн фасадын талаар ярилцаж байгаа бол тэдгээрийг босоо байрлуулах үед ихэвчлэн нарны хувиргах үр ашиг 12-18 хувь байдаг. Энэ нь ерөнхийдөө аяган дээрх ФВ системүүдээс бага бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 15-22 хувь байдаг. Яагаад ингэж ялгаатай юм вэ? Үндсэндээ босоо гадаргуунууд нь хэвтээ гадаргуунуудын адилаар нарны гэрлийг ижил өнцгөөр авдаггүйгээс болоод байна. Гэвч надад надалгаа бий! Хоёр талын модулууд нь орчны барилгын гэрлийг ойлгож байгаа тусгалыг ашиглаж алдагдсан үр ашигийн бараг 19 хувийг сэргээхэд тусалж чадна. Мөн сүүлийн үед кадмит теллуридийн зузаан бүдүүвчийн технологид орсон сайжруулалтаар байдал илүү сайжирч байна. Эдгээр шинэ хөгжил нь босоо суурилуулалт нь одоо хотын орчинд налуу байрласан самбаруудын үйлдвэрлэх хэмжээний ойролцоогоор 84 хувийг үйлдвэрлэж байгааг илтгэнэ. Хэдэн жилийн өмнөх байдалтай харьцуулахад энэ нь маш гайхалтай дэвшрэл юм.
БНП-ийн тус талбайнуудыг өмнөд зүгт байрлуулах нь Европын төв хэсэгт зүүн эсвэл баруун зүгт чиглүүлсэн талбайнуудтай харьцуулахад жилд дунджаар 14% илүү энерги үйлдвэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн барилгачид ихэвчлэн хэд хэдэн чиглэлд панелуудыг байршуулдаг тул өдөр тутмын цахилгааны үйлдвэрлэлийн хэлбэлзлийг тэгш байлгах боломжийг олгодог. Эхлэлдээ бүтэн бүүлгийн зөв тооцоолол хийх нь маш чухал байдаг. Учир нь муу төлөвлөлт нь боломжит гаралтын 30% алдагдуулж болзошгүй юм. Жишээлбэл, хотын нягт хүрээлэн буй барилгатай холбоотойгоор цахилгааны үйлдвэрлэл 18-24% хүртэл буурч болохыг төсөөлөөд үз. Цаг агаарын өөр өөр нөхцөлд ажиллах чадварын хувьд БНП-ийн шилэн панелууд онцлог шинж чанараараа ялгагдана. Эдгээр панелууд гэрлиний хүч 1 м² тутамд 200 Вт байх үед ч ажиллагаагаа 80% үр ашигтайгаар үргэлжлүүлдэг бол энгийн цахиур панелууд ижил муу гэрэлтэй нөхцөлд 65-70% үр ашигтай ажилладаг.
2024 онд хийсэн судалгаанд европын 47 ширхэг БИФВ-ийн фасадтай цонхны байшин судалж, тэд жилд дунджаар метр квадрат тутамд 120 киловатт цагийн энерги үйлдвэрлэдгийг харуулсан. Тоонууд нэлээн хэлбэлзэж байв - скандинавын хойд хэсгийн байшингууд зөвхөн 85 кВтц/м²-ийг харин дундад тэнгисийн орчмын байшингууд 158 кВтц/м²-ийг хүрсэн. Эйндховений Хай-Тек Кэмпус дээр инженерүүд ч гэсэн амжилттай үр дүнг гаргасан. Тэдний тогтоосон систем нь зөвхөн таван сарын дотор 44 ширхэг фасад модулаас 1,630 кВтц гурван фазын цахилгаан энерги үйлдвэрлэсэн. Энэ амжилт нь модулиудын хоорондох зохиомол вентиляци хийх нь яагаад ийм чухал болохыг харуулж байна. Одоогийн хандлагыг үзвэл бүх шинэ суурилсан модулийн 38% нь одоо хоёр талын модулийг ашигладаг болсон. Роскилд хотын туршилтын талбай энэ давуу талыг баталж өгсөн. Вентиляцитай БИФВ системүүд нь вентиляцигүй системүүдтэй харьцуулахад 0.92 харин 0.85 ажиллагааны харьцаатай байв.
Барилгын цонхны BIPV цахилгаан шиллэг ханыг зохион бүтээх нь архитекторуудын дунд байгалийн гэрлийг хүрэлцэхүйц хэмжээгээр оруулж, цахилгааныг хүрэлцэхүйц хэмжээг гаргах асуудлыг шийдвэрлэхэд тулгамддаг. Барилгын оффисын байрлалах тухайн ханын гэрлийг нэвтрүүлэх чадвар 30-50 хувь байхад байгалийн гэрэл сайн орж ирнэ. Гэвч энэ нь энэ хэмжээний ханын PV үр дүн нь энгийн цуваа хэлбэрийн нарны самбарынхаа 15-25 хувь бага байдаг. Энэ тухай мэдээллийг Nature сэтгүүлд өнгөрсөн жил дэвшүүлсэн байдаг. Гэхдээ 2023 онд хийсэн параметрт загварын судалгаа сонирхолтой үр дүнгүүдийг харуулж байна. Судлаачид ханын загварыг өөрчлөх замаар энэ PV үр дүнгийн зөрүүг 27 хувь орчим бууруулж болохыг тогтоосон. Энэ нь нарны гэрэл улирал бүр өөрчлөгдөх байдлыг тооцоолон самбаруудыг зөв байрлуулж, дотоод орчинд тогтвортой гэрэлтүүлэх замаар хийгдсэн.
Цацрагийн хүчний элементүүдийг электрохромын шилтэй нэгтгэн интеграцлах шийдлүүд нь бодит цаг агаар болон байрны хэрэглээний загварын дагуу нэвтрэх чадварыг (10–70% хүртэл) ба налуугийн өнцгийг (±15°) тохируулдаг. Ийм системүүд нь хөндий орчинд туршилтын үед энергийн үйлдвэрлэлийн анхны түвшний 80%-ийг хадгалж байгаа бөгөөд өдөр тутмын гэрлийн автономийг хоёр дахин нэмэгдүүлдэг.
Европын байгууламжийн фасадын 40% нэвтрэх чадвартай модулууд нь дунджаар жилд кв.м-т 120 кВтц энергийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь барилгын энерги хэрэгцээний 30–35%-ийг хангахад хангалттай байдаг. Тус бүрдээ бүрэн дүүргэгдсэн модулууд нь кв.м-т 190 кВтц үйлдвэрлэдэг. Гэвч одоо амьдралд 60%-ийн нэвтрэх чадвартай модулууд нь амьд байх боломжийг 85%-иар нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь ашигтай зорилт болон цэвэр тэгшитгэлийн хоорондох зайг нарийсгаж байна.
Интеграцлагдсан фото цахилгаан шилэн фасадыг хоёр өнгөрт фасадын системтэй хослуулахад цахилгаан энергийн үйлдвэрлэл, барилгын дулаан болон гэрлийг удирдах чадварыг нэмэгдүүлэх хамтын ажиллагаа үүсдэг. Хоёр давхар шилний хоорондох зай нь дулааныг тусгаарлах үүрэг гүйцэтгэж, барилгын байршилд хамааран цахилгаан хөтөчдөд 6-25% хүртэл дулааныг бууруулдаг. Хөргөсөн панел нь цахилгаан үйлдвэрлэлийг сайжруулдаг бөгөөд температурын 10 хэм буурах нь үр ашгийг 1-2% -иар нэмэгдүүлнэ. Сүүлийн үеийн 2024 онд материалын гүйцэтгэлийг судалсан судалгаа нь энэ хосолсон системтэй барилгууд нь жилд дундаж орчин үеийн уур амьсгалтай бүс нутагт энгийн BIPV системээс 12-18% илүү цахилгаан энерги үйлдвэрлэдгийг харуулжээ. Барилгын загварчид барилгыг шинэ болон цэвэр хэвээр нь хадгалахыг хүсвэл энэ байрлуулалт нь шилний ард нэмэлт зай үүсгэдэг бөгөөд үйлчилгээг хялбар болгох, барилгын доторх агаарын урсгалыг удирдах боломжийг олгодог.
Орчин үеийн BIPV-DSF тохируулгын систем нь нарны дулааны орлуулалт ба дотоод орчны комфорт хоорондын тэнцвэрийг олж авахын тулд уялдаа холбоо бүхий гибрид агааржуулалтын стратегийг ашигладаг. Хятадын Хефэй хотын 2023 оны шинжилгээ нь BIPV-DSF системд динамик агаарын урсгалыг удирдах замаар хөргөлтийн ачааллыг нэг давхар бүрхүүлтэй системтэй харьцуулахад жилд 52.2% бууруулж чадсныг харуулсан. Үндсэн инновациудад орж байгаа нь:
Судалгаагаар эдгээр систем нь дунд өндөртэй оффисын барилгын жилдээ квадрат метр тутамд дунджаар 28-34 кВтц энергийг хэмнэдэг байна. Энэ нь 2025 оны Европын холбооны оюунлаг барилгын стандартад үндэслэлтэй юм. Харин энэ өгөгдөл нь ямар нэгэн хязгаар тавьж байгаа бөгөөд панелийн температурын хувьд тохиромжтой агаарын урсгалыг бий болгох явдал хүндрэлтэй байна. Гэвч шинэ урьдчилан таамаглах зохицуулалтын алгоритмын тусламжтайгаар барилга нь мөч хугацаанд тохируулга хийх боломжтой болсон. Энэ нь доторх хүмүүст илүү дотоод аюулгүй байдал олгох болон цахилгааны хамгийн их гаралтыг авах боломжийг олгодог.
BIPV цахилгаан шилэн фасадыг барилгын гадаа босоо хавтангийн хэсэгт интегралчилсан фото орлуулгын нарны элементүүдийг ашиглан цахилгаан хийх, мөн гадаад үзэмжийг сайжруулах зориулалттайгаар хэрэглэдэг.
BIPV фасадууд нь эгц байрлуулах үед 12-16 хувийн нарны энерги хувиргах үр ашигтай байдаг бөгөөд энэ нь стандарт дээврийн нарны хавтангаас бага байдаг. Гэсэн хэдий ч биднийг тойрсон орчин үеийн технологиудын дэвшлийн дүнд хоёр талын модуль болон сайжруулсан материалыг ашиглан тэдгээрийн үр ашигт чанарыг нэмэгдүүлсэн.
BIPV фасадууд нь энерги цахилгааны сүлжээнээс хамаарал багасгаж, нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг бууруулж, дулааны зохицуулалтыг сайжруулж хот суурин газрын урт зуурын тогтвортой байдалд хувь нэмрээ оруулдаг. Мөн тэдгээрууд нь хотын дулаарлын арал үзэгдлийг бууруулж, тусдаа нарны цахилгааны талбайгаас хурдан хөрөнгө оруулалтын өгөөжийг олох боломжийг олгодог.
Хагас нэвтрүүлэгч BIPV модуль нь харагдах гэрлийн нэгэн хэсгийг нэвтрүүлэн цахилгаан үүсгэдэг. Нарны элементүүдийн нягтыг тохируулах замаар архитекторууд барилгын дотор тод гэрэл болон хараа цонхны хялбар байдалд хүрэх боломжтой.
Тийм, BIPV фасадууд цаг агаарын өөрчлөлтөнд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь энерги үүсгэх чадварыг нь нөлөөлж болно. Хэдийгээр тэд бага нарны гэрлийн нөхцөлд ердийн цахиурын самбар байгууламжтай харьцуулахад илүү сайн ажилладаг.
Hot News2025-02-25
2024-11-27
2024-12-17
EN
