Რა არის BIPV მზის პანელების მიმაგრების დაყენების რჩევები?

BIPV-ის გაგება: როგორ განსხვავდება ტრადიციული მზის პანელების მიმაგრებისგან

Შენობაში ინტეგრირებული ფოტოვოლტაიკის (BIPV) მზის პანელების მიმაგრების სისტემების განსაზღვრა

Შენობაში ინტეგრირებული ფოტოვოლტაიკა, მოკლედ BIPV, ძირეულად თავის თავში აქცევს შენობის ნაწილებს ელექტროენერგიის გენერატორებად. წარმოიდგინეთ სახურავები, გარე კედლები, თუნდაც ფანჯრები ხდება ელექტროენერგიის წყაროები, არა მხოლოდ მხოლოდ გარეგნული სახის ან დაცვის მიზნით. ეს სისტემები განსხვავდებიან იმ სტანდარტული მზის პანელებისგან, რომლებიც ჩვენ ვხედავთ სახლების ზემოთ მეტალის ჩარჩოებში დამაგრებულს. ნაცვლად ამისა, ისინი ფაქტობრივად ჩანაცვლებენ ჩვეულებრივ საშენ მასალებს, როგორიცაა გარდამტეხი ან ფანჯრის მინა, არ შეამსუბუქონ შენობის მდგრადობა. აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტმა გამოიკვლია ეს საკითხი და აღმოაჩინა რაღაც საინტერესო: როდესაც შენობები საწყის ეტაპზე ინტეგრირებენ ეს ენერგიის წარმოების ელემენტებს, ისინი ეკონომიას უწევენ მასალებზე და სივრცის უკეთ გამოყენებას იმის შედარებით, თუ ვინმე შემდეგ დაბრუნდება მზის პანელების დასამაგრებლად, როდესაც ყველაფერი უკვე აშენებულია. მათი კვლევა აჩვენებს დაახლოებით 23%-იან გაუმჯობესებას სივრცის გამოყენებაში ტრადიციული რეკონსტრუქციის მიმართ.

BIPV-სა და რელსურ მზის გამყენებს შორის ძირეული განსხვავებები

Შენობაში ინტეგრირებული ფოტოვოლტაიკური სისტემები (BIPV) ამცირებს დამატებითი მიმაგრების მოწყობილობების საჭიროებას, რადგან მზის ელემენტები პირდაპირ ინტეგრირებულია შენობის წყალგამძლე ნაწილებში. ეს ბევრად უკეთესად გამოიყურება იმ მძიმე რელსურ სისტემებთან შედარებით, რომლებიც უმეტეს შემთხვევაში სახურავებზე ხვდება, ამასთან მოგვარებს ცხელი გადაცემის პრობლემებს, რომლებიც ხასიათდება ჩვეულებრივი მზის პანელებისთვის. მონაცემების თანახმად, რომლებიც წლის წინ გამოქვეყნდა ჟურნალში Renewable Energy Focus, ასეთი ინტეგრირებული სისტემები შეიძლება დაზოგოს 18-დან 24 პროცენტამდე დანახარჯებში მომჭირნეობის დროს, რადგან მშენებლებს არ სჭირდებათ ცალკე გენერატორული კომპონენტების მონტაჟი შენობის ძირეული ნაგებობის დასრულების შემდეგ.

BIPV-ს ფუნქციონალური ინტეგრაცია შენობის გარსში

BIPV-ის შენობებში ინტეგრირების შესახებ ვისაუბრებთ, ჩვენ ზოგადად ვხედავთ სტანდარტული სახურავის ან გარსის მასალების დაახლოებით 15-დან 30 პროცენტამდე ჩანაცვლებას ფოტოვოლტაიკური ვარიანტებით. ზუსტი მაჩვენებლები ძირეულად დამოკიდებულია ადგილობრივი შენობების ნორმების მოთხოვნებზე სხვადასხვა რეგიონში. ამ სისტემების შესანიშნავობის მიზეზი ის არის, რომ ისინი უძლებენ საკმაოდ ექსტრემალურ პირობებსაც. ისინი უნდა გაძლონ 130 მილი/საათის სიჩქარით მოძრავი ქარის ზემოქმედება და მკაცრად მოქმედი თოვლის ტვირთი, რომელიც შეიძლება აღემატებოდეს 40 ფუნტს კვადრატულ ფეხზე, წყლის წინააღმდეგობის შესუსტების გარეშე. უახლესი აღმოჩენების წყალობით, როგორიცაა ჩარჩოების გარეშე მზის სახურავის ზეთები და გაჭიმული PV გარსის დიზაინები, არქიტექტორებს ახლა გაცილებით უფრო მეტი თავისუფლება აქვთ. ეს ახალი ტექნოლოგიები უფრო ეფექტურად მუშაობს სახურავის კუთხეებზე, რომლებიც მერყეობს 60 გრადუსიანი მაღალი დახრილობიდან 5 გრადუსამდე დაბალ დახრილობამდე, რაც მათ შესაფერისს ხდის თითქმის ნებისმიერი ტიპის შენობის დიზაინისთვის.

BIPV-ის მონტაჟისთვის სტრუქტურული შეფასება და სახურავთან თავსებადობა

Სახურავის მთლიანობის და დატვირთვის მაჩვენებლის შეფასება BIPV-ის მიბმამდე

BIPV-ის მინაღობების მიმართულებით სტრუქტურული მთლიანობის შესწავლისას პირველი ნაბიჯია სახურავის მდგომარეობის შემოწმება. ჩვენ ვიცით, თუ რით იქნა გამოყენებული მასალები და რამდენად მტკიცია ჩარჩოს კომპონენტები. უმეტესობა BIPV სისტემების დამატებითი წონა შეადგენს დაახლოებით 4-დან 6 ფუნტამდე კვადრატულ ფუტზე, რაც დაემატება სხვა ყველაფერს, რაც უკვე არის ზემოთ. ეს ნიშნავს, რომ ხელმისაწვდომი და იატაკის მუშა ძელები უნდა იყოს მზად არა მხოლოდ მზის პანელების მატარებლად, არამედ დროთა განმავლობაში ყველა სახის ამინდის ზემოქმედების გადატანასაც. იმ შენობებისთვის, სადაც სახურავი არსებობს 2008 წლის დაახლოებით ან ამის შემდეგ, ძალიან ალბათია, რომ გარკვეული დამაგრების სამუშაოები იქნება საჭირო, რათა დაემთხვეოდეს დღევანდელ უსაფრთხოების სტანდარტებს. მიღებული ინფორმაციის მიხედვით, 2023 წელს სახურავის სფეროს ექსპერტების მიერ გამოვლენილია, რომ თითქმის ყოველი 4-დან 10 BIPV რეკონსტრუქციიდან დამატებითი სტალინის მხარდაჭერა იყო საჭირო, რადგან ისინი ვერ უძლებდნენ მძიმე თოვლის დაგროვებას 30 ფუნტზე მეტი კვადრატულ ფუტზე მკაცრი ზამთრის პირობების არეალში.

Ქსენის მოწყობილობის დიზაინზე ქარის დატვირთვისა და თოვლის დაგროვების გავლენა

Როდესაც საქმე შეხება ქარის აწევის ძალებს, ისინი სტრუქტურულ დაძაბულობას ფაქტობრივად იზრდება დაახლოებით 1.3-ჯერ იმაზე მეტი, ვიდრე ჩვეულებრივ სახურავის კონსტრუქციებში ვხედავთ, რაც ნიშნავს, რომ უმეტეს შენობას საჭირო აქვს სპეციალური კიდურა მკვრივი სისტემები, რომ ყველაფერი შესაბამისად იმყარებოდეს. იმ ადგილებში, სადაც თოვლი ხშირია, თუ მზის პანელები 30 გრადუსზე ნაკლები კუთხით არის დამაგრებული, დაახლოებით 60 პროცენტიანი შანსი აქვს იმას, რომ შეინახოს მეტი ყინული, ვიდრე სასურველია, რაც ქმნის საკმაოდ ცუდ წერტილებს სახურავის ზედაპირზე. ზოგიერთმა კვლევამ, რომელიც სკანდინავიაში ჩატარდა, აჩვენა, რომ როდესაც შენობაში ინტეგრირებული ფოტოვოლტაიკური მასივები უკეთეს დახრით იყო დამონტაჟებული, ისინი გამოიცადენ დაახლოებით 72%-ით ნაკლები დარტყმები თოვლის წონის გამო, იმის შედარებით, როდესაც ისინი უბრალოდ ბრტყელად იყო გადაფარული სახურავებზე. ამიტომ ლოგიკურია, რომ ბევრი მშენებელი ახლა რეკომენდაციას აძლევს შესაბამის დახრას მონტაჟის პროცესის ნაწილად.

Ინჟინერიის სტანდარტები და შესაბამისობა სტრუქტურულ შეფასებებში

BIPV ინსტალაციებმა უნდა შეასრულონ საერთაშორისო სამშენი კოდექსის (IBC 2021) სტანდარტები, როდესაც საქმე მიდის გვერდითი ძალების მოქმედებასა და საკუთარი წონის მხარდაჭერასთან. ასეთი პროექტების შესრულებისას მუშაობდნენ მნიშვნელოვანია მესამე მხარის სერტიფიკაციების მიღება. UL 2703 სერტიფიკაცია ამოწმებს მიმაგრების აპარატურას, ხოლო IEC 61215 კი აფასებს მოდულების სიცოცხლის ხანგრძლივობას სხვადასხვა პირობებში. ეს სერტიფიკატები არ არის უბრალო საბუთები, ისინი ფაქტობრივად განსაზღვრავენ რეალური სამუშაო მოლოდინებს. 2023 წელს Sustainable Energy Action-ის მიერ გამოქვეყნებული საცხოვრებელი BIPV სახურავის საფარის მიდგმების მიხედვით, არსებობს აგრეთვე მნიშვნელოვანი მოთხოვნა აალების კლასიფიკაციის შესახებ. სისტემებმა უნდა დაამტკიცონ, რომ შეუძლიათ სწორად გაუმკლავდნენ აალებას, რომლებიც მოიცავს კლას A-დან C-მდე დიაპაზონს, იმის მიხედვით, თუ რომელ ზონაში არის მონტაჟი. ადგილობრივი ნორმები განსაზღვრავენ, თითოეული პროექტის ადგილმდებარეობისთვის რომელი კლასია საჭირო.

Მზის გამოსხივების ოპტიმიზება: ორიენტაცია, დახრის კუთხე და ჩრდილის გათვალისწინება

Პანელების ოპტიმალური ორიენტაციით და დახრის კუთხით ენერგიის მაქსიმალური მოგება

BIPV სისტემები უკეთესად მუშაობს, როდესაც მათი პანელები დაყენებულია იმის მიხედვით, თუ როგორ მოძრაობს მზე ცის გასწვრივ. ეკვატორის ჩრდილოეთით მდებარე ადგილებში, პანელების ჭეშმარიტი სამხრეთიდან დაახლოებით 15 გრადუსით გადახრა ყოველწლიური ენერგიის წარმოების მომატებას უზრუნველყოფს დაახლოებით 18 პროცენტით იმ სისტემებთან შედარებით, რომლებიც აღმოსავლეთის ან დასავლეთის მიმართულებითაა ორიენტირებული, რაც გამოჩნდა მზის ენერგიის კვლევის ჯგუფის წლის წინ ჩატარებული კვლევის შედეგად. მნიშვნელოვანია სწორი კუთხის შერჩევაც. როდესაც მოდულები დახრილია იმ განედის მიხედვით, სადაც ისინი დამონტაჟებულია, ისინი უფრო ეფექტურად აგროვებენ მზის სინათლეს მთელი წლის განმავლობაში. მაგალითად, მადრიდი, რომელიც მდებარეობს დაახლოებით 40 გრადუს ჩრდილოეთ განედზე. აქ 40 გრადუსიანი კუთხით დახრილი პანელები ზამთრის პერიოდში ენერგიის დანაკარგს თითქმის მესამედით ამცირებს იმ შემთხვევასთან შედარებით, როდესაც ისინი უბრალოდ ბურთოლზე ბრტყელად არის განთავსებული.

Გათვალისწინებული უნდა იქნეს მოგრძნობის ანალიზი და ადგილობრივი მზის ხელმისაწვდომობის გათვალისწინება

Ქალაქურ ზონებში BIPV სისტემების მონტაჟისას მნიშვნელოვანია 3D მოდელირების პროგრამული უზრუნველყოფით მოახდინოთ სიგრძის შესწავლა, რათა გაიგოთ, თითოეულ წელს რამდენად ეცემა მზის სხივები შენობის სხვადასხვა ნაწილს. 2022 წლის კვლევებმა აჩვენა, რომ მიმდებარე შენობები შუა სიმაღლის სტრუქტურებისთვის ენერგიის წარმოებას შეუძლიათ შეამცირონ 9%-დან 27%-მდე, რაც ნიშნავს, რომ საჭიროა მორგებული მიმაგრების ვარიანტები, რომლებიც შეუძლიათ ადაპტირება ამ პირობებთან. განსაკუთრებით დახრილ სახურავებზე, სადაც დახვრეტილი ზედაპირი არის, სიმულაციის პროგრამები ეხმარება პანელების იდეალური ადგილის დადგენაში, სადაც ჩრდილი დღეში საშუალოდ 15 წუთზე ნაკლები ხანგრძლივობით ეცემა. ეს მოკლე ჩრდილის პერიოდები მნიშვნელოვნად აისახება სისტემის საერთო მუშაობის გამოთვლაზე.

Შემთხვევის ანალიზი: ზუსტი გასწორების შედეგად მოპოვებული სიმძლავრის მატება ურბანულ BIPV კონფიგურაციებში

Ბარსელონაში ჩატარებულმა რეტროფიტის პროექტმა დაადგინა ზუსტი სივრცითი განლაგების მნიშვნელობა — პანელების აზიმუთის 8°-ით და დახრის კუთხის 12°-ით გაზრდამ ენერგიის მოგება 22%-ით გაზარდა, მიუხედავად 58% ფასადის ჩრდილის. დიზაინში გამოყენებული იყო სტუმრის ჩრდილის ასაცილებლად გადახურული მიმაგრების მაჩვენებლები, რაც არქიტექტურული მთლიანობის შენარჩუნებას უზრუნველყოფდა, რაც ადასტურებს, რომ მიმართულების ზუსტი კორექტირება შეიძლება გადალახოს ურბანული შეზღუდვები.

Მიმაგრების ტექნიკები და წყალგამძლეობის სტრატეგიები BIPV-ის საიმედო ინტეგრაციისთვის

Სვეტების, სტრინგერების და გუნდების მიმაგრება BIPV კონფიგურაციებში

fotovoltaikuri სისტემების მიმაგრების სისტემებისთვის საჭიროა ზუსტი ინჟინერია, რადგან ისინი უნდა აკმაყოფილებდნენ როგორც სტრუქტურულ მოთხოვნებს, ასევე მზის პანელების სპეციფიკურ საჭიროებებს. უმეტეს შემთხვევაში მოწყობილობები ეფუძნება ფოლადის ოსტატებს, რომლებიც ალუმინის საყრდენ გარდა არის დამაგრებული და წარმოადგენს ძირეულ ჩარჩოს, რაც ეხმარება პანელების წონის გადანაწილებაში და არ აძლევს ზედმეტ დატვირთვას კედლის ერთ ნაწილს. NREL-ის 2023 წლის კვლევის თანახმად, გადახურვის შორის მანძილის მორგებამ შეიძლება შეამციროს საჭირო მასალების რაოდენობა დაახლოებით 18%-ით, რაც არ ავლენს უარყოფით გავლენას მთელი სისტემის მდგრადობაზე. დახრილი სახურავის დიზაინის შემთხვევაში, მშენებლები ხშირად იყენებენ სამკუთხა საყრდენებს, რადგან ეს ფორმები აღმოჩენილია გამძლეობა გამოყენების მიუხედავად ძალიან ძლიერი ქარის დროს, რაც აკმაყოფილებს IBC 2021 სპეციფიკაციებს ქარის წინააღმდეგობის მიმართ სიჩქარით 140 მილი საათში.

W-ტიპის წყლის არხებისა და მუშტების ადაპტირება სხვადასხვა სახურავის გეომეტრიისთვის

W-პროფილის წყლის ჩამოსადენი არხი კარგად მუშაობს იმ რთული მრუდი ან უცნაური ფორმის სახურავებისთვის, რომლებიც ახლა ხშირად გვხვდება თანამედროვე შენობებში. როდესაც ის მონტირდება ღირს შემცირებულ ლითონის სახურავზე, სპეციალური მუშტები ყველაფერს ადგილზე უჭერს, ხოლო ქვემოთ წყლისგამჭიმ ფენა უცვლელი რჩება. კვლევები აჩვენებს, რომ ამგვარი W-ტიპის სისტემები წყლის გატეხვას 43%-ით ამცირებს ჩვეულებრივი არხების შედარებით, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ისეთ ადგილებში, სადაც წელიწადში 40 ინჩზე მეტი წვიმა მოდის. ასეთი შესრულება მათ სასურველ არჩევანად აქცევს სხვადასხვა ტიპის სამშენ პროექტებში.

Კიდეებისა და გადახურვების ჰერმეტიზაცია ტენის შეღწევის თავიდან ასაცილებლად

Კრიტიკულ საცველ ზონებში შედის პანელებსა და ჩამოსხმულ კუთხეებს შორის კვანძები, ნათელი ღონის პერიმეტრები და პარაპეტული კედლის გადასვლები. Butyl-ზე დაფუძნებული საცველი ნახშირწყალბადები ეპდმ ბარიერებთან ერთად ქმნიან მდგრად ბარიერებს, ხოლო თბოგამოყენებადი ბიტუმინოზური მემბრანები სიტენიანობის მაღალი მაჩვენებლის მქონე რეგიონებში აღწევს 0.02 პერმ მაჩვენებელს. 75–100მმ გადახურვის სტანდარტი (ASTM D1970) თავიდან აცილებს კაპილარულ მოქმედებას ციკლური თერმული მოძრაობის დროს კიდევ.

Ეფექტური წყლის ჩაღვრის უზრუნველყოფა და გრძელვადიანი მდგრადობა წყალდენებისა და თერმული ხიდების წინააღმდეგ

Ორმაგი წყლის ჩაღვრის მიდგომა მოიცავს ზედაპირულ დონეზე არსებულ არხებს, რომლებიც ამოაქვთ წყლის 80% და მემბრანის ქვეშ მდებარე მეორე წყლის ჩაღვრის სიბრტყეს. მონტაჟის აპარატურასა და სახურავის ფენებს შორის მდებარე ბოჭკოვანი პოლიმერული სპეისერები თერმული ხიდების შემცირებაში ეხმარება 62%-ით, 2022 წლის ოკ-რიჯის ეროვნული ლაბორატორიის მონაცემების თანახმად. ყოველწლიური ინფრაწითელი თერმოგრაფიის შემოწმება დახმარებას აკეთებს კლადინგის სისტემების უკან ტენიანობის დაგროვების ადრეულ ეტაპზე გამოვლენაში.

Ელექტრო უსაფრთხოება, გამაგრების საუკეთესო პრაქტიკები და BIPV სისტემების მოვლა

Საშუალო და ბოლო რგოლებით პანელების დამაგრება: საუკეთესო პრაქტიკები და ტვირთის სპეციფიკაციები

Რგოლების სწორად დამონტაჟება ძალიან ეხმარება BIPV სისტემებში მექანიკური გამოსვლების თავიდან აცილებას და ასევე უზრუნველყოფს ამ სისტემების ამინდის წინააღმდეგ მდგრადობას. საშუალო რგოლების შემთხვევაში, ჩვეულებრივ, მათი დაშორება არ აღემატება 24 ინჩს. ტვირთი უნდა იყოს 30-დან 35 ინჩ ფუნტამდე დიაპაზონში, რათა არ მოხდეს ფოტოვოლტაიკური მოდულების ზედმეტად დაჭიმვა ან ხვრელების დატოვება. ბოლო რგოლებს კი უფრო მეტი ძალა სჭირდება – 40-დან 45 ინჩ ფუნტამდე, რადგან ისინი უნდა წინააღმდეგოდნენ ქარის აწევის ძალას, როდესაც წნევა აღემატება 30 psf-ს, რაც შტორმის ადგილებში ASCE სტანდარტების მიხედვით არის დადგენილი. აქ ყველაზე უკეთესი არის ნაღვლისმჟავას ფოლადის არматურა, განსაკუთრებით EPDM ბუფერებთან ერთად. ეს კომბინაცია აჩერებს პრობლემებს, რომლებიც გამოწვეულია სხვადასხვა ლითონების ურთიერთქმედებით, და ასევე უკეთ უმკლავდება ტემპერატურული ცვლილებების გადატანას, ვიდრე სხვა მასალები.

Ელექტრო გაყვანის ინტეგრაცია და ელექტრო უსაფრთხოების პროტოკოლები BIPV-ში

BIPV სისტემების მონტაჟისას აუცილებელია NFPA 70B გაყვანის სტანდარტების დაცვა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მუშაობთ 80 ვოლტზე მეტი დამუხტულობის DC ძაბვით, სადაც უნდა გამოიყენოთ რკალის დეფექტის მქონე წრედის გამმასვლელები (AFCIs). კონდუიტებსა და სამშენ კონსტრუქციებს შორის დაახლოებით 12 ინჩის სივრცის დატოვება არ არის მხოლოდ კარგი პრაქტიკა — ეს ფაქტობრივად უზრუნველყოფს საჭირო ინფრაწითელი შემოწმების უფრო უსაფრთხო ჩატარებას NFPA 70E-ის მიხედვით. უსაფრთხოება ამ მთელ პროცესში პრიორიტეტული უნდა იყოს. მონტაჟის დროს ყოველთვის უნდა დაცვათ შეყვანის/მორიგეობის (LOTO) პროცედურები. 600 ვოლტზე მაღალი ძაბვის მქონე ელექტრო სისტემებისთვის დაახლოებით 48 ინჩიანი უსაფრთხო ზონის შექმნა რკალის დარტყმის ადგილების გარშემო არის არასავალდებულო. ასევე არ უნდა დაგავიწყდეთ რეგულარული ტესტირება — წლიური დიელექტრიკული წინაღობის ტესტები 1000 ვოლტი დამუხტულობის DC-ით, რომელიც გრძელდება დაახლოებით ერთი წუთით, დაგეხმარებათ პრობლემების დროულად აღმოჩენაში, სანამ ისინი მასშტაბურ პრობლემებად არ იქცევიან.

BIPV მიმაგრებების რეგულარული მოვლისა და შემოწმების განრიგი

Სამი დონის შენარჩუნების სტრატეგია ამაღლებს BIPV სისტემის მუშაობის ეფექტიანობას:

1. Ყოველწელზე სამჯერ : ინფრაწითელი სკანირება შესახებ 5°C-ზე მეტი ტემპერატურის აღმოსაფხვრელად შეერთების ყუთებში
2. Ნახევარწელიწადში ერთხელ : გერმაობის შემოწმება 200 psi წნევის მქონე წყლის სტრუჯით
3. Წელზე ერთხელ : კრამპების ტორქის შემოწმება (10%-იანი დასაშვები გადახრით) კრამპების 10%-ზე

BIPV დიზაინში მინიმალური ვიზუალური ზემოქმედებისა და შეკეთებადობის დატვირთვა

Თანამედროვე BIPV სისტემები აღწევენ 92%-იან დამალულ გალავანს არხების მქონე ჩარჩოების სისტემებით, ხოლო მოდულის შეცვლა შესაძლებელია 15 წუთზე ნაკლებ დროში. ჩაშენებული წვდომის პანელები (მინიმუმ 12"x12"), რომლებიც განლაგებულია 36 ინჩის ინტერვალებით, საშუალებას აძლევს ინსტრუმენტების გარეშე კომპონენტების შეცვლას ჰაერის ან წყლის ბარიერების დაზიანების გარეშე.