BIPV шийдлүүд барилгын энерги үр ашигт ашиглалтыг хэрхэн сайжруулж болох вэ?

BIPV системүүд гэж юу вэ, тэд барилгад хэрхэн интеграци болдог вэ?

Барилгат интеграци хийсэн фотогальваникийн (BIPV) тодорхойлолт ба барилгын гаднах хальсанд эзлэх үүрэг

Барилгын нэгдсэн фототой элементүүд, эсвэл товчоор BIPV нь цацрагийн энерги үйлдвэрлэхийг эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд шууд нэгтгэснээр ердийн барилгын материалууд болох гадаа талын ханан, цонх, ясыг солих үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр системүүдийг барилга барьж дууссаны дараа стандарт нарны самбарууд шиг зүгээр л гаднаас нь бэхлэдэггүй. Харин тэд барилгын бүтэц өөрсдийгөө нэгтгэдэг. Тэд үнэндээ хоёр гол үүрэг гүйцэтгэдэг: цэвэр цахилгаан үүсгэхээс гадна, хэвийн барилгын хэсгүүдийн хийдэг ажлыг хийж үлддэг - дулааныг хадгалж, барилгын бүтцийг дэмждэг, мөн муу цаг агаас хамгаалдаг. 2025 онд Renewable and Sustainable Energy Reviews сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар илэрсэнээр хотын барилгууд энэхүү нэгдсэн аргачлалыг ашигласнаар нарны самбарыг дараа нь зүгээр л бэхэлсэн хуучин барилгуудтай харьцуулахад шатахууны хэрэглээг ойролцоогоор гурван дөрөвний нэг хүртэл бууруулдаг байна.

Гол BIPV технологи: Нарны гэрлийн самбар бүрээс, Фототой фасад, Нарны гэрлийн цонх, Материаллаг бүрхүүл

Орчин үеийн BIPV шийдэл нь дөрвөн үндсэн технологийг багтаадаг:

• Нарны энерги хэрэглэх зуурал: асфальт эсвэл шорооноос илүү тэсвэртэй, квадрат метр тутамд 150-300 ваттын цахилгаан үүсгэдэг
• Фото болон цахилгаан гаднах хана: Вертикаль хучилт нь жилд квадрат метр тутамд 80-120 кВтц цахилгаан үүсгэдэг
• Гэрлийг нэвтрүүлдэг нарны цонх: зузаан бүрхүүл нь 15-28% ашигт үйл ажиллагаатай бөгөөд харах гэрлийн 40-70% -ийг нэвтрүүлдэг
• Нугаламжтай нарны плен: хөнгөн, наалдамхай бус сонголт нь муруй, эсвэл жигд бус гадаргуунд тохиромжтой

BIPV vs. Энгийн нарны самбар: Интеграци, Үр ашгийг сайжруулах, Дизайн давуу тал

BIPV нь интеграци, үр ашгийг сайжруулах, дизайн хувьд энгийн самбараас давуу талтай:

2024 оны шинжилгээний дагуу BIPV-ийн шинэчлэл нь дулааны зохицуулгийг сайжруулах замаар барилгын хөргөлтийн ачааллыг 18%-иар бууруулдаг бол, энгийн самбарууд нь цасан дээрх дулаан шингээлтийг 22%-иар нэмэгдүүлдэг.

BIPV-тэй хамт газар нутаг дээрх солирдох энерги үйлдвэрлэх, цахилгааны шугамнаас тусгаарлагдах

Барилгын нэгдсэн фотожонхор (BIPV) нь цацрагийн энерги технологийг гэрлийн халаалт, хананаас эхлээд цонх хүртэлх барилгын бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд шууд интеграцлах замаар барилгыг цахилгаан үүсгэгч болгон хувиргадаг. Энэ аргын гол давуу тал нь цахилгааны сүлжээнд холбогдох шаардлагыг багасган, цахилгааныг шаардлагатай байгаа газарт нь шууд үйлдвэрлэх боломжийг олгодогт оршдог бөгөөд энэ нь ихэнх хүмүүс нарны энерги гэх үедээ бодож байдаг зүйл юм. Гэхдээ 2024 онд Optik сэтгүүлд нийтлэгдсэн саяхны судалгаанд BIPV системийн жишээг худалдааны байшингууд дээр судалсан бөгөөд суурьлуулалт нь гол цахилгааны сүлжээнд итгэх хэмжээг ойролцоогоор 40%-иар бууруулдаг гэж гаргасан. Энэ нь систем өдрийн турш одоогийн хэрэгцээ болон бүс нутгийн цахилгааны тарифт тохируулан энергийн үйлдвэрлэлийг зохицуулдаг тул харьцангуй ухаалаг байдагтай холбоотой.

Өөрийн хэрэглээг хамгийн их байлгах, гадаад цахилгааны сүлжээнд итгэлтийг багасгах

Оюунлаг инвертер болон IoT-ийн хяналттай систем нь BIPV системд дараах замаар өөртөө зориулан хэрэглэх цахилгааны хэмжээг ихэсгэх боломжийг олгоно:

• Салхины энерги үүсгэхийг барилгын эрчим хүчний хэрэгцээтэй тохируулах (жишээ нь: HVAC-ийн ачааллын оргил)
• Шөнө ашиглах зориулалтаар цахилгааны илүүдлийг газарт суурилсан батерейд хадгалах
• Цахилгааны сүлжээн дэх үнийн өндөр үе шатанд илүүдэл цахилгааныг автоматаар экспортлох

Энэ арга нь жилийн турш цахилгааны сүлжээнээс худалдан авах цахилгааны хэмжээг 25% -60%-иар бууруулдаг. BIPV ашигладаг үйлдвэрийн нөхцөлд гэрэлтүүлгийн ачааллын хүртэл 70%-ийг хангасан бөгөөд интеграцлагдсан энергийн менежментийн систем нь зуны улиралд өөртөө хангалттай байдлыг хүртэл 90%-иар хангасан.

Дулааны дурангийн болон холимог BIPV/T системүүдийн хоёрдмол энергийн хэмнэлт

BIPV нь дулааны ажиллагаанд болон барилгын дулаавчлалд хэрхэн хувь нэмрээ оруулах вэ

BIPV системүүд нь барилгын бүрхэвчийн бүтэц дээр дулаан шилжихийг багасгаж, дулааны ажиллагааг сайжруулдаг. Традициональ материалуудтай харьцуулахад нарны энерги ашигладаг гаднах хана болон зууван нь дотоод орчны температурын хэлбэлзлийг 15-30%-иар бууруулдаг тул HVAC шаардлагыг багасгадаг. BIPV модулиудын давхар бүтэц нь дулаан тусгаарлагч агаарын зай үүсгэж, цахилгаан үйлдвэрлэлтийг пассив цаг агаарын хяналттай хослуулдаг.

Фотоэлектрик/Дулаан (BIPV/T) Системүүд болон Хоёр Хэрэгцээний Танилцуулга

BIPV/T (Барилгын Интеграцлагдсан Фотоэлектрик/Дулааны) систем нь самбарын ард урсгалаар дамжуулан фотоэлектрик модульд үүссэн алдагдсан дулааныг барихад зориулагддаг. Энэ төрлийн дулааны энерги нь орон зайг халаах эсвэл усыг урьдчилан халаахад ашиглагдах бөгөөд системийн нийт үр ашгийг 55-65%-иар нэмэгдүүлдэг буюу тусдаа фотоэлектрикийн 18-22% цахилгаан үр ашгийг хамгийн их давуулдаг.

Хосолсон дулаан ба цахилгааны үр ашгийг сайжруулахын тулд BIPV/T-г барилгын бүрхэвчид интеграцилах

Архитекторууд BIPV/T бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ханан, дээвэр эсвэл завсрын хана нарны энерги ашиглах зорилгоор нэгтгэж, барилгын халаалтын шаардлагатай тааруулан дулаан сэргээн авдаг. Модуль загварчлал нь ганц өрөөнөөс эхлээд бүс нутгийн түвшинд хүртэл хугацаанд тохиромжтой байдлаар суурилуулах боломжийг олгодог бөгөөд сэргээн авсан дулаан нь шатахууны хэрэглээг үр дүнтэй орлохыг хангана.

Ажиллагааны өгөгдөл: Сүүлийн үеийн BIPV/T судалгааны дулаан ба цахилгаан гаралт

Барилгын интеграцчилсан фото-гаалийн/дулааны системийн сүүлийн үеийн хөгжил нь нэг системээс хоёр төрлийн энерги авах боломжийг бий болгож, ихэд анхаарал татаж байна. Энерги хадгалалтын сэтгүүлд гарч буй судалгаанд өнгө өөрчлөх материал ашигласнаар нарны хавтангийн температурыг бараг хагасаар (ойролцоогоор 45%) бууруулж чаддаг бөгөөд энэ нь хэвийнхээс бараг 50% илүү цахилгаан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог гэж зааж өгсөн. Applied Thermal Engineering-д хийгдсэн зарим ажлыг харвал, квадрат метр тутамд 120 ваттын цахилгаан энергийг үүсгэж, зэрэгцээгээр квадрат метр тутамд ойролцоогоор 300 ваттыг дулааны энерги хэлбэрээр барьж авч байсан. Ийм ажиллагаа нь ихэнх худалдааны барилгын халуун усны шаардлагын ойролцоогоор дөчин хувийг хангах боломжтой.

Загварчлалын Оновчтой Байдал: BIPV-д Гоо зүй болон Энергийн Үр Ашигийг Тэнцвэржүүлэх

Өндөр Үр Ашигтай BIPV Интеграцчлалын Архитектур Загварчлалын Асуудлууд

Эффектив BIPV-ийг нэгтгэх нь нарны энерги ашиглах болон барилгын загварчлалыг зохицолтуулж, нарны хүрэлцээг самбар, фасад, цонхонд суурилуулах замаар бүтцийн тасралтгүй байдлыг хадгалж, холболтын цэвэр алдагдлыг багасгаж, үйл ажиллагаа болон дүрслэлийн нэгдмэл байдлыг хангана.

Чиглэл, сүүдрэл, байрлал BIPV-ийн энергийн гарцад үзүүлэх нөлөө

Энергийн өргөврийг хамгийн их байлгахын тулд чиглэл, сүүдрэл багатай байдал, стратегийн самбарын байрлалыг тохируулах шаардлагатай. Өмнөд зүгийн фасадын BIPV-ийг 15–30° налуутайгаар суурилуулбал таван налуугүй суурилуулалтаас жилд 18% илүү энерги үүсгэнэ. Самбарын ард салхилуулагдсан агаарын зай нь хэт халалтаас үүдэлтэй үр ашгийн алдагдлыг 12%-иар бууруулдаг (Ponemon 2023).

Фасад ба нарны цонхонд үр ашгийг эрхшээлэхгүйгээр дүрслэлийн татах чадлыг олж авах

Сайхан барилгын нэгтгэсэн фототойк (BIPV) загварчлалууд нь сайхан харагдах, мөн сайн үйл ажиллагаа хэрхэн хангах зэрэг төвөгтэй асуудлыг амжилттай шийддэг. Жишээ нь бодит чулуу эсвэл мод шиг харагдах гадаргуугийн байдал бүхий нарны хялбарууд нь уламжлалт хослогтой харьцуулахад ойролцоогоор 92% ижил харагдаж, харин R-5.2 орчим даавуулагч чанартай байдаг. Мөн харанхуйлан тодорхой өнгөтэй нарны цонхнууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь харах боломжтой гэрлийн ихэнх хэсгийг (ойролцоогоор 83%) нэвтрүүлж, нарны гэрлийг ойролцоогоор 14% үр дүнтэй цахилгаан болгон хувиргадаг. Эдгээр цонхнууд нь том том зангид ханын гадаргуунуудаар байгалийн гэрэл оруулж, цахилгаан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог өндөр барилганд ялангуяа сайн ажилладаг. Орчин үеийн архитекторууд параметрик загварчлалын програм хангамж ашиглан янз бүрийн байгууламжуудыг туршин танин, гоёл чимэг ба энерги үйлдвэрлэл хоёрын хооронд тэнцвэрийг олж, нэг нь нөгөөгийг нь жигнэхгүй байх тохиромжтой цэгийг олох боломжтой болсон. Эдгээр технологиуд одоогоор төгс бус байж магадгүй ч хэлбэр, үйл ажиллагааг хоёуланг нь алдагдуулахгүйгээр олон зориулалттай барилгын талаарх ач холбогдолтой дэвшилд тооцогдоно.

BIPV-ийг нэвтрүүлснээр орчны байдлыг сайжруулах болон нүүрстөрөгчийн хийг бууруулах

BIPV-ээр үйлдвэрлэсэн сэргээгдэх эрчим хүчний тусламжтайгаар хүлэмжийн хийн ялгаралтыг бууруулах

BIPV систем нь цахилгааныг газар дээр нь цэвэр эх сурвалжаас үйлдвэрлэдэг тул шатахууны суурьтай торлох цахилгааныг орлоно. 2025 онд хийсэн олон түвшинт дизайн шинжилгээгээр нарны энерги интеграцчилсан гадна хана бүхий барилгууд жилд квадрат метр тутамд 3.8-5.1 килограмм нүүрстөрөгчийн диоксидын ялгаралтыг харьцуулахад уламжлалт энергийн эх сурвалжид чөлөөтэй байхаас багасгадаг бөгөөд барилгын бүтцийг уур амьсгалын өөрчлөлтийн эерэг хөрөнгө болгон хувиргадаг.

BIPV-ийн урт хугацааны орчны нөлөө болон тогтвортой байдлын давуу тал

30 гаруй жилийн амьдралын туршид BIPV суурилуулалт нь торлох цахилгаантай харьцуулахад 100 м² тутамд ойролцоогоор 42 тонн CO₂-ийн ялгаралтыг саатуулдаг. Ижил судалгаагаар BIPV нь олон зориулалттай загварчлалын тусламжтайгаар барилгын хаягдалыг 19%-иар бууруулдаг бөгөөд барилгыг цэвэр эерэг энергийн бүтэц болгон хувиргаж, хотын орчинд архитектурын хармонийг хадгалдаг.