BIPV нарны хавтангийн бэхэлгээ сууруулахад ямар зөвлөмжүүд байдаг вэ?

BIPV-ийн талаарх ойлголт: Энгийн нарны хавтангийн бэхэлгээнээс яаж ялгаатай вэ?

Барилгат интеграцичлагдсан фотогальваник (BIPV) нарны хавтангийн бэхэлгээний системийг тодорхойлох

Барилгын нэгдсэн фотожонхийн систем, эсвэл товчоор BIPV нь барилгын хэсгүүдийг цахилгаан үүсгэгч болгон хувиргадаг. Цацрагт гэрэл, гадны хана, цонх ч гэсэн зүйлсийг зүгээр л дотор муруй байдал эсвэл хамгаалалтын тулд биш харин цахилгааны эх үүсвэр болгох талаар бодох хэрэгтэй. Эдгээр системүүд нь металлын хүрээтэй стандарт нарны самбаруудтай харьцуулахад өөрөөр ажилладаг. Харин тэд үнэндээ шат, цонхны шил шиг ердийн барилгын материалуудын оронд суурьлуулагдаж, барилгын бат бөх байдлыг муруйцахгүйгээр солих боломжийг олгодог. АНУ-ын Эрчим хүчний яам энэ асуудлыг судалж, сонирхолтой зүйлийг олжээ: хэрэв барилга энэхүү энерги үүсгэгч элементүүдийг анхнаасаа оруулбал материалын зардлыг хэмнэх, зайг илүү сайн ашиглах боломжтой байдаг бөгөөд бусад бүх зүйл барьж дууссаны дараа дахин нарны самбар суурилуулахаас илүү давуу талтай байдаг. Тэдний судалгаанд үзүүлснээр, хуучин арга замаар хийсэн суурилуулалттай харьцуулахад зайг ашиглах үр ашгийг ойролцоогоор 23 хувиар сайжруулдаг.

BIPV болон суурилагдсан нарны энерги сууруулгын хоорондын гол ялгаа

Барилгын фотожонхөрүү (BIPV) нь нарны эсийг барилгын ус шүүдэггүй хэсэгт шууд суулгах тул нэмэлт бэхэлгээний тоног төхөөрөмжийг хэмнэдэг. Энэ нь цацрагийн самбарыг ихэвчлэн гэр бүлийн дээгүүр тавьдаг хүнд дахин суурилуулсан системийг ашиглахаас илүү цэвэр харагддаг бөгөөд ердийн нарны самбаруудад тохиолддог дулаан шилжих асуудлыг бас шийддэг. Саяхан гаргасан Renewable Energy Focus судалгааны мэдээгээр ийм нэгдсэн систем нь барилгын үндсэн ажлыг дуусгасны дараа тусдаа цахилгаан үүсгэх тоног төхөөрөмж сууруулах шаардлагагүй тул сууруулгын зардлыг 18-24 хувь хэмнэх боломжтой.

Барилгын бүрхэвчид BIPV-ийн функциональ интеграци

BIPV-г барилганд нэгтгэх талаар ярих үед бид ерөнхийдөө фотожонгуудын оронд стандарт цаасан болон будаглагчийн материалуудын ойролцоогоор 15-30 хувийг солих талаар ярьж байна. Наад зах нь бүс нутгийн барилгын дүрэм журмын шаардлагаас ихээхэн хамаардаг. Эдгээр системүүдийг маш их сайн гэдэгт нь тэдгээр нь маш хэтгүй нөхцөл байдлыг зохих мэт зөвшөөрөх чадвартай явдал юм. Тэдгээр нь цацрагийн эсэргүүцлийг эвдэхгүйгээр цасны ачаалал дор 40 паунд/квадрат фут (ойролцоогоор 194 Н/м²) давж, цацрагийн хурд 130 миль/цаг (ойролцоогоор 209 км/цаг)-тай ойролцоо урагш чиглэсэн салхины эсрэг тэсвэртэй байх ёстой. Хүрээгүй нарны гэрлийн самбар, ухаалаг хоорондоо холбогдох PV нь архитекторуудад илүү их уян хатан боломжийг олгох шинэ технологийн аврах замаар хийгдсэн. Эдгээр шинэ технологиуд нь маш налуу 60 градусын өнцгөөс эхлээд 5 градус хүртэл налуу байдаг бүх төрлийн цацрагийн өнцгүүдэд ажиллах боломжийг олгоно.

BIPV суурилуулалтын бүтцийн үнэлгээ болон дээврийн нийцэл

BIPV суурилуулахын өмнө дээврийн бүрэн байдал, ачааллын чадавхийг үнэлэх

BIPV суурилуулалтын бүтцийн бат бөхийг үзэх үед анхны алхам бол зуух ямар байдуй байгааг шалгах явдал юм. Бид ашиглаж буй материалууд болон хүрээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд одоогоор хэр хүчтэй байгааг мэдэх хэрэгтэй. Ихэнх BIPV системүүд нэмж орж буй жин нь квадрат футанд ойролцоогоор 4-6 паунд байдаг. Энэ нь цахилгаан хяр хавтангуудыг тээвэрлэх чадвартай байх шаардлагатай гэдгийг илэрхийлж байгаа боловч цаг агаарын нөлөөллийг мөн хүлэх чадвартай байх ёстой гэсэн үг юм. Хэрэв барилгын зуух 2008 оны өмнөх оношлогдсон бол магадгүй зарим нэгэн бат бөхжүүлэлтийн ажил хийх шаардлагатай болж, өнөөгийн аюулгүй байдлын стандартад нийцэх болно. 2023 онд далайн салбарын мэргэжилтнүүдийн хийсэн сүүлийн судалгааны дагуу хүйтэн улиралтай бүс нутагт квадрат футанд 30 паундаас дээш хур тунадас унах нөхцөлд BIPV-ийн сайжруулалтын бараг 10-ийн 4 нь нэмэлтээр ган хэрэгсэл суурилуулах шаардлагатай болсон.

Салхины ачаалал, цасны хуримтлал нь суурилуулах системийн загварчлалд үзүүлэх нөлөө

Салхины дэгэж өргөх хүчний хувьд энэ нь ердийн гэрэлзүйн бүтээцтэй харьцулахад бүтцийн стрессийг ойролцоогоор 1.3 дахин нэмэгдүүлдэг тул ихэнх барилга нь бүх зүйлийг зөв холбохын тулд ирмэг дарах тусгай систем шаарддаг. Цас орох бүс нутгуудад хэрэв нарны хавтанг 30 градусаас бага өнцгөөр суурилуулсан тохиолдолд хүссэнээс илүү хөлдөөсийг барих магадлал ойролцоогоор 60 хувь байдаг бөгөөд энэ нь гэрэлзүйн гадаргуу дээр маш муу даралтын цэгүүдийг үүсгэдэг. Скандинави улсуудад хийсэн зарим судалгааны дагуу фотожонгуудыг илүү сайн налуугаар суурилуулахад тэдгээрийг гэрэлзүй дээр хавтгай байрлуулахтай харьцуулахад цасны жингийн шалтгаант трещин үүсэх тохиолдлын тоо ойролцоогоор 72-оор бага байдаг байв. Олон гэрээтэй компани одоо суурилуулах явцад зөв өнцгөөр байрлуулахыг зөвлөж буй нь ингэж логиктой юм.

Бүтцийн үнэлгээнд инженерийн стандарт, хяналт шалгалт

BIPV суурилуулалт нь хажуу чиглэлд үйлчлэх хүч болон өөртэй нь дэмжих чадварын хувьд Олон улсын барилгын код (IBC 2021) стандартыг хангасан байх ёстой. Ийм төслүүдэд ажиллаж буй хэн бүрт гуравдагч этгээдийн баталгаажуулалт авах нь маш чухал юм. UL 2703 баталгаажуулалт нь суурилуулах хэрэгсэл, IEC 61215 нь модулиуд өөр өөр нөхцөлд хэр удаан ажиллах чадвартайг шалгадаг. Эдгээр зөвхөн цаасан баталгаа л биш, бодит амьдрал дахь ажиллагааны түвшинг тодорхойлдог. Тэлэхүйц энерги үйл ажиллагааны 2023 онд нийтлэсэн Орон сууцны BIPV гадаа талбайн зааврын дагуу галын түвшин талаар чухал шаардлага байдаг. Системүүд суурилуулагдах бүсийн хамааралтайгаар Class A-с Class C хүртэлх ангилалд хүрэх замаар галыг хэр сайн эсэргүүцэж чадахыг харуулах ёстой. Аль ангиллыг ашиглах нь тус бүрэн төслийн байршлын орон нутгийн дүрэм журмаас хамаарна.

Цахилгаан үүсгэхийн өнцгийг тохируулах: Чиглэл, налуу болон сүүдрийн хүчин зүйлс

Цахилгаан үүсгэх хамгийн тохиромжтой байрлал ба налуу өнцгөөр панел ашиглах нь

Нарны энерги судалгааны багийн өнгөрсөн жилийн судалгаанаас харахад, экватороос хойд талд орших бүс нутагт нарны панелиудыг жинхэнэ өмнө зүгээс ойролцоогоор 15 градусаар зүүн эсвэл баруун тийш хазайлган чиглүүлэх нь зүүн эсвэл баруун тийш чиглэсэн байрлалтай харьцуулахад жилийн доторх энергийн гарцыг ойролцоогоор 18 хувиар нэмэгдүүлдэг. Мөн өнцгийг зөв сонгох нь чухал юм. Хэрэв модулиуд суурилуулагдах газрын өргөрөгтэй таарсан өнцгөөр налуучилбал улирлын туршид нарны гэрлийг илүү үр дүнтэй шингээн авдаг. Жишээлбэл, Мадрид нь ойролцоогоор 40 градус хойд өргөрөгт орших хот юм. Тэнд 40 градусын өнцгөөр налуулсан панелуудыг цасан дээр хавтгай байрлуулсантай харьцуулахад өвлийн улиралд гүйцэтгэлийн алдагдлыг фактикийн гуравны нэгээр бууруулдаг.

Сүүдрээр нөлөөлөх судалгаа ба байршлын онцлогт нийцсэн нарны энергийн хангалт

Хотын нутаг дэвсгэрт BIPV систем сууруулах үед жилийн турш барилгын ялгаатай хэсгүүдэд нарны гэрэл хэрхэн орохыг ойлгохын тулд 3D загварчлалын программ ашиглан бүрэн нарийн сүүдрийн судалгаа хийх нь маш чухал юм. Ойролцоогоор 2022 оны судалгаагаар дунд зэргийн өндөртэй барилгуудын хувьд ойр орших бусад барилгууд энергийн үйлдвэрлэлийг 9%-с 27% хүртэл бууруулж болохыг илрүүлсэн бөгөөд энэ нь ийм нөхцөл байдлуудад тохируулан зохицуулах боломжтой суурилуулах шийдлүүдийг шаарддаг. Тухайлбал налуу зурагтай дээврүүд дээр тусгайлан имитацийн программаар нарны самбарыг суурилуулах хамгийн тохиромжтой цэгийг тодорхойлох бөгөөд эдгээр газар дунджаар өдөрт 15 минутаас бага хугацаанд л сүүдэр үүсдэг. Эдгээр богино хугацааны сүүдэр нь нийт системийн үйл ажиллагааг тооцоолоход томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Туршлагын жишээ: Хотын BIPV байгууламжид нарийвчлалтай тохируулалтаас олсон үр дүн

Барселонагийн дахин тоноглох төслөөр нарийвчлалтай чиглэл тохируулахын ач холбогдлыг харуулсан бөгөөд панелийн азимутыг 8°, налууг 12°-иар өөрчлөх нь фаçадын сүүдрээр бүрхэгдсэн 58%-той байх эдлэл дээр энергийн багтаамжийг 22% -иар нэмэгдүүлсэн. Төсөл нь архитектурын бүтцээ хадгалан үлдэхийн зэрэгцээ гал тогооны сүүдрээс зайнд орохуйц жигсүүр суурилуулах техник хэрэглэсэн бөгөөд ийм чиглэлийн зориудын тохируулга нь хотын нөхцөл байдлын хязгаарлалтыг даван туулж болохыг баталсан.

BIPV-г найдвартай интеграцчилан суурилуулах арга зүй ба усны эсрэг хамгаалах стратеги

BIPV байгууламжид колоннууд, мөрүүд ба балкуудыг суурилуулах

Барилгын интеграцит сарниулагч фототай холбоотой суурилуулах системийг бүтэц, мөн нарны хавтангийн онцлог шаардлагуудыг хангасан байх ёстой тул анхааралтай инженерийн тооцоо хийх шаардлагатай. Ихэнх суурилуулалт нь гол хүрээ болгон цагаан тугалган багануудыг хамтад нь алюминийн стрингеруудтай хослуулдаг бөгөөд энэ нь бүх хавтангуудын жинг тархалттайгаар дамжуулж, аль ч нэг хананд илүү их ачаалал өгөхөөс сэргийлдэг. 2023 оны NREL-ийн судалгаагаар хэвтээ балкуудын хоорондох зайг тохируулах нь бүх бүтцийн хүчийг алдалгүйгээр шаардлагатай материалуудыг ойролцоогоор 18%-иар бууруулж чаддаг. Налуу зурагтай дээврийн загваруудтай ажиллах үед барилгын баригчид ихэвчлэн эдгээр хэлбэрүүд хүчтэй салхинд ч бөхийхгүй тул гурвалжин фермүүдийг ашигладаг бөгөөд энэ нь 140 миль/цаг хурдтай салхины эсэргүүцлийн IBC 2021 шаардлагыг хангана.

Янз бүрийн цаасан дээгүүрийн геометрт тохируулах W хэлбэрэй усны суваг, ховил

Орчин үеийн барилга дээр энэ үед ихэвчлэн тохиолддог муруй, эсвэл тойрог бус хэлбэртэй цаасан дээгүүрт маш сайн ажилладаг W хэлбэрийн соронго. Зогсоо шовхт цаасан дээгүүрт суурилуулах үед тусгай боолтууд бүхнийг байранд нь барих ба доод талын ус шүүдэггүй давхаргыг хамгаална. Эдгээр W хэлбэрийн систем нь жилд 40 инч болон түүнээс дээш тунадас ордог чухал бүс нутгуудад ердийн шороон шугамтай харьцуулахад ус нэвтрэхийг ойролцоогоор 43 хувиар бууруулдаг бөгөөд судалгаа үзүүлжээ. Ийм ажиллагаа нь олон төрлийн барилгын төслүүдэд авч үзэх ёстой зүйл болно.

Чийгийг нэвтрэхээс сэргийлэхийн тулд ирмэг, давхардлыг таглах

Шүүгдэхээс хамгаалах чухал бүс нутгуудад самбар ба шүүдэр хоорондын зангилаа, тунгалаг цонхны ирмэг, парапет хананы шилжилтийн хэсгүүд орно. Бутил суулгасан герметик болон EPDM шовхнууд нь тэсвэртэй саатуулагч үүсгэх бөгөөд халуун шохойтой моддын далавч нь чийгшил ихтэй бүс нутагт 0.02 perm-ийн үзүүлэлттэй байдаг. 75–100 мм давхардлын стандарт (ASTM D1970) нь дурын дулааны хөдөлгөөний үед ч капилляр үзэгдэл үүсэхээс сэргийлдэг.

Урсгал зохицуулах, усны нэвчилт ба дулааны гүүршлээс удаан хугацаанд тэсвэртэй байхыг хангах

Хоёр шатлалын ус зайлуулах арга нь гадаргын түвшинд борооны усны 80%-ийг чиглүүлэх зам, мөн доод давхаргын хоёр дахь ус зайлуулах хавтанг хослуулдаг. Суурилуулах хэрэгсэл болон гадаа бүрхэвчийн хооронд байрлуулсан шилжүүлэгч шил хүчирхийлэлтэй полимерийн зайгийн материал нь 2022 оны Oak Ridge Үндэсний лабораторийн судалгаагаар дулааны гүүршлээсийг 62%-иар бууруулдаг. Жил бүр хийгдэх инфра улаан туяаны термографийн шинжилгээ нь бүрхэц системийн ард чийгшил цуглах эхний үеийг илрүүлэхэд тусалдаг.

Цахилгааны аюулгүй байдал, суурилуулах ажлын зөвлөмж, BIPV системийн үйлчилгээний асуудал

Дунд болон төгсгөлийн хавхлагуудыг ашиглан самбаруудыг бэхлэх: Хамгийн сайн арга зүй ба торкын стандартууд

Хавхлагуудыг зөв суурилуулах нь BIPV системд механик гэмтэл үүсэхээс сэргийлэх, мөн цаг агаарын нөхцөлд тэсвэртэй байхад их тусалдаг. Ерөнхийдөө дунд хавхлагуудыг хамгийн ихдээ 24 инч зайтай байрлуулдаг. Торкийг 30-35 инч-фунт хооронд байлгах шаардлагатай, учир нь илүү их шахвал ФХ модульд хэт ачаалал өгч, харин бага байвал завсар гарч болзошгүй юм. Харин төгсгөлийн хавхлагуудад илүү их хүч хэрэгтэй байдаг нь 30 psf-с дээш даралт үүсэх онгоцны мужид ASCE стандартын дагуу салхины дээш татах хүчийг эсэргүүцэх шаардлагатай байдаг. Энд бүх хэрэгслэд хамгийн тохиромжтой нь цагаан угалзуур металл бөгөөд ялангуяа EPDM буфертэй хослуулбал илүү сайн үр дүнтэй. Энэ хослол нь янз бүрийн металлуудын хооронд үүсэх урвалыг саатуулж, температурын өөрчлөлтөнд бусад материалуудаас илүү сайн тэсвэрлэдэг.

BIPV дахь утаснуудын интеграци болон цахилгааны аюулгүй байдлын протоколууд

BIPV системийг суурилуулах үед 80 вольтод хүрэх болон түүнээс дээшхи тогтмол гүйдлийн хүчдэлтэй ажиллах үед нь ап-гишлох хамгаалалтын төхөөрөмж (AFCI) суурилуулах шаардлагатай байдаг тул NFPA 70B стандартын дагуу утас сүлжээг зохион байгуулах нь маш чухал болдог. Холбогч цорго ба барилга бүтээцүүдийн хооронд ойролцоогоор 12 инчийн зай үлдээх нь зөвхөн сайн дадал биш харин NFPA 70E-д заасны дагуу шаардлагатай болдог инфра улаан туяаны шалгалтыг аюулгүйгаар хийх боломжийг бүрдүүлдэг. Ийм үйл ажиллагааны туршид аюулгүй байдал үргэлж эхний байр эзэлдэг. Засвар үйлчилгээний ажил хийгдэж байх үед илбэлзээг таслах, тэмдэглэх (LOTO) арга хэмжээг үргэлж баримтлах ёстой. 600 вольтоос дээш хүчдэлтэй цахилгаан системийн хувьд ап цохилтын бүсэд ойролцоогоор 48 инчийн аюулгүй бүсийг байгуулах нь заавал дагаж мөрдөх шаардлага юм. Мөн жилд нэг удаа 1000 вольтын тогтмол гүйдэлд ойролцоогоор нэг минут үргэлжлэх цахилгаан дамжуулах чанарын туршилтыг явуулах нь асуудлыг ирээдүйд томоохон асуудал болохоос өмнө лавшруулахад тусалдагийг бид мартаж болохгүй.

BIPV бэхэлгээний үе тутмын засвар үйлчилгээ, шалгалтын хуваарь

BIPV-ийн үр ашгийг хамгийн их байлгахын тулд гурван түвшний засвар үйлчилгээний стратегийг ашигладаг:

1. Улирал тутам : Налуу хайрцгуудад 5°C-аас дээш хэтэрсэн халуун цэгүүдийг илрүүлэхийн тулд инфра улаан туяагаар шалгах
2. Хагас жил тутамд : 200 psi шахамт усны цацлагаар шаварлагын бат бөх чанарыг шалгах
3. Жилтэй : Хавхлагийн 10%-д (±10% хязгаарт) моментийн шалгалт хийх

BIPV загварчлалд хамгийн бага харагдах нөлөө ба засварт орох боломжийг тэнцвэржүүлэх

Орчин үеийн BIPV системүүд замналт хүрээний систем ашиглан бүрэн далдруулсан кабел (92%) хангаж, модуль солих үйлдлийг 15 минутын дотор хийх боломжийг олгодог. Тагласан нэвтрэх самбарууд (дор хаяж 12"x12"), 36 инчийн зайтайгаар байрлуулсан бөгөөд агаар ба усны саадыг алдагдуулахгүйгээр хэрэгслийн шаардлагагүйгээр деталь солих боломжийг бий болгодог.