BIPV нарны энерги суурилуулах шийдлүүдийн талаар мэдэх зүйлс

BIPV-ийг ойлгох болон нарны энерги суурилуулах системийн үүргийг тайлбарлах

BIPV гэж юу вэ, традицион нарны энерги суурилуулалтаас ямар ялгаатай вэ

Барилгын нэгдсэн фототой элемент, эсвэл товчоор BIPV нь цаасан ясыг, ханыг, цонхны оронд ч гэсэн нарны энерги үүсгэгчийг шууд барилгын материалд нэгтгэж орлуулдаг. Хэвийн нарны энергийн системүүд зүгээр л самнаас дээш самнуудыг бэхэлдэг бол BIPV өөр арга хэмжээ авдаг. Эдгээр системүүд нэгэн зэрэг хоёр үүрэг гүйцэтгэдэг: бүтцийн дэмжлэг үзүүлэх, мөн цахилгаан үйлдвэрлэх. Жишээ нь нарны гэрлийн стекийг гэрлийн цонхонд ашиглахад. Энэ нь барилгыг температурын өөрчлөлтөөс хамгаалж, халуун хүйтнийг тусгаарлах, бороо, салхиас хамгаалах, мөн ашигтай цахилгаан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. 2025 онд Renewable Energy сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаагаар харахад BIPV-тэй барилгууд нь асфальт эсвэл металл хавтангийн стандарт самнаас дунджаар 53 хувийн илүү сайн дулааны үр үйлдэл үзүүлсэн байдаг. Ийм төрлийн үр ашгийг шууд өрх, байшин эзэмшигчид удаан хугацаанд энергийн зардлыг бууруулахад хүргэдэг.

Орчин үеийн орон сууц, худалдааны байшингуудад BIPV-ийн гол хэрэглээ

• Байгалийн : Шифер эсвэл шороон дээрхийн гадаргууг төсөөлөн гарган авдаг нарны хавтангууд
• Арилжааны : Өндөр барилгын бүтээн байгуулалтанд зориулсан хагас нэвтрэх чадал бүхий BIPV завсрын ханангууд
• Үйлдвэрийн : Зогсоолын талбайд зориулсан бүтээн байгуулалтын нарны дээврүүд

Эдгээр хэрэглүүрүүд нь цахилгааны торлоос хамаарлыг бууруулах зэрэгцээ ашигт чанарын шаардлагыг хангана. Хүйтэн цаг агаарт BIPV дээврүүд нь стандарт цахилгааны самбаруудад ихэвчлэн байдаггүй интеграцит халаалтын элементийн тусламжтайгаар цас буухаас сэргийлдэг.

Нарны хавтан, нялтсын жигд хавтан болон бусад барилгын бүтээн байгуулалтанд суурилуулах платформуудын нэгдэлт

Дэвшилтэт нарны энерги суурилуулах платформууд материал, дулааны тэлэлт, жингийн тархалт зэрэг асуудлуудыг шийдвэрлэх ёстой. Доорх хүснэгт гол ялгааг тодорхойлно:

Энэ нэгдэл нь барилгын дүрэм журамд нийцэж, энерги үйлдвэрлэлийг хамгийн их байлгахын тулд архитекторууд болон нарны энерги технологичдын хооронд эртнийхэн хамтын ажиллагааг шаарддаг.

BIPV нарны энергийн суурилуулалтын бүтцийн болон орчны бэрхшээлүүд

BIPV нарны энергийн суурилуулалтын системүүд нь аюулгүй байдал, ажиллагаа болон зөвшөөрлийн шаардлагад нийцэхийн тулд нарийвчлалтай инженерийн тооцоо шаарддаг онцгой бүтцийн болон орчны шаардлагатай тулгардаг.

Цаасны даацын чадал болон барилгын дүрмийн шаардлага

Дундаж цаасан дээрх нарны энергийн систем нэг квадрат фут тутамд 5–7 фунт нэмдэг (NREL 2023), тиймээс тухайлсан үнэлгээ хийх нь туршлагатай барилгын хувьд ялангуяа чухал болдог. Инженерүүд цаасны бүтцийг үнэлж, Холбооны Барилгын Дүрмийн (IBC) стандартад нийцүүлэхийн тулд дэмжлэгийг хүчтэй болгох шаардлагатай. Зөв ачааллын тооцоогооргүйгээр BIPV төслүүдийн 23% нь суурилуулсны дараа зардал ихтэй өөрчлөлт шаардаж болзошгүй.

Салхи, цас болон климатын онцлог ачааллын авч үзэх зүйлс

Уулархаг бүсэд систем суурилуулах үед тэдгээр нь квадрат фут бүрт 150 паундаас хэтрэх хэмжээний цасны ачааллыг сайн эсэргүүцэх шаардлагатай. Харин эсрэг зах дахь суурилуулалт ялгаатай асуудалтай тулгардаг бөгөөд тайфуны үеэр гарах хүчтэй салхинаас хамгаалах шаардлага гардаг. 2024 оны саяхан хийсэн судалгаанд Шведэд хана дээрх нарны самбарыг суурилуулсан барилгад анхаарал хандуулж, гайхамшигтай зүйлийг илрүүлсэн. Эдгээр систем жинхэндээ ойрын цаснаас наран туяа ойж, өвлийн улиралд ойролцоогоор 18 хувиар илүү энерги үйлдвэрлэж байсан. Иймийм р дүгнэлт нь сайн суурилуулалтын загвар зөвхөн хүнд нөхцөлд тэсвэртэй байх л асуудал биш, харин ийм нөхцөлийг бидэнд илүү сайн ажиллуулах боломжийг олгодог гэдгийг харуулж байна.

Суурилуулалтын загварчлал дахь дулааны артерийн саатуулалт ба энерги үр дүнтэй ажиллах

Дулааны артерийн үзэгдэл нь халхавчгүй металл тавиуртай тохиолдолд 12–15% дулаан алдагдуулдаг. Аэрогелээр халхавчилсан боолтууд нь харьцуулахад хуучин цайрын суурилуулалтаас хамаарч дулаан алдагдлыг 90% хүртэл бууруулж чаддаг бөгөөд гуравдагч этгээдийн шалгалтаар баталгаажсан шиг барилгын энерги үр дүнтэй ажиллах чадварыг сайжруулж, бүтцийн бүрэн байдлыг хадгалдаг.

Архитектур дизайн болон бүтэц, хамгаалалтын шаардлагыг тэнцвэржүүлэх

Хагас нэвтрэх чадалтай нарны энергийн фасад нь завсрын ханын босоо баганад даацын элементүүдийг нуух боломжийг олгох бөгөөд бараг харагдахгүй мэт санагддаг. Гэсэн хэдий ч энэхүү архитектур онцлогийг хангахын тулд салхины эсэргүүцлийг хадгалахын тулд хөнгөн цагаан суурь баганыг 40%-иар зузаравтар болгох шаардлага гардаг. Энэ нь загварчлал болон инженерийн шаардлагын хоорондох чухал тэнцвэр юм.

Баталгаатай BIPV суурилуулалтын загварчлал, суурилуулалтын зөвлөмж

Нарны хавтанг бат бөх, цас болон туяа нэвтрэхээс хамгаалсан байдлаар суурилуулах арга зүй

Баталгаатай BIPV суурилуулалт нь ус нэвтрэхээс сэргийлэхийн тулд коррозид тэсвэртэй хөнгөн цагаан боолтууд, зэвэрдэггүй ган холбогч болон бутыл каучук герметик ашигладаг. Модуль хэлбэрээр суурилуулах талаарх 2024 оны судалгаагаар илрүүлснээр дулааны салгаа үүсгэдэг хоёр зориулалттай боолтууд нь конденсацийн эрсдэлийг бууруулдаг. Чухал арга зүйн дотор:

• Оновчтой налалтын өнцөг (өргөрөгөөс хамааран 15–35°)
• Дулааны хөдөлгөөнийг зохицуулахын тулд задгай холбоосууд
• Герметик болон тороны тохируулгын жил бүрийн шалгалт (рельс холболтонд 12–15 Нм)

Эдгээр арга хэмжээнүүд нь IEC 61215 гэх мэт олон улсын стандартуудтай нийцэх буюу урт хугацааны тэсвэрт чадлыг дэмждэг.

Модуль системийн BIPV суурилуулалтанд нарийвчлал ба хурдны хоорондох тэнцвэр

Онгоцны талбайд цуглуулсан модуль системүүд нь объект дээрх хөдөлмөрийн зардлыг ойролцоогоор 30% хэмнэдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь миллиметрийн хэсгийн нарийвчлал шаарддаг. Томоохон төслүүдийн хувьд робот техник нь суурилуулалтын явцад тогтвортой байдлыг хадгалж өгдөг. Хэдий ч машин хүрэх боломжгүй байдалд орох нарийн газрын залгаасыг тохируулахдаа ажилчид ихэвчлэн гар аргаар засвар хийх шаардлагатай болдог. Зүйлс жигд бус байрших үед сүүдрээр болон бүтцийн стрессийн асуудлаас болж үр ашгийг 5-9 хувь хүртэл бууруулдаг. Иймээс хурдан суурилуулалт ба нарийвчилсан хэмжилтийн хооронд амжилттай суурилуулахад маш чухал тэнцвэрийг олох нь маш чухал болдог.

BIPV суурилуулалтын үеийн чанарын хяналтын арга хэмжээнүүд

Гурван шатны шалгалтын процессын итгэлтэй байдлыг хангана:

1. Субстратын тэгш байдлын шалгалт (≤3 мм хазайлт)
2. Бодит цагийн мэдээллийн лавлагаатай ухаалаг моментын түлхүүр
3. Суулгасны дараах таталтын шалгалт (≥ 50 кг-ийн барих хүч)

Дулааны зураглал эвдэрсэн холболтуудыг илрүүлж, ачааллын хэмжигчид стрессийн цэгүүдийг хянах замаар хоёрдмол шалгалт нь худалдааны нөхцөл байдлын гарцаар гомдол ирэх тоог 40%-иар бууруулдаг.

Туршилтын жишээ: Цэвэр тэг энергийн албан байшин дахь нэгтгэсэн нарныг хаагч болон машин зогсоох BIPV систем

12,000 м² хэмжээтэй корпорацийн кампус 22° налалттай тэнхлэгтэй нарныг хаагч болон сууринаас салангид огтлолтой нарны хүрээний массив ашиглан 95% энерги өөрөө хангамжийн түвшинд хүрсэн. Тус бүрдээ тулгуур бүтэц ашиглах шаардлагийг арилгаснаар материал зардлыг 30%-иар бууруулсан. Рельсэн дээрх самбаруудыг тус бүрээр нь сольж болох тул бүх хэсгийг задлах шаардлага гарахгүй бөгөөд нарийн BIPV загварын хэмжээс ихээр өргөжих боломжтой засвар үйлчилгээний шийдлийг харуулж байна.

BIPV системийн суурилуулалт, хандах боломж болон урт хугацааны үзүүлэлт

Бүрэн интеграцид орсон нарны энерги суурилуулах системийн засвар үйлчилгээний сорилтуудыг даван туулах

Барилгын цахилгаан хангамжийн (BIPV) системүүд нь барилгын хананаас болон дээврээс шууд бүрддэг тул тусгай анхаарал шаарддаг. Solar Energy Materials & Solar Cells сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаагаар эдгээр интеграцчилсан суурилуулалтууд нь техникчидийн үйлчилгээний шалгалтыг ойролцоогоор 22%-иар бууруулдаг байна. Гэсэн хэдий ч үйлчилгээ шаардлагатай болох үед ажилчид хязгаарлагдмал хандалттай тул үйлчилгээний хугацаа ихэвчлэн 40%-иар илүү уртасдаг. Жинхэнэ асуудал нь нарийн олон янзын хэлбэртэй гадаргууг цэвэрлэх, мөн бусад материалуудын ард нуугдаж буй цахилгаан хэсгүүдэд хүрэхэд бэрхшээл учирдаг. Иймээс одоогийн байдлаар ихэнх объектууд энерги үүсгэлтийн бууралтыг хэн ч анзаарахаас хамаагүй хойш инфра улаан туяаны шинжилгээ зэрэг урьдчилан сэргийлэх үйлчилгээний аргуудад илүү ихээр тулгуурладаг.

Барилгын бүтэн байдлыг алдагдуулахгүйгээр үйлчилгээ үзүүлэхэд тохиромжтойгоор загварчлах

Одоогийн үед ухаалаг дизайн нь ихэвчлэн солих боломжтой самбар, модуль хэсгүүдийг агуулдаг бөгөөд эдгээр нь засвар үйлчилгээг хамаагүй хялбар болгодог. Мэргэжлийн мэдээллээр, эдгээр онцлог шинж чанартай барилга нь удаан хугацаанд үйлчилгээний зардлыг ойролцоогоор 33% хэмнэх боломжтой байдаг бөгөөд ус нэвтрэхгүй байдлыг хангаж чаддаг. 2024 оны Барилгын Интеграцлагдсан Фотогальваник Байгууламжийн Засвар Үйлчилгээний Тайлангийн хамгийн сүүлийн өгөгдлөөс харахад тодорхой гайхшруулсан зүйл гарч ирсэн. Эдгээр шинэ, тусгай хэрэгсэл шаардлагагүй холбох элементүүдийг ашиглан одоо модулиудыг солихад зөвхөн 90 минут зарцуулахад хангалттай болсон бөгөөд хуучин системүүдэд 8 цаг ба түүнээс дээш хугацаа шаарддаг байсан. Ердийн хандалттай цэгүүдийг төлөвлөх үед загварчлагчид дулааны тасралтгүй байдлыг хадгалах, цацрагийн эсрэг тэсвэртэй шовх материал ашиглах ёстой. Их хэмжээний үйлчилгээ шаарддаг барилгын хувьд эдгээр жижиг, гэхдээ чухал дэлгэрэнгүй зүйлс маш их ач холбогдолтой.

Цахилгаан хүч үүсгэгчийн суурилуулах шийдлийн найдвартай байдал, цаг агаарын нөхцөлд тэсвэртэй байдал хугацаатай нь хэрхэн өөрчлөгдөх

Хурдасгасан хуцаацын туршилтууд нь далайн орчны нөхцөлд далайчин ангийн алюмин ба суулгах системтэй ажиллах үед 30 жилийн дараа БИПВ-ийн суулгацын систем 92% бүтцийн бүрэн байдлыг хадгалж чаддаг болохыг харуулсан. Тэсвэрт чанарын гол хүчин зүйлс дотор:

• Тоног төхөөрөмж ба суурин материалуудын дулааны задралын коэффициентийг тохируулах
• 25+ жилийн УБ туяанд тэсвэртэй гадаргуугийн хучилт
• -40°C температур, хэт их цасны ачаалал дор 0.5%-аас бага байх тогтвортой деформаци (Солар Тех Институт 2023)

Одоо байгаа БИПВ суулгацын инфраструктурыг шинэчлэх болон сайжруулах

2005-2015 онд суурилуулсан ихэнх БИПВ системүүд одоо шинэчлэлт шаардаж байгаа бөгөөд тэдгээрийн 68% нь хүнд санамжит хавтангуудыг дэмжихийн тулд хүчирхийлэл шаарддаг (NREL 2024). Үр дүнтэй шинэчлэх арга замуудад дараахь зүйлс орно:

1. Шинэ ФВ давхаргуудын холбогч тулгуур тагт
2. Төвийн хуучин цахилгаан холболтыг тойрон ажиллах микроинвертерүүд
3. Анхны суулгацын цэгийг хүчтэй болгох ачааллын тархалтын хавтангууд

2023 оны нэгэн судалгаагаар хуучин нарны панелуудыг хөнгөн PERC модульд солиход бүх системийг шинэчлэхтэй харьцуулахад 40% хэмнэсэн байна.

Түгээмэл асуултууд

BIPV гэж юу вэ?

Барилга дотроосоо цахилгаан үүсгэгч (BIPV) гэдэг нь нарны панелуудыг гэрлийн сам, хана эсвэл цонх зэрэг барилгын материалуудад шууд интеграцчихсан байдлаар ашиглах бөгөөд энергийг үүсгэх, мөн бүтцийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

BIPV нь энгийн нарны панелуудаас ямар ялгаатай вэ?

BIPV нь барилгын материалуудыг оронд нь оруулан хоёр давхар үүрэгтэй ажилладаг бол энгийн нарны панелууд нь байгууламж дээр нэмж суурилуулдаг.

BIPV-ийн давуу талууд юу вэ?

BIPV нь гадаад харагдац сайжруулж, энерги ашиглалтын үр ашгийг нэмэгдүүлэх, урт хугацаанд энерги зардлыг бууруулах боломжийг олгодог.

BIPV ямар засвар үйлчилгээний дутагдалтай байдаг вэ?

BIPV системүүдэд илүү бага удаа засвар үйлчилгээ шаардлагатай ч интеграцлагдсан, нарийн байгууламжийн шалтгаанаар засвар үйлчилгээ хийхэд илүү их цаг зарцуулдаг.

Одоо байгаа барилгад BIPV-ийг дахин суурилуулах боломжтой юу?

Тийм, олон BIPV системүүдийг орчин үеийн самбар, технологийг дэмжих түвшинд шинэчлэх боломжтой.