استفاده از سیستم های تهویه و خستگی خورشیدی در ساختمان های شهری

در ساختمان های بلند، آرایه های خورشیدی پشت بام می توانند از طریق سیستم های کاناله چندین منطقه تهویه را خدمت کنند.به طور جایگزین، واحدهای فن غیرمتمرکز با پانل های خورشیدی متصل کوچک را می توان در آپارتمان های فردی نصب کرد و باعث می شود که عقب نشینی ها ساده و مقرون به صرفه باشند.

مزایای کلیدی برای ساختمان های شهری

کاهش هزینه انرژی

تهویه مطبوع بخش قابل توجهی از کل مصرف انرژی ساختمان را تشکیل می دهد که اغلب 20 تا 40 درصد در املاک تجاری است.سیستم های انرژی خورشیدی می توانند این تقاضا را به طور چشمگیری کاهش دهند.با سیاست های متر مربع خالص موجود در بسیاری از شهرها، برق خورشیدی اضافی می تواند بارهای ساختمان دیگر را جبران کند و صورتحساب های سودمند را کاهش دهد.

بهبود کیفیت هوای داخلی (IAQ)

فضاهای داخلی شهری مستعد جمع آوری ترکیبات آلی فرار (VOCs)، دی اکسید کربن، پخت و پز و رطوبت هستند. اگزوز مداوم انرژی خورشیدی این آلاینده ها را حذف می کند، کاهش خطر بیماری تنفسی و رشد قالب.

کاهش کربن

با قرار دادن برق شبکه، سیستم های تهویه خورشیدی به ساختمان ها کمک می کنند تا به وضعیت بی طرف خالص صفر یا کربن دست یابند، برای هر کیلووات ساعت تولید شده توسط خورشید، تقریبا 0.4-0.9 کیلوگرم انتشار گازهای گلخانه ای CO2 (بسته به ترکیب شبکه محلی) از آزمایشگاه انرژی تجدید پذیر (FLT:0) پروژه های تجدید پذیر (F:1) که استفاده گسترده در ساختمان های تجاری می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را سالانه میلیون ها کاهش دهد.

انعطاف پذیری و استقلال شبکه

سیستم های انرژی خورشیدی با ذخیره سازی باتری می توانند در طول قطع برق فعالیت کنند، حفظ تهویه حیاتی در اقامتگاه های چند خانواده، امکانات بهداشتی و مدارس، این انعطاف پذیری به طور فزاینده ای مهم است زیرا رویدادهای شدید آب و هوایی مکرر می شوند.

استراتژی های پیاده سازی در تنظیمات شهری

آرایه های خورشیدی سقفی برای سیستم های مرکزی

رایج ترین روش نصب پانل های PV در سقف های مسطح یا شیب دار، متصل به طرفداران خروجی مرکزی خدمت چندین طبقه، جهت گیری مناسب و شیب به حداکثر رساندن برداشت انرژی، اما سقف شهری که از برج های مجاور می گذرد باید در طول ارزیابی سایت حساب شود.

تصاویر ساخت و ساز در تصاویر

در مناطق با تراکم بالا که فضای سقف محدود است، BIPV می تواند ماژول های خورشیدی را به سایه پنجره، اسلم ها یا پوشش دهد، این آرایه های عمودی ممکن است بهره وری کمتری داشته باشند، اما هنوز هم می توانند طرفداران خسته کننده برای هر طبقه را در مطالعات موردی در شهرهایی مانند سنگاپور و نیویورک نشان داده اند 30 تا 60 درصد از تهویه بار با PV ظاهری آشنا شده است.

سیستم های ترکیبی با بازیابی حرارتی

ترکیب اگزوز انرژی با یک تهویه کننده بازیابی انرژی (ERV) یا تهویه کننده حرارتی (HRV) هر دو انرژی و راحتی را بهینه می کند. برق خورشیدی فن را هدایت می کند، در حالی که پیش شرط اصلی تبادل گرما، هوا ورودی را کاهش می دهد، این پیکربندی به ویژه در آب و هوا با دمای شدید موثر است.

چالش ها و ملاحظات عملی

Intermittency و Battery Storage

خروجی خورشیدی با هوا و زمان روز متفاوت است تا تهویه ثابت را حفظ کند، به ویژه در طول دوره های شبانه و ابری، یک بانک باتری ضروری است. باتری های لیتیوم یون عمر چرخه بالا و اندازه جمع آوری را ارائه می دهند، اما هزینه های پیش رو را برای ساختمان های کوچکتر، سیستم های شبکه ای بدون باتری هنوز هم می توانند مصرف انرژی کلی را کاهش دهند، اگرچه تهویه ممکن است در طول قطع برق متوقف شود.

Shading and Spatial Constraints

می توان سایه های شهری و ساختارهای بلند همسایه را به طور چشمگیری کاهش داد که خروجی PV را کاهش می دهد.یک تجزیه و تحلیل دقیق سایه با استفاده از ابزارهایی مانند Solmetric SunEye یا Helioscope قبل از نصب ضروری است.

نگهداری و طولانی مدت

پانل های خورشیدی نیاز به تمیز کردن گاه به گاه برای حذف گرد و غبار، و فن آوری های شهری و هوا نیاز به بازرسی دوره ای از تیغه ها، بلبرینگ ها و فیلترها به طور کلی طول عمر سیستم 20 تا 30 سال برای پانل ها و 10 تا 15 سال برای طرفداران و باتری ها دارند.

ساخت کد و اجازه

کدهای ساختمان محلی ممکن است ایمنی آتش، بارگذاری ساختاری و الزامات اتصال برق را برای سیستم های اگزوز، انطباق با استاندارد ASHRAE 62.1 (Ventilation forپذیر هوای داخلی) بسیار مهم است. مشورت با یک مهندس مجوز آشنا با مقررات محلی.

تحلیل هزینه و بازگشت سرمایه گذاری

هزینه اولیه برای یک سیستم تهویه خورشیدی با اندازه متفاوت است: یک واحد مسکونی کوچک با 1 کیلووات PV و 500 CFM فن ممکن است هزینه 2500 - $ 44،000 نصب شده، در حالی که یک سیستم تجاری با 10 کیلووات PV و چند طرفدار می تواند هزینه $ -5،000 $ 30٪.

پس انداز عملیاتی در آب و هوا با بارهای خنک کننده بالا، که در آن اگزوز انرژی خورشیدی کاهش تقاضای تهویه مطبوع با حذف هوای گرم و مرطوب است.در مناطق تحت کنترل گرما، یک سیستم بازیابی گرما توصیه می شود برای جلوگیری از از دست دادن هوای گرم در داخل خانه.

روندهای آینده و نوآوری ها

کنترل های هوشمند و ادغام IoT

سیستم های نوظهور از سنسورها برای نظارت بر CO2 داخلی، رطوبت و ذرات (PM2.5)، تنظیم سرعت فن به طور خودکار برای حفظ IAQ در حالی که حفظ انرژی است. پلت فرم های مبتنی بر ابر اجازه نظارت از راه دور و تعمیر پیش بینی، کاهش خرابی.

Microgrids ساختمان-Integrated Microgrids

تهویه خورشیدی به طور فزاینده بخشی از میکروشبکه های ساختمان بزرگ است که شامل ذخیره سازی باتری، و بارهای قابل کنترل در طول دوره های تقاضای اوج، سیستم های تهویه می توانند بارگیری یا کار از باتری، کاهش هزینه های تقاضا است.این رویکرد با وزارت انرژی تحقیقات ادغام ساختمان سازی [FLT: 1] هماهنگ می شود.