שילוב פאנלים סולאריים לתוך גג קונקרטט ופרטי פאגדה

אדריכלות השמש והאדריכלות Convergence of Solar Energy and Concrete

שילוב של לוחות פוטו-וולטאיים (PV) לגגות קונקרטיות ו façades מייצג שינוי משמעותי בעיצוב בנייה, מיזוג של אנרגיה מתחדשת עם תפקוד מבני. גישה זו, צורה של photovoltaics מבנית (BIPV), הופך את פני השטח הרגילים של בניית חשמל פעיל יותר ויותר, מבלי להתפשר על החומר האנליטי; גמישות ומהנדסים משולבים באופן קבוע, אלא גם לתוך מערכות הפעלה משולבת, ולא לפתח כוח פעיל יותר ויותר, אלא גם את מערכות כוח פעיל יותר ויותר, אלא גם תכונות סולאריות.

יתרונות מרכזיים של השמש-Integrated Concrete

לוחות סולאריים מבוזרים מבנים קונקרטיים מציעים יתרונות נפרדים כי מעבר ליתרונות סטנדרטיים של מערכות PV גג.השילוב מתייחס לקריטריונים מרובים של ביצועים בו זמנית, מה שהופך אותו אופציה אטרקטיבית עבור בניינים בעלי ביצועים גבוהים.

אנרגיה מוגברת ו- On-Site Generation

לוחות סולאריים משולבים ישירות על פני השטח הבטניים ללכוד אור השמש על פני אזורים גדולים, אחרת רדום. גגות ו fa ç אנכי; לוחות יכולים לספק חשמל משמעותי עבור HVAC, תאורה, ועומסים.כאשר בשילוב עם בטון ’ תכונות המוניות תרמיות, הבניין יכול לאחסן חום סולארי במהלך היום ושחרורו בלילה, צמצום שיא חימום ודרישות קירור.

Aesthetic and Architectural Cohesion

אחד ההרתעה העיקריים לאימוץ הסולארי הקונבנציונלי היה התפיסה של לוחות מורכבים, חיצוני מעובשים לוחות האסתטיקה של בנייה. integrating לוחות לתוך בטון מאפשר מראה חלק, מונוליטי. Precast ניתן להחליק עם ערוצים נצפים או מרקמים משטח כי להכיל תאים סולאריים עם המטוס.

יציבות וארוכותיות

Concrete מספק תת-קרקעית חזקה, בלתי-מבולשת שמגן על רכיבי השמש מפני הרמת רוח, ברד, ורכיבה תרמית.בניגוד למערךים בעלי גג, הדורשים חדירה ופלאשינגים שיכולים להיכשל לאורך זמן, לוחות משובצים נהנים מהפאנלים הבטניים והצבו; התנגדות מוטמעת של מזג האוויר ה-V-30+, בנוסף ל-Vicial Recapsulation של ריצוף של קרינת אש ו-V בתוך גזע מוגן או מוגן, הוא 25 שנים, בנוסף ל-V, שאינו מתאים ל-V, כולל של תאים קריטיים, כולל של תאים.

שימוש בקרקע ואינטגרציה עירונית

בסביבות עירוניות צפופות, שטח הגג זמין מוגבל, ושטח הקרקע הוא יקר.שמש-מסווג façades לשים משטחים אנכיים לעבוד, להכפיל או לזרז את הפוטנציאל של איסוף האנרגיה של בניין טביעת רגל.זה מועיל במיוחד למגדלים בגובה גבוה שבו יחס הגג-לקיר הוא קטן.

שיקולים עיצוביים והנדסה קריטיים

שילוב מוצלח של לוחות סולאריים לתוך בטון דורש תיאום רב תחומי מוקדם בשלב העיצוב. Structural, חשמל, תרמי, ו לחות תחומי שליטה חייב לתכנס כדי ליצור מערכת המבוצעת באופן אמין לאורך עשרות שנים.

יכולת טעינה סטרקטיבית ו Embedment Depth

חברי קונקט חייבים להיות בגודל לשאת את העומס המת נוסף של לוחות סולאריים, מסגרות, מבוטעים מוטבע, ועומסי שלג פוטנציאליים או רוח עומסים. עבור אלמנטים precast, לוחות יכולים להיות ממוקמים בתוך הכלוב חיזוק לפני לשפוך, להבטיח הפצה אחידה עומס אחידה של רכיבי קיר מיקום, תמיכה זמנית חייב להחזיק את המודולים בהיערכות מדויקת במהלך מיקום קונקרטי.

ניתוח הפאנל והפעולות

בניגוד לערכים המוערכים על גג שניתן להטות בחופשיות, לוחות משולבים לעתים קרובות שוכבים במטוס הגג או fa çade. עבור גגות מדרונות, זווית הטיה נקבעת על ידי האדריכלות; עבור גגות שטוחים, לוחות עדיין יכולים להיות מוטבעים עם הטיה קלה באמצעות קידוד מיקרוסקופיים מפלט ממוחזרים; לוחות בדרך כלל מקבלים פחות חשיפה סולארית אופטימלית לפוטנציאל אנכי ופוטנציאל ממבני אנרגיה מקודדים, כגון ניקוי מהירים או מפוסקים חשמליים.

אספקת מים וניהול Moisture

אחד ההיבטים המאתגרים ביותר של הטמעת לוחות בטון הוא למנוע מים בתוקפנות בממשק בין הלוח נוקשה לבין מריצה קונקרטית של המחץ הבטון.רכיבי אופניים חמים יכולים ליצור פערים בגודל מיקרון שמימי מים זורמים, המוביל לקור של מגעים חשמליים ונזקי מזג אוויר קפואים. Solutions כוללים שימוש במחסנים נוזליים או בפולימרים סביב לוח המחצבה, תוך שילוב של ערוצי ניקוי מאחורי לוח מים חמים, או מכווץ, מאחורי לוח מים, כולל שימוש חוזר על גבי משטחים, כולל שימוש חוזר על גבי משטחים, על גבי משטחים קריטי, על גבי משטחים, כולל שימוש חוזר של מים;

ניהול והדרכה

לוחות השמש מאבדים יעילות כאשר הטמפרטורה שלהם עולה מעל 25 °C (77 °F) Concrete, עם מוליכות תרמית גבוהה ויכולת חום, יכול לפעול כשקע חום, אבל זה יכול גם למלכוד חום אם לא מתאים כראוי ל- 1 חודשים ללוחים מקודמים, פער אווירי חימום לפחות 50 מ"מ בין גליון הגב התחתון לבין פני השטח הבטון הבטון הוא מומלץ לאפשר קירור כראוי.

אינטגרציה חשמלית ובטיחות

יש צורך לנווט בין לוחות משובצים באמצעות conduits חתומה או בתוך המבנה התאי של לוחות חללים צומת צומת יש להיות נגיש תחזוקה ופתרון בעיות; או בחוד החנית או באמצעות לוחות גישה נשללים עם לוחות זמנים קבועים של לוחות זמנים זה הוא קריטי, במיוחד כאשר מוטבע בטון התנהגותי (למשל, עם סיבים פחמן).

שיטות בנייה וסובלנות

השיטה של שילוב לוחות סולאריים עם בטון תלויה בקנה מידה של פרויקט, תנאי האתר, ואת הרמה הרצויה של שילוב.

עקבו אחרי Pre-Embedd Panels

בשיטה זו, מודולים סולאריים ממוקמים בתוך התבנית precast לפני הבטון מוזג. הלוחים מוגנים על ידי סרט דבק זמני, ואת תערובת קונקרטית נועד לזרום סביב המסגרת ללא הסרת המודול. רטט גבוה קידוד מחזק את הבטון תוך הימנעות נזק לוחות פוטו-וולטאיים בשימוש, לאחר ריפוי, האלמנט precast הוא מודרך, הוקם, הוקם, הוקם, כמו גם יחידת אחסון זה מבטיח גישה קבועה של בית מחסה, כמו שטח השמש, אשר חייב להיות מצמצם את גודל לפני השטח של שטח.

אינטגרציה: In-Place

עבור בטון על-ידי האתר, לוחות חייבים להיות רכובים על טפסים מתאימים כי מחזיק אותם במטוס הנכון ובכיוון הנכון. Concrete הוא אז לשפוך סביב לוחות pre-positioned שיטה זו מאפשרת משטחים גדולים יותר, מונוליטיים ללא מפרקים אבל דורש תכנון זהיר של רצפי מיקום קונקרטיים כדי למנוע לחץ מאוחר יותר לדחוף לוחות מתוך בטון היערכות עצמית (S) משמש לעתים קרובות כדי להפחית את התבניות של מתכת מתאים; ייתכן כי הוא מתאים.

מערכות קידוד ו-Celdding

מבנים קונקרטיים קיימים יכולים להיות מנוסדים עם לוחות סולאריים באמצעות החזקה דבק או מזרז מכני לתוך משטח קונקרטי.עבור רטרופיטס, מערכת רכבת הרים מחוברת או תקוע לתוך הבטון, והפאנלים מותקנים על גבי. בעוד לא כמו עומס חזותי חלק כמו בנייה חדשה, שיטה זו מאפשרת תחזוקה קלה יותר והחלפת.

שיקולים כלכליים וחזרות על השקעות

העלות של מערכות בטון מתקדמות שמשותפות השמש נותרה גבוהה יותר מאשר רטרופורפיטות PV מסורתיות, אבל הפער הוא צריף כמו קשקשים ייצור וקצבי עיצוב לשפר.העלות המלאה כוללת את המודולים הסולאריים, המתפתלים, חיזוק מבני, בטון נוסף (אם יש צורך), והעבודה המיוחדת.מחקר של סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) 41 העריך כי מערכות גג של ה-BIPV בדרך כלל עולה 10-30% יותר ממערכות סטנדרטיות, אך מלמטה, אך מלמטה, אך מחיסכון זמני, אך מצטמצם, אך הוא נמוך יותר משיפור, אך משיפור, אך משיפור, אך ורק על ידי מערכת מדידה, הוא נמוך יותר מערכי חומרה, הוא נמוך יותר מצריכת שומן, אך מצריכת שומן, הוא נמוך יותר, אך מצריכת שומן.

עם זאת, העלות הכוללת של הבעלות נמוכה יותר כאשר גורם תוחלת החיים הארוכה של המערכת המשולבת ואת העלות להימנע של החלפת גג בעתיד או faç שיפוץ של התחדשות, בנוסף, תחומי שיפוט רבים מציעים זיכויים מס, מכסי מזון, או צפיפות עבור מבנים להשיג יתרונות אנרגיה מתחדשת מסוימים על פני מערכת אחסון של 15 שנים, במיוחד עבור אחסון יעיל של מחזור הדם של 40 שנים על פני מערכת אחסון ביתי, כולל תשלום עבור תשלומים סטנדרטית של 40 שנים.

מחקרים על אינטגרציה מוצלחת

פרויקטים בעולם האמיתי מפגינים את האפשרות ואת הביצועים של מערכות סולאריות מתקדמות על פני אקלים שונים וצורות בנייה.

בניין התערוכות ציריך, שוויץ

בניין זה כולל fa ç precast קונקרטי;ade עם לוחות מונוקליים מוטבע המכסים את גובה הדרום ומזרחי.מודולים PV היו מחולקים לוחות הקיר הבטון במפעל, עם ערוצי ניקוז המשולבים בפרופיל פאנל.המערכת מייצרת 45 קילוואט ומספקת בערך 30% מבניין ’ ביקוש חשמלי.

בית הספר לעיצוב סינגפור, סינגפור

בסביבה טרופית גבוהה מגדל, הפרויקט הזה השתמש בטון צוק-אין-מקום עבור הקררה עם לוחות סיליקון חד-סרטים מוטבעים-סרטים דקים.הפאנלים מסודרים בדפוס רשת מחקה את הבניין ’ רשת עמודה מבנית של עמודה. בגלל הטמפרטורות הגבוהות ומהירויות רוח נמוכות מדי שנה, מערכת אוורור כפויה הותקנה מתחת לפאנלים, אספקת אוויר חם למבנה של 120-ה ו- PV/או-ה של אנרגיה היברידית; והשגת יעילות מוגברת של 18.

בניין המשרד הפדרלי של אומהה, ארה"ב

שיפוץ הבניין ההיסטורי הזה השתמש בגישה מכנית רטרופיטית.קירות הטפטפטים הקיימים התחזקו עם עטיפת סיבים פחמן, ומערכת קידוד BIPV חדשה נקשרה באמצעות עיגון פלדה אל-חלד.הפאנלים נבחרו בצבע שמתאים ל-Fstone המקורי של אבן-הגיר;ade.G השיגה הסמכה של LEED Platinum, ו- 200 קילווואטסאטס מכסה 40% של הבניין &rso; בסיס זה לא דורש תוספת של מערכת ניקוי (Fededededed) אשר לא דורש תוספת של מערכת ההפעלה (Fededededededededed) אשר לא היה צורך שילוב של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה (F) אשר תוכנן עבור שימושים נוספים עבור זרם מים (F) כולל שימושים ראשי תיבות של מערכת 1G) כולל של מערכת 1G) של מערכת ההפעלה של מערכת הגנה על ידי מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה (Fededededededed) של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת 1GRIRDLT-Fededoutedededed

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

הדור הבא של בטון מכוונת השמש יתעצב על ידי התקדמות מדע חומרי וטכניקות ייצור דיגיטליות.

חומרים גמישים ו Transud Photovoltaic

טכנולוגיות דק-סרט כגון photovoltaics אורגני (OPV) ותאים סולאריים perovskite הופכים יציבים ויעילים יותר.כאשר מלוטשים על גבי גיבוי גמיש, הם יכולים להיות משולבים בטון ללא הקשיחות של מודולי זכוכית קונבנציונליים.זה פותח את האפשרות של עוטפים לוחות סביב אלמנטים קונקרטיים מעוקלים או להטביע אותם בפן קלף או סמי- PV ניתן ליישם אותם על פני אורכי, תוך כדי בוהק בתוך מסגרת זמן מבנית, עם מסגרת זמן של אנרגיה.

טרנד חכם עם חיישנים Embedded

חיישנים שקועים בתוך הבטון יכולים לפקח על טמפרטורה, מתח, ופלט חשמלי של לוחות השמש בזמן אמת.זרמים אלה מאפשרים תחזוקה חיזוי ואופטימיזציה של ניהול אנרגיה. Composite בנייה באמצעות צורות בטון 3D מודפס עם ערוצי חשמל משולבים כבר נבדק במעבדה מחקר, התקנה מהירה יותר וטעויות פחות.שילוב של בטון עצמי ו-BIPV יכול להוביל לבניית עור מגיב באמת להסתגל לשינויים סביבתיים.

ניכוי עלויות באמצעות Modular Prefabrication

כביקוש ל-BIPV גדל, יצרנים מפתחים מודולים מתקדמים סטנדרטיים עם תאים סולאריים מותקנים במפעל, חיווט ותיבת צומת. אלה “ pello-and-play ” לוחות כריכים קונקרטיים להפחית על עבודה באתר ובעיות בקרת איכות.PVmies של קנה מידה יביא את העלות למסגרת עם קליטה מסורתית בתוספת גג השמש בתוך העשור הבא של שיתוף פעולה תעשייתי, כגון קוד פתוח אירופי כדי ליצור סטנדרטים מתקדמים של פורמטים.

השילוב של לוחות סולאריים לגגות קונקרטיות ו façades מייצג פתרון בוגר אך מתפתח במהירות לאדריכלות בת קיימא.על ידי שילוב החוסן המבני והנכסים התרמיים של בטון עם הדור האנרגטי של photovoltaics, מעצבים יכולים להשיג רמה של ביצועים ואינטגרציה אסתטית שמערכות נפרדות אינן יכולות להתאים.באמצעות תשומת לב זהירה למבני, לחות תרמית, וחשמל, על ידי ניצול טכנולוגיות מתפתחות, גישה זו תהיה בעלת תפקיד מרכזי יותר ויותר.