도시 건물에 있는 태양 강화된 환기 및 배기 시스템의 사용

태양 전원 환기 및 배기 시스템이란 무엇입니까?

태양 강화 환기 및 배기 시스템은 광전지 (PV) 패널에서 운영 에너지를 강화하는 기계식 에어 마사지 장치입니다. 전기 그리드에서 힘을 그릴 전통적인 환기와 달리이 시스템은 팬, 송풍기 및 배기 장치로 직접 햇빛을 변환합니다. 도시 건물에는 자연 교차 환기가 종종 주변 구조물에 의해 파괴되고 공기 품질이 교통 및 산업 배출에 의해 손상 될 수 있으며이 시스템은 실내의 건강하고 유지 보수가 용이합니다.

핵심 성분은 태양 전지판 (일반적인 monocrystalline 또는 다결정), 책임 관제사, 건전지 은행 (간헐적인 사용 또는 밤 가동을 위해), 및 하나 이상의 팬 단위를 포함합니다. 몇몇 체계는 직접적인 현재 (DC)에 작동하고 다른 사람은 교류 현재 (AC) 겸용성을 위한 변환장치를 통합하는 반면, 다른 사람은 전환 손실을 삭제하기 위하여 운영합니다. 기술에는 지붕 통합 PV 배열 및 건물 통합 광전지 (BIPV)가 무정전 전력 없이 이음새가 없는 힘 없이 이음새가 없는 힘이 있을 수 있는 곳에 성숙했습니다.

어반 콘텍스트에서 태양 환기가 작동하는 방법

도시 건물은 종종 높은 건물 밀도, 제한된 창 오프닝 및 오염 물질을 덫을 놓는 거리 canyon로 인해 인화 자연 환기에서 고통 받고 있습니다. 태양 전원 시스템 주소는 오염 된 내부 공기 배출 및 신선한 야외 공기에 그려진 강제적인 기류를 만들기 위해이를 사용합니다. 전형적인 작동주기는 다음과 같습니다.

일회 운영: 태양 전지판은 전기, 부엌, 목욕탕, 또는 전체 건물 attic 공간에 있는 배기 팬을 생성합니다. 전진 에너지는 나중에 사용을 위한 건전지를 위탁할 수 있습니다.
Nighttime 또는 low-light operation: 저장된 배터리 에너지는 감소된 속도로 팬을 실행하고, 기본 환기를 유지하고 습기 구축을 방지합니다.
Grid-interactive mode: 일부 시스템은 확장 된 구름이 기간 동안 연속 조작을 허용 그리드에 백업 연결을 포함.

고층 건물에서 옥상 태양 배열은 덕트 시스템을 통해 여러 환기 영역을 제공 할 수 있습니다. 또는 작은 첨부 된 태양 전지판이있는 분산 팬 단위는 개별 아파트에 설치 될 수 있으며, 개조 된 간단하고 비용 효율적인 작업을합니다.

Urban Buildings의 주요 혜택

에너지 비용 절감

건물 전체 에너지 사용의 중요한 부분을위한 환기 계정, 종종 상업적 특성에서 20 ~ 40%. 태양 전원 시스템은이 수요를 극적으로 줄일 수 있습니다. 많은 도시에서 사용할 수있는 순 미터 정책으로, surplus 태양 광은 다른 건물 부하를 상쇄 할 수 있으며, 추가 유틸리티 요금을 줄입니다.

실내 공기질 개선 (IAQ)

실내 공간은 휘발성 유기 화합물 (VOCs), 이산화탄소, 요리 증기 및 습기를 축적하는 prone입니다. 지속적인 태양 강화 된 배기는 이러한 오염 물질을 제거하고 호흡기 질환과 곰팡이의 위험을 낮추는 것입니다. [[FLT : 0]]U.S. Environmental Protection Agency[[FLT :1]]의 연구는 효과적인 환기가 50-80 %에 의한 실내 오염 물질을 줄일 수 있음을 보여줍니다.

탄소 발자국 감소

전력망 전기를 끊기면 태양 환기 시스템은 건물이 그물에 넣거나 탄소 중립 상태를 달성하는 데 도움이됩니다. 태양에 의해 생성 된 모든 킬로와트 시간의 경우, CO2 배출량의 약 0.4-0.9 kg은 피합니다 (국토 그리드 믹스에 따라 다름). []국 재생 에너지 연구소 상업 건물에 대한 광범위한 채택이 매년 수백만 톤의 도시 배출량을 줄일 수 있습니다.

탄력과 격자 독립

배터리 저장을 가진 태양 전원 시스템은 그리드 아웃시 작동 할 수 있으며 다가족 거주, 의료 시설 및 학교의 중요한 환기를 유지하십시오. 이 탄력은 극단적 인 날씨 이벤트가 더 자주되기 때문에 점점 중요합니다.

Urban Settings의 전략 구현

Centralized Systems 용 옥상 태양 배열

가장 일반적인 접근법은 여러 층을 제공하는 중앙 배기 팬과 연결된 평평한 또는 경사 지붕에 PV 패널을 설치합니다. Proper 오리엔테이션과 경사로는 에너지 수확을 극대화하지만 인접한 타워에서 도시 지붕 셰이딩은 사이트 평가 중 고려되어야합니다. PVWatts]와 같은 도구는 미국 에너지 부서에서 에너지가 추정되는 세대 잠재력을 돕습니다.

Facades의 건물 통합 광전지

지붕 공간이 제한되는 고밀도 지구에서는, BIPV는 창 그늘, 스팬드, 또는 클래딩으로 태양 단위를 통합할 수 있습니다. 이 수직 배열은 더 낮은 효율성을 가지고 있을지도 모르지만 아직도 각 지면을 위한 전담한 배기 팬을 힘 제공할 수 있습니다. 싱가포르와 뉴욕 같이 도시에 있는 사례 학문은 정면 거치한 PV에 의해 만나는 환기 짐의 30-60%를 설명했습니다.

Heat Recovery를 사용한 Hybrid 시스템

태양 강화 배기를 에너지 회수 통풍기 (ERV) 또는 열 회수 통풍기 (HRV)와 결합하면 에너지와 편안함을 모두 최적화합니다. 태양 광은 팬을 구동하며 열 교환 코어 사전 조건이 들어오는 공기가 가열 또는 냉각 장비에 부하를 줄입니다. 이 구성은 특히 극한 온도로 기후에서 효과적입니다.

도전과 실천적 고려

Intermittency와 건전지 저장

태양 출력은 날씨와 낮의 시간에 변화합니다. 야간 및 흐림 기간 도중 일정한 환기를 유지하기 위하여, 특히, 건전지 은행은 근본적입니다. 리튬 이온 건전지 제안 높은 주기 생활 및 소형 크기, 그러나 그들은 upfront 비용을 추가합니다. 건전지 없이 작은 건물, 격자 동점 체계는 아직도 정전 도중 환기가 멈추지 않을지도 모르다 그러나, 전반적인 에너지 사용을 감소시킬 수 있습니다.

쉐이딩 및 공간 제약

도시 운하와 키 큰 이웃 구조는 PV 산출을 압축하는 그림자를 던질 수 있습니다. Solmetric SunEye 또는 Helioscope 같이 공구를 사용하여 상세한 셰이딩 분석은 임명의 앞에 필요합니다. 몇몇 경우에, microinverters 또는 힘 낙관자는 부분적인 셰이딩 효력을 기절합니다.

유지 보수 및 Longevity

태양 전지판은 먼지, 새 떨어지는 및 도시 석회화를 제거하기 위하여 가끔 청소를 요구합니다. 환기 팬은 잎, 방위 및 여과기의 정기적인 검사를 필요로 합니다. 전반적인 체계 수명은 패널을 위한 20–30 년이고 팬과 건전지를 위한 10–15 년입니다. 건물 주인은 성분 보충을 위해 예산해야 합니다.

건물 코드 및 허가

지역 건물 코드는 화재 안전, 구조적 인 로딩 및 전기 상호 연결 요구 사항을 예측할 수 있습니다. 배기 시스템의 경우 ASHRAE Standard 62.1 (수용 가능한 실내 공기 품질을위한 변동) 준수가 중요합니다. 현지 규정에 익숙한 라이센스 엔지니어와 상담하십시오.

투자 수익률 분석 및 수익

태양 강화 환기 시스템에 대한 초기 비용은 크기에 따라 다릅니다. 1 kW PV 및 500 CFM 팬이있는 작은 주거 단위는 10 kW PV와 여러 팬이 $ 15,000-$30,000을 실행할 수 있지만 $ 2,500-$4,000을 설치 할 수 있습니다. 미국 (현재 30 %), 국가 환급 및 가속 된 공제는 전 세계 4 년 동안 전기 시스템에서 전형적으로 지불 할 수 있습니다. 전형적으로 8 년 동안 전기 시스템에서 8 년 동안 전기 시스템의 전력을 무료로 제공 할 수 있습니다.

가동 저축은 높은 냉각 짐을 가진 기후에서 가장 높습니다, 태양 강화된 배출이 뜨겁고, 습기찬 공기를 제거해서 공기조화 수요를 감소시킵니다. 난방 지배한 지역에서는, 열 회복 체계는 온난한 실내 공기를 잃기 위하여 추천됩니다.

미래 동향 및 혁신

스마트 컨트롤 및 IoT 통합

Emerging 시스템은 실내 CO2, 습도, 미립자 물질 (PM2.5)을 모니터링하는 센서를 사용하여 팬 속도를 자동으로 조정하여 에너지를 절약 할 수 있습니다. Cloud 기반 플랫폼은 원격 모니터링 및 예측 유지 보수를 허용하며 가동 시간을 단축합니다.

건물 통합 Microgrids

태양 환기는 PV, 배터리 저장 및 제어 부하를 결합하는 더 큰 건물 마이크로 그리드의 부분입니다. 피크 수요 기간 동안, 환기 시스템은 부하를 흘릴 수 있습니다 또는 배터리에서 작동, 낮은 수요 요금. 이 접근은 U.S. Energy의 건물 통합 연구]와 일치합니다.

태양 Chimneys 및 수동 향상

PV에 의해 순전히 강화되지 않지만 태양 굴뚝 (열 공기와 자연 업 초래크를 만들 수있는 급강하 색 샤프트)은 작은 팬과 결합되어 기류를 밀어줍니다. 이 하이브리드 수동 활성 시스템은 그리드 정전 동안 환기를 유지하면서 팬 에너지를 감소시킵니다.

Real-World 사례 연구

뉴욕의 Multifamily Retrofit

브루클린의 12 층 아파트 건물은 지붕에 태양 전지판의 50 kW를 설치, 모든 일반 복도 및 40 아파트 욕실에 배기 팬을 강화. 2 년 이상, 환기를위한 전기 비용은 72% 감소, 그리고 유동 공기에 대한 주민 불만은 60 % 감소. 이 프로젝트는 뉴욕 주 에너지 연구 및 개발 기관 (NYSERDA)에서 자금을 받았다.

싱가포르의 상업 오피스 타워

30층 사무실 타워는 남파면 전면에 BIPV 패널을 통합하여 15kW의 피크를 생산합니다. 이 패널은 계단 및 기계 바닥에 위치한 10 배기 팬의 네트워크를 강화합니다. 이 시스템은 첨단 태양 시간 동안 건물의 환기 하중의 35 %를 커버하며 전반적인 에너지 사용 강도에서 12%의 감소로 기여합니다.