Sürdürülebilir Bina Operasyonları için Enerji Tasarruf Teknolojileri

Küresel inşaat ve emlak sektörleri net-zero hedeflerine doğru hızlandığında, enerji hasat teknolojileri pratik bina bileşenlerine yönelik deneysel kavramlardan taşındılar. Bu sistemler çevre enerjilerini çevreden yakalamaya çalışır - güneş ışığı, ısı, vibrasyonlar ve elektromanyetik dalgalar gibi - ve bunu bize uygulanabilir elektrik gücü haline getirirler.

Bina operasyonlarına hasat edilen enerji entegrasyonu daha akıllı, daha bağımsız sistemler. Sensörler, eylemciler, aydınlatma kontrolleri ve hatta HVAC bileşenleri, sürekli izleme ve optimizasyona izin vermek için, tesislerin yöneticileri ve sürdürülebilirlik görevlileri için, bu ASHRAE 90.1 veya LEED sertifikası gibi güçlü bir yol sunar.

Enerjinin Enerjinin Yeniden Tanımlanması Prensipleri Anlamak

Enerji üretimi, aynı zamanda enerji kıvranlığı olarak da bilinir, ultra-düşük enerji bir biçiminin elektrik haline dönüştürülmesine yardımcı olur. Güç miktarı genellikle küçüktir - mikrowattlardan miliwattlara kadar uzanan, ancak düşük güç elektronik ve kablosuz sensör ağları için yeterli.

Örneğin, kapalı fotovoltaik hücreler, açık veya güneş panelleri, farklı hücre kimyaları gerektiren (örneğin, boya-sensit veya morföz silikon) yüzeysel frekanslara ayarlanmalıdır. Örneğin, kapalı fotovoltaik hücreler, güneş panellerinden önemli ölçüde daha düşük ışınlar, farklı hücre kimyalarını veya güneş ya da trafikten 50-200 Hz.

Enerji Operasyonları Nasıl Yapınıyor

Çoğu bina enerji tüketimi aydınlatmaya bağlıdır, HVAC ve yük yükleri. Enerji hasat doğrudan yüksek güç ekipmanını değiştiremez, ancak genel talep eden izleme ve kontrol sistemlerini etkinleştirir. Örneğin, makyajsız ayar noktaları ve ısıyı büyük bir ticari binada binlerce cihazdan daha fazla sağlar.

Ayrıca, enerji hasat durumu temelli bakım destekler. Titreşim toplayıcıları pompalara veya fanlara monte edilmiş ve ekipman sağlığı konusunda veri sağlayabilir. Bu, makineyi kötü performansa yol açan zaman ve enerji atıklarını azaltır. Teknoloji, her düğümün operasyonel zekaya katkıda bulunduğu bir olanak haline gelir.

Enerji Üretimi Teknolojileri Türleri

Güneş Enerjisi

Fotovoltaik (PV) hücreler, en olgun hasat teknolojisidir. Binalarda, sadece çatılarda değil, aynı zamanda kablosuz sensörler ve anahtarlar için de sürekli olarak şarj edilebilir, sert erişim bölgelerindeki batarya değişimi ortadan kaldırırlar.Son zamanlardaki yenilikler elektrik üreten ve yarı-transbeveyn PV, kapalı güneş hücreleri, floresan veya LED aydınlatma için optimize edilir, ayrıca kablosuz sensörler ve anahtarları sürekli olarak zor erişimli yerlerdeki batarya yedekleyebilir.

Bina operasyonları için, güneş hasat gün ışığı sorumlu aydınlatma kontrolleri, otomatik körler ve camları kapatma sensörleri için idealdir. PV'yi küçük süper kapasiteliler ile birleştirmek karanlık dönemlerde işlem sağlar.TheurFLT:0)U.S. Enerji Bölümü[FLT]

Titreşim Enerjinin Enerjisi

Ayak trafiğinden, makine ve HVAC ekipmanları birçok ticari binada güvenilir bir enerji kaynağıdır. Piezoelektrik malzemeleri - liderlik titreşimleri veya polivinyliden flororide (PVDF) - mekanik olarak susadığı zaman gerilim yaratır.

Uygulamalar, köprüler ve yüksek binalarda kendini güçlü yapısal sağlık izleme sensörlerini içerir ve ABD'de yoğun koridorlarda aydınlatma kontrolü için vitreat kontrolü için vitreat anahtarları. Endüstri binalarda, konveyör kemerlerinden ve kompresörlerden elde edilen güvenilirlik durumunu izler.TheurFLT:0)[BTO)[BTO)[UD)[U.S. Enerji Bakanlığı, pompalayıcılar için titreşim toplayıcıları ile ilgili araştırmalarda testlerde bulundu.

Termal Enerji Enerjinin Enerjisi

Termoelektrik jeneratörleri (TEGs) Seebeck etkisini kullanır: yarı iletken bir kavimdeki sıcaklık farkı doğrudan mevcut yaratır. Binalarda, iç yüzeyler ve dış duvarlar arasında mevcut olan sıcaklık gradyanları, tedarik ve hava kanallarını geri döndürür.

TEG'ler özellikle atık ısı kurtarma sistemlerine entegre edildiğinde etkilidir. Örneğin, TEG modüllerinin sıcak su borularına yakın yükleme odalarının ısıtılması ve dış güç olmadan sensörleri akışlayabilir.Ücretsiz Üretim Ofisi) Bina sistemlerinden gelen ısının büyük ölçüde tükenmemiş bir kaynak olduğunu gösterir.

Radyo Frekansı (RF) Enerjinin

Wi-Fi, hücresel ağlar, radyo ve televizyon yayınlarından gelen RF enerji, bir retenna kullanarak DC güce yeniden tanımlanabilir (köksüz anten). Güç seviyeleri genellikle çok düşük (mikrowatt), ancak düşük döngüsü sensörleri için yeterlidir.

Pratik uygulamalar, bataryasız çevresel sensörlerin sıcaklık, nem ve CO2'yi ofis alanlarında ölçtüğü gibi. Bazı akıllı bina platformları, RF'i enerji-aware iletişim protokolleriyle birleştirir, hatta değişken hasat koşullarında bile aktarmayı sağlamak için. Teknoloji özellikle de yeni güç kablosu çalıştırılan retrofit senaryolarında ilgilidir.

Binalarda Enerji Üretiminin Anahtar Faydaları

  • [FONT:0)Redüklenmiş enerji maliyetleri[Dönemli 1] – milyonlarca sensör düğümü ve düşük güç eylemcileri için ağ gücü bir binanın yaşam döngüsü üzerinde ölçülebilir tasarruf sağlar.
  • [FONT:0) Düşük karbon ayak izi[[[DÜT:1) - her kilovat saat hasat fosil yakıt tüketimini azaltır, karbonizasyon hedeflerine katkıda bulunur.
  • [FONT:0) batarya atıklarının Elminasyonu) - kendini güçlü cihazlar, sıklıkla toksik metaller içeren tek kullanımlık bataryaların çevresel etkisini kaçınır.
  • [FONT:0)Enhanced bina istihbaratı) - daha fazla veri noktası ekonomik olarak uygulanabilir hale gelir, aydınlatma, HVAC ve gölgeleme kontrolü sağlar.
  • [0]Gelişmiş yolcu konforu [[Dönetici:0)[[Dönetici) - hasat edilen enerji tarafından desteklenen hassas sistemler telli altyapıya güvenmeksizin gerçek zamanlı koşullara ayarlanabilir.
  • [FONT:0) Büyük dayanıklılık[[DÜT:1) - dağıtılan enerji hasat, şebekeler sırasında kritik sensörler için yedekleme gücü sağlar, yaşam güvenliğini ve ekipman korumasını destekler.

Yapı Sistemlerinde Uygulamaları

Aydınlatma Kontrol Sistemleri

Kablosuz, kendinden güçlü ışık anahtarları ve occupancy, aydınlatma bölgelerinde kontrol kabloları için ihtiyaç ortadan kaldırır. Enerji hasat anahtarları küçük entegre bir jeneratör (bir düğmeye basmak için standart ışık tarafından yapılır) veya aydınlatma kontrol cihazına kablosuz bir sinyal göndermek için.Bu, özellikle beton veya çelik çerçeveli binalarda montaj maliyetlerini dramatik bir şekilde azaltır.

HVAC Optimizasyonu

Her bölgeye yerleştirilen kişisel enerjili kablosuz sıcaklık sensörleri, veri merkezlerinde, vibatörlerin hava akışını ve ısıyı izlemesi için bir bina yönetim sistemine (BMS) ihtiyaç kontrol edilen havalandırma ve tahmin edilebilir ısıtma/soğulama. radyatör borularında ısı hasat makineleri, herhangi bir dış kablo olmadan akışları ayarlayan enerji alanları valfleri olabilir.In data center, vibatörlerin üzerinde titreşim toplayıcıları, önemli enerji tasarrufu sağlayan dinamik soğutma ayarlamalarına izin verir.

Güvenlik ve Erişim Kontrolü

Enerji toplayıcısı ve kart okuyucuları, bir kullanıcının parmak basınından gelen kinetik enerjiyi kablosuz olarak iletmeleri için kullanır.Bu, kapıdaki bataryalara ve elektrikli kilitlere, bakımı basitleştirmek ve güvenilirlik geliştirmek için ihtiyaç duyar. Ek olarak, vibrasyona duyarlı cam molası kendi kendine güçlü olabilir, baskı bina gücü olmadan rapor verebilir.

Çevresel İzleme

Kapalı hava kalitesi (IAQ) CO2, VOC'leri takip eden düğümleri izlemek ve katılımcı madde, güneş veya RF-güçlü olabilir. Bu düğümler, sağlıklı kapalı ortamlar sağlamak için enerji kullanımını sağlar.

Bina Yönetimi Sistemleri ile entegrasyon

Enerji maksimum değer sunmak için hasat etmek için, hasat edilen güç, binanın mevcut kontrol çerçevesine entegre edilmelidir. Standart iletişim protokolleri (BACnet, Modbus, KNX) giderek daha kablosuz hasat cihazları ağ geçidi arayüzleri aracılığıyla destek vermektedir. BMS, bu sensörleri sanal noktalar olarak değerlendiriyor, ayarlama, ayar ayarlama ve hata algılama algoritmalarına dahil etmek için optimizasyon algoritmalarına dahil etmek.

Ancak, entegrasyon sorunları devam ediyor. Güçlü cihazlar, enerji dağıtım oranları ile enerji tüketimi dengelemek zorunda kalıyor. Adaptif görev bisiklet - sadece enerji depoları yeterli olduğunda - ortaktır. Gelişmiş uygulamalar, BACnet için standart 135-120 ile düğümleri destekleyen enerji tasarrufu sağlar.

Ekonomik ve Çevresel Etki

Binalarda enerji hasat için iş durumu yaşam döngüsü tasarrufları üzerinde geri dönüyor. Yeni inşaat için ilk donanım maliyetleri, güç yönetimi devreleri ve kablosuz radyolar telli sensörler için daha yüksek olabilir. Ancak, faktörlü, elektrikçi iş, kırılmış nokta genellikle yeni inşaat için üç yıl içinde meydana gelir.

Çevrede, enerji toplayıcısı, dairesel ekonomi ilkeleri ile uyum sağlar. Bu cihazların pilleri on yıllardır çalışan cihazlar e-waste'yi azaltmaktadır. Fraunhofer Enstitüsü, ticari binalarda enerji hasatının yaygın olarak kabul edilmesinin 2030 yılına kadar 1.2 milyar birim azaltabileceğini tahmin etti.

Meydanlar ve Engeller

Avantajlarına rağmen, birkaç engel yavaş kabul edilir.ETHFLT:0)Power çıktı sınırlamaları) birincil kısıtlama olarak kalır. Çoğu enerji hasatçıları yüksek seviyeli iletişim için yeterli miktarda mikrowatt sağlar, büyük cihazların değerlendirilmesine veya hareket etme. Verimli güç yönetimi bütünleşik devreler (PMICs) yardımcı olur, ancak maliyet ve karmaşıklık sağlar.

[FONT:0]Farklı koşullarda kullanılabilirlik[[Dönetici:0] Başka bir endişedir. Kapalı ışık seviyeleri dalgalanmak, vibrasyon kaynakları intermittent olabilir ve termal gradients, HVAC sistemleri boş zaman kaybolur. Enerji depolama (per kapasiteler veya ince film bataryaları) köprü boşlukları olabilir, ancak bu bileşenler sonlu yaşam süresine sahiptir ve dikkatli tasarım gerektirir.

[FONT:0)Standartizasyon ve Interoperability[[Dönetici: 1 ) hala gelişmektedir. EnOcean (ISO/IEC 14543-3-10) gibi açık standartlar mevcut, birçok ürün özel protokoller, çok değerli bina otomasyonlarını kullanır.

[[Dönemli maliyet algısı[[Dönetici:0) Ayrıca kabul edilen teknolojileri işletme sahipleri düşük maliyetli telli sensörlerin balk'ı hasat modülleri için prime alışmış durumda. Ancak, üretim hacmi ve teknoloji olgunları olarak maliyetlerin sürekli olarak azaldığı görülüyor.TheurFLT:2).Building Technologies Office).

Araştırma yolları mevcut sınırlamaları aşmaya söz verir.ETHFLT:0)Hybrid hasatçılar[Dönetici: 1 ) Güneş, titreşim ve tek bir pakette ısı geçişi, çeşitli kapalı koşullarda güç teslimini koruyabilir. Örneğin, küçük bir PV paneli ve bir pastazoelektrikli yama ile bir cihaz geceleri ışık alabilir.

[FONT:0) Enerji-aware makinesi öğrenme[[Dönetici: 1 ), enerji kullanılabilirliği tahmin etmek ve buna uygun şekilde uyum sağlamak için sensör düğümlerine gömülüdür. Bir sensör, üretim koşullarını hasat ederken örnekleme oranını azaltabilir ve enerji miktarı bol olduğunda artırabilir.Bu algoritmaları alt-milliwatt mikro kontroller üzerinde çalışır, onları hasat eden platformları için mümkün kılar.

[FONT:0) İleri malzemeler[Dönetici güneş hücreleri düşük ışıkta daha yüksek verimlilik sunar, organik termoelektrikler, borular veya iyonlar üzerinde sarmaya izin verirken, nanojeneratörler triboelektrik etkisi (eski elektrik ovuşturucu yüzeylerden yüksek verimlilik sunar) hava akışından hava akışın kullanılması için vaat eder ve özel olarak tasarlanmış yüzeylere kadar basit hava hareketinden güç üretirler.

[FONT:0]Wireless güç transferi aynı zamanda uzay kablosuz gücü için kullanılan alternatifleri, dağıtım yoluyla sensörlere güç çevirebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Enerji üretimi teknolojileri sürdürülebilirlik için gümüş bir mermi değildir, ancak bulmacanın kritik bir parçasıdır. Elektrik yüküne eklenmeden, binalara daha verimli bir şekilde yatırım yapmaya yardımcı olurlar ve gelecekte de karbonatlanmış bir geleceğe katkıda bulunurlar.Demokrat maliyetleri azalır, olgun standartlar, ve entegrasyon araçları geliştirir, enerji hasat tasarımları yüksek performanslı bina tasarımlarında standart bir özellik haline gelecektir.For Owner operatorler için, ve sürdürülebilirlik yapmaya yardımcı olur, bu teknolojilere yatırım yapmak, bugün bu teknolojilere yatırım yapmak, yarının kendi kendine güçlü, akıllı binalar için bir temel oluşturur.