מידע על אנרגיה סולארית: בניית טכנולוגיה ליעילות אנרגטית וחזון יישום ופיתוח של מבנים סולאריים ירוקים

השימוש בטכנולוגיית אנרגיה סולארית יהווה דרך חשובה עבור בני אדם להשיג אנרגיה בעתיד. בפעילויות חברתיות אנושיות, השימוש במשאבים תת-קרקעיים כבר התמודד עם היעדר דילמה, מה שעשוי להשפיע על הישרדות האדם. בנייה באנרגיה סולארית תהיה דרך שתעבוד. חיסכון באנרגיה בבניין הפך לדאגה גדולה. החברה של היום מקדישה תשומת לב רבה לצריכת האנרגיה של הנדסת בניין ולצריכת האנרגיה לטווח ארוך בשימוש במבנים. לכן, יש צורך לקדם את היישום של טכנולוגיית בנייה באנרגיה סולארית בהתאם לדרישות החיסכון באנרגיה של תכנון הבניין.

השימוש בטכנולוגיית אנרגיה סולארית יהווה דרך חשובה עבור בני אדם להשיג אנרגיה בעתיד. בפעילויות חברתיות אנושיות, השימוש במשאבים תת-קרקעיים כבר התמודד עם היעדר דילמה, מה שעשוי להשפיע על הישרדות האדם. בנייה באנרגיה סולארית תהיה דרך שתעבוד. חיסכון באנרגיה בבניין הפך לדאגה גדולה. החברה של היום מקדישה תשומת לב רבה לצריכת האנרגיה של הנדסת בניין ולצריכת האנרגיה לטווח ארוך בשימוש במבנים. לכן, יש צורך לקדם את היישום של טכנולוגיית בנייה באנרגיה סולארית בהתאם לדרישות החיסכון באנרגיה של תכנון הבניין.

x

1 יתרונות ויתרונות של שילוב אנרגיה סולארית עם ארכיטקטורה

1.1 השילוב של טכנולוגיה סולארית ובנייה יכול להפחית ביעילות את צריכת האנרגיה של הבניין.

1.2 אנרגיה סולארית משולבת עם בניין. הפנלים והקולטים מותקנים על הגג או הגג, דבר שאינו מצריך עיסוק נוסף בקרקע וחוסך משאבי קרקע.

1.3 השילוב של אנרגיה סולארית ובנייה, התקנה במקום, ייצור חשמל במקום ואספקת מים חמים, אינו מצריך קווי הולכה וצנרת מים חמים נוספים, הפחתת התלות במתקני העירייה והפחתת הלחץ על הבנייה העירונית. .

1.4 למוצרים סולאריים אין רעש, אין פליטות, אין צריכת דלק, והם מתקבלים בקלות על ידי הציבור.

2 טכנולוגיות חיסכון באנרגיה למבנים

חיסכון באנרגיה בבניין הוא אינדיקטור חשוב להתקדמות טכנולוגית, והשימוש באנרגיה חדשה הוא חלק חשוב בהשגת פיתוח בר קיימא של מבנים. בתנאים הנוכחיים, ננקטים חמשת האמצעים הטכניים הבאים לחיסכון באנרגיה בבניין:

2.1 הקטנת שטח הפנים החיצוני של הבניין. המדד של שטח הפנים החיצוני של בניין הוא גורם הדמות. המוקד של שליטה בגורם הצורה של בניין הוא העיצוב השטוח. כאשר יש יותר מדי מישורים וקמורות, שטח הפנים של הבניין יגדל. כך למשל, בתכנון מבני מגורים נתקלים לא פעם בבעיית פתיחת חלונות בחדרי שינה וחדרי רחצה. מכיוון שהחלונות בחדר האמבטיה שקועים במישור, שטח הפנים החיצוני של הבניין גדל באופן בלתי נראה. בנוסף, ישנם חלונות מפרצים, במות ייבוש ומבנים נוספים לחיסכון באנרגיה. מאוד לא חיובי. לכן, בעת תכנון מטוס, יש צורך לשקול באופן מקיף מגוון גורמים, תוך סיפוק פונקציית השימוש, מקדם הצורה של הבניין נשלט בטווח סביר. בנוסף, במידול החזית, בקרת גובה השכבה משפיעה גם על גורם צורת המבנה. במאה ה-21, בניינים רבי קומות רבים מאמצים שילובים שטוחים ומלבניים מלבניים, המקטינים את שטח הפנים החיצוני של הבניין, והגודל הכללי הרמוני. זה גם שומר על מראה המבנה ומועיל לחיסכון באנרגיה של הבניין. זה משקף את החשיבה החדשה של מושגי עיצוב אדריכליים.

2.2 שימו לב לעיצוב מבנה המעטפה. צריכת האנרגיה והתרמית של מבנים באה לידי ביטוי בעיקר במבנה המגן החיצוני. תכנון מבנה המעטפת כולל בעיקר: בחירת החומר והמבנה של מבנה המעטפת, קביעת מקדם העברת החום של מבנה המעטפת, חישוב מקדם העברת החום הממוצע של הקיר החיצוני בהשפעת הגשר הקר והחם שמסביב, מדד ביצועים תרמיים של מבנה המעטפת ושכבת הבידוד חישוב עובי וכו' הוספת עובי מסוים של חומר בידוד תרמי בצד החיצוני או הפנימי של הקיר החיצוני לשיפור ביצועי הבידוד התרמי של הקיר הוא מדד חשוב לחיסכון באנרגיה של הקיר בשלב זה. כיום, רוב בידוד הקיר החיצוני עשוי מלוח קצף פוליסטירן. בתהליך הבנייה, על פי נוהל הבנייה של חומר הבידוד התרמי, מתחזקים ההדבקה והקיבוע של לוח הבידוד התרמי, ומובטחת איכות הקצה והתחתית להשגת אפקט הבידוד התרמי. יחד עם זאת, הגג הוא החלק עם הכי הרבה תנודות חום, ויש צורך באמצעים יעילים להגברת אפקט הבידוד והעמידות.

2.3 שליטה סבירה בפרופורציה של שטח קיר החלון. יש גם דלתות וחלונות חיצוניים שנמצאים במגע עם הסביבה הטבעית. ניתוחים ובדיקות רבות הראו שדלתות וחלונות מהווים כ-50% מסך צריכת האנרגיה התרמית. עיצוב חסכוני באנרגיה של דלתות וחלונות ישפר משמעותית את השפעות החיסכון באנרגיה. יש לבחור חומרים לדלת וחלון עם ערכי התנגדות תרמית גבוהים. כיום, חומרי מסגרת לדלת וחלונות רבים נמצאים בשימוש נפוץ במסגרות פלדה מצופה פלסטיק, מסגרות מסגסוגת אלומיניום מפזרות חום וזכוכית בידודית מצופה בפליטות נמוכה. אטימות החלון צריכה להיות טובה, ויש לשלוט בקפידה על הפרופורציה של שטח קיר החלון. לא צריכים להיות חלונות גדולים וחלונות מפרץ בצפון, ואין להשתמש בחלון המפרץ לכיוונים אחרים. בפרקטיקה ההנדסית, בנייני מגורים רבים לוקחים חלונות גדולים עבור השפעות חזית. במקרה שלא ניתן להקטין את השטח הגדול של החלון, יש לנקוט גם באמצעים: אם החלון מסודר ככל האפשר בצד הדרומי, מוסיפים את המאוורר הקבוע של החלון, איטום המסגרת וה קצה המאוורר מהודק, והחישוב והחישוב מתבצעים על פי התקנות להשגת הבניין. יעילות אנרגטית כוללת.

2.4 חזקו את אמצעי הבידוד התרמי של חלקים אחרים. חלקים אחרים של אמצעי הבידוד התרמי כגון רצפה, רצפה, לוח וחלקי גשרים חמים וקרים לבידוד תרמי. טיפול רצפה בתוך המבנה ומחוצה לו באזורים קרים וקרים, ללא קיר מדרגות חימום וחלון העברת אור, טיפול בדלת כניסה ליחידה, טיפול ברצפת מרפסת וחלון דלת. צריך לשים לב: הדלת הפוגשת את העולם החיצון צריכה לבחור את דלת הבידוד, חלון המפרץ החיצוני צריך להשתמש בפלטת האיסוף העליונה והתחתונה ובלוחית הצד, ובכל הפלטות שבאות במגע עם החוץ חייב להיות מבודד וחסכון באנרגיה. כיום, הבניין משתמש בתוכנות עיצוב מיוחדות לחיסכון באנרגיה כדי לעמוד במדדים תרמיים שונים באמצעות חישוב מקיף. על פי המדד התרמי, יש לנקוט באמצעים המבניים המתאימים כדי שהבניין בכללותו יעמוד בדרישות החיסכון באנרגיה.

2.5 לנקוט באמצעי חיסכון באנרגיה אחרים כדי להשיג יעדים לחיסכון באנרגיה. בנוסף, אמצעי בקרה נוספים לחיסכון באנרגיה כגון התקנת מד חום, מתג בקרת חום וכו' לשמירה על טמפרטורה מאוזנת הם גם אמצעים הכרחיים להפחתת צריכת האנרגיה. למעשה, התוכן העיקרי של חיסכון באנרגיה בבניין, בנוסף לחימום ומיזוג האוויר, צריך לכלול אוורור, חשמל ביתי, מים חמים ותאורה. אם כל האנרגיה החשמלית הביתית היא מוצרים חיסכון באנרגיה, הפוטנציאל לחיסכון באנרגיה בולט עוד יותר.

3 טכנולוגיית בנייה סולארית

ניתן לחלק מבנים סולאריים לסוגים אקטיביים ופסיביים. מבנים המשתמשים במכשירים מכניים כדי לאסוף ולאגור אנרגיה סולארית ולספק חום לחדר בעת הצורך נקראים מבנים סולאריים פעילים; בהתאם לתנאי האקלים המקומיים, באמצעות שימוש בפריסת הבניין, עיבוד בנייה, בחירה החומרים התרמיים בעלי הביצועים הגבוהים מאפשרים לבניין עצמו לספוג ולאגור את כמות האנרגיה הסולארית, ובכך להשיג חימום, מיזוג אוויר ואספקת מים חמים, הנקראים מבנים סולאריים פסיביים.

המתווה של מבנים סולאריים צריך לנסות להשתמש בצד הארוך ככיוון צפון-דרום. הפוך את משטח איסוף החום ל-30 מעלות פלוס או מינוס בכיוון החיובי לדרום. בהתאם לתנאים המטאורולוגיים המקומיים ולמיקום, בצע התאמות מתאימות כדי להשיג את החשיפה הטובה ביותר לשמש. החום המתקבל בין קירות איסוף החום ואגירת החום הוא סוג של בנייה סולארית פסיבית. הוא עושה שימוש מלא במאפיינים של חום קרינת השמש בכיוון דרום, ומוסיף כיסוי חיצוני מעביר אור על הקיר הדרומי ליצירת שכבת אוויר בין הכיסוי מעביר האור לקיר. על מנת למקסם את החשיפה לשמש בתוך הכיסוי המעביר אור, מורחים חומר סופג חום על פני הקיר הפנימי של שכבת הביניים של האוויר. כאשר השמש זורחת, האוויר והקיר בשכבת הביניים מתחממים, והחום הנקלט מתחלק לשני חלקים. לאחר חימום חלק מהגז, זרימת האוויר נוצרת על ידי לחץ הפרש הטמפרטורות, והאוויר הפנימי מופץ ומוזרם על ידי פתחי האוורור העליונים והתחתונים המחוברים לחדר הפנימי, ובכך מגדיל את הטמפרטורה הפנימית; והחלק השני של החום משמש לחימום הקיר, ומנצלים את יכולת אגירת החום של הקיר. החום נאגר, וכאשר מורידים את הטמפרטורה לאחר הלילה, החום האגור בקיר משתחרר לחדר ובכך משיג טמפרטורה מתאימה ליום וללילה.

כשמגיע חום הקיץ, שכבת האוויר בכיסוי מעביר האור נפתחת לפתח האוורור החיצוני, והפתח המחובר לפנים סגור. החלק העליון של פתחי האוורור החיצוניים פתוח לאטמוספירה, ועדיף לחבר את הפתחים התחתונים למקום בו טמפרטורת האוויר בסביבה נמוכה, כמו בצל השמש או בחלל התת-קרקעי. כאשר הטמפרטורה של שכבת האוויר מחוממת, זרימת האוויר זורמת במהירות לפתח האוורור העליון, והאוויר החם נשפך החוצה. כשהאוויר ממשיך לזרום, האוויר הקריר העובר דרך הפתח התחתון נכנס לשכבת האוויר, ולאחר מכן לשכבת האוויר הטמפרטורה נמוכה מהטמפרטורה החיצונית, והאוויר החם הפנימי מפזר חום דרך הקיר לשכבת האוויר, ובכך. השגת האפקט של הורדת טמפרטורת החדר בקיץ.

כפי שניתן לראות מעקרון העבודה הפאסיבי, תכונות החומר תופסות מקום חשוב במבנים סולאריים. החומר המעביר אור משמש באופן מסורתי לזכוכית, והעברת האור היא בדרך כלל בין 65 ל-85%, ולצלחת קולטת האור המשמשת כעת יש העברת אור של 92%. חומר לאגירת חום: השתמש בקיר בעובי מסוים, או שנה את חומר הקיר, כמו לקיחת קיר מים כגוף אגירת חום כדי להגדיל את אגירת החום של הקיר. בנוסף, חדר אחסון החום הוא גם שיטת אגירת חום. הנוהג המסורתי של חדר אחסון החום הוא לערום את חלוקי הנחל בחדר אגירת החום, לחמם את חלוקי הנחל כאשר האוויר החם זורם דרך חדר אגירת החום, ולהיכנס ללילה או לימים גשומים. לאחר מכן החום שמתפזר מועבר לחדר. מכיוון שמבנים סולאריים פסיביים הם פשוטים וקלים ליישום, מבנים סולאריים נמצאים בשימוש נרחב, כגון מבנים רב קומות, תחנות תקשורת ומבני מגורים. בימינו, גם הבניין הגבוה מאמץ את העיקרון הזה: קיר מסך הזכוכית הוא שכבות, ופתחי הכניסה והיציאה הניתנים לשליטה מסודרים במפרק התחתון של לוח הקיר החיצוני. זה לא רק מאמצת אנרגיה סולארית אלא גם מייפה את חזית הבניין, שהיא התגלמות קונקרטית של טכנולוגיית אנרגיה סולארית.

מבנים סולאריים פעילים משתמשים בציוד מכני כדי להעביר את החום שנאסף לחדרים שונים. כך ניתן להרחיב את משטח הספיגה של אנרגיית השמש כמו הגג, השיפוע והחצר, בהם אור השמש חזק, ולשמש כמשטח הקליטה של ​​אנרגיית השמש. במקביל, תוכלו גם להקים חדר אחסון חום היכן שאתם צריכים אותו. באופן זה, מערכת החימום ומערכת אספקת המים החמים משולבים לאחד, ומיושם ציוד בקרת חום יעיל כדי להפוך את ניצול אנרגיית השמש לסביר יותר.

תהליך הפעולה של מערכת חימום השמש הפעילה הוא: המערכת מצוידת בשני מאווררים, האחד מאוורר קולט שמש והשני מאוורר חימום. בחימום ישיר על ידי קרינת שמש, שני המאווררים פועלים בו זמנית, כך שהאוויר בחדר נכנס ישירות לקולט השמש. לאחר מכן חוזרים לחדר, כמו ימים גשומים, כאשר החום נמוך, נעשה שימוש בחימום העזר, וחדר אחסון החום אינו פועל. מערכת האוויר החם משתמשת בבולם חשמלי כדי לשלוט בזרימת האוויר, וכאשר מתרחש חימום ישיר, שני הבולמים החשמליים בבקר האוויר מופנים כדי לאפשר זרימת אוויר לחדר. סליל המים החמים ביציאת הקולט הסולארי מאפשר לשלב את מערכת אספקת המים החמים של החדר עם מערכת חימום השמש.

כאשר החום שנאסף על ידי קולט השמש עולה על צורכי החדר, מאוורר הקולט מופעל ומאוורר המחמם מפסיק. דלת המנוע המובילה לחדר סגורה. האוויר החם מקולט השמש זורם מטה לשכבת חלוקי החום של חדר אגירת החום, והחום נאגר בחלוק הנחל עד לחימום שכבת החלוק כך שמאגר החום בחדר אגירת החום רווי. כאשר אין קרינת שמש בלילה, נלקח חום מחדר אגירת החום. בשלב זה, הבולם החשמלי הראשון בבקר האוויר נסגר, הבולם החשמלי השני נפתח, ומאוורר החימום מופעל, כך שזרימת האוויר הפנימית מתחממת מלמטה למעלה דרך שכבת המרוצפת של חדר אחסון החום. , ולאחר מכן חזר למערכת ויסות החימום. כאשר יש מספיק חום בחדר אגירת החום, טמפרטורת האוויר הנכנס למזגן נמוכה רק מהטמפרטורה ישירות מקולט השמש. מחזור זה יימשך עד שהפרש החום בין שכבות המרוצף בחדר אחסון החום לא ימוצה. לאחר מכן, אם יש דוד עזר, הפעל את דוד העזר. אם אגירת החום במאגר החום מגיעה לרוויה או שאין דרישת חימום בקיץ, קולט השמש עדיין עובד לחימום כדי להשתמש במערכת אספקת המים החמים.

ישנם סוגים רבים של מבנים באנרגיה סולארית, ועקרונות העבודה דומים בעצם. מבנים מסוימים משתמשים במים כמדיום להחלפת חום. באופן זה ניתן להקטין את נפח כל הציוד במערכת באותה אפקט תרמי וכן להשתמש במערכת מים חמים יחד עם מקורות אנרגיה אחרים. זהו היתרון הגדול ביותר של שימוש במים כמדיום. סוג אחר של אנרגיה הוא שימוש בחום גיאותרמי כמקור חום. תהליך העבודה הוא לחלץ את החום ממי התהום, לשלוח את החום לחדר דרך מערכת החימום ולהפעיל הפוך בעת הקירור. עקרון העבודה הוא כמו יחידת מיזוג אוויר. החיסרון הוא שכאשר היחידה פועלת ברציפות במשך זמן רב, החום עלול להיות לא מספיק מסופק. לכן, הוא מתאים יותר במקומות עשירים במשאבים גיאותרמיים.

4 ציפיות לבניית אנרגיה

איסוף אנרגיית השמש יכול להתבצע רק כאשר יש שמש. ביום ובלילה מעונן לא נאסף חום ולכן החום שנאסף מוגבל, אך הימים והלילות הגשומים דורשים לרוב חום, המשפיע על מבנים סולאריים. פיתוח של. אם נשתמש במשאבים גיאותרמיים בשילוב עם אנרגיה סולארית, נלמד אחד מנקודות החוזק של זה, נאמץ אמצעים טכניים יעילים להמרת אנרגיה, טכנולוגיית בקרה תרמית סבירה וחומרים תרמיים מצוינים, אזי מבנים חדשים עם הגנה על הסביבה ושימור אנרגיה יפותחו במרץ. ניתן לראות כי יישום הגנת הסביבה ושימור אנרגיה הוא טכנולוגיה מקיפה מאוד, ויש צורך לפתור כמה בעיות ספציפיות כדי להיות מפותח במרץ.

4.1 אמצעי חיסכון באנרגיה צריכים להיות מעשיים: השימוש באנרגיה חדשה מבוסס על אמצעי חיסכון באנרגיה, וביצועי הבידוד של מעטפות הבניין חשובים מאוד. לכן, הקיר החיצוני והדלת והחלון החיצוניים, שבהם הקורה נמצאת במגע עם העולם החיצון, יש לבודד גם את חלק הרצפה, שהוא חלק גשר הקור. בקיצור, יש צורך לעמוד בדרישות של מפרטים, תקנות ובידוד תעשייתי.

4.2 יש צורך לפתור את טכנולוגיית בקרת הניצול המקיפה של אנרגיה תרמית; בעוד שלשימוש באנרגיה סולארית בלבד, לאנרגיה גיאותרמית יש מגבלות מסוימות. השימוש במקורות אנרגיה חדשים חייב להתבסס על משאבי הטבע המקומיים, ויישום מקיף יהיה יעיל. בנוסף מקור החום העזר הדרוש כדי להבטיח חימום רגיל. טכנולוגיית הבקרה המשולבת ממירה אוטומטית את אספקת החום לחדר בהתאם לדרישת הטמפרטורה הפנימית של הבניין ואספקת מקור החום להשגת יציבות טמפרטורה. על פי התקדמות טכנולוגיית בקרת האוטומציה, חומרים תרמיים, ציוד לחילופי חום ורכיבים תרמיים וחשמליים, ניתן בהחלט לפתור את הטכנולוגיות הללו.

4.3 הבחירה הטובה ביותר לחיסכון באנרגיה ואנרגיה חדשה היא עדיין אנרגיה סולארית, וליישום של חיסכון באנרגיה ואנרגיה סולארית יש השפעה מסוימת על מראה המבנה. מסיבה זו, בתכנון המבנה, חזית הבניין מעובדת, ומראה מקור החום נאסף על ידי הגג. זה לא רק קשור ליעילות תרמית, אלא זה קשור גם להשפעה הכוללת של הבניין.

x