معلومات الطاقة الشمسية: تكنولوجيا كفاءة استخدام الطاقة في المباني ورؤية تطبيق وتطوير المباني الخضراء

سيكون استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية وسيلة مهمة للبشر للحصول على الطاقة في المستقبل. في الأنشطة الاجتماعية البشرية ، واجه استخدام الموارد الجوفية بالفعل نقصًا في المعضلة ، والتي لا بد أن تؤثر على بقاء الإنسان. سيكون البناء باستخدام الطاقة الشمسية مسارًا ناجحًا. أصبح بناء الحفاظ على الطاقة مصدر قلق كبير. يولي مجتمع اليوم اهتمامًا كبيرًا لاستهلاك الطاقة في هندسة البناء واستهلاك الطاقة على المدى الطويل في استخدام المباني. لذلك ، من الضروري تعزيز تطبيق تكنولوجيا بناء الطاقة الشمسية وفقًا لمتطلبات توفير الطاقة لتصميم المبنى.

سيكون استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية وسيلة مهمة للبشر للحصول على الطاقة في المستقبل. في الأنشطة الاجتماعية البشرية ، واجه استخدام الموارد الجوفية بالفعل نقصًا في المعضلة ، والتي لا بد أن تؤثر على بقاء الإنسان. سيكون البناء باستخدام الطاقة الشمسية مسارًا ناجحًا. أصبح بناء الحفاظ على الطاقة مصدر قلق كبير. يولي مجتمع اليوم اهتمامًا كبيرًا لاستهلاك الطاقة في هندسة البناء واستهلاك الطاقة على المدى الطويل في استخدام المباني. لذلك ، من الضروري تعزيز تطبيق تكنولوجيا بناء الطاقة الشمسية وفقًا لمتطلبات توفير الطاقة لتصميم المبنى.

x

1 مزايا ومزايا الجمع بين الطاقة الشمسية والعمارة

1.1 يمكن أن يؤدي الجمع بين تكنولوجيا الطاقة الشمسية والبناء إلى تقليل استهلاك الطاقة في المباني بشكل فعال.

1.2 يتم الجمع بين الطاقة الشمسية والبناء. يتم تثبيت الألواح والمجمعات على السطح أو السطح ، مما لا يتطلب إشغالًا إضافيًا للأرض ويوفر موارد الأرض.

1.3 لا يتطلب الجمع بين الطاقة الشمسية والبناء ، والتركيب في الموقع ، وتوليد الطاقة في الموقع وإمداد الماء الساخن ، خطوط نقل إضافية وأنابيب الماء الساخن ، مما يقلل من الاعتماد على المرافق البلدية ، ويقلل من الضغط على الإنشاءات البلدية .

1.4 لا تحتوي منتجات الطاقة الشمسية على ضوضاء ، ولا انبعاثات ، ولا تستهلك وقودًا ، ويمكن قبولها بسهولة من قبل الجمهور.

2 تقنيات توفير الطاقة للمباني

يعد الحفاظ على الطاقة في المباني مؤشرًا مهمًا للتقدم التكنولوجي ، ويعتبر استخدام الطاقة الجديدة جزءًا مهمًا من تحقيق التنمية المستدامة للمباني. في ظل الظروف الحالية ، يتم اتخاذ التدابير الفنية الخمسة التالية للحفاظ على الطاقة في المباني:

2.1 تقليل مساحة السطح الخارجية للمبنى. قياس مساحة السطح الخارجية للمبنى هو عامل الشكل. التركيز على التحكم في عامل الشكل للمبنى هو التصميم المسطح. عندما يكون هناك الكثير من الطائرات والتحدبات ، ستزداد مساحة سطح المبنى. على سبيل المثال ، في تصميم المباني السكنية ، غالبًا ما تواجه مشكلة فتح النوافذ في غرف النوم والحمامات. نظرًا لأن النوافذ الموجودة في الحمام مغمورة في المستوى ، تزداد مساحة السطح الخارجية للمبنى بشكل غير مرئي. بالإضافة إلى ذلك ، توجد نوافذ كبيرة ومنصات تجفيف وهياكل أخرى لتوفير الطاقة. غير موات للغاية. لذلك ، عند تصميم طائرة ، من الضروري التفكير بشكل شامل في مجموعة متنوعة من العوامل ، مع تلبية وظيفة الاستخدام ، يتم التحكم في معامل الشكل للمبنى ضمن نطاق معقول. بالإضافة إلى ذلك ، في نمذجة الواجهة ، يؤثر التحكم في ارتفاع الطبقة أيضًا على عامل شكل المبنى. في القرن الحادي والعشرين ، اعتمدت العديد من المباني الشاهقة تركيبات مستطيلة الشكل ومستطيلة الشكل ، مما يقلل من مساحة السطح الخارجية للمبنى ، والحجم الكلي متناغم. كما أنه يحافظ على مظهر المبنى ويفيد في الحفاظ على الطاقة في المباني. يعكس التفكير الجديد لمفاهيم التصميم المعماري.

2.2 انتبه إلى تصميم هيكل الظرف. ينعكس استهلاك الطاقة والحرارة للمباني بشكل أساسي في هيكل الحماية الخارجي. يشمل تصميم هيكل الغلاف بشكل أساسي: اختيار مادة وهيكل هيكل الغلاف ، وتحديد معامل نقل الحرارة لهيكل الغلاف ، وحساب متوسط ​​معامل انتقال الحرارة للجدار الخارجي تحت تأثير الجسر البارد والساخن المحيط ، مؤشر الأداء الحراري لهيكل الغلاف وطبقة العزل حساب السماكة ، إلخ. إضافة سمك معين لمادة العزل الحراري على الجدار الخارجي أو الداخلي لتحسين أداء العزل الحراري للجدار هو مقياس مهم لتوفير الطاقة في الجدار في هذه المرحلة. في الوقت الحاضر ، معظم العزل الخارجي للجدار مصنوع من لوح رغوة البوليسترين. في عملية البناء ، وفقًا لإجراءات البناء الخاصة بمواد العزل الحراري ، يتم تعزيز الترابط والتثبيت للوح العزل الحراري ، ويتم ضمان جودة الحافة والجزء السفلي لتحقيق تأثير العزل الحراري. في الوقت نفسه ، فإن السقف هو الجزء الذي يعاني من معظم تقلبات الحرارة ، وهناك حاجة إلى تدابير فعالة لزيادة تأثير العزل والمتانة.

2.3 التحكم المعقول في نسبة مساحة جدار النافذة. هناك أيضًا أبواب ونوافذ خارجية على اتصال بالبيئة الطبيعية. أظهرت العديد من التحليلات والاختبارات أن الأبواب والنوافذ تستهلك حوالي 50٪ من إجمالي استهلاك الطاقة الحرارية. سيؤدي تصميم الأبواب والنوافذ الموفر للطاقة إلى تحسين تأثيرات توفير الطاقة بشكل كبير. يجب اختيار مواد إطار الباب والنافذة ذات قيم المقاومة الحرارية العالية. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام العديد من مواد إطارات الأبواب والنوافذ بشكل شائع في الإطارات الفولاذية المبطنة بالبلاستيك ، وإطارات سبائك الألومنيوم التي تشتت الحرارة ، والزجاج العازل المطلي منخفض الانبعاثات. يجب أن يكون ضغط النافذة جيدًا ، ويجب التحكم بعناية في نسبة مساحة جدار النافذة. يجب ألا تكون هناك نوافذ كبيرة ونوافذ كبيرة في الشمال ، ولا ينبغي استخدام نافذة الخليج في اتجاهات أخرى. في الممارسة الهندسية ، تأخذ العديد من المباني السكنية نوافذ كبيرة لتأثيرات الواجهة. في حالة عدم إمكانية تقليل المساحة الكبيرة للنافذة ، يجب أيضًا اتخاذ الإجراءات: إذا تم ترتيب النافذة قدر الإمكان على الجانب الجنوبي ، تتم إضافة المروحة الثابتة للنافذة ، وختم الإطار و يتم شد حافة المروحة ، ويتم الحساب والحساب وفقًا للوائح لتحقيق المبنى. كفاءة الطاقة الشاملة.

2.4 تقوية إجراءات العزل الحراري للأجزاء الأخرى. أجزاء أخرى من تدابير العزل الحراري مثل الأرضية والأرضية والبلاطة وأجزاء الجسر الساخنة والباردة للعزل الحراري. معالجة الأرضيات داخل وخارج المبنى في المناطق الباردة والباردة ، ولا يوجد جدار تدفئة ونافذة نقل الضوء ، وعلاج مدخل باب الوحدة ، وعلاج أرضية الشرفة ونافذة الباب. يجب الانتباه إلى: يجب أن يختار الباب الذي يلتقي بالعالم الخارجي باب العزل ، ويجب أن تستخدم نافذة الخليج الخارجية لوحة الالتقاط العلوية والسفلية واللوحة الجانبية ، وجميع الألواح التي تتلامس مع الخارج يجب أن تكون معزولة وموفرة للطاقة. في الوقت الحاضر ، يستخدم المبنى برنامج تصميم خاص موفر للطاقة لتلبية المؤشرات الحرارية المختلفة من خلال الحساب الشامل. وفقًا للمؤشر الحراري ، يجب اتخاذ التدابير الهيكلية المقابلة لجعل المبنى ككل يلبي متطلبات توفير الطاقة.

2.5 اتخاذ تدابير أخرى لتوفير الطاقة لتحقيق أهداف توفير الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تدابير التحكم الأخرى الموفرة للطاقة مثل تركيب مقياس الحرارة ، ومفتاح التحكم في الحرارة ، وما إلى ذلك ، للحفاظ على درجة حرارة متوازنة هي أيضًا وسائل ضرورية لتقليل استهلاك الطاقة. في الواقع ، يجب أن يشمل المحتوى الرئيسي للحفاظ على الطاقة في المباني ، بالإضافة إلى التدفئة وتكييف الهواء ، التهوية والكهرباء المنزلية والماء الساخن والإضاءة. إذا كانت جميع الطاقة الكهربائية المنزلية عبارة عن منتجات موفرة للطاقة ، فإن إمكانية الحفاظ على الطاقة تكون أكثر وضوحًا.

3 تكنولوجيا البناء الشمسي

يمكن تقسيم المباني الشمسية إلى أنواع نشطة وسلبية. تسمى المباني التي تستخدم الأجهزة الميكانيكية لتجميع الطاقة الشمسية وتخزينها وتوفير الحرارة للغرفة عند الحاجة بالمباني الشمسية النشطة ؛ وفقًا للظروف المناخية المحلية ، من خلال استخدام تخطيط المبنى ومعالجة البناء والاختيار ، تمكن المواد الحرارية عالية الأداء المبنى نفسه من امتصاص وتخزين كمية الطاقة الشمسية ، وبالتالي تحقيق التدفئة وتكييف الهواء وإمداد الماء الساخن ، وهو ما يسمى المباني الشمسية السلبية.

يجب أن يحاول تخطيط المباني الشمسية استخدام الجانب الطويل باعتباره الاتجاه الشمالي-الجنوبي. اجعل سطح تجميع الحرارة في نطاق زائد أو ناقص 30 درجة في اتجاه الجنوب الموجب. وفقًا لظروف الأرصاد الجوية المحلية والموقع ، قم بإجراء التعديلات المناسبة لتحقيق أفضل تعرض لأشعة الشمس. الحرارة المتلقاة بين جدران تجميع الحرارة وتخزين الحرارة هي شكل من أشكال المباني الشمسية السلبية. إنه يستفيد بشكل كامل من خصائص حرارة الإشعاع الشمسي في الاتجاه الجنوبي ، ويضيف غطاء خارجيًا للضوء على الجدار الجنوبي لتشكيل طبقة هوائية بين الغطاء الناقل للضوء والجدار. من أجل زيادة التعرض للشمس داخل الغطاء الناقل للضوء ، يتم تطبيق مادة ممتصة للحرارة على سطح الجدار الداخلي للطبقة البينية للهواء. عندما تشرق الشمس ، يتم تسخين الهواء والجدار في الطبقة البينية للهواء ، وتنقسم الحرارة الممتصة إلى قسمين. بعد تسخين جزء من الغاز ، يتشكل تدفق الهواء من خلال ضغط فرق درجة الحرارة ، ويتم تدوير الهواء الداخلي وتحويله بالحمل عن طريق الفتحات العلوية والسفلية المتصلة بالغرفة الداخلية ، وبالتالي زيادة درجة الحرارة الداخلية ؛ ويتم استخدام الجزء الآخر من الحرارة لتسخين الجدار ، ويتم استخدام سعة تخزين الحرارة للجدار. يتم تخزين الحرارة ، وعندما تنخفض درجة الحرارة بعد الليل ، يتم إطلاق الحرارة المخزنة في الجدار إلى الغرفة ، وبالتالي الوصول إلى درجة حرارة مناسبة ليلا ونهارا.

عندما تأتي حرارة الصيف ، يتم فتح طبقة الهواء الموجودة في غطاء إرسال الضوء للفتحة الخارجية ، ويتم إغلاق الفتحة المتصلة بالداخل. الجزء العلوي من الفتحات الخارجية مفتوح على الغلاف الجوي ، ويفضل أن تكون الفتحات السفلية متصلة بمكان تكون فيه درجة حرارة الهواء المحيط منخفضة ، كما هو الحال في ظل الشمس أو في الفضاء تحت الأرض. عندما يتم تسخين درجة حرارة طبقة الهواء ، يتدفق تدفق الهواء بسرعة إلى الفتحة العلوية ، ويتم تفريغ الهواء الساخن إلى الخارج. مع استمرار تدفق الهواء ، يدخل الهواء البارد الذي يمر عبر الفتحة السفلية إلى طبقة الهواء ، ثم طبقة الهواء تكون درجة الحرارة أقل من درجة الحرارة الخارجية ، ويقوم الهواء الساخن الداخلي بتبديد الحرارة عبر الجدار إلى طبقة الهواء ، وبالتالي تحقيق تأثير خفض درجة حرارة الغرفة في الصيف.

كما يتضح من مبدأ العمل السلبي ، تحتل خصائص المواد موقعًا مهمًا في المباني الشمسية. تُستخدم المواد الناقلة للضوء تقليديًا للزجاج ، وتتراوح نفاذية الضوء عمومًا بين 65 و 85٪ ، ولوحة استقبال الضوء المستخدمة الآن نفاذية الضوء بنسبة 92٪. مادة لتخزين الحرارة: استخدم جدارًا بسماكة معينة ، أو قم بتغيير مادة الجدار ، مثل أخذ جدار مائي كجسم لتخزين الحرارة لزيادة تخزين الحرارة للجدار. بالإضافة إلى ذلك ، غرفة تخزين الحرارة هي أيضًا طريقة لتخزين الحرارة. تتمثل الممارسة التقليدية لغرفة تخزين الحرارة في تكديس الحصاة في غرفة تخزين الحرارة ، وتسخين الحصى عندما يتدفق الهواء الساخن عبر غرفة تخزين الحرارة ، ودخول الليل أو الأيام الممطرة. ثم يتم نقل الحرارة المتناثرة إلى الغرفة. نظرًا لأن المباني الشمسية السلبية بسيطة وسهلة التنفيذ ، فإن المباني الشمسية تستخدم على نطاق واسع ، مثل المباني متعددة الطوابق ومحطات الاتصالات والمباني السكنية. في الوقت الحاضر ، يتبنى المبنى الشاهق أيضًا هذا المبدأ: جدار الستارة الزجاجي ذو طبقات ، وفتحات المدخل والمخرج التي يمكن التحكم فيها مرتبة عند المفصل السفلي من لوح الجدار الخارجي. هذا لا يعتمد فقط على الطاقة الشمسية ولكن أيضًا يجمل واجهة المبنى ، وهو تجسيد ملموس لتكنولوجيا الطاقة الشمسية.

تستخدم المباني الشمسية النشطة معدات ميكانيكية لنقل الحرارة المجمعة إلى غرف مختلفة. وبهذه الطريقة يمكن توسيع سطح امتصاص الطاقة الشمسية مثل السقف والمنحدر والفناء حيث يكون ضوء الشمس قويًا ويمكن استخدامه كسطح امتصاص للطاقة الشمسية. في الوقت نفسه ، يمكنك أيضًا إعداد غرفة تخزين الحرارة حيثما تحتاجها. بهذه الطريقة ، يتم دمج نظام التسخين ونظام إمداد الماء الساخن في نظام واحد ، ويتم استخدام معدات التحكم في الحرارة الفعالة لجعل استخدام الطاقة الشمسية أكثر معقولية.

عملية تشغيل نظام التسخين الشمسي النشط هي: النظام مجهز بمروحتين ، أحدهما مروحة تجميع الطاقة الشمسية والآخر مروحة تدفئة. عند التسخين المباشر للإشعاع الشمسي ، تعمل المروحتان في نفس الوقت ، بحيث يدخل الهواء الموجود في الغرفة مباشرة إلى مجمع الطاقة الشمسية. ثم عد إلى الغرفة ، مثل الأيام الممطرة ، عندما تكون الحرارة منخفضة ، ويتم استخدام التدفئة الإضافية ، ولا تعمل غرفة تخزين الحرارة. يستخدم نظام الهواء الساخن مثبطًا كهربائيًا للتحكم في تدفق الهواء ، وعند حدوث التسخين المباشر ، يتم تحويل المخمدات الكهربية الموجودة في وحدة التحكم في الهواء للسماح بتدفق الهواء إلى الغرفة. يسمح ملف الماء الساخن عند مخرج المجمع الشمسي لنظام تزويد الماء الساخن للغرفة بالتكامل مع نظام التسخين الشمسي.

عندما تتجاوز الحرارة التي يجمعها المجمع الشمسي احتياجات الغرفة ، تبدأ مروحة المجمع وتتوقف مروحة السخان. باب المحرك المؤدي إلى الغرفة مغلق. يتدفق الهواء الساخن من المجمع الشمسي إلى طبقة الحصى في غرفة تخزين الحرارة ، ويتم تخزين الحرارة في الحصاة حتى يتم تسخين طبقة الحصى ، بحيث يتم تشبع مخزن الحرارة في غرفة تخزين الحرارة. عندما لا يكون هناك إشعاع شمسي في الليل ، يتم أخذ الحرارة من غرفة تخزين الحرارة. عند هذه النقطة ، يتم إغلاق المثبط الكهربائي الأول في وحدة التحكم في الهواء ، ويتم فتح المثبط الكهربائي الثاني ، وبدء تشغيل مروحة التسخين ، بحيث يتم تسخين دوران الهواء الداخلي من أسفل إلى أعلى عبر الطبقة المرصوفة بغرفة تخزين الحرارة ، ثم عاد إلى نظام تنظيم التدفئة. عندما تكون هناك حرارة كافية في غرفة تخزين الحرارة ، تكون درجة حرارة الهواء الداخل إلى مكيف الهواء أقل فقط من درجة الحرارة مباشرة من المجمع الشمسي. ستستمر هذه الدورة حتى لا يتم استنفاد فرق الحرارة بين الطبقات المرصوفة في غرفة تخزين الحرارة. ثم ، إذا كان هناك سخان إضافي ، فقم بتنشيط السخان الإضافي. إذا وصل تخزين الحرارة في مخزن الحرارة إلى التشبع أو لم يكن هناك متطلبات تدفئة في الصيف ، فإن المجمع الشمسي لا يزال يعمل للتدفئة لاستخدام نظام إمداد الماء الساخن.

هناك العديد من أنواع مباني الطاقة الشمسية ، ومبادئ العمل متشابهة بشكل أساسي. تستخدم بعض المباني الماء كوسيط للتبادل الحراري. بهذه الطريقة ، يمكن تقليل حجم جميع المعدات الموجودة في النظام تحت نفس التأثير الحراري ويمكن أيضًا استخدام نظام الماء الساخن مع مصادر الطاقة الأخرى. هذه هي أكبر ميزة لاستخدام الماء كوسيط. نوع آخر من الطاقة هو استخدام الحرارة الجوفية كمصدر للحرارة. عملية العمل هي استخراج الحرارة من المياه الجوفية ، وإرسال الحرارة إلى الغرفة من خلال نظام التدفئة ، وتشغيلها في الاتجاه المعاكس عند التبريد. مبدأ العمل مثل وحدة تكييف الهواء. العيب هو أنه عندما تعمل الوحدة بشكل مستمر لفترة طويلة ، قد لا يتم توفير الحرارة بشكل كافٍ. لذلك ، فهو أكثر ملاءمة في الأماكن الغنية بموارد الطاقة الحرارية الأرضية.

4 توقعات بناء الطاقة

لا يمكن جمع الطاقة الشمسية إلا عندما تكون الشمس. في يوم ملبد بالغيوم وفي الليل ، لا يتم تجميع الحرارة ، وبالتالي تكون الحرارة المجمعة محدودة ، لكن الأيام والليالي الممطرة غالبًا ما تتطلب الحرارة ، مما يؤثر على المباني الشمسية. تطور ال. إذا استخدمنا موارد الطاقة الحرارية الأرضية جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية ، وتعلمنا من نقاط القوة لدى بعضنا البعض ، واعتماد تدابير تقنية فعالة لتحويل الطاقة ، وتكنولوجيا التحكم الحراري المعقولة ، والمواد الحرارية الممتازة ، فسيتم تطوير مبانٍ جديدة مع حماية البيئة والحفاظ على الطاقة بقوة. يمكن ملاحظة أن تطبيق حماية البيئة والحفاظ على الطاقة هي تقنية شاملة للغاية ، ومن الضروري حل بعض المشكلات المحددة من أجل تطويرها بقوة.

4.1 يجب أن تكون تدابير توفير الطاقة عملية: يعتمد استخدام الطاقة الجديدة على تدابير توفير الطاقة ، كما أن أداء العزل لأغلفة المبنى مهم للغاية. لذلك ، يجب عزل الجدار الخارجي والباب الخارجي والنافذة ، حيث يكون الشعاع على اتصال بالعالم الخارجي ، كما يجب عزل جزء الأرضية ، وهو جزء الجسر البارد. باختصار ، من الضروري تلبية متطلبات المواصفات واللوائح وعزل الصناعة.

4.2 من الضروري حل تكنولوجيا التحكم الشامل في استخدام الطاقة الحرارية ؛ في حين أن استخدام الطاقة الشمسية وحدها ، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لها قيود معينة. يجب أن يعتمد استخدام مصادر الطاقة الجديدة على الموارد الطبيعية المحلية ، وسيكون التطبيق الشامل فعالاً. بالإضافة إلى مصدر الحرارة الإضافي الضروري لضمان التسخين العادي. تقوم تقنية التحكم المتكاملة تلقائيًا بتحويل مصدر الحرارة إلى الغرفة وفقًا لمتطلبات درجة الحرارة الداخلية للمبنى وإمداد مصدر الحرارة لتحقيق استقرار درجة الحرارة. وفقًا لتطور تكنولوجيا التحكم الآلي والمواد الحرارية ومعدات التبادل الحراري والمكونات الحرارية والكهربائية ، فمن الممكن تمامًا حل هذه التقنيات.

4.3 لا يزال الخيار الأفضل لتوفير الطاقة والطاقة الجديدة هو الطاقة الشمسية ، وتطبيق توفير الطاقة والطاقة الشمسية له بعض التأثير على مظهر المبنى. لهذا السبب ، في تصميم المبنى ، تتم معالجة واجهة المبنى ، ويتم جمع مظهر مصدر الحرارة بواسطة السقف. لا يتعلق الأمر بالكفاءة الحرارية فحسب ، بل يرتبط أيضًا بالتأثير الكلي للمبنى.

x