Khai sáng tâm trí, trao quyền cho các tòa nhà: Khám phá hệ thống BIPV cho giáo dục bền vững ở Ả Rập Saudi

Trong quá trình theo đuổi các giải pháp năng lượng bền vững, việc tích hợp các công nghệ tái tạo vào cơ sở hạ tầng hàng ngày đã trở nên tối quan trọng. Trong số này, Xây dựng hệ thống quang điện tích hợp (BIPV) nổi bật là các giải pháp sáng tạo, kết hợp liền mạch việc sản xuất năng lượng mặt trời với thiết kế kiến ​​trúc. Trong một nỗ lực mang tính đột phá, các nhà nghiên cứu đã đào sâu vào lĩnh vực BIPV, tập trung vào ứng dụng của nó trong các tòa nhà giáo dục, đặc biệt nhấn mạnh vào bối cảnh độc đáo của Ả Rập Saudi.

Trong bài báo có tiêu đề 'Xây dựng hệ thống quang điện tích hợp, BIPV ,: Thiết kế và mô phỏng cho một tòa nhà giáo dục' của Salem, Nema, một hệ thống năng lượng mặt trời BIPV nối lưới đã được đề xuất để đáp ứng một phần nhu cầu điện của Tòa nhà tuyển sinh và đăng ký (AR) tại Đại học Effat ở Jeddah. Thiết kế chi tiết, mô phỏng, phân tích kinh tế và giảm CO2 được thực hiện bằng phần mềm PVsyst. Kết quả chỉ ra rằng, về mặt sản xuất điện, thiết kế tối ưu hóa có thể đáp ứng khoảng 65% nhu cầu của tòa nhà AR, trong khi việc sản xuất PV bổ sung truyền thống chỉ có thể đáp ứng 51% nhu cầu của tòa nhà AR.

> Tìm hiểu BIPV

BIPV đại diện cho sự thay đổi mô hình trong sản xuất năng lượng, biến các tòa nhà từ cấu trúc thụ động thành những thiết bị đóng góp tích cực vào sản xuất năng lượng. Bằng cách kết hợp trực tiếp các vật liệu quang điện vào các bộ phận của tòa nhà như mái nhà, mặt tiền và cửa sổ, hệ thống BIPV khai thác ánh sáng mặt trời để tạo ra điện đồng thời thực hiện các chức năng kiến ​​trúc truyền thống.

Đề cập đến các khía cạnh công nghệ bao gồm lớp ốp, mức độ bảo vệ nhiệt của tòa nhà và tỷ lệ trong suốt đối với khả năng xuyên qua ánh sáng ban ngày; có ba loại BIPV riêng biệt: tráng men bán trong suốt với đặc tính cách nhiệt, tráng men mờ không bảo vệ nhiệt và mờ không tráng men không bảo vệ nhiệt.

(Hình. BIPV Các loại công nghệ; từ trái sang phải; Kính mờ bán trong suốt có tính chất nhiệt, Kính mờ không bảo vệ nhiệt, và Kính mờ không tráng men không bảo vệ nhiệt.)

Tấm ốp là lớp bên ngoài của lớp vỏ của tòa nhà và tượng trưng cho tấm chắn chống lại các điều kiện môi trường. Đối với các hệ thống Công nghệ, có sáu nguyên mẫu BIPV, tham khảo Hình 3, mái nhà, mặt tiền, bóng râm, cửa sổ, bán trong suốt và lắp kính.

(Hình. Các nguyên mẫu ốp của công nghệ BIPV)

> Thiết kế bền vững

Với sự hiểu biết về công nghệ Quang điện tích hợp Tòa nhà (BIPV) và BIPV, tư duy đổi mới và lập kế hoạch tỉ mỉ đã được áp dụng vào thiết kế và mô phỏng hệ thống BIPV của tòa nhà giáo dục (AR). Các nhà nghiên cứu ở Ả Rập Saudi đang bắt đầu khám phá tiềm năng của BIPV trong kiến ​​trúc tòa nhà giáo dục, xem xét các yếu tố như định hướng tòa nhà, khả năng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nhu cầu năng lượng và tính thẩm mỹ.

(Hình. Tòa nhà giáo dục bao gồm bốn tầng với những bức tường kính lớn.)

Những cân nhắc chính

Trong bài báo 'Thiết kế và mô phỏng cho một tòa nhà giáo dục', các nhà nghiên cứu đã phác thảo các khía cạnh quan trọng của việc triển khai BIPV:

> Thông tin chi tiết về mô phỏng

Thông qua các kỹ thuật mô phỏng tiên tiến, các nhà nghiên cứu lập mô hình các cấu hình BIPV khác nhau để đánh giá hiệu suất của chúng trong các điều kiện khác nhau. Bằng cách mô phỏng việc tạo, tiêu thụ và phân phối năng lượng, họ thu được những hiểu biết có giá trị về tính khả thi và hiệu quả của hệ thống BIPV trong các tòa nhà giáo dục.