ارزیابی جانمایی مناسب پنل‌های فتوولتائیک بر روی نمای مناطق شهری به‌منظور ارتقاء بهره‌وری و کارایی

محورهای موضوعی : آمایش محیط

فاطمه یارمحمد ¹ , فاطمه مهدیزاده سراج ² , سید علی نوری ³

1 - دکتری معماری، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - دکتری معماری، استادتمام دانشگاه علم و صنعت،دانشکده معماری و شهرسازی،گروه معماری، تهران، ایران
3 - دکتری معماری، استادیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال،گروه معماری، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1399/04/15 تاریخ پذیرش : 1399/07/01 تاریخ انتشار : 1401/09/01

کلید واژه: پنل‌های فتوولتاییک, نمای ساختمان, سایبان, جانمایی و بهره‌وری انرژی,

چکیده مقاله :

با توجه به بحران کمبود منابع انرژی و آلودگی های زیست محیطی، نیاز به استفاده از انرژی های جایگزین و تجدیدپذیر ضروری می باشد. این مهم منجر به گرایش روزافزون استفاده از سیستم های خورشیدی، از مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر شده است. پنل های فتوولتاییک از جمله اصلی ترین و پرکاربردترین سیستم های فعال خورشیدی است که با توجه به محدود بودن فضای بام ساختمان ها جهت نصب، تلفیق آن با نمای ساختمان های شهری مورد توجه قرارگرفته است. در این مقاله ضمن بررسی عوامل تأثیرگذار بر بازدهی پنل هایBIPV[1] به بررسی تأثیر تلفیق پنل های فتوولتاییک با اجزای اصلی نما شامل جداره های شیشه ای بنا، نمای ساختمان و سایبان ها بر میزان بهره وری انرژی و مقایسه آن پرداخته شده است. جهت رسیدن به این هدف، یک ساختمان اداری در نرم‌افزارگرس هاپر شبیه سازی و با استفاده از پلاگین های ‌هانی بی و لیدی باگ، پنل های فتوولتاییک در اجزای مختلف نمای جنوبی پیاده‌سازی و میزان بهره وری انرژی در هر یک از اجزا بررسی شد. همچنین سایر عوامل تأثیرگذار بر موقعیت نصب پنلها و میزان اثرگذاری آن شامل جانمایی، نوع، بازدهی، ضریب عبور نور، شفافیت و تنوع طرح، پوشش برف و باران، میزان هزینه و موجودی بازار بررسی و با استفاده از آنتروپی شانون وزن دهی و رتبه بندی شد. نتایج تحقیق نشان می دهد تلفیق پنل ها با مساحت یکسان به ترتیب با سایبان، بدنه اصلی نما و جدار شیشه ای بیشترین تأثیر را در بهره وری و کارایی انرژی دارد. [1] Building Integrated Photovoltaic

چکیده انگلیسی:

Due to the crisis of the lack of energy resources and environmental pollution, it is necessary to use alternative and renewable energy. This has led to a growing trend in the use of solar systems, one of the most important sources of renewable energy. Photovoltaic panels are one of the main applicable existing solar power systems. Due to the limited space in building roofs to install such panels, combining them with the façades of buildings has received enormous consideration. In this article, first, the effective factors in efficiency and productivity of BIPV¹ panels were evaluated; then, the effects of combining photovoltaic panels with the main façade components, including curtain walls, façades, and canopies, on energy efficiency were examined and compared. To reach the goal of this research, an office building was simulated in Grasshopper software; photovoltaic panels were installed in different components of its southern façade using Honeybee and Ladybug plugins, and the energy efficiency of each component was analyzed. Moreover, the other effective factors on the location of panels’ installation, including their layout, type, module energy efficiency, cost, variety of patterns, light transmission, market limitation, the optical quality of panels’ glass, and the effect of rainfall and snow cover, as well as their effectiveness level were studied, weighted, and ranked using the Shannon Entropy Approach. The results revealed that combining the panels with the same area by a canopy, the main body of the façade, and the curtain wall had the highest effects on energy efficiency, respectively.

منابع و مأخذ:

• جعفری،ب.1394. بررسی سیستم­های فتوولتائیک در معماری نوین. همایش ملی عمران و معماری با رویکردی بر توسعه پایدار. مرداد ماه.


• وفائی،ر. 1395. امکان­سنجی استفاده از سیستم­های یکپارچه با فتوولتائیک(مطالعه موردی شهر تهران). پایان­نامه دکتری، دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه شهید بهشتی.169 صفحه.


• وفائی،ر.1391. طراحی ساختمان‌های یکپارچه با فتوولتاییک در شهر تهران. نشریه صفه، دانشگاه شهید بهشتی، شماره 56. 74-57.


• قیابکلو،ز.1398. مبانی فیزیک ساختمان. جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر.372 صفحه.


• اکبری،ح.،هادوی،ف.،زمانی،م.،علیپور،ی.1395.تعیین جهت‌های مناسب استقرار ساختمان به منظور دریافت بهینه تابش خورشیدی در شهر زنجان. فصلنامه آمایش محیط، ش33: 173-155.


• نصراللهی،ف.1390. ضوابط معماری و شهرسازی کاهش­دهنده مصرف انرژی ساختمان­ها. نشست کمیته ملی انرژی ایران. اسفند ماه.


• یوسفی،ح.،رومی،س.، نوراللهی،ی.1395.امکان‌سنجی اقتصادی و زیست‌محیطی استفاده از انرژی خورشیدی در تأمین آبگرم مصرفی ساختمان‌های مسکونی. فصلنامه آمایش محیط،ش41: 206-185.


• وفائی، راحیل.1388. بررسی شیوه­های طراحی سیستم­های فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان. نشریه صفه، پاییز و زمستان 1388، دوره 19، شماره 49. 70-69.


• Wolter،2003. Options for Integrating PV into Your Building.


• Osama Ghoneim،2018.Effect of external factors on deterioration of Photovoltaic panel’s performance، thesis of SCHOOL OF SCIENCES AND ENGINEERING، THE AMERICAN UNIVERSITY IN CAIRO.


• Gallo،،Romano،R. 2017.Adaptive facades ، developed with innovative nanomaterials ، for a sustainable architecture in the Mediterranean area، Procedia Engineering NO 180.


• Nagy،،Svetozarevic،B.،Jayathissa،P.،Begle،M.،Hofer،J.،Lydon،G. 2016.The Adaptive Solar Facade : From concept to prototypes، Frontiers of Architectural Research.


• Singh،K.2013.Solar power generation by PV technology: A review. Energy،53:1-13.


• Jordan،،Kurtz،S.2013. Photovoltaic degradation rates-an analytical review.Progress in photovoltaics: Research and Applications، 21(1):12-29.


• Safdarian،،Nazari،M.E.2015.Optimal tilt angle and orientation for solar collectors in Iran. 2015. IEEE 10th International Symposium on Diagnostics for Electrical Machines، Power Electronics and Drives (SDEMPED)،September.


• Skeiker،2009.Optimum tilt angle and orientation for solar collectors in Syria،Energy Conversion and Management،vol. 50، pp. 2439-2448.


• Yunyun،،Shanming،K.،Fengshou،L.،Junfei،L.،Gang،P.2017. Performance of a building integrated photovoltaic،Energy and Buildings،Volume134،Pages71-79، January.


• Kazem،،Chaichan،M.T.2015.Effect of Shadow on the Performance of Solar Photovoltaic،Mediterranean Green Buildings & Renewable Energy، Italy،August: 26-28.


• Strong،2016.Building Integrated Photovoltaics،Solar Design Associates.


• Kalogirou،S.2013،Photovoltaic Systems، Solar Energy Engineering.


• Global Renewables Status Report.2017.Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21)


• World Energy Outlook 2014(IEA). http://www.iea.org.


• Barkaszi،F.،Dunlop،J.P.2001.Discussion of strategies for mounting photovoltaic arrays on rooftops، Solar Energy: The Power to Choose، Washington، D.C.،April: 21–26.


• Crawford،H.،Treloar،G.J.،Fuller،R.J.،Bazilian، M.2006.Life-cycle energy analysis of building integrated photovoltaic systems with heat recovery unit، Renewable and Sustainable Energy Reviews10:559–575.


• Gallo،2014.Sustainable habitat:market trends and testing of innovation products،30th INTERNATIONAL PLEA CONFERENCE،16-18December، CEPT University.


• Papadopoulou،2012.Green Energy and Technology, Energy Management in Buildings Using Photovoltaics.


• Chow،T.،Chunying،L.،Zhang،L.2010.Innovative solar windows for cooling-demand climate،Solar Energy Materials and Solar Cells.


• Benedicto،،Tatiana،P.،Baraka،K.2019.Semitransparent­Building Integrated Photovoltaic، International Journal of Photoenergy.


• 2019.www.bluesunpv.com.products catalogue.


• Soteris،2009. Kalogirou، Photovoltaic Systems، Solar Energy Engineering.


• Jolissaint،،Hanbali،R.Hadorn،J.،Schuler،Andreas.2017.Integration of Renewable Energy in the Built Environment،International Conference Future Buildings & Districts، Switzerland.