استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان چگونه است؟

در دنیای معاصر امروزی با افزایش جمعیت و توسعه صنعتی، استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات، وابستگی به مصرف سوخت‌های فسیلی را برای تامین انرژی، تا حد زیادی بر طرف کرده است. در واقع انرژی‌های تجدیدپذیر این چنینی، راه‌حلی پایدار و ضروری در راستای تأمین نیازهای روزافزون انسان‌ها به انرژی و حفظ محیط زیست هستند.

باید بدانید که بهره‌گیری از این منابع، نه تنها به کاهش هزینه‌های انرژی کمک می‌کند، بلکه در راستای کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی و گرم شدن زمین نیز مؤثر است. بر همین اساس، در این مقاله قصد داریم  به بررسی مزایا و نحوه نصب و پیاده‌سازی انرژی خورشیدی در ساختمان، همچنین تأثیرات آن بر کیفیت زندگی انسان‌ها و  توسعه پایدار بپردازیم.

انرژی خورشیدی چیست ؟

انرژی خورشیدی از جمله منابع انرژی تجدیدپذیر و پایدار انرژی است که به دنبال تابش نور خورشید به زمین به وجود می‌آید. با توجه به اینکه این انرژی در طول روز به‌طور مداوم و پایدار تولید می‌شود و هیچ‌گونه آلودگی یا آسیبی به محیط زیست وارد نمی‌کند، در حال حاضر به عنوان یکی از پاک‌ترین و فراوان‌ترین منابع انرژی شناخته می‌شود. به‌طوری‌که قابلیت تبدیل شدن به گونه‌های متفاوت انرژی همچون برق، انرژی گرمایشی یا تولید هیدروژن و سایر کاربردهای انرژی را دارد.

از این‌رو با افزایش آگاهی نسبت به تغییرات اقلیمی و بحران انرژی، در سال‌های اخیر استفاده از آن به شدت گسترش یافته و بسیاری از کشورها در حال سرمایه‌گذاری در فناوری‌های مرتبط با انرژی خورشیدی هستند. این منبع انرژی نه تنها به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند، بلکه به دلیل رایگان بودن و در دسترس بودن، گزینه‌ای ایده‌آل برای تأمین انرژی ساختمان‌ها و مصارف مختلف به شمار می‌رود. به‌طورمثال از آن در ساختمان‌سازی برای تأمین نیازهای انرژی ساختمان در قالب سیستم‌هایی همچون آب گرمکن‌های خورشیدی یا سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی مبتنی بر انرژی خورشیدی، استفاده می‌کنند.

ابزارهای مورد نیاز برای استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان چیست؟

استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان و تاسیسات به کار رفته در آن به دلیل مزایای فراوانی که دارد، به سرعت در حال گسترش است. این نوع انرژی نه تنها به کاهش هزینه‌های مصرف سوخت کمک می‌کند، بلکه استفاده از آن منجر به حفظ محیط زیست و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی می‌شود. البته برای بهره‌برداری مؤثر از این منبع انرژی، نیاز به مجموعه‌ای از ابزارها و تجهیزات است که هر یک نقش خاصی را در راه‌اندازی سیستم‌های مرتبط با آن ایفا می‌کنند. در ادامه به بررسی ابزارهای اصلی مورد نیاز برای استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان می‌پردازیم.

• پنل‌خورشیدی

پنل‌خورشیدی که با نام سلول خورشیدی یا سلول فتوولتائیک نیز شناخته می‌شود، جزء اصلی سیستم انرژی خورشیدی است. این پنل‌ها به دو نوع کلی پنل‌های مونوکریستال و پنل‌های پلی کریستال تقسیم می‌شوند. به‌طوری‌که هر کدام ویژگی‌ها و کارایی‌های متفاوتی دارند. بنابراین برای انتخاب پنل مناسب از بین آنها باید فاکتورهای مختلفی مانند فضای موجود، قیمت، نوع فناوری و نیازهای انرژی را در نظر گرفت.

• کنترل کننده شارژ

کنترل کننده شارژ، دستگاهی است که ولتاژ و جریان تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را تنظیم می‌کند. این دستگاه از آسیب به باتری‌ها جلوگیری کرده و وظایفی همچون کنترل میزان شارژ باتری‌های سیستم را برعهده دارد. البته هنگام استفاده از این قطعه در سیستم خورشیدی باید توجه کنید که در حال حاضر انواع مختلفی از کنترل‌کننده‌های شارژ در بازار موجود هستند که هر کدام ویژگی‌های خاص خود دارند. به عنوان مثال می‌توان به کنترل‌کننده‌های ساده، کنترل کننده‌ شارژ سه مرحله‌ای یا کنترل کننده‌ ردیابی نقطه ماکزیمم توان اشاره نمود.

• باتری

باتری‌ها برای ذخیره‌سازی انرژی تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شوند. به این ترتیب می‌توان به کمک آنها از سیستم انرژی خورشیدی در طول شب یا در زمان‌هایی که تابش آفتاب وجود ندارد نیز بهره برد. البته نوع و تعداد باتری‌های به کار رفته در سیستم بستگی به طراحی و محل استفاده از آن یا موقعیت جغرافیایی دارد.

• اینورتر

اینورتر دستگاهی است که منبع تغذیه DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را به منبع AC یا جریان متناوب مورد استفاده توسط دستگاه‌های مصرف کننده تبدیل می‌کند. البته با توجه به انواع متفاوت سیستم‌های خورشیدی در تاسیسات ساختمان، امروزه اینورترها در مدل‌های مختلفی تولید و به بازار عرضه می‌شوند. به‌طوری‌که هر کدام مشخصات و کاربردهای خاص خود را دارند. اینورتر متمرکز یا رشته‌ای، میکرو اینورتر و بهینه‌ساز توان نمونه‌هایی از انواع این مبدل به شمار می‌روند.

همچنین لازم به ذکر است که در کنار استفاده از تجهیزات انرژی خورشیدی، ممکن است نیاز به برخی مواد و تجهیزات دیگر همچون لوله سیاه آهنی یا لوله پلیکا و غیره برای راه‌اندازی تاسیسات در ساختمان باشد. پس باید تمامی موارد توسط افراد متخصص کارشناسی و برای راه‌اندازی دقیق سیستم آماده شوند.

مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان چیست ؟

با کاهش منابع انرژی فسیلی، بشر به دنبال راهکارهای جایگزین برای چنین سوخت‌هایی است. از این‌رو انرژی خورشیدی جایگاه ویژه‌ای در راستای حل این مشکل پیدا کرده و به طور گسترده‌ در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این امر نه تنها منجر به کاهش وابستگی به منابع تجدیدناپذیر می‌شود بلکه مزایای بسیاری را به دنبال دارد. در ادامه، به برخی از مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در سیستم‌های مختلف مانند تاسیسات ساختمان اشاره خواهیم کرد:

• صرفه‌جویی در هزینه‌ها

یکی از اصلی‌ترین مزایای استفاده از انرژی خورشیدی کاهش هزینه‌ای تامین انرژی ساختمان است. به‌طورمثال با تولید برق از نور خورشید، می‌توان هزینه‌های مصرف برق را به شدت کاهش داد.

• حفاظت از محیط زیست

استفاده از انرژی خورشیدی، به عنوان یک منبع پاک و تجدیدپذیر، منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و محافظت از محیط زیست می‌شود.

• استقلال از شبکه برق

نصب سیستم‌های خورشیدی در ساختمان امکان تأمین برق مستقل از شبکه را فراهم می‌آورد. برخورداری از این ویژگی در مواقع قطعی برق یا مشکلات شبکه، بسیار حائز اهمیت است.

• افزایش ارزش ملک

با توجه به افزایش تقاضا برای استفاده از منابع انرژی پایدار، وجود یک سیستم خورشیدی در هر ساختمانی منجر به بالا رفتن ارزش ملک می‌شود.

• استفاده چند منظوره

با توجه به طراحی  ماژولار پنل‌های به کار رفته در سیستم‌های خورشید، به راحتی می‌توان آنها را گسترش دارد و در موارد مختلف استفاده کرد.

• جلوگیری از اتلاف انرژی

سیستم‌های سرمایشی، گرمایشی و آب گرم‌کن‌های خورشیدی به میزان قابل توجهی مصرف انرژی را در ساختمان  کاهش داده و نقش مؤثری در طول عمر ساختمان ایفا می‌کنند. لازم به ذکر است که مسئله اتلاف انرژی در ساختمان به جهت عدم استفاده از مصالح مرغوب و عایق‌بندی نامناسب به وجود می‌آید. بنابراین توصیه می‌شود همواره مصالح مورد نیاز برای راه‌اندازی تاسیسات ساختمان مانند خرید لوله مانیسمان را از محلی معتبر تهیه کنید.

صرفه جویی اقتصادی با استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان

همان‌طور که قبلا هم اشاره کردیم، صرفه جویی اقتصادی یکی از مزایای اصلی استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان به شمار می‌رود. در واقع ساختمان‌هایی که از طراحی و معماری خورشیدی بهره می‌برند، می‌توانند از انرژی ساطع شده توسط خورشید که منبعی در دسترس و رایگان است، برای تأمین نیازهای انرژی خود استفاده کنند.

به طور مثال انرژی خورشیدی می‌تواند برای گرم کردن آب مورد نیاز شوفاژها و تأمین برق مصرفی ساختمان‌ها به کار گرفته شود. به‌طوری‌که این مسئله باعث کاهش چشمگیر مصرف انرژی در ساختمان‌ها و افزایش طول عمر تاسیسات می‌شود و در نهایت به بالا رفتن عمر مفید ساختمان منتهی خواهد شد.

همچنین این تکنولوژی به دلیل قابلیت‌های منحصر به فردی که دارد، به کاربران این امکان را می‌دهد که به طور همزمان از آن برای تولید برق و حرارت استفاده کنند. از این‌‌رو می‌تواند به‌طرز چشمگیری وابستگی به سوخت‌های فسیلی و هزینه‌های انرژی را کاهش دهد.

علاوه بر آن، پنل‌های خورشیدی که در نمای ساختمان‌ها نصب می‌شوند، می‌توانند به عنوان سایه‌انداز عمل کرده و از ورود گرمای اضافی به داخل ساختمان جلوگیری کنند. این ویژگی نه تنها منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود بلکه آسایش ساکنان ساختمان را به دنبال دارد.

چگونگی راه اندازی و نصب لوازم برای استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان

با توجه به پیشرفت‌های فناوری و کاهش هزینه‌های مرتبط با نصب پنل‌های خورشیدی بسیاری از مالکان ساختمان‌ها به دنبال راه‌اندازی این سیستم‌ها هستند. بنابراین آشنایی با نحوه نصب و راه‌اندازی تجهیزات انرژی خورشیدی و نحوه استفاده از لوازم مصرفی برقی به کمک آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از این‌رو در این بخش به نحوه نصب، راه‌اندازی و استفاده از انرژی خورشیدی توسط لوازم مصرفی در ساختمان می‌پردازیم.

اولین نکته برای راه‌اندازی سیستم این است که باید محلی مناسب، برای نصب پنل‌ها خورشیدی در نظر بگیرید تا بیشترین دسترسی به نور مستقیم خورشید را داشته باشند. نصب سکو و ریل برای اتصال ماژول‌های خورشیدی به محل موردنظر، در مرحله بعدی قرار دارد. سپس باید تمامی سیم‌کشی‌های مربوط از ماژول‌های خورشیدی به قسمت برداشت انرژی بر اساس کدهای الکتریکی محل استفاده به درستی انجام شود تا در نهایت سیستم آماده بهره‌برداری گردد.

لازم به ذکر است که پنل‌های خورشیدی از سیستم‌های فتوولتائیک تشکیل شده‌اند که با جذب انرژی تابشی خورشید، انرژی الکتریکی با جریانDC  یا برق مستقیم را تولید می‌کنند. بنابراین به کمک مبدل انرژی می‌توان برق ذخیره شده بر روی باتری‌های سیستم خورشیدی را برای استفاده در لوازم برقی مورد نظر تامین کرد.

البته برای نصب تاسیسات مورد استفاده در ساختمان باید از لوازم با کیفیتی استفاده کرد تا بهره‌برداری از سیستم‌های خورشیدی افزایش یابد. به‌طورمثال برای نصب سیستم‌های گرمایشی سرمایشی و غیره در ساختمان، باید تجهیزات مورد استفاده آن‌ها را از محل معتبر فروش لوله گازی خانگی و سایر وسایل مورد نیاز خریداری نمود.

قیمت و هزینه های راه اندازی سیستم انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان

هزینه راه‌اندازی سیستم خورشیدی به عوامل متعددی بستگی دارد و برای برآورد دقیق آن، باید تمامی جوانب را در نظر گرفت. به طور مثال نوع و ظرفیت پنل‌های خورشیدی تاثیر مستقیمی در این مسئله دارند. در واقع این پنل‌ها در انواع و ظرفیت‌های مختلفی تولید می‌شوند که انتخاب نوع مناسب آنها با توجه به میزان انرژی مورد نیاز برای تولید و فضای موجود برای نصب انجام می‌شود.

علاوه بر آن نوع اینورتر به کاررفته در سیستم برای تبدیل برق DC تولید شده به برق AC، نیز در کارایی سیستم بسیار حائز اهمیت است و باید بسته به نوع و ظرفیت سیستم انتخاب شود. همین امر تاثیر به‌سزایی بر تعیین قیمت راه‌اندازی سیستم خورشیدی دارد.

لازم به ذکر است که اگر قصد دارید انرژی تولید شده را ذخیره کنید، باید باتری‌هایی با ظرفیت مناسب خریداری نمایید. همچنین کنترل‌کننده‌های شارژ، برای مدیریت فرآیند شارژ و دشارژ باتری‌ها ضروری هستند و باید کیفیت بالایی داشته باشند. در نتیجه رعایت این پارامترها می‌تواند بر تعیین قیمت نهایی تاثیرگذار باشد.

از سویی دیگر باید بدانید هزینه نصب پنل‌ها بسته به موقعیت جغرافیایی، ارتفاع محل نصب، پیچیدگی نصب و سایر عوامل متغیر بوده و عامل مهمی در تعیین قیمت نهایی پروژه محسوب می‌شود. البته در تعیین هزینه نباید اعتبار و تجربه تیم اجرایی و هزینه‌های مرتبط با آن را نیز نادیده گرفت.

در نهایت باید در نظر داشته باشید که کیفیت تمامی تجهیزات به کار رفته در سیستم خورشیدی و تاسیسات ساختمان مثل خرید سپتیک فاضلاب برای بالارفتن کیفیت کار از اهمیت بالایی برخوردار است. پس باید از محل و برندی معتبر انتخاب شوند. لازم به ذکر است که توجه به چنین نکته‌ای، امکان بررسی بین مدل‌های مختلف، برخورداری از ضمانت و گارانتی محصولات و استعلام قیمت مثل بررسی قیمت و خرید لوله اسپیرال آهنی یا تجهیزات سیستم خورشیدی با تاییدیه و نشان سازمان ملی استاندارد را برای خریداران فراهم می‌آورد.

جمع‌بندی | استفاده از انرژی خورشیدی در تاسیسات ساختمان چگونه است؟

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و ارتباط مستقیم آن با مصرف انرژی، چالش‌های جدی در زمینه تأمین انرژی و حفظ محیط زیست به وجود آمده است. به‌طوری‌که این وضعیت آلودگی‌های زیست‌محیطی و تأثیرات منفی بر زندگی جانوران و گیاهان را به دنبال دارد. بنابراین نیاز مبرمی به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و استفاده از منابع تجدیدپذیر احساس می‌شود.

انرژی خورشید به عنوان یکی از منابع انرژی پاک و فراوان در طبیعت، می‌تواند به عنوان یک راه‌حل مؤثر برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و به حداقل رساندن آلودگی‌ها ایجاد شده در محیط زیست مورد استفاده قرار بگیرد. این منبع انرژی نه تنها به راحتی در دسترس است، بلکه قابلیت تجدید پذیری بالایی دارد و هر زمان که لازم باشد، می‌تواند دوباره تأمین شود. از این‌رو در حال حاضر استفاده از آن در تامین انرژی ساختمان به شکل چشم‌گیری در سراسر دنیا در حال افزایش است.