Как гибридные PVT-системы повышают как электрическую, так и тепловую эффективность в современных зданиях

Ключевые выводы

Система PVT (Patient-Trade-Tower) рекуперирует тепло, выделяемое во время работы фотоэлектрических панелей, и преобразует его в полезную тепловую энергию.
Снижая температуру фотоэлектрических элементов, технология PVT помогает стабилизировать выработку электроэнергии и повысить надежность работы.
Для крыш с ограниченным пространством фотоэлектрические системы могут обеспечить более высокий общий объем полезной энергии на квадратный метр.

Введение: почему однофункциональные солнечные батареи больше не подходят для современных зданий

В течение многих лет использование солнечной энергии в зданиях обычно подразумевало выбор между двумя параллельными решениями: фотоэлектрическими модулями для электроэнергии и солнечными тепловыми коллекторами для отопления. Каждая технология решает лишь часть энергетических проблем здания. Большинство проектов по-прежнему нуждаются в электроэнергии.игорячая вода, и многие из них также требуют отопления помещений или низкотемпературных технологическое тепло. Когда электричество и тепло рассматриваются как отдельные источники, проекты часто оказываются дублированными. инфраструктура, более высокая сложность и недостаточно используемая площадь крыши.

Практическое наблюдение

В зданиях часто происходит рассеивание тепла от фотоэлектрических модулей в окружающую среду, в то время как тепло для отопления приобретается из внешних источников. Гибридные фотоэлектрические/тепловые системы (PVT) решают эту проблему, улавливая это тепло и преобразуя его в полезный поток энергии.

1. Понимание потерь энергии в традиционных фотоэлектрических системах.

Фотоэлектрические элементы преобразуют лишь часть падающего солнечного излучения в электричество. Оставшаяся поглощенная энергия превращается в тепло внутри модуля. По мере повышения температуры модуля снижается электрическая эффективность, и ускоряется долговременное старение материалов. С точки зрения энергоэффективности здания это создает двойной негативный эффект: снижение электрической эффективности и невосстановленная тепловая энергия.

Что происходит на раскалённой крыше?

Температура фотоэлектрического элемента повышается под воздействием солнечного излучения.
Электрическая мощность отклоняется в сторону уменьшения от номинальных значений.
Тепловая энергия рассеивается, не будучи использованной.

Почему это важно

В реальных зданиях по-прежнему требуется тепло для горячего водоснабжения, отопления или производственных процессов.
Площадь крыши ограничена; каждый квадратный метр должен использоваться максимально эффективно.
Раздельные системы могут увеличить сложность вспомогательного оборудования.

2. Концепция PVT: превращение «отработанного тепла» в ресурс.

Гибридные PVT-системы интегрируют слой теплосбора на задней стороне фотоэлектрического модуля. Циркулирующая теплоносительная жидкость непрерывно отводит тепло, транспортируя его в тепловой аккумулятор или в распределительный контур. Это преобразует неизбежное тепловыделение фотоэлектрических элементов в управляемый, пригодный для использования энергетический продукт.

Три одновременных преимущества

ЭлектрическийСистема охлаждения обеспечивает стабильную работу фотоэлектрических систем и снижает тепловую нагрузку.
ТермальныйРекуперированное тепло используется для горячего водоснабжения, отопления помещений или для низкотемпературных нужд.
СистемаБолее высокая суммарная полезная энергия, получаемая с той же солнечной апертуры.

3. Как PVT-технология повышает выход электроэнергии

На выходную мощность влияют облучение, ориентация, затенение и температура. Влияние температуры часто недооценивается на ранних этапах проектирования. Во многих климатических условиях температура модулей может значительно превышать уровень, предполагаемый в стандартных условиях испытаний, что приводит к существенным отклонениям в производительности при реальной эксплуатации.

Активное отведение тепла от модуля позволяет поддерживать работу фотоэлектрических элементов в более благоприятном рабочем диапазоне. В течение всего жизненного цикла проекта это приводит к увеличению средней выработки электроэнергии и более предсказуемой производительности, особенно в периоды высокой интенсивности солнечного излучения, когда накопление тепла наиболее интенсивно.

Что обычно замечают владельцы зданий

Более стабильная выработка электроэнергии в дневное время в условиях высокой температуры окружающей среды.
Снижение термической усталости материалов модулей с течением времени.
Во многих случаях достигается более точное соответствие между смоделированными и эксплуатационными показателями.

4. Как PVT-технология обеспечивает ценную тепловую мощность

Тепловая энергия, извлекаемая из фотоэлектрического модуля, обычно имеет низкую или среднюю температуру, что непосредственно полезно для удовлетворения многих потребностей зданий. Вместо производства тепла из электроэнергии из сети или ископаемого топлива, проект может частично удовлетворять эту потребность за счет солнечной энергии, улучшая общую энергетическую эффективность и сокращая эксплуатационные выбросы.

Типичные варианты использования рекуперированного тепла

Предварительный подогрев бытовой горячей воды
Отопление помещений с помощью низкотемпературного распределения тепла (например, подогрев пола).
Поддержка источника тепла с помощью теплового насоса (улучшение условий коэффициента полезного действия)
Подогрев бассейна
Низкотемпературный промышленный или коммерческий технологический нагрев

5. Почему суммарная производительность важнее пиковой эффективности

Многие сравнения солнечных электростанций сосредоточены на пиковой электрической эффективности фотоэлектрических систем. В реальных зданиях более актуальный вопрос: насколько это важно?годный к употреблениюЭнергия — электричество и тепло — может подаваться в соответствии с профилем спроса с минимальной сложностью и минимальной площадью крыши?

Гибридные системы смещают оценку с одного показателя эффективности на общую энергоэффективность. Когда тепловой поток оценивается должным образом, выгода на уровне системы становится более очевидной, особенно в проектах с постоянными нагрузками на горячее водоснабжение или отопление.

Подход	Первичный выход	Типичные ограничения в реальных зданиях	Где это лучше всего подходит
Только фотоэлектрические системы	Электричество	Потребность в тепловой энергии по-прежнему требует отдельного оборудования и энергозатрат.	Объекты с преобладанием электроэнергии, ограниченные тепловые нагрузки.
Только солнечная тепловая энергия	Нагревать	Потребность в электроэнергии по-прежнему зависит от электросети.	Объекты, интенсивно использующие горячее водоснабжение/отопление, но не нуждающиеся в высоком уровне электроснабжения.
PVT-гибрид	Электричество + тепло	Для достижения наилучших результатов требуется скоординированное проектирование гидравлической системы и систем управления.	Здания, нуждающиеся как в электроэнергии, так и в отоплении, с ограниченной площадью крыши.

6. Архитектурные и градостроительные аспекты

В плотной городской застройке крыши и фасады являются ограниченными ресурсами. Механическое оборудование, ограничения по затенению и конкурирующие виды использования еще больше сокращают доступное пространство. Благодаря передаче двух потоков энергии из одной установленной площади, фотоэлектрические преобразователи могут повысить энергоэффективность на квадратный метр — преимущество, которое становится еще более ценным по мере увеличения плотности застройки.

Проекты, которые приносят наибольшую пользу

Коммерческие и общественные здания со стабильным спросом на горячее водоснабжение
Высотные жилые комплексы с ограниченной площадью крыши.
Модернизация объектов недвижимости в условиях ограниченного пространства и возможностей прокладки коммуникаций.

Примечание к дизайну

Ценность PVT-систем возрастает, когда электрические и тепловые нагрузки могут быть согласованы с доступностью солнечной энергии и стратегией ее хранения. Правильная инженерная интеграция – это разница между «установленным» и «оптимизированным» результатом.

7. От компонента к системе: важность интеграции.

Гибридный модуль наиболее эффективен, когда рассматривается как часть комплексной энергетической архитектуры здания. Это включает в себя: хранение, распределение, управление и интерфейсы с таким оборудованием, как тепловые насосы, буферные резервуары и системы управления зданием. Цель состоит не просто в сборе энергии, а в ее разумном направлении к нагрузкам, которые создают наибольшую экономическую и эксплуатационную ценность.

Результаты на системном уровне при правильной интеграции

Более плавная передача тепла за счет накопления энергии и поэтапного регулирования.
Повышение эффективности работы гибридных тепловых насосов.
Снижение зависимости от вспомогательных котлов в периоды высокой солнечной активности.

При желании мы можем преобразовать этот раздел в формат «Контрольного списка проектирования» (удобный для владельцев и для владельцев энергетического сертификата), сохранив при этом техническую корректность.

Часто задаваемые вопросы

Подходит ли технология PVT только для холодного климата?

Нет. Фотоэлектрические системы могут быть полезны везде, где одновременно существует потребность в электроэнергии и полезном тепле, особенно в регионах, где температура фотоэлектрических модулей значительно повышается. Оптимальная конфигурация зависит от нагрузок, накопителей энергии и стратегии управления.

Снижает ли добавление системы рекуперации тепла выработку электроэнергии фотоэлектрическими панелями?

Целью PVT (фотоэлектрических, тепловых и влагоотводящих систем) является отвод тепла и стабилизация работы фотоэлектрических систем. Выгода от фотоэлектрической энергии зависит от рабочих температур и конфигурации системы. Наибольшая выгода от системы достигается за счет суммарного полезного потока энергии.

Какой первый шаг необходимо предпринять для оценки проекта?

Начните с определения профиля нагрузки (электроэнергия + ГВС/отопление), доступной площади установки и целевой температуры подачи. Далее расчет размеров и выбор системы становятся простыми.

Следующий шаг: получить рекомендации по расчету размеров PVT-системы, разработанной специально для данного проекта.

Укажите тип здания, его местоположение, площадь крыши, потребность в электроэнергии и профиль потребления горячей воды/отопления. Мы порекомендуем вам практичную гибридную конфигурацию и подход к интеграции, подходящий для вашего проекта.

Запросить проектное предложение Изучите решения PVT Просмотр эталонных проектов