كيفية حل مشاكل مساحة التركيب والتحمل الهيكلي وانبعاث الضوضاء لمجمعات الطاقة الشمسية والوحدات الخارجية لمضخات الحرارة في المباني الحضرية عالية الكثافة

سخانات المياه مصدر الهواء الشمسي تلعب (SAWHs) دورًا حيويًا في دفع تحول الطاقة في المباني الحضرية. ومع ذلك، في البيئات الحضرية عالية الكثافة، يواجه تركيب وتشغيل مكوناتها الرئيسية - مجمعات الطاقة الشمسية والوحدات الخارجية لمضخات الحرارة - سلسلة من التحديات الهندسية المتخصصة، في المقام الأول من حيث مساحة التركيب، والقدرة الهيكلية على تحمل الأحمال، وانبعاثات الضوضاء.

حلول لتحديات التكامل المكاني

في المباني الحضرية، غالبًا ما تكون مساحة السطح والجدران الخارجية محدودة للغاية، مما يتطلب تخطيطًا دقيقًا لتلبية نسبة مساحة الأرضية والمتطلبات الجمالية.

1. النشر الرأسي والواجهة لمجمعات الطاقة الشمسية

تتطلب جامعي التثبيت المائلة التقليدية مساحة كبيرة متوقعة. في البيئات الحضرية، تميل المشاريع الهندسية المهنية إلى استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية الحرارية (BIST) المدمجة في البناء.

تكامل الواجهة: تم دمج مجمعات الألواح المسطحة في واجهة المبنى، لتحل محل مواد الحوائط الساترة التقليدية. وهذا لا يحافظ على مساحة السطح فحسب، بل يعزز أيضًا الواجهة الرأسية لإضفاء مظهر جمالي وتظليل للشمس. في حين أن تركيب الواجهة يضحي ببعض كفاءة تجميع الحرارة المكتسبة من زاوية الميل المثالية، فإن كفاءتها المكانية وقيمتها المعمارية تكون أكثر أهمية في المشاريع الحضرية.

تكامل الشرفات والدرابزين: يتم دمج المجمعات المعيارية الصغيرة في درابزين الشرفات السكنية أو تحت المظلات. تعمل استراتيجية التثبيت الموزعة هذه على تحويل المساحة غير المستخدمة سابقًا إلى مساحة لتوليد الطاقة وهي مناسبة بشكل خاص للمباني السكنية الشاهقة.

سبليت ووحدات: باستخدام تصميم نظام منفصل، يتم توزيع وحدات المجمع عبر مساحات صغيرة متعددة متاحة (مثل منصات المعدات وأعمدة التهوية)، متصلة بخزان تخزين حراري مركزي عبر أنابيب متخصصة، مما يعزز مرونة المساحة.

2. الوحدات الخارجية ذات المضخات الحرارية المدمجة والمخفية

تتطلب وحدات المضخات الحرارية الخارجية تهوية واسعة ومساحة لتبديد الحرارة مع تلبية متطلبات المناظر الطبيعية الحضرية.

تصميم نحيف للغاية ومعياري: حدد وحدات المضخات الحرارية المبردة بالهواء فائقة النحافة أو استخدم مضخات حرارية معيارية متعددة الانقسام، مرتبة بالتوازي لاستيعاب منصات المعدات الضيقة.

منصة المعدات المركزية: خلال مرحلة التصميم الأولي للمبنى، قم بتخطيط أرضية مخصصة للمعدات الميكانيكية أو منطقة معدات مركزية على السطح. قم بتركيب المعدات مخفية بمغلفات وفتحات عازلة للصوت لضمان تدفق الهواء الكافي حول المضخة الحرارية.

تدابير التحمل والسلامة الهيكلية

يشكل وزن مجمعات الطاقة الشمسية وخزانات تخزين الحرارة (خاصة عندما تكون ممتلئة) ووحدات المضخات الحرارية تحديات هيكلية تحمل الأحمال للمباني القائمة أو الشاهقة.

استراتيجية الحاملة الموزعة: تجنب تركيز جميع المعدات في منطقة حاملة واحدة. قم بتوزيع وزن المجمعات عبر العوارض الأولية للسقف أو جدران القص، بدلاً من العوارض الثانوية أو وسط بلاطة الأرضية.

تقنية التجميع خفيفة الوزن: تفضل مجمعات الأنابيب المفرغة ذات الأنابيب الحرارية خفيفة الوزن أو مجمعات الألواح المسطحة خفيفة الوزن لتقليل الأحمال الإضافية على هيكل السقف.

نشر خزانات تخزين الحرارة في المستويات السفلية أو السفلية: تكون خزانات تخزين الحرارة، خاصة المركزية الكبيرة، ثقيلة للغاية عند امتلاءها. تتطلب التصميمات الاحترافية عادةً وضع خزانات تخزين الحرارة في المناطق ذات القدرة الهيكلية القوية على تحمل الأحمال، مثل الطابق السفلي للمبنى أو مستوى المعدات أو سقف المنصة. تعمل مضخات الدوران الفعالة على نقل الحرارة إلى المجمعات وتوزيعها على نقاط المياه المختلفة، مما يؤدي إلى تجنب الأحمال الزائدة على أسطح المباني الشاهقة.

حساب حمل الرياح: على الأسطح الشاهقة، غالبًا ما تتجاوز أحمال الرياح وزن المعدات. يلزم إجراء حسابات صارمة لضغط الرياح وتصميمات تثبيت هيكلية، وذلك باستخدام مجموعة من مسامير التثبيت المدمجة والأثقال الموازنة لضمان السلامة الهيكلية للنظام في الظروف الجوية القاسية.

التحكم الاحترافي في انبعاثات الضوضاء والتخفيف منها

تعد الضوضاء الميكانيكية وضوضاء تدفق الهواء الناتجة عن الوحدات الخارجية للمضخات الحرارية أثناء التشغيل مصدرًا للشكاوى في البيئات الحضرية ويجب التحكم فيها بشكل صارم من خلال التصميم الصوتي لتلبية معايير الضوضاء البيئية الحضرية.

اختيار وحدة منخفضة الضوضاء: يعد اختيار وحدة مضخة حرارية منخفضة الضوضاء للغاية مع ضاغط عاكس ومروحة ذات قطر كبير ومنخفضة السرعة أمرًا أساسيًا لتقليل كثافة مصدر الصوت عند المصدر.

تقنية تخميد وعزل الاهتزازات: يتم تركيب وسادات تخميد الاهتزازات أو العوازل الزنبركية عالية الكفاءة أسفل قاعدة الوحدة لمنع الضوضاء المنقولة من الهيكل بشكل فعال من الوصول إلى هيكل المبنى.

امتصاص الصوت وعزله: يتم تركيب حواجز أو حاويات صوتية حول منصة المعدات. يجب دراسة مادة الحاجز وارتفاعه بعناية بناءً على الحسابات الصوتية للتأكد من أنه يحجب مسارات نقل الصوت بشكل فعال، خاصة تجاه المناطق الحساسة (مثل نوافذ غرفة النوم).

الوضع الهادئ أثناء الليل: يتحول نظام التحكم الذكي تلقائيًا إلى الوضع الهادئ أثناء ساعات الليل، مما يقلل بشكل مناسب من سرعات الضاغط والمروحة لتلبية حدود الضوضاء الليلية الأكثر صرامة.