Máy nước nóng nguồn không khí năng lượng mặt trời (SAWH) đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng trong các tòa nhà đô thị. Tuy nhiên, trong môi trường đô thị mật độ cao, việc lắp đặt và vận hành các bộ phận chính—bộ thu năng lượng mặt trời và dàn nóng bơm nhiệt—phải đối mặt với một loạt thách thức kỹ thuật chuyên biệt, chủ yếu là về không gian lắp đặt, khả năng chịu tải của kết cấu và phát thải tiếng ồn.
Giải pháp cho những thách thức tích hợp không gian
Trong các công trình đô thị, không gian mái và tường ngoài thường rất hạn chế, đòi hỏi phải quy hoạch chính xác để đáp ứng tỷ lệ diện tích sàn và yêu cầu thẩm mỹ.
1. Triển khai các bộ thu năng lượng mặt trời theo chiều dọc và mặt tiền
Bộ thu lắp đặt nghiêng truyền thống yêu cầu diện tích chiếu lớn. Trong môi trường đô thị, các dự án kỹ thuật chuyên nghiệp có xu hướng sử dụng công nghệ nhiệt mặt trời tích hợp trong tòa nhà (BIST).
Tích hợp mặt tiền: Tấm thu gom tấm phẳng được tích hợp vào mặt tiền tòa nhà, thay thế vật liệu tường rèm truyền thống. Điều này không chỉ tiết kiệm không gian trên sân thượng mà còn tận dụng mặt tiền thẳng đứng để tạo tính thẩm mỹ và che nắng. Trong khi việc lắp đặt mặt tiền hy sinh một số hiệu quả thu nhiệt đạt được từ góc nghiêng tối ưu, thì hiệu quả không gian và giá trị kiến trúc của nó thậm chí còn quan trọng hơn trong các dự án đô thị.
Tích hợp ban công và lan can: Các bộ thu gom mô-đun nhỏ được tích hợp vào lan can ban công khu dân cư hoặc bên dưới tấm che nắng. Chiến lược lắp đặt phân tán này biến không gian chưa sử dụng trước đây thành không gian tạo ra năng lượng và đặc biệt phù hợp với các tòa nhà dân cư cao tầng.
Phân chia và mô-đun: Sử dụng thiết kế hệ thống phân chia, các mô-đun thu gom được phân phối trên nhiều không gian nhỏ có sẵn (chẳng hạn như bệ thiết bị và trục thông gió), được kết nối với bể chứa nhiệt tập trung thông qua đường ống chuyên dụng, tăng cường tính linh hoạt của không gian.
2. Dàn nóng bơm nhiệt nhỏ gọn và giấu kín
Các thiết bị bơm nhiệt ngoài trời yêu cầu không gian thông gió và tản nhiệt rộng rãi đồng thời đáp ứng các yêu cầu về cảnh quan đô thị.
Thiết kế siêu mỏng và mô-đun: Chọn các bộ bơm nhiệt làm mát bằng không khí siêu mỏng hoặc sử dụng các máy bơm nhiệt mô-đun nhiều phần, được bố trí song song để phù hợp với các nền tảng thiết bị hẹp.
Nền tảng thiết bị tập trung: Trong giai đoạn thiết kế tòa nhà ban đầu, hãy quy hoạch một tầng thiết bị cơ khí chuyên dụng hoặc khu vực thiết bị tập trung trên mái nhà. Lắp đặt thiết bị được che chắn bằng vỏ và cửa cách âm để đảm bảo đủ luồng không khí xung quanh bơm nhiệt.
Các biện pháp an toàn và chịu lực kết cấu
Trọng lượng của bộ thu năng lượng mặt trời, bể chứa nhiệt (đặc biệt là khi đầy) và bộ phận bơm nhiệt đặt ra những thách thức về khả năng chịu tải về mặt kết cấu đối với các tòa nhà hiện có hoặc tòa nhà cao tầng.
Chiến lược chịu tải phân tán: Tránh tập trung tất cả các thiết bị vào một khu vực chịu tải duy nhất. Phân bổ trọng lượng của các bộ thu trên các dầm chính hoặc tường chịu cắt của mái nhà, thay vì các dầm phụ hoặc tâm của tấm sàn.
Công nghệ thu gom nhẹ: Ưu tiên các bộ thu ống sơ tán bằng ống dẫn nhiệt nhẹ hoặc bộ thu tấm phẳng nhẹ để giảm tải bổ sung lên cấu trúc mái.
Triển khai các bể chứa nhiệt ở tầng dưới hoặc tầng dưới: Các bể chứa nhiệt, đặc biệt là các bể tập trung lớn, cực kỳ nặng khi đầy. Các thiết kế chuyên nghiệp thường yêu cầu đặt các bể chứa nhiệt ở những khu vực có khả năng chịu tải kết cấu vững chắc, chẳng hạn như tầng hầm, tầng thiết bị hoặc mái khối của tòa nhà. Máy bơm tuần hoàn hiệu quả vận chuyển nhiệt đến các bộ thu nhiệt và phân phối đến các điểm cấp nước khác nhau, tránh tải quá mức trên các mái nhà cao tầng.
Tính toán tải trọng gió: Trên mái nhà cao tầng, tải trọng gió thường vượt quá trọng lượng của thiết bị. Cần phải tính toán áp lực gió và thiết kế neo kết cấu một cách nghiêm ngặt, sử dụng kết hợp các bu lông neo nhúng và đối trọng để đảm bảo an toàn kết cấu của hệ thống trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Kiểm soát và giảm thiểu phát thải tiếng ồn chuyên nghiệp
Tiếng ồn cơ học và luồng không khí do dàn nóng bơm nhiệt tạo ra trong quá trình vận hành là nguyên nhân gây phàn nàn trong môi trường đô thị và phải được kiểm soát chặt chẽ thông qua thiết kế âm thanh để đáp ứng các tiêu chuẩn về tiếng ồn môi trường đô thị.
Lựa chọn thiết bị có độ ồn thấp: Việc chọn thiết bị bơm nhiệt có độ ồn cực thấp với máy nén biến tần và quạt đường kính lớn, tốc độ thấp là chìa khóa để giảm cường độ nguồn âm thanh tại nguồn.
Công nghệ giảm chấn và cách ly rung: Các tấm giảm chấn hoặc bộ cách ly lò xo hiệu suất cao được lắp đặt dưới đế thiết bị để ngăn chặn hiệu quả tiếng ồn do kết cấu truyền tới kết cấu tòa nhà.
Hấp thụ và cách nhiệt âm thanh: Các rào cản hoặc vỏ bọc âm thanh được lắp đặt xung quanh bệ thiết bị. Chất liệu và chiều cao của rào chắn phải được xem xét cẩn thận dựa trên tính toán âm thanh để đảm bảo nó chặn đường truyền âm thanh một cách hiệu quả, đặc biệt là hướng tới các khu vực nhạy cảm (chẳng hạn như cửa sổ phòng ngủ).
Chế độ im lặng vào ban đêm: Hệ thống điều khiển thông minh tự động chuyển sang Chế độ im lặng vào ban đêm, giảm tốc độ máy nén và quạt một cách thích hợp để đáp ứng các giới hạn tiếng ồn ban đêm nghiêm ngặt hơn.
