Прозрачные перспективы
Доля применения стекла в строительстве растет. Светопрозрачные материалы конструкции становятся все более технологичными и энергоэффективными. «Большое стекло» становится одним из трендов развития современной архитектуры.
По оценке экспертов, доля применения стекла в строительстве с каждым годом растет. Причем это касается не только сложных архитектурных объектов коммерческого и промышленного назначения, премиум-жилья, но и комфорт-класса и ИЖС. Специалисты считают, перспективы дальнейшего увеличения применения стекла и использования светопрозрачных конструкций обширны. Они включают в себя не только эстетические, но и практические и энергосберегающие преимущества. Стекло становится одним из ключевых направлений в архитектуре настоящего и будущего времени.
Задавая тренд
По словам главного специалиста отдела архитектурных решений компании «Метрополис» Екатерины Катаевой, за последние три десятилетия значительно увеличилась доля применения стекла благодаря его уникальным, постоянно улучшающимся свойствам и эстетическим характеристикам. Стекло становится все более популярным материалом для переосмысления исторических объектов. Это очень красивое решение как визуально, так и с точки зрения глубины идеи. Современные светопрозрачные фасады имеют минимальное количество монтажных соединений, что повышает общую прозрачность фасада. Стекло помогает сочетать интерьеры с экстерьерами, повышает доступ к естественному освещению. К перспективам применения стекла в будущем можно отнести светопрозрачные конструкции со встроенными солнечными батареями, преобразовывающими солнечные лучи в электроэнергию. Накопленную солнечную энергию можно использовать для питания электроприборов в помещении. Сейчас возрастает использование остекления с регулировкой степени затемнения для управления освещением и защиты от солнечных лучей.
«На примере реконструкции крыши на Фалькенштрассе в Вене австрийским архитектурным бюро CoopHimmelb(l)au хочу показать, как изменился архитектурный облик традиционного венского здания еще в 1988 году. Благодаря применению стекла архитектура наполнилась динамикой, воздушностью и легкостью, стала настоящим искусством. Рассмотрим также проект бюро CoopHimmelb(l)au в России, генеральным проектировщиком которого является компания «Метрополис», – гостиница 4* в Кемерово. Обратите внимание, насколько растет процент использования стекла! Это мировой тренд. Здание новой восемнадцатиэтажной гостиницы станет самым высоким зданием отеля в Западной Сибири с панорамным видом на город. Новейшие технологии позволяют создавать окна из высокопрочного стекла, которые обладают тепло- и звукоизоляционными характеристиками. Все это в совокупности с современными возможностями инженерных систем повышает энергоэффективность здания, улучшает комфорт проживания», – подчеркивает Екатерина Катаева.
Одним из ярких примеров использования стекла в современном строительстве, продолжает тему реальных объектов главный архитектор WE-ON GROUP Марина Самусенко, является недавно открытая арена MSG Sphere в Лас-Вегасе. Здание имеет уникальную конструкцию, состоящую из множества стеклянных панелей, объединенных с LED-экранами. Это позволяет арене не только выполнять свою функциональную роль, но и выглядеть привлекательно с точки зрения дизайна. Фасад арены может меняться в зависимости от проводимых мероприятий, что добавляет дополнительную функциональность. Стекло стало более широко использоваться в современном строительстве, подчеркивает эксперт, благодаря своим уникальным свойствам. Это связано с развитием технологий производства и обработки стекла, что позволило создавать стекла с уникальными свойствами. Эти достижения повлияли и на тренды в строительстве.
Главный архитектор проекта, партнер архитектурного бюро «Студия 44» Иван Кожин отмечает, что культура работы со стеклом в нашей стране, в том числе благодаря использованию зарубежных технологий, значительно выросла за последние 15 лет. Поэтому сейчас доля использования стекла не то, чтобы растет и увеличивается, просто эта работа уже всем хорошо знакома, и технологии соответствуют. Профили и крепежи отечественного производства давно присутствуют на рынке и в основном не уступают зарубежным аналогам. «Большой интерес представляет работа со стеклом нелинейных форм. Например, в нашем проекте Гимназии имени Примакова в Одинцовском р-не Московской обл. есть окно в форме восьмерки, а также другие окна с необычным остеклением. Нас, как архитекторов, также привлекает возможность работы с крупноформатным стеклом. Большие стеклянные поверхности максимально открыты окружающему пространству, и за счет этого укрепляется связь между экстерьером и интерьером здания», – добавил он.
В настоящее время, рассказывает главный архитектор Проектной мастерской ITEM Сергей Карлисон, изменились нормы, ужесточилось отношение экспертизы к расчетам естественного освещения в общественных зданиях: увеличились площади остекления общеобразовательных школ, детских садов, других общественных объектов. Также изменилось отношение – люди перестали бояться больших витрин на первых этажах жилых домов. Теперь там появились большие стеклянные витрины высотой до нескольких метров, это считается модным, красивым и продается. Маркетинг процветает. Поэтому города становятся более остекленными, светлыми, открытыми. По словам эксперта, применение стекла будет еще обширнее, потому что эта отрасль активно развивается. Заказчик перестал бояться больших остекленных поверхностей. Идет тенденция к увеличению, меньше глухих поверхностей и больше остекленных, открытых и дышащих.
10–15 лет назад наблюдался определенный перекос в использовании стекла для фасадов, была тенденция к сплошному остеклению всего здания, делится своим мнением генеральный директор ГК «МИТОРРА» Дмитрий Кутузов. Сейчас рынок от этого уходит, площадь остекления уменьшается, вместо сплошного остекления используются стекла большой площади, в том числе без дополнительных переплетов в центре, большие окна с использованием складных и сдвижных конструкций. При этом возросли требования к самому материалу, его свойствам и качеству. Необходимо появление более совершенных технологий для повышения энергоэффективности светопрозрачных конструкций и надежных решений по самоочистке стекла. Производители пытаются совершенствовать эти свойства, но пока существующие решения либо не долговечны, либо работают некорректно. Возможно, в будущем произойдет удешевление таких решений за счет более массового применения.
По словам PR-директора компании «Генпро» Евгении Сульженко, явная тенденция по увеличению применения стекла наблюдается в новых архитектурных проектах в Москве. Точкой начала роста можно назвать старт строительства «Москва-Сити» и так называемых небоскребов – зданий выше условно 150 метров. Хотя сейчас разнообразные стеклянные фасады применяются и в зданиях ниже. «Прогнозировать о дальнейшем значительном росте доли применения стекла я бы не стала, т. к. на популярность может повлиять много факторов. Технологии не стоят на месте, могут появляться новые фасадные решения, которые оптимизируют финансовую модель объектов. Но стоит отметить, что растет и само качество стеклопакетов. Например, в некоторых объектах в Москве используется стекло с коэффициентом теплопотерь 1,06», – отмечает эксперт.
Улучшая производительность
О новшествах в технологии производства стекла говорят отраслевые эксперты и его производители. По мнению заведующего отделом стандартизации и испытаний ООО «Институт стекла» Станислава Чеснокова, сам механизм производства листового стекла в технологическом плане за последние годы мало изменился. Основным методом производства листового стекла остается так называемый «флоат-метод», предложенный в 1960-х годах. «Но наиболее существенным изменением, внесенным в хорошо отработанную технологию, стала возможность производства листов стекла гораздо большей, чем было принято раньше, длины. При неизменной ширине в 3,2 м сейчас имеется возможность производить и перерабатывать листы стекла длиной, по крайней мере, до 12 м, что в два раза больше, чем раньше. Листы стекла такого размера невозможно эффективно использовать без дальнейшей переработки: нанесения покрытий, закалки, производства многослойного стекла или стеклопакетов. Как раз область переработки стекла сейчас переживает период бурного развития, осваиваются новые технологии и материалы», – подчеркивает он.
Заместитель генерального директора по стратегическому развитию АО «РСК» («Российская стекольная компания») Артем Лейтис отмечает, что технологические факторы, на которые обращают внимание сейчас производители изделий из стекла, включают улучшение самих производственных процессов, разработку новых видов изделий из стекла, выпуск более прозрачной базы, еще более нейтральные оттенки без цветных остаточных отражений и повышение экологической устойчивости. В редких случаях политические условия могут повлиять на закупку оборудования, но, в частности, РСК регулярно посещает выставки, ищет альтернативных партнеров, и поэтому на данный момент проблем по части поиска оборудования нет. «В настоящее время максимальное распространение имеют фасадные конструкции из стекла. Стеклопакет является полноценной стеной здания, источником естественного освещения днем, при этом является самым эстетичным видом внешней и внутренней отделки. Стеклопакет набирает все большую популярность в связи с тем, что его характеристики по энергоэффективности и долговечности приближаются к характеристикам обычной стены. Мы производим, помимо наиболее распространенных однокамерных и двухкамерных стеклопакетов, еще и трехкамерные, которые обладают наилучшими показателями по энергосбережению. Сейчас ведется работа по созданию стекла с переменным светопропусканием, которое сможет затемняться на ярком солнце, предотвращая перегрев помещения, и становиться прозрачным при необходимости. Также в разработке стекла с повышенной устойчивостью к внешним воздействиям».
Тренды ближайших лет, добавляет Артем Лейтис, – изделия из стекла с дополнительными свойствами, со встроенными дисплеями, сенсорные, смарт-стекло с переменным светопропусканием, моллированные в различных плоскостях стеклопакеты, самонесущие стеклопакеты и модульные светопрозрачные конструкции, которые позволят избавиться от традиционных рам и будут самостоятельными элементами фасадного остекления.
Сегодня на первый план выходит вопрос импортозамещения и локализации производства сложных продуктов. «Международные компании продолжают уходить из России, но квалификация и знания технологии остаются, – говорит коммерческий директор Larta Glass Александр Четвериков. – Один из примеров – горячий ремонт печи на заводе Larta Glass в Ростовской области, который мы в прошлом году провели собственными силами, без привлечения иностранных экспертов. Теперь готовимся к череде холодных ремонтов печи на наших производствах, которые тоже будут осуществляться квалифицированными сотрудниками компании. Глобальный тренд, актуальный и для России, который мы стремимся поддержать, – структурные, визуально легкие стеклянные фасады и широкоформатное остекление. В феврале 2023 года также благодаря нашей локальной экспертизе провели модернизацию линии магнетронного напыления на ростовском заводе. Это позволило наладить производство нового продукта – сверхгабаритного стекла с энергосберегающим и солнцезащитным покрытием размером более 9 метров».
Порядка 80% стекла идет в сферу строительства для создания современных оконных систем. Ключевые продукты Larta Glass – энергосберегающие, солнцезащитные стекла. Благодаря магнетронному напылению они удерживают тепло в помещении зимой, защищают от солнца летом. Это может помочь сохранить комфортный баланс температур, снижать затраты на отопление и кондиционирование.
«Отдельно стоит отметить необычные архитектурные объекты из стекла, фасады которых украшает моллированное или гнутое стекло. Несмотря на дополнительные сложности при переработке, таких объектов становится больше, ведь моллированное стекло тоже добавляет проекту индивидуальности. Например, его можно увидеть на объектах «Ордынка 19», «Level Мичуринский», БЦ «Заречье», БЦ «Слава», ЖК «Хавская 24», SavvinRiverResidence», – рассказал представитель Larta Glass.
По словам начальника отдела продаж ООО «ПЗЗС» (торговая марка «Мир Стекла») Андрея Будникова, в настоящее время четко прослеживается активность светопрозрачных конструкций в архитектурном направлении. «Потребности конечных покупателей стремятся к комфорту, эстетике и практичности – именно это определяет вектор развития стекольной промышленности в целом и конкретно Пензенского Завода Закаленного Стекла. Также нельзя оставить без внимания ужесточение требований в области безопасности остекления, чаще используется закаленное стекло, стекло многослойное и стекло с защитной пленкой. Совсем недавно мы добавили вторую линию по производству закаленного многослойного стекла (триплекса). Оборудование отечественного производства, что особенно радует и внушает оптимизм в текущих условиях».
В настоящее время, отмечает Андрей Будников, стекольная отрасль активно развивается. Вместе с этим приходят изменения в подходах к производству и переработке стекла. Появляется разнообразие архитектурного стекла со специализированным покрытием, улучшающим его свойства. Новое оборудование и технологии для обработки стекла позволяют воплощать в жизнь самые амбициозные и эксклюзивные проекты, а то, что еще вчера считалось сложным и труднореализуемым, сейчас встает на поток и применяется повсеместно. К примеру, 10 лет назад люди видели стекло преимущественно прозрачным в окнах, торговых и офисных перегородках. Сейчас изделия из окрашенного закаленного стекла (стемалит) можно увидеть в лифтовых зонах современных ЖК, в отделке фасадов домов, во внутреннем оформлении офисов и магазинов, на станциях метро и в дизайне домашнего интерьера. Изделия из многослойного стекла активно используются в лестничных ограждениях, козырьках входных групп, балконных ограждениях, стеклянных полах, заборах, зимних садах и т. д.
Плюс алюминий
Эксперты также отмечают, что в настоящее время продолжает расти популярность светопрозрачных конструкций из алюминиевого профиля. Конструкции из алюминия в первую очередь долговечны, рассказывает директор по развитию ООО «АФК Лидер» Иван Безрученко, – срок их эксплуатации более 50 лет, так как алюминий не теряет своих физико-химических свойств. Кроме того, они не подвержены деформации в отличие от других видов фасадных конструкций. Для сложных архитектурных объектов алюминиевые конструкции подходят как нельзя лучше, даже с учетом особенностей монтажа: требуется грамотная разработка технической документации, точность при изготовлении /переработке алюминиевого профиля / + квалифицированные монтажники. Конструкции из алюминия быстро монтируются, гораздо быстрее, чем, скажем, монолит или кирпичная кладка. Для сложных архитектурных объектов при монтаже алюминиевых конструкций для установки стекла необходимы роботы грузоподъемностью до 600 кг, так как габариты площадки не позволяют использовать другие механизмы.
«Сейчас все больше увеличивается спрос на строительство цельных стеклянных зданий с панорамными стенами и прозрачным потолком – это эстетично, выглядит воздушным и светлым, но при этом сохраняется тепло, и вполне выгодно в рамках «цена – качество». Плюс возможно исполнение самых различных архитектурных форм, так что все зависит от фантазии архитекторов и проектировщиков. Это такое уникальное преимущество алюминия – в разных проектах одна и та же конструкция может выглядеть абсолютно по-разному. Я уверен, что у алюминия огромный потенциал, и это направление обязательно получит еще большее развитие», – подчеркивает Иван Безрученко.
По словам председателя Алюминиевой Ассоциации Ирины Казовской, суммарный годовой объем СПК – 40 млн кв. метров, из них на долю алюминия приходится 9 млн кв. метров. Эта цифра ежегодно растет по сравнению с изделиями из пластика. По подсчетам экспертов, доля алюминия в 2024 году превысит 25% с дальнейшим прогнозом роста. «К примеру, СПК использовались для реконструкции знаковых объектов – Политехнического музея в Москве, Консерватории им. Н. А. Римского-Корсакова в Санкт-Петербурге. При создании светопрозрачной кровли Политехнического музея вместо традиционной стали использовали особый алюминиево-магний-кремниевый сплав. Он примерно в 3 раза легче стали при сопоставимых прочностных характеристиках. Площадь светопрозрачной кровли составила 3,5 тыс. кв. метров. После открытия музея облегченные светопрозрачные конструкции будут задействованы в организации экспозиции: под куполом будут подвешены макеты самолетов или спутников в натуральную величину. Специально для здания Санкт-Петербургской консерватории, – отмечает эксперт, – были изготовлены и доставлены два уникальных алюминиевых купола. Благодаря современным светопрозрачным куполам полезная площадь здания увеличится на 600 кв. метров, что позволит открыть в консерватории новые общественные пространства».
Подземное строительство требует уникальных технологий
Выполнение подземных работ в центре города – сам по себе сложный процесс. При возведении многофункционального комплекса «RED7» в центре Москвы работы в подземной части осложнились необходимостью одновременного демонтажа конструкций недостроенного объекта.
Использование городских объектов незавершенного строительства при возведении новых зданий – необходимое и логичное, а иногда вынужденное градостроительное решение. Выполнение таких работ требует от всех участников процесса комплексного подхода: компетентного сопровождения в части устройства подземной части и фундаментов, наличия современной научной базы и квалифицированных инженерных кадров, продуманной и экономически обоснованной концепции строительства.
Проблематика строительства
МФК «RED7» на пересечении проспекта Академика Сахарова и Садовой-Спасской улицы представляет собой здание переменной этажности (16–19 этажей) с максимальной высотой 73,5 м и четырех-этажной подземной частью. Проектирование и строительство комплекса было существенно осложнено стесненными условиями строительной площадки, расположением участка на пересечении двух городских магистралей, близостью зданий окружающей застройки (вплотную расположено здание банка «ВЭБ» переменной этажности (5–14 этажей), а также здание 1890 года постройки - объекта исторической застройки), наличием разветвленной системы городских инженерных коммуникаций (вплотную примыкает общий городской коллектор инженерных сетей сечением 5,4х2,9 мм и теплосеть), а также присутствием в пятне застройки ранее возведенных конструкций объекта незавершенного строительства. Причем объект незавершенного строительства в силу возраста и отсутствия консервационных мероприятий имел значительный аварийный потенциал.
В связи с этим при проектировании МФК был предусмотрен параллельный демонтаж старого железобетонного каркаса с одновременным поэтапным устройством временной металлической распорной системы и возведением конструкций подземной части нового комплекса. При этом отметка подошвы фундамента нового МФК имела дополнительное заглубление от отметки подошвы существующей фундаментной плиты еще на 2,4 м. Главная задача в таких условиях минимизировать дополнительные деформации окружающего грунтового массива и максимально использовать существующие конструкции для оптимизации технологического процесса при безусловном обеспечении устойчивости и надежности.
Уникальная технология
Реализация концепции поэтапного устройства подземной части нового комплекса потребовала применения ряда уникальных решений.
Основной особенностью стала работа буровых установок на несущих конструкциях подземной части объекта незавершенного строительства. В связи со стесненными условиями строительства устройство буронабивных свай нового фундамента осуществлялось с использованием буровых установок Bauer BG28 рабочей массой 96 т, установленных на передвижную металлическую платформу, которая в свою очередь опиралась на существующие несущие конструкции подземной части в уровне верхнего перекрытия. Для минимизации динамических воздействий установки работали на специальных демпферах. Старая подземная часть имела три подземных уровня, в связи с чем сваи диаметром 800 и 1000 мм длиной 10 и 15 м из бетона класса В30 бурились с использованием обсадных труб через предварительно устроенные монтажные отверстия сразу в трех перекрытиях и старой фундаментной плите. По мере устройства свай существующий каркас понемногу превращался в сыр «Маасдам», только отверстий в нем было намного больше. Чтобы существующий каркас на данном этапе работ воспринимал вертикальные усилия буровых установок, горизонтальных нагрузок от давления грунта и подземных вод, задачей инженеров было точно рассчитать, какой вес могут выдержать ослабленные из-за многочисленных монтажных отверстий конструкции каркаса и в какой момент их нужно усилить. Для этого был выполнен детальный анализ остаточной несущей способности каркаса с применением геотехнических и конструкторских расчетных комплексов. В нужный момент по данным этого расчета на отдельных участках выполнялись необходимые усиления с применением металлического профиля; затем монтировалась временная распорная система крепления, выполнялся демонтаж. Только после этого производилось доуглубление котлована под отметку новой фундаментной плиты. По мере выполнения работ платформы с буровыми установками двигались по направляющим от одного края котлована к другому. Данная технология производства работ достаточно уникальна, но, как показала практика, реализуема при верном расчете и грамотном инженерном подходе.
Все под контролем
Все описанные работы осуществлялись при геотехническом мониторинге нашей компании. В ходе работ постоянно выполнялся контроль осадок и деформаций зданий окружающей застройки, горизонтальных перемещений «стены в грунте» в нескольких уровнях по высоте и мониторинг осадок каркаса возводимого здания. Решения продолжать работы принимались на основе данных мониторинга и контроля технического состояния конструкций старого каркаса. В качественештатных ситуаций, повлекших изменение проектных решений, необходимо отметить совпадение планового положения новых свай с существующими вертикальными конструкциями подземной части после чего в проектную документацию вносились изменения по устройству дополнительных свай или смещению свай относительно проектных привязок без ущерба для надежности фундаментов. Данные корректировки были оперативно выполнены по согласованию с генпроектировщиком и не доставили больших проблем.
В настоящий момент строительство многофункционального комплекса завершается, на объекте выполняются отделочные работы и монтаж конструкции фасадной системы.
Солнечные батареи
Солнечные батареи относятся к альтернативной энергетике, позволяющей получать дешевое электричество. Это очень перспективное направление из-за неисчерпаемости потока солнечных лучей. Батареи имеют вид плоских панелей, устанавливаемых в местах наиболее сильного падения лучей Солнца. Эффективность метода получения энергии позволяет вести ее использование во множестве сферах деятельности, что является серьезным заделом на будущее, поскольку стандартные ресурсы постепенно исчерпываются.
Устройство и принцип действия
Основу солнечной батареи составляют полупроводниковые устройства, способные преобразовывать падающие лучи в электрический ток. Производимые солнечные батареи бывают разных размеров, что зависит от места их установки. Масштабное оборудование крепится на крышах домов или автомобилей, а более мелкие приборы встраиваются в микрокалькуляторы. Обычно большие солнечные панели сверху покрываются стеклом. Это необходимо для защиты их от воздействия внешней среды и фотонов, которые обладают чересчур мощной энергетикой.
Устройство приборов
В состав солнечной батареи включены следующие элементы:
- Фотовольтаические ячейки. Данные компоненты выполняют основную функцию в батарее. Их задача состоит в преобразовании потока лучей в электричество с помощью фотовольтаического эффекта. Его суть заключается в формировании электрического заряда, что обеспечивается свойствами полупроводникового материала.
- Абсорбер. Это специально изготовленный из кремния слой, обладающий способностью поглощать солнечный свет с последующей передачей на фотовольтаическую ячейку для преобразования его в электричество.
- Покрытие. Оно необходимо для того, чтобы защищать фотовольтаические ячейки от влияния непогоды и механических повреждений.
- Стекло. Кроме защитной функции оно выполняет еще роль изоляции для сохранения внутри ячейки тепла.
- Контактные площадки. С помощью таких металлических элементов обеспечивается связь между фотовольтаические ячейками и проводами.
- Провода. Формируют связь между всеми элементами солнечной батареи.
- Инвертор. Проводит изменение постоянного напряжения в переменную величину. Это требуется для того, чтобы обеспечить питание электрических приборов.
- Аккумулятор. Является емкостью, где хранится избыток вырабатываемой энергии.
- Контроллер заряда. Устройство, необходимое для контроля величины заряда аккумулятора.
Чтобы солнечная батарея работала нормально, все компоненты должны работать в полном взаимодействии.
Принцип действия
Принцип работы солнечной батареи основывается на фотовольтаическом эффекте. Суть его заключается в том, что под воздействием света определенные материалы способны создавать на своей поверхности напряжение, что сопровождается выработкой электричества.
Происходит это за счет того, что световые фотоны выбивают из атомов отрицательные электроны, превращая их в положительно заряженные ионы. После этого формируется электрический ток, представляющий собой движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Работа солнечной батареи состоит в следующем:
- После попадания света на солнечную панель происходит его поглощение кремниевыми ячейками.
- Электроны выбиваются из атомов и становятся свободными. Одновременно они вместе с положительно заряженными ионами переходят в возбужденное состояние.
- Все образовавшиеся частицы начинают свое направленное движение между контактными пластинами через полупроводник. Как результат формируется электрический ток, перемещающийся в дальнейшем по электрическим сетям. При этом его излишки собираются в аккумуляторной батарее.
Что представляют собой электрические сети и как в них поступает электроэнергия, можно узнать из этой статьи.
Разновидности оборудования
Производителями выпускается несколько разновидности солнечных батареи, каждая из которых обладает своими особенностями:
- Монокристаллические. Изготавливаются такие батареи из чистого кремния. Сначала материал расплавляется, а после отвердевания разделяется на пластинки толщиной 300 мкм. Все ионы и электроны в таких батареях обладают хорошей эффективностью, что отражается на высоком КПД оборудования. В пластинках вставлены электроды, которые выглядят в виде сеток. Монокристаллическое оборудование обычно окрашивается в темно-синий или черный цвет. Это качественные изделие со сроком службы до 50 лет.
- Поликристаллические. Основу солнечной батареи составляет не цельный кристалл кремния, а множество его маленьких кусочков. Это значительно удешевляет оборудование, но и делает его работу менее эффективной, что выражается в пониженном КПД, равном 13-15%. За счет более низкой цены на такие панели присутствует увеличенный спрос.
- Тонкопленочные. В состав данного типа оборудования входит множество разных элементов, среди которых кадмий и одна из разновидностей кремния. Оборудование значительно уступает предыдущим двум видам, но имеете хорошую гибкость, и может быть установлено на любой поверхности. Популярность таких батарей выражается в том, что они могут функционировать при любой погоде, включая облачность или низкое освещение.
- Органические. Здесь исходными составляющими могут быть различные полимеры, а также углерод. Оборудование обладает эффективностью, но имеет невысокий срок службы и пока не получило широкого распространения.
- Нанокристаллические. Для изготовления этого типа батарей применяется новаторская технология. В качестве основы используются наночастицы элемента кремний. Полученные фотоэлементы характеризуются качеством, что отражается на их долговечности и эффективности, но данный метод еще не совершен для полноценной эксплуатации.
Из всех видов солнечных батарей наибольшей непопулярностью пользуется поликристаллический вариант и в первую очередь это связано с его доступностью по цене.
Характеристики солнечной батареи
Все солнечные батареи характеризуются следующими параметрами:
- Мощность. Это основной показатель солнечной батареи. Он измеряется в ваттах и указывает, сколько электроэнергии производит данная солнечная панель за единицу времени.
- Напряжение. Данная величина, измеряемая в вольтах. Она фиксирует разность потенциалов между точками батареи и может равняться 12, 24 или 48 В.
- Ток. Здесь говорит о количестве электричества, которое в течение единицы времени протекает через панель.
- Эффективность преобразования. Определяется отношением полученной на выходе электрической энергии к количеству поглощенных батареей солнечных лучей. Диапазон может составлять 5-25%.
- Размер. В зависимости от типа батареи он может составлять от 1 м² до 6 м².
- Вес. Масса солнечных батарей достигает 10-50 кг.
- Рабочая температура. Чтобы солнечная панель работала эффективно, данный интервал должен составлять от (-40)° до (+85)°. При увеличении этого параметра отдача панелей может снижаться
- Срок эксплуатация. При хорошем обслуживании в среднем солнечная батарея используется на протяжении 30 лет. При этом у лучших вариантов это срок увеличивается до 50 лет.
Также важным параметрам является тип ячейки. Он зависит от вида панели.
Правила выбора
При желании установить солнечную батарею необходимо принимать во внимание следующие факторы:
- Потребность в электроэнергии. После определения этой величины необходимо добавить еще до 30% на случай потерь.
- Тип батареи. Здесь в первую очередь нужно ориентироваться на размер финансов. Наиболее эффективные монокристаллические панели, но они и стоят дорого. Если средств недостаточно, то стоит обратить внимание на поликристаллический или тонкопленочный вариант.
- Мощность. Это основной параметр, на основании которого выбирается солнечная батарея. Мощности должно быть достаточно, чтобы панель обеспечивала выработку нужного количества электричества для дома.
- Место установки. Обычно солнечные батареи устанавливают на крыше, поскольку данная территория максимально освещенная. При этом нужно ориентироваться на такой параметр как угол наклона поверхности, который должен составлять в районе 35-45°.
- Площадь панелей. Данная величина определяется расчетным способом. Для этого нужно взять отношение всех потребностей в электричестве к выработке энергии единицы панели за сутки.
Обязательно необходимо обратить внимание на производителя. Это должна быть авторитетная компания с большим количеством положительных отзывов.
Эксплуатация и обслуживание
После установки солнечных батарей, чтобы они прослужила долго, необходимо уделять внимание их обслуживанию:
- Постоянно исследовать панели на предмет наличия загрязнений. Поверхность должна быть очищена от пыли и осевших насекомых. Эффективность работы батарей увеличивается в том случае, когда их поверхность чистая.
- Во время очищения панелей от грязи следует использовать только теплую воду и мягкую ткань.
- Регулярно следить за качеством работы инвертора, который преобразовывает выработанный постоянный ток в переменную величину.
- Периодически вести проверку надежности работы всех систем.
- С течением времени менять отдельные вышедшие из строя элементы для обеспечения высокой производительности системы.
При правильной эксплуатации и хорошем обслуживании солнечных батарей они прослужат несколько десятков лет и обеспечат дом дешевой электроэнергией.
Применение батарей
Солнечные батареи применяются в широких сферах деятельности:
- В системах электроснабжения автономного типа. Чаще всего устанавливаются в частных домах или дачах. Это часто делается в тех случаях, когда объекты удалены от центрального электроснабжения.
- Для освещения территорий. Сюда включаются уличные фонари, размещаемые в парках или вдоль улиц.
- В автомобилях. Обычно они крепится на крышах транспортных средств, и используются для зарядки аккумуляторов.
- Как возобновляемая энергетика. Оборудование устанавливается в ветросолнечных электростанциях и используется как источник энергии.
- В системах связи. Небольшого размера панели, встроенные в приборы, используются как источники питания.
- В бытовых приборах. Сюда относятся холодильники, вентиляторы и другие агрегаты, которые в качестве источника питания используют солнечную энергию. С этой целью в них встраиваются небольшие панели.
- В качестве источника питания при установке видеонаблюдения.
Кроме того, солнечные батареи уже начинают использоваться в глобальном плане. Они стали применяться в космонавтике и самолетостроении, что позволяет существенно экономить топливо.
Преимущества и некоторые недостатки
Солнечные батареи с течением времени становится все доступнее, поскольку цена на них постоянно снижается. Однако, покупая такие изделия, необходимо предварительно хорошо ознакомиться с преимуществами и недостатками панелей. К достоинствам солнечных батарей относятся:
- Экологическая безопасность. Работа солнечных батарей не приносит окружающей среде никакого вреда. Это является очень важным моментом, поскольку экология в современном мире играет решающую роль. Подробная информация об экономическом аспекте хорошо изложена в этой работе.
- Быстрая окупаемость. Рост стоимость электроэнергии наблюдается непрерывно. Что касается солнечных батарей, то здесь затраты присутствуют только в момент покупки и установки оборудования. Поскольку солнечная энергия является бесплатной, вложенный капитал очень быстро окупается.
- Простота использования. После окончания монтажа оборудования требуется только следить за его исправностью и вовремя устранять поломки. Это не несет больших затрат сил и времени.
Если обратить внимание на недостатки, то здесь стоит отметить большую стоимость оборудования. При этом следует помнить, что его окупаемость наступает очень быстро.
Солнечные батареи выгодно ставить только в регионах с продолжительным световым днем. При большой длительности ночи такое оборудование можно использовать только в качестве дополнительного источника электроэнергии.