دهکـده سبـز خورشیدی

معماری - استفاده از انرژی خورشیدی در فضاهای ویلاهای کوهستانی

شرایط لازم جهت استفاده از گرمایش غیر فعال
1- میزان انرژی بدست آمده از محدود‌ه‌های خاص تجاوز نمی‌کند.
2- آب و هوای ناحیه‌ای که در آن ساختمان مورد نظر وجود دارد خود بعنوان یکی از ملزومات بدست‌آوری گرمای فضایی بشمار می‌آید.
3- تابش خورشیدی موجود باشد...

ادامه مطلب


انرژی غیر فعال خورشیدی می‌تواند باعث کاهش هزینه‌های جانبی و بدست‌آوری گرما در دفاتر و ساختمانها شود بگونه‌ای که نیاز به جای خاص نداشته و راحتی و آسایش محلی را نیز سلب نمی‌نماید. ذخیره گرما، کنترل نیروی خورشیدی بصورت موثر، و سایبانها از اجزای مهم سیستم گرمایش خورشیدی غیر فعال در یک ساختمان می‌باشند. استراتژی بکارگیری سیستم گرمایش خورشیدی معمولا می‌بایست همراه با دیگر موارد ذخیره‌ساز انرژی، نظیر چگونگی نوردهی، سیستم تهویه و خنک‌سازی، مورد توجه قرار گیرد.
با وجود آنکه، نیاز گرمایی یک ساختمان اداری بصورت متوسط می‌باشد، معمولا گرم نمودن یک ساختمان در صبح قبل از آنکه دیوارهای آن گرم شود ضروری می‌باشد. انرژی بدست آمده خورشیدی را می‌توان برای این منظور مورد استفاده قرار داد، و بدین صورت نیاز به ادوات گرمایش جانبی کاهش خواهد یافت...

معمولا گفته می‌شود که انرژی خورشیدی برای مواردی نظیر روشنایی، تامین برق کامپیوتر در ساختمانهای تجاری غیر ضروری و زائد می‌باشد. با این وجود، برخی از مطالعات نشان داده است که چنین اظهاراتی غلو بوده و درست نمی‌باشد. موارد اندازه‌گیری شده نشان می‌دهد که برق و ادوات آن معمولا در موارد کمتر از آنچه تصور می‌شود به کار می‌آید. بسیاری از مدلهای جدید استفاده از برق می‌توانند در زمان عدم استفاده مصرف برق را پایین آورند. علاوه بر این، مصرف الکتریسیته به هنگامی که نور خورشید در روز وجود داشته باشد، به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. نیاز برای مصرف الکتریسیته بصورت کاراتر موارد جدیدی را در استفاده از انرژی خورشیدی، بصورت نور خورشید در روز، و همچنین منابع گرمای فضایی عنوان نموده است...

آب و هوای ناحیه‌ای که در آن ساختمان مورد نظر وجود دارد خود بعنوان یکی از ملزومات بدست‌آوری گرمای فضایی بشمار می‌آید. ساختمانهای اداری در کشورهای که دارای آب و هوای گرم می‌باشند دارای نیاز به یک سیستم گرمایش کمتری در مقایسه با کشورهای که دارای آب و هوای سردتر هستند می‌باشند. با این وجود،‌حتی در نواحی گرم ممکن است استفاده از منابع گرمایی در غیاب بده خورشیدی ضروری باشد. شبیه‌سازیها در خصوص یک ساختمان مدرن اداری، دارای عایق‌بندی مناسب بوده و از آخرین تکنولوژی بهره می‌برد. ما این موارد را در چارچوب IEA گرمای خورشیدی و و خنک‌سازی XI به انجام رساندیم. برای این شبیه‌سازیها از اطلاعات آب و هوایی اسلو، زوریخ و روم استفاده گردید. با وجود آنکه ساختمانها در این مناطق به میزان زیادی عایق‌کاری گردیده بود باز به بده یا محصول خورشیدی به میزان 6 الی 32% نیاز بود(برحسب منطقه و زمان سال). چنانچه ساختمان در روم بود، میزان بده خورشیدی برای گرم کردن آن کافی می‌نمود. در اسلو، بیشترین میزان بده خورشیدی در مارس حاصل می‌گردد. این ماهها برای زوریخ فوریه و برای روم ژانویه می‌باشد...

تغییرات تعادل انرژی ساختمان از ساعت به ساعت و ماه به ماه در طول سال. جدول 1/2 نشان‌دهنده کل مجموع میزان انرژی مصرف شده در ماه(kWh) برای یک دفتر 54 m2 بسمت جنوب در لندن می‌باشد. این اطلاعات براساس مدل انرژی استفاده شده برای منحنیهای ارائه اطلاعات در روش LT بوده که یک روش دستی براساس روش ریاضی پیچیده می‌باشد. این روش به راحتی می‌تواند ابزاری را برای ساختمانهای غیر مسکونی طراحی نماید. این ابزار بوسیله گروه معماری اروپا توسعه داده شد و ستونهای 1و2و3و4 به ترتیب معرف گرمایش، سرمایش و نور و کل مصرف می باشند...

تجمع

به هنگامی که تابش خورشیدی برروی یک عنصر شفاف می‌تابد، این عنصر نور خورشید را انعکاس داده و یا آنکه بصورت جزئی آنرا جذب می‌نماید . مقدار جذب شده سپس بصورت موج بزرگ تابشی بر روی جداره عنصر شفاف بازتابیده می‌شود...

مسیر و شیب پنجره‌ها

میزان موجود بودن تابش خورشیدی به یک سطح مشخص برحسب میزان تابش و شیب آن می‌باشد...

نیروی انتقال خورشیدی

کل انتقال انرژی، و بنابراین بده‌های خورشیدی به سمت عنصر شیشه‌ای برحسب خصیصه‌های نوری، ضخامت و تعداد لایه‌های مواد شیشه‌ای بکار رفته می‌باشد...

نسبت بکار بردن شیشه

با وجود آنکه شیشه انرژی خورشیدی را پشتیبانی می‌نماید، بعنوان یک ماده ضعیف برای مصارف عایق‌کاری شناخته شده است. بطور مثال، شیشه دو جداره 10 برابر دارای خاصیت رسانای گرمایی بیشتری در مقایسه با دیوار ایزوله مات می‌باشد. میزان از دست رفتن گرما بوسیله پنجره به هنگامی که سطح پنجره افزایش می‌یابد، تا آنکه بتواند میزان بیشتری از نور خورشید را جذب کند، بیشتر خواهد بود...

مقایسه مصرف انرژی

مصرف در یک روز آفتابی بصورت kWh محاسبه گردیده است. مقادیر مثبت معرف نیاز به گرما و منفی معرف نیاز به سرما می‌باشد. در کلیه موارد مصرف برای موقعیتهای که هیچگونه تهویه مطبوع و یا محافظت از خورشید وجود ندارد محاسبه گردیده است...

گرم نمایی قبلی هوای تهویه

هوای تهویه را می‌توان در صورتی که هوا در فضاهای تجمعی جمع گردیده باشد و یا در معرض تابش خورشیدی قرار گرفته باشد را بصورت گرمایش از قبل در آورد...

آتریا

هماهنگی یک اتریوم در ساختمان اداری می‌توان بوسیله گرمای قبلی توسط تهویه مطبوع باعث ذخیره انرژی گردد. اتریوم یا فضای خورشیدی، بعنوان یک مفهوم، ممکن است، علاوه بر میزان بده‌های خورشیدی چنانچه رو به جنوب قرار گرفته باشد، بعنوان یک نوآوری فضای باز تلقی گردد که مهیاکننده نور طبیعی و تهویه مطبوع در ساختمان اصلی باشد. کلیه این عملکردها ممکن است در ذخیره انرژی سهم داشته باشد...

نوع شیشه‌کاری و سطح عایق

چنانچه آتریوم گرم نشود، می‌بایست با گرم کردن قبلی آن توسط سیستم تهویه مطبوع دو جداره اقدام نمود...

پیکربندی شیشه‌‌ها

بیشترین آتریاها دارای پوشش شیشه‌ای در تقریبا کل سطح بیرونی خود می‌باشند. بیشتر این شیشه‌ها دارای شیب بوده تا آنکه حالت سه گوشی، لچکی یا شیروانی را بوجود آورند. این نوع پیکربندی شیشه باعث بدست آوردن انرژی خورشیدی از سراسر آسمان می‌گردد و بدینوسیله نور داخل آتریوم را حتی به هنگام تابش کم خورشیدی تامین می‌نماید...

ظرفیت گرمایی

شبیه‌سازیهای رایانه‌ای یک ساختمان با یک آتریوم خطی جهت دسترسی به تاثیر افزایش توده در یک محدوده متوسط در کلیه شرایط آب و هوایی مورد استفاده قرار گرفت. جایگزینی ساختار دارای چارچوب چوبی با بلوکهای بتونی باعث کاهش بسیار کمی در نیاز به گرما در آتریوم و یا نواحی مجاور و در هر یک از مناطق مطالعه شده(معمولا کمتر از 1%) گشته است...

ذخیره

هدف از ذخیره گرمایی نگهداری گرما مازاد بر احتیاج کنونی و رهاسازی آن به هنگام احتیاج می‌باشد. تابش خورشیدی که به ماده‌ای می‌تابد بوسیله آن جذب گردیده سپس به گرما تبدیل شده و در اجرام آن ذخیره‌ می‌گردد. پس از آن این ماده بوسیله رسانا بتدریج گرم شده و گرمای آن انتشار می‌یابد...

ذخیره گرمایی در دفاتر اداری

ذخیره انرژی خورشیدی در ساختمانهای اداری جهت کاهش گرمای بیش از حد و بهترین استفاده بده‌های غیر فعال خورشیدی مهم می‌باشد...

ذخیره بده‌های خورشیدی غیر فعال

نیازمندیهای ذخیره گرمایی در دفاتر(جائیکه می‌توان تنظیم ترموستات را برای ساعت 18 به منظور استفاده از گرما بکار برد) با نیازمندیهای گرمایی ساختمانهای مسکونی متفاوت می‌باشد(جائیکه ترموستات ممکن است تا ساعت 22 عمل ننماید)...

کاهش گرمای زیاد

اینترسی همچنین در طی تابستان و یا در طی دوره‌های اوج گرم می‌تواند بسیار مفید باشد. موارد مهم آن نه تنها برحسب ذخیره بیشتر گرمایی و بنابراین کاهش پیکهای دما می‌باشد، بلکه، باعث تهویه مطبوع در شب نیز خواهد شد...

سیستمهای دیوار توده‌ای

دیوار توده‌ای یک مفهوم خورشیدی غیرفعال می‌باشد که بطور همزمان 3 تابع مختلف را پوشش می‌دهد...

پنجره‌های داخلی در دیوار توده

پنجره‌های داخلی در دیوار توده اجازه می‌دهد تا نور مستقیم خورشید و بده‌های خورشیدی در بین توده نمای خارجی نفوذ نماید. با این وجود، ناحیه موثر و حجم ذخیره کاهش می‌یابد...

دیوار توده منفذدار(دیوار ترومبی)

به هنگامی که توده دیوار دارای منافذ طبیعی یا مکانیکی باشد، انرژی خورشیدی سریعتر و با کارایی بیشتری به ساختمان منتقل می‌شود...

ادوات سایبان

محافظت خورشیدی قابل حمل در جلوی دیوار اجازه کنترل سیستم جهت ممانعت از گرمای زیاد در روزهای گرم و کاهش از دست رفتن گرما را در شب می‌دهد. محافظت خورشیدی قابل حمل هزینه‌های کلی را افزایش می‌دهد، اما برای راحتی لازم است...

دیوار توده ایزوله شده

در مورد دیوار توده منفذدار(دیوار ترومبی)، دیوار ممکن است جهت کاهش از دست رفتن گرما ایزوله گردد. توده ذخیره فعال تنها توده در قسمت بیرونی مواد ایزوله می‌باشد،...

ذخیره گرمایی با جمع‌کننده‌ها یا کلکتورهای خورشیدی

این سیستمها ترکیبی از یک ذخیره‌ساز گرمایی محدوده - متوسط و ادوات جمع‌کننده یا کلکتورهای خورشیدی می‌باشد. این میزان از بده‌های ذخیره‌ای می‌توانند بصورت فعال یا غیر فعال باشند.

طرح معماری

فرم ساختمان

شکل یک ساختمان نقش مهمی را بعهده دارد، چرا که مشخص کننده مساحت سطح پوشش بیرونی خواهد بود. در سازماندهی فضاها یا فواصل یک ساختمان، استفاده از مفهوم منطقه بندی حرارتی به منظور ایجاد توزیع منطقی حرارت و کاهش اتلاف حرارتی قابل توجه خواهد بود.

دیوارهای مات

مقاومت حرارتی یک دیوار بطور معکوس در تناسب با رسانایی حرارتی مواد تشکیل دهنده آن و افزایش ضخامت می‌باشد. مناسب‌ترین روش جهت ارتقای رسانایی حرارتی یک پوشش یا جداره ساختمان کاربرد لایه‌های عایق می‌باشد که به میزان قابل توجهی باعث کاهش اتلاف بواسطه رسانایی خواهد شد.

دیوارهای شفاف - ترانسپارنت

با توجه بدانکه دیوارهای ترانسپارنت یا شفاف از اتلاف حرارتی بالایی برخوردار می‌باشند، استفاده از عایق‌های شیشه‌ای یا پرده‌ای و قابل تفکیک دوبل یا حتی سه لایه‌ای باعث کاهش جلوگیری اتلاف حرارتی به میزان قابل توجهی خواهد شد.

تصفیه هوا

تصفیه هوایی را باید به شیوه‌ای کنترل شده انجام داد.

تهویه طبیعی به هنگامی رخ خواهد داد که تفاوت دمایی بین بخشهای داخلی و خارجی یک ساختمان وجود داشته باشد، مخصوصا به هنگامی که فشار باد نیز وجود داشته باشد. هوا از مناطق گرم بسمت مناطق سرد و یا از مناطق پرفشار به مناطق کم فشار جریان می‌یابد.

انتقال گرما (همرفت) و تابش

توزیع طبیعی گرما از طریق نفوذ حرارت انباشته به یک ماده و بواسطه پدیده انتقال گرما (همرفت) و تابش رخ می‌دهد. انتقال گرما به هنگامی رخ خواهد داد که دمای سطح مواد بالاتر از دمای محیط اطراف باشد. تابش، طول موج بالا، به هنگامی رخ خواهد داد که دمای سطح مواد بالاتر از دمای سطح اشیای مجاور دیگر باشد.

گردش حرارتی - ترموسیرکولاسیون

گونه دیگر توزیع طبیعی گردش حرارتی یا ترموسیرکولاسیون می‌باشد. این امر به هنگامی رخ خواهد داد که هوا به هنگام گرم شدن سبک‌تر شده و بسمت بالا جریان می‌یابد و باعث بوجود آمدن پدیده مکش هوای تازه می‌شود.

گردش مکانیکی

در نهایت، به هنگامی که به تبادل حرارتی قابل توجهی نیاز باشد، می‌توان گردش مکانیکی را مد نظر قرار داد. این سیستم نسبت به توزیع مستقیم انرژی ذخیره شده یا توزیع غیر مستقیم انرژی انباشته، در هر گونه دستگاه ذخیره سازی، بسوی اتاقهایی که دمای کمتری دارند اقدام خواهد نمود.

استفاده درست از انرژی خورشیدی و بطور کلی بهره گیری مناسب از یک ساختمان در یک منطقه آب و هوایی محلی می‌تواند منجر به کاهش قابل توجه در نیازهای گرمایی یا حراراتی ما شامل سیستمهای روشنایی مصنوعی و سیستمهای تبرید یا خنک سازی شود. در تقابل با انرژیهای غیر قابل بازیافت، که گران قیمت و نادر می‌باشند، تابش خورشیدی مجانی و فراوان است. با وجود آنکه خورشید ممکن است در برخی از روزها در پشت ابرها پنهان شود، این نکته بعنوان یک حقیقت پذیرفته شده است که سوختهای فسیلی در نهایت به اتمام خواهند رسید.

ایران ترجمه


نويسنده : پژمان پورشاهید ساعت ۸:۱٤ ‎ب.ظ تاريخ یکشنبه ٢ آبان ۱۳۸٩
تگ هاي اين مطلب:گرمایش خورشیدی ?تگ هاي اين مطلب:سیستم گرمایش ?تگ هاي اين مطلب:دیوار ترومبی ?تگ هاي اين مطلب:گرمایش خورشیدی غیرفعال