|
سيستم گرمايش خورشيدي
غيرفعال
مقدمه
انرژي غير فعال خورشيدي ميتواند باعث كاهش هزينههاي جانبي و بدستآوري
گرما در دفاتر و ساختمانها شود بگونهاي كه نياز به جاي خاص نداشته و
راحتي و آسايش محلي را نيز سلب نمينمايد. ذخيره گرما، كنترل نيروي
خورشيدي بصورت موثر، و سايبانها از اجزاي مهم سيستم گرمايش خورشيدي غير
فعال در يك ساختمان ميباشند. استراتژي بكارگيري سيستم گرمايش خورشيدي
معمولا ميبايست همراه با ديگر موارد ذخيرهساز انرژي، نظير چگونگي
نوردهي، سيستم تهويه و خنكسازي، مورد توجه قرار گيرد.
با وجود آنكه، نياز گرمايي يك ساختمان اداري بصورت متوسط ميباشد،
معمولا گرم نمودن يك ساختمان در صبح قبل از آنكه ديوارهاي آن گرم شود
ضروري ميباشد. انرژي بدست آمده خورشيدي را ميتوان براي اين منظور
مورد استفاده قرار داد، و بدين صورت نياز به ادوات گرمايش جانبي كاهش
خواهد يافت...
شرايط لازم جهت استفاده از گرمايش غير فعال
1- ميزان انرژي بدست آمده از محدودههاي خاص تجاوز نميكند.
2- آب و هواي ناحيهاي كه در آن ساختمان مورد نظر وجود دارد خود بعنوان
يكي از ملزومات بدستآوري گرماي فضايي بشمار ميآيد.
3- تابش خورشيدي موجود باشد...
معمولا گفته ميشود كه انرژي خورشيدي براي مواردي نظير روشنايي، تامين
برق كامپيوتر در ساختمانهاي تجاري غير ضروري و زائد ميباشد. با اين
وجود، برخي از مطالعات نشان داده است كه چنين اظهاراتي غلو بوده و درست
نميباشد. موارد اندازهگيري شده نشان ميدهد كه برق و ادوات آن معمولا
در موارد كمتر از آنچه تصور ميشود به كار ميآيد. بسياري از مدلهاي
جديد استفاده از برق ميتوانند در زمان عدم استفاده مصرف برق را پايين
آورند. علاوه بر اين، مصرف الكتريسيته به هنگامي كه نور خورشيد در روز
وجود داشته باشد، به ميزان قابل توجهي كاهش مييابد. نياز براي مصرف
الكتريسيته بصورت كاراتر موارد جديدي را در استفاده از انرژي خورشيدي،
بصورت نور خورشيد در روز، و همچنين منابع گرماي فضايي عنوان نموده است...
آب و هواي ناحيهاي كه در آن ساختمان مورد نظر وجود دارد خود بعنوان
يكي از ملزومات بدستآوري گرماي فضايي بشمار ميآيد. ساختمانهاي اداري
در كشورهاي كه داراي آب و هواي گرم ميباشند داراي نياز به يك سيستم
گرمايش كمتري در مقايسه با كشورهاي كه داراي آب و هواي سردتر هستند ميباشند.
با اين وجود،حتي در نواحي گرم ممكن است استفاده از منابع گرمايي در
غياب بده خورشيدي ضروري باشد. شبيهسازيها در خصوص يك ساختمان مدرن
اداري، داراي عايقبندي مناسب بوده و از آخرين تكنولوژي بهره ميبرد.
ما اين موارد را در چارچوب IEA گرماي خورشيدي و و خنكسازي XI به انجام
رسانديم. براي اين شبيهسازيها از اطلاعات آب و هوايي اسلو، زوريخ و
روم استفاده گرديد. با وجود آنكه ساختمانها در اين مناطق به ميزان
زيادي عايقكاري گرديده بود باز به بده يا محصول خورشيدي به ميزان 6
الي 32% نياز بود(برحسب منطقه و زمان سال). چنانچه ساختمان در روم بود،
ميزان بده خورشيدي براي گرم كردن آن كافي مينمود. در اسلو، بيشترين
ميزان بده خورشيدي در مارس حاصل ميگردد. اين ماهها براي زوريخ فوريه و
براي روم ژانويه ميباشد...
تغييرات تعادل انرژي ساختمان از ساعت به ساعت و ماه به ماه در طول سال.
جدول 1/2 نشاندهنده كل مجموع ميزان انرژي مصرف شده در ماه(kWh) براي
يك دفتر 54 m2 بسمت جنوب در لندن ميباشد. اين اطلاعات براساس مدل
انرژي استفاده شده براي منحنيهاي ارائه اطلاعات در روش LT بوده كه يك
روش دستي براساس روش رياضي پيچيده ميباشد. اين روش به راحتي ميتواند
ابزاري را براي ساختمانهاي غير مسكوني طراحي نمايد. اين ابزار بوسيله
گروه معماري اروپا توسعه داده شد و ستونهاي 1و2و3و4 به ترتيب معرف
گرمايش، سرمايش و نور و كل مصرف مي باشند...
تجمع
به
هنگامي كه تابش خورشيدي برروي يك عنصر شفاف ميتابد، اين عنصر نور
خورشيد را انعكاس داده و يا آنكه بصورت جزئي آنرا جذب مينمايد . مقدار
جذب شده سپس بصورت موج بزرگ تابشي بر روي جداره عنصر شفاف بازتابيده
ميشود...
مسير و شيب پنجرهها
ميزان موجود بودن تابش خورشيدي به يك سطح مشخص برحسب ميزان تابش و شيب
آن ميباشد...
نيروي انتقال خورشيدي
كل
انتقال انرژي، و بنابراين بدههاي خورشيدي به سمت عنصر شيشهاي برحسب
خصيصههاي نوري، ضخامت و تعداد لايههاي مواد شيشهاي بكار رفته
ميباشد...
نسبت بكار بردن شيشه
با
وجود آنكه شيشه انرژي خورشيدي را پشتيباني مينمايد، بعنوان يك ماده
ضعيف براي مصارف عايقكاري شناخته شده است. بطور مثال، شيشه دو جداره
10 برابر داراي خاصيت رساناي گرمايي بيشتري در مقايسه با ديوار ايزوله
مات ميباشد. ميزان از دست رفتن گرما بوسيله پنجره به هنگامي كه سطح
پنجره افزايش مييابد، تا آنكه بتواند ميزان بيشتري از نور خورشيد را
جذب كند، بيشتر خواهد بود...
مقايسه مصرف انرژي
مصرف در
يك روز آفتابي بصورت kWh محاسبه گرديده
است. مقادير مثبت معرف نياز به گرما و منفي معرف نياز به سرما ميباشد.
در كليه موارد مصرف براي موقعيتهاي كه هيچگونه تهويه مطبوع و يا محافظت
از خورشيد وجود ندارد محاسبه گرديده است...
گرم نمايي قبلي هواي تهويه
هواي تهويه را ميتوان در صورتي كه هوا در فضاهاي تجمعي جمع گرديده
باشد و يا در معرض تابش خورشيدي قرار گرفته باشد را بصورت گرمايش از
قبل در آورد...
آتريا
هماهنگي يك اتريوم در ساختمان اداري ميتوان بوسيله گرماي قبلي توسط
تهويه مطبوع باعث ذخيره انرژي گردد. اتريوم يا فضاي خورشيدي، بعنوان يك
مفهوم، ممكن است، علاوه بر ميزان بدههاي خورشيدي چنانچه رو به جنوب
قرار گرفته باشد، بعنوان يك نوآوري فضاي باز تلقي گردد كه مهياكننده
نور طبيعي و تهويه مطبوع در ساختمان اصلي باشد. كليه اين عملكردها ممكن
است در ذخيره انرژي سهم داشته باشد...
نوع شيشهكاري و سطح عايق
چنانچه آتريوم گرم نشود، ميبايست با گرم كردن قبلي آن توسط سيستم
تهويه مطبوع دو جداره اقدام نمود...
پيكربندي شيشهها
بيشترين آترياها داراي پوشش شيشهاي در تقريبا كل سطح بيروني خود
ميباشند. بيشتر اين شيشهها داراي شيب بوده تا آنكه حالت سه گوشي،
لچكي يا شيرواني را بوجود آورند. اين نوع پيكربندي شيشه باعث بدست
آوردن انرژي خورشيدي از سراسر آسمان ميگردد و بدينوسيله نور داخل
آتريوم را حتي به هنگام تابش كم خورشيدي تامين مينمايد...
ظرفيت گرمايي
شبيهسازيهاي رايانهاي يك ساختمان با يك آتريوم خطي جهت دسترسي به
تاثير افزايش توده در يك محدوده متوسط در كليه شرايط آب و هوايي مورد
استفاده قرار گرفت. جايگزيني ساختار داراي چارچوب چوبي با بلوكهاي
بتوني باعث كاهش بسيار كمي در نياز به گرما در آتريوم و يا نواحي مجاور
و در هر يك از مناطق مطالعه شده(معمولا كمتر از 1%) گشته است...
ذخيره
هدف از ذخيره گرمايي نگهداري گرما مازاد بر احتياج كنوني و رهاسازي آن
به هنگام احتياج ميباشد. تابش خورشيدي كه به مادهاي ميتابد بوسيله
آن جذب گرديده سپس به گرما تبديل شده و در اجرام آن ذخيره ميگردد.
پس از آن اين ماده بوسيله رسانا بتدريج گرم شده و گرماي آن انتشار
مييابد...
ذخيره گرمايي در دفاتر اداري
ذخيره انرژي خورشيدي در ساختمانهاي اداري جهت كاهش گرماي بيش از حد و
بهترين استفاده بدههاي غير فعال خورشيدي مهم ميباشد...
ذخيره بدههاي خورشيدي غير فعال
نيازمنديهاي ذخيره گرمايي در دفاتر(جائيكه ميتوان تنظيم ترموستات را
براي ساعت 18 به منظور استفاده از گرما بكار برد) با نيازمنديهاي
گرمايي ساختمانهاي مسكوني متفاوت ميباشد(جائيكه ترموستات ممكن است تا
ساعت 22 عمل ننمايد)...
كاهش گرماي زياد
اينترسي همچنين در طي تابستان و يا در طي دورههاي اوج گرم ميتواند
بسيار مفيد باشد. موارد مهم آن نه تنها برحسب ذخيره بيشتر گرمايي و
بنابراين كاهش پيكهاي دما ميباشد، بلكه، باعث تهويه مطبوع در شب نيز
خواهد شد...
سيستمهاي ديوار تودهاي
ديوار تودهاي يك مفهوم خورشيدي غيرفعال ميباشد كه بطور همزمان 3 تابع
مختلف را پوشش ميدهد...
پنجرههاي داخلي در ديوار توده
پنجرههاي داخلي در ديوار توده اجازه ميدهد تا نور مستقيم خورشيد و
بدههاي خورشيدي در بين توده نماي خارجي نفوذ نمايد. با اين وجود،
ناحيه موثر و حجم ذخيره كاهش مييابد...
ديوار توده منفذدار(ديوار ترومبي)
به
هنگامي كه توده ديوار داراي منافذ طبيعي يا مكانيكي باشد، انرژي
خورشيدي سريعتر و با كارايي بيشتري به ساختمان منتقل ميشود...
ادوات سايبان
محافظت خورشيدي قابل حمل در جلوي ديوار اجازه كنترل سيستم جهت ممانعت
از گرماي زياد در روزهاي گرم و كاهش از دست رفتن گرما را در شب
ميدهد. محافظت خورشيدي قابل حمل هزينههاي كلي را افزايش ميدهد، اما
براي راحتي لازم است...
ديوار توده ايزوله شده
در
مورد ديوار توده منفذدار(ديوار ترومبي)، ديوار ممكن است جهت كاهش از
دست رفتن گرما ايزوله گردد. توده ذخيره فعال تنها توده در قسمت بيروني
مواد ايزوله ميباشد،...
|
