بخشی از مقاله
چکیده :
امروزه با توجه به گران شدن روز افزون حامل های انرژی و رو به اتمام گزاردن در آینده نزدیک طراحی اقلیمی چشم نمایی می کندکه یکی از شیوه های آن طراحی دودکش خورشیدی است که اهمیت آن از نظر محیط زیست و کاهش مصرف انرژی در ساختمان محرز است و اگر به این مساله در ساختمان پرداخته نشود ضمن افرایش بار مالی و آلودگی محیط زیست موجب هدر رفت سرمایه ملی می شود .همانگونه که تحقیقات پیشین دلالت بر کاهش مصرف انرژی در ساختمان در صورت استفاده از دودکش خورشیدی را دارد بدین منظور تاثیر طراحی دودکش خورشیدی بر کاهش انرژی در اقلیم کرمان به چنگ بررسی کشیده خواهد شد
این تحقیق بر پایه مطالعه و تحقیقات پیشین و شبیه سازی صورت گرفته است که می توان به این یافته ها استناد کرد که طراحی دودکش خورشیدی در ساختمان تاثیر به سزایی در کاهش مصرف انرژی دارد بدین منظور می توان از این تحقیق جهت افزایش آگاهی معماران برای ضرورت طراحی دودکش خورشیدی استفاده کرد.
مقدمه
مصرف انرژی در ساختمان ها بخشی از تقاضای انرژی جهانی و منطقه ای می باشد و سهم حرارت و خنک کننده در کل تقاضای انرژی ساختمان بسیار متنوع است و بین 18٪ و 73٪ در سراسر جهان متغیر است - Vorsatz & etal,2015 - افزایش روز افزون بهای حامل های انرژی و اهمیت محیط زیست معماران را واداشته که در جست و جوی رویکرد هایی جهت کاهش مصرف انرژی در ساختمان باشند همانگونه که قبل از اختراع سیستم های مکانیکی مدرن، تمام ساختمان ها به طور طبیعی تهویه می شدند معماران نیز علاقه زیادی به توسعه معماری باستانی نشان دادند
افزایش استفاده از انرژی های تجدید پذیر، هدف اصلی جهان امروز است .انرژی خورشیدی یکی از مهمترین منابع انرژی پایدار و تجدید پذیر می باشدکه برای تولید برق و کاهش انرژی ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد و باعث کاهش آلودگی می شود و محیط زیست ما را حفظ می کند
بدین ترتیب درک در مورد بهره برداری از انرژی خورشیدی ضروری است یکی از رویکرد های کاهش مصرف انرژی طراحی دودکش خورشیدی است دودکش خورشیدی یکی از قدیمی ترین استراتژی های تهویه منفعل است که برای قرن ها به ویژه در خاورمیانه توسط ایرانی ها، و همچنین در اروپا توسط رومی ها استفاده شده است .
مفهوم مدرن دودکش های خورشیدی ابتدا توسط گونتر در سال 1931 ارائه شد و چند سال پس از آن، اولین کارخانه آزمایشی در منزورس اسپانیا ساخته شد که تاثیر زیادی بر مطالعات علمی دودکش های خورشیدی داشت .همچنین یک دودکش خورشیدی در آزمایشگاهی در زنجان، ایران ساخته است که توانست اطلاعات دقیق در مورد درجه حرارت و سرعت هوا در بخش گردآورنده و برج در زمان های مختلف را گزارش کند
دودکش های خورشیدی به عنوان اجزای پیشینی که از انرژی خورشیدی برای ایجاد فشار پشته استفاده می کنند برای یک طراحی منسجم مورد توجه قرار گرفته اند دودکش خورشیدی علاوه بر کاهش چشمگیر انتشار گازهای گلخانه ای به افزایش بهره وری برای گرم کردن و خنک سازی مسکونی کمک می کند
دودکش های خورشیدی می توانند بر روی پشت بام ها نصب شوند یا به دیواره های ساختمان متصل شوند البته شایع ترین طراحی دودکش خورشیدی به صورت عمودی است .با این حال یکی از معایب آن تأثیر منفی بر زیبایی شناسی ساختمان است دودکش خورشیدی بر اساس حرکت طبیعی هوا عمل میکند که به دلیل تغیر تدریجی فشار ناشی از تنش هوا بین داخل و داخل حفره دودکش، به عنوان یک سیستم تهویه طبیعی، روش گرم شدن منفعلیا دستگاه عایق حرارتی عمل می کند
این یک پمپ هوا خورشیدی است که با تنظیمات عمودی یا افقی به عنوان بخشی از دیوار یا سقف کار می کند، در حالی که طبقه بندی دودکش های خورشیدی می تواند با توجه به پیکربندی ها یا عملکرد های مختلف متفاوت باشد دودکش خورشیدی حرکات هوا را تحت نیروهای شناوری ایجاد می کند که هوای گرم بالا می رود و از بالای حفره دودکش خارج می شود و هوای خنک کننده را به ساختمان با چرخه پیوسته می کشد .
یک خانه دودکش خورشیدی میتواند مصرف متوسط برق روزانه یک تهویه مطبوع را کاهش دهد، به عنوان مثال یک مطالعه نشان می دهد میزان کاهش در حدود 10 تا 20 درصد در تایلند دمای هوا در یک اتاق نیز می تواند به طور متوسط بعد از استفاده از دودکش خورشیدی حدود 8.5 درجه سانتیگراد کاهش یابد. گرچه می تواند هزینه طراحی و ساخت ساختمان را به میزان 0 تا 15 درصد اضافه کند، اما پرداخت این هزینه در عوض صرفه جویی در انرژی طول عمر است. با توجه به تهویه طبیعی ایجاد شده توسط دودکش خورشیدی، نیاز روزانه فن شفت در یک خانه واقع در توکیو می تواند در ماه ژانویه و فوریه با یک دودکش خورشیدی به میزان 90 درصد کاهش یابد - - .
دودکش خورشیدی در مناطق با آفتاب گیری بالا به خصوص مناطق گرم و خشکی چون کرمان به دلیل توانایی جذب انرژی خورشیدی در طول روز می تواند کارایی و عملکرد قابل قبول و رضایت بخشی داشته باشد در حال حاضر چالش اصلی طراحی یک دودکش خورشیدی، بهینه سازی عملکرد آن با کمترین هزینه است
با این حال، می توان مقدار زیادی از تغییرات در طراحی دودکش خورشیدی پیدا کرد .بنابراین، چندین عامل اصلی تأثیرگذار وجود دا رد که می توان آن را به چهار گروه تقسیم کرد، از جمله: تصحیح - ارتفاع، حفره حفره، ناحیه ورودی و خروجی و نسبت قد و فاصله - ، شرایط نصب - زاویه گرانشی، باز کردن اتاق و جمع آوری خورشید - ، استفاده از مواد - نوع لعاب، مواد جذب خورشیدی و عایق حرارتی - و محیط زیست - تابش خورشیدی، باد بیرونی و سایر شرایط آب و هوایی - علاوه بر دودکش خورشیدی که در بالا ذکر شد، نوع دیگری از دودکش خورشیدی وجود دارد که از همان اصول پیروی می کند و به نام "نیروگاه دودکش خورشیدی "نامیده می شود که به صورت مستقل به عنوان یک سیستم برای استفاده در مقیاس بزرگ ایستاده است .
دودکش خورشیدی یک رویکرد برای افزایش تهویه طبیعی در ساختمان های مبتنی بر انرژی خورشیدی غیر فعال است .مکانیزم اصلی رانندگی جریان هوای داخل حفره دودکش از نوع شناور حرارتی است که بوسیله تغییرات تراکم هوا تحت گرادیان دما بین اتاق داخل و حفره دودکش ایجاد می شود دودکش خورشیدی شامل سه دسته می باشد و می توان آن را در دیوار، سقف و پنجره اجرا کرد
شکل - a - 1 یک طرح کلی از دیوار ترومب را برای گرمایش زمستانی نشان می دهد. لعاب خارجی و دیوار ذخیره سازی داخلی ساخته شده اجازه می دهد تا با جذب انرژی خورشیدی و جذب حرارت , هوا در حفره پس از حرکت شناور حرارتی بالا رود.سپس از طریق درپوش بالا وارد اتاق می شود و بازشو در پایین سمت چپ باز می شود تا مبادله هوا با محیط خارج صورت گیرد
