بخشی از مقاله
چکیده
تهویه طبیعی هوای ساختمان، از جمله عوامل تعیین کننده ی سلامت و آسایش انسان است. تهویه طبیعی، از یک سو با پاکی و سرعت جریان هوا در داخل ساختمان به صورت مستقیم و از سوی دیگر، از طریق تاثیر بر دما و رطوبت هوا و سطوح داخلی ساختمان به طور غیر مستقیم، انسان را تحت تاثیر قرار میدهد. در راستای این امر، بادگیرها از عناصر معماری ایران می باشند که ابداعی مهم در معماری بومی تلقی می شوند. این عناصر، به عنوان یک سیستم سرمایش ایستا شناخته شده اند. در سال های اخیر، سیستم نوینی تحت عنوان دیوار نفوذ پذیر خورشیدی در حال استفاده در ساختمان های ایستا و صفر انرژی می باشد که مکانیزمی شبیه بادگیر ها دارد با این تفاوت که هم در سرمایش و هم درگرمایش ایستای ساختمان ها کاربرد دارد. این تحقیق به تحلیل چگونگی عملکرد این سیستم پرداخته و نشان می دهد که جنس این دیوار ویژگی های اتمی آن نقش مهمی در عملکرد شان ایفا می کند. روش تحقیق توصیفی-تحلیلی است. مطالعه با بررسی های کتابخانه ای انجام گرفته و نمونه های انتخابی که چهار مورد بوده، به صورت دقیق در محیط مجازی شبیه سازی شده اند. این تحقیق با بهره گیری از علم متالوژی و دینامیک سیالات و استفاده از نرم افزارشبیه سازی آباکوس و تحلیل عددی، برای اولین بار ارتباط میان نوع جنس این سیستم و عملکردآن را مورد تحلیل قرار داده است. پس از انجام محاسبات، نمونه برتر به لحاظ کارکرد رفتار حرارتی و تاثیرگذاری بر آسایش حرارتی مشخص گردید. نتایج حاصل، حاکی از تفاوت عملکرد این نمونه ها در شرایط حرارتی یکسان می باشد که علت آن ناشی از تفاوت رسانایی حرارتی مواد است. این تفاوت رسانایی و بازده سیستم، رابطه عکس با مقاومت الکتریکی و رابطه مستقیم با حرکت آزاد الکترونی مواد می باشد.
مقدمه
صرفه جویی در انرژی یا مدیریت منابع، اصطلاحی است که بشر از دیرباز آن را سر لوحه امور خویش قرار داده است و پیشینه معماری بومی هیچ کشوری مستثنی از این قاعده نیست. البته در بازه زمانی خاصی - بعد از انقلاب صنعتی - بشر با دیدگاهی خود خواهانه و صد البته ساده لوحانه، انرژی را به حدی ارزان پنداشت که حتی در طراحی ساختمانها به خاطر توجیه مسایل اقتصادی از تعبیه کلید برای قطع و وصل روشنایی خودداری نمود. بعد از شک نفتی سال1970، خطر کمبود انرژی در آینده و مشکلات عمیق ناشی از آن بیشتر احساس شد به طوری که تاثیر عمیق در سیاست های کلی کشور ها گذاشت و آنها را به سوی کاهش مصرف انرژی و سعی در پیدا کردن جایگزین مناسب برای آن، سوق داد. معماران همسو با گروه های طرفدار محیط زیست در پی یافتن راهکارهایی برای تأمین زندگی مطلوب انسان ها شدند و به فکر ساخت خانه هایی با مصرف انرژی کم افتادند. 1]و[2
به طور متوسط در سطح جهان، انرژی مصرفی درعملیات ساختمانی در حدود 40 از کل انرژی مصرفی است. در سال 2002، اتحادیه اروپا بخشنامه عملکرد انرژی ساختمان ، که با هدف کاهش وابستگی انرژی اتحادیه اروپا و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای با کاهش مصرف انرژی در ساختمان را تصویب کرد 3]و.[4 حدود %50 از انرژی مورد استفاده در ساختمان ها برای خدماتی چون گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع می باشد .[5] راهکار مهندسین برای کاهش مصرف انرژی طراحی بناهای صفر انرژی بود. ساختمان های صفر انرژی اصطلاحی است که برای نسل جدید ساختمان هایی که مصرف سوخت و انرژی های فسیلی در آنها وجود ندارد و یا بسیار محدود است در نظر گرفته شده است. به سبب آنکه در این ساختمان ها از سوخت های فسیلی استفاده نمی شود، لذا عاری از گاز کربنیک بوده و دارای سیستم های جامعی برای افزایش راندمان انرژی، کاهش مصرف آب و به حداقل رساندن ضایعات است.[6] مقاله حاضر تحلیل و بررسی و ارائه راهکار های بهبود عملکردی سیستم کلکتورهای خورشیدی نفوذ پذیرٌ است که یکی از روش های نوین طراحی ساختمان صفر انرژی می باشد. این سیستم ساده با هزینه اجرایی پایین و بازده اقتصادی بالا از جمله راهکارهای اساسی سال های اخیر در مدیریت انرژی در حوزه ساختمان ها ، که با بیش از 20 سال موفقیت در حال اجرا می باشد.
روش تحقیق
به دلیل عدم وجود هیچ پیشینه ای از این سیستم در منابع فارسی، در ابتدا با مطالعه اسناد کتابخانه ای مرجع و مقالات مربوطه، ساز و کار این سیستم مشخص گردید که در ادامه برای شفافیت موضوع به اختصار توضیح خواهد داده شد. بعد از مطالعه این منابع، برای ارزیابی نحوه عملکرد این سیستم ، مدلی از آن با عنوان پروفیل C32 از کاتالوگ شرکت TATA STEEL انتخاب و با توجه به مشخصات اشاره شده در تصویر5، در نرم افزار Solid Work - ورژن - 2015 تهیه شد. سپس این مدل برای تحلیل حرارتی در نرم افزار Abaqus - ورژن - 6/12 برای چهار نمونه فلزی - با مشخصات اشاره شده در جدول شماره - 1 وارد شده و نتایج تجربی حاصل از آن با نتایج تئوری مقایسه گردید. سیستم کلکتورهای خورشیدی نفوذپذیر - از این پس به اختصار TSC ذکر می شود - در پیش ورودی هوای تهویه ، موجب بهبود عملکرد زیست محیطی ساختمان ها شده و به نظر جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی در فرایند گرمایش ساختمان می باشد. این سیستم در اواسط سال 1980، توسط جان هالیک و رولف پیتر اختراع شد .[8] [7] اولین نصب تجاری TSC در کارخانه مونتاژ فورد موتور - کانادا - سال 1990 صورت گرفتTSC .[9]ها بیش از 20 سال گذشته با موفقیت استفاده شده وبازه زمانی رسیدن به بازپرداخت اقتصادی در آن ها بین 2 الی 10 سال می باشد.
مکانیزم سیستم TSC
این سیستم قرابت عملکردی نزدیکی با بادگیرهای کویری کشورمان دارد که قابلیت کاربرد به عنوان سیستم سرمایش و گرمایش را به طور هم زمان دارا می باشد. باد و جریان هوا از شاخص ترین پارامترهایی است که همواره در طراحی مد نظر گرفته می شود تا آسایش انسان را فراهم کند. درگذشته و در سیستم بادگیر، جریان هوا در مناطق کویری برای ایجاد کوران هوای سرد - در برخورد با آب - استفاده شده است در حالی که در سیستم TSC ، جریان هوا در هر نوع اقلیمی هم برای گرمایش هم برای سرمایش به کار می رود.
