بخشی از مقاله
خلاصه
گسترش روزافزون موسیقی و پیدایش سبک های جدید و فراگیری آن در دهه های اخیر، موجب جذب افراد زیادی به موسیقی گشته است.این امر ایجاد فضاهای جدید و اصولی را، برای آموزش موسیقی می طلبد. حال آنکه اکثر فضاهای آموزشی موجود از لحاظ معماری نیاز استفاده کنندگان را آنطور که باید برآورده نمی سازند. از سویی دیگر با کاهش منابع انرژی تجدیدناپذیر و ایجادآلودگی و هزینه های بالای تامین، لزوم استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در یک فضای آموزشی به وسعت دانشکده، بیش از پیش احساس می شود.این مقاله می کوشد تا با روشی توصیفی تحلیلی نخست به بررسی راهکارهای استفاده از انرژی خورشیدی در طراحی ساختمان ها بپردازد و سپس با مطالعه بر الگوهای سازمان یابی دانشگاه و فضای آموزش موسیقی به گزینه های بهینه طراحی برای بهره گیری بیشتر از انرژی خورشیدی دست یابد.
.1 مقدمه
جمعیت رو به رشد جهان و محدود بودن ذخایر انرژی شامل سوخت های فسیلی و دیگر سوخت های فناپذیر، و همچنین پرهزینه بودن و آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف این سوخت ها، دانشمندان جهان امروز را بدان واداشته تا به دنبال منابع پایان ناپذیر و کم هزینه و پاک مانند انرژیهای تجدیدپذیر باشند. باتوجه به اینکه منابع زیرزمینی انرژی باسرعت فوق العاده ای مصرف می شوند و در آینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند، نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیاد است روی آورده و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد. [1]
با افزایش رفاه، نیاز به انرژی در حال افزایش است و این در حالیست که ساختمان ها 45 درصد از انرژی دنیا را مصرف می کنند و 30 درصد از گازهای گلخانه ای آمریکا را تولید می نمایند. دلایل روز افزون مصرف انرژی ساختمان ها شامل تغییر اقلیم، افزایش نیاز برق خانگی، افزایش ساختمانها، رشد استفاده از وسایل برقی خانگی، تغییرات در صنعت، مصرف بی رویه و هدر رفت انرژی در ساختمان های موجود و فقدان نظارت دولتی است. [2] امروزه انسان ها پس از وقوع رویدادهایی چون بحران نفتی، حادثه چرنوبیل و پدیده گلخانه ای، مجددا جهت گرمایش منازل و محیط زندگی خود متوجه انرژی خورشیدی شده اند.[1]
.2 انرژی خورشیدی
خورشید منبع تمام انرژی هاست و هم اکنون در دنیا تحقیق بر روی فناوری استفاده از انرژی خورشیدی به سرعت در حال رشد است. انرژی خورشیدی از تمیزترین انرژی های غیر فسیلی است و استفاده از آن کمترین آلودگی ها را در محیط زیست به وجود می آورد. [3] فناوری های انرژی خورشیدی، یک منبع انرژی پاک، تجدیدپذیر و بومیرا ارائه می ِدهند و اجزای ضروری توسعه پایدار هستند.
انرژی خورشیدی علاوه بر اینکه از انواع انرژی های پاک است، این مزیت را دارد که در تمام نقاط جهان بدون اتلاف در فرآیند انتقال به واحدهای مصرف کننده، در دسترس است. [1] دراین میان استفاده از انرژی خورشیدی در سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان ها می تواند در بسیاری از جهات مفید واقع و باعث صرفه جویی بسیار زیادی در استفاده از انرژی ها شود. به طوری که استفاده از این سیستم ها باعث صرفه جویی 50 درصدانرژی می شود. [4]
.3 پتانسیل استفاده از انرژی خورشیدی در ایران
با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران در نیم کره شمالی و قرار گرفتن کشور به روی کمر بند خورشیدی، ایران از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق مطلوب برای بهره برداری از انرزی خورشید است. به گونه ای که میزان تابش روزانه آفتاب 4 کیلووات ساعت بر متر مربع و متوسط تعداد ساعات آفتابی بیشتر از 2800 ساعت در سال می باشد. که این اعداد در شهر های کویری کشورمان مانند یزد بیشتر بوده و به 3200 می رسد و نیز ارتفاع بالای اکثر شهرهای ایران از سطح دریا خود دلیلی برای استفاده بیشتر از تابش نور خورشید است. [3]
.4 انواع سامانه های خورشیدی مورد استفاده در ساختمان
سامانه های خورشیدی به دو دسته سامانه های پویاوایستا تقسیم می گردد.
.4-1 سامانه خورشیدی ایستا
سامانه ایست که در آن برای دریافت و انتقال انرژی خورشیدی از سایر انرژی ها استفاده نمی شود و در واقع عناصر ساختمانی خود به عنوان المانهای دریافت و جذب و پخش انرژی عمل می نمایند. در این سامانه جمع آوری نور و گرمای خورشید بدون دخالت هیچ تجهیزات یا ابزار متحرکی صورت می گیرد. استفاده از سامانه های ایستا از کارآمدین ترین روش هایی است که در طراحی ساختمان های خورشیدی به کار گرفته می شود سامانه های ایستا وابسته به جریان های طبیعی انرژی های تجدیدپذیر می باشند که میان و اطراف بنا وجود دارند و بدون نیاز به انرژی فسیلی یا نیروی مکانیکی ایجاد آسایش می نمایند.
از انواع سامانه های ایستا یا غیر فعال خورشیدی مورد استفاده در ساختمان می توان به پنجره آفتابی، دیوار ترومب، دیوار آبی، بام آبی، گلخانه و ترموسیفون اشاره کرد. مزایای استفاده از این شیوه، صرفه جویی زیاد در هزینه گرمایش و راحتی تطبیق با ساختمان می باشد همچنین این شیوه جزئی از سفت کاری بنا محسوب می شود. این سیستم اجزای مکانیکی و الکتریکی توام با استهلاک ندارد و دارای عمری دراز است. از جمله عدم ایجاد صدا، دود و عدم نیاز به لوله کشی از موارد مثبت آن می باشد.دیگر مزیت این سیستم، نگهداری حرارت در سطح کف اتاق است در حالیکه در دیگر سیستم های غیر طبیعی اختلاف زیادی بین هوای کف و هوای بالای اتاق وجود دارد.
.4-2 سامانه خورشیدی پویا
سامانه خورشیدی پویا به سامانه هایی اطلاق می گردد که برای دریافت و انتقال انرژی در آنها از دیگر سامانه های اترژی چون سامانه های مکانیکی و الکتریکی استفاده می شود.از سامانه های پویای خورشیدی می توان از آب گرمکن های خورشیدی، لوله های خلا، سیستم های سرد کننده خورشیدی و کلکتورها نام برد. [5] کلکتورها انواع مختلفی دارند که معمولترین آنها عبارتند از کلکتورهای تخت - که پرتوهای مستقیم و پراکنده خورشیدی را جمع می کنند - و کلکتورهای متمرکز کننده - که فقط پرتوهای مستقیم خورشیدی را حمع می کنند - . اقتصادی ترین روش جمع آوری انرژی خورشید استفاده از کلکتورهای تخت می باشد که در انواع و طرحهای متفاوت در کشورهای جهان ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفته است. [6]
مشکل ساخت و تولید، ضرورت استفاده از تجهیزات اضافی مانند باتری و اینورتور - مبدل برق مستقیم - ، تابعیت از شرایط محیطی مانند دما، شدت تابش در اوقات مختلف سال، نیاز به مساحت قابل توجه برای نصب - سطح بام، محوطه، دیوارها - ، عدم سایه اندازی دوددکش و آسانسور و در نهایت نظافت که نقش مهمی بر تثبیت ولتاژ در هنگام تغییر احتمالی شدت تابش داراست، از ضعفهای سیستم فتوولتاییک می باشد. [7]
این در حالیست که دوام، هزینه اندک نگهداری به نسبت هزینه های یالای تولید و انتقال منابع فسیلی، عدم وابستگی به شبکه برق شهری، عدم ایجاد آلودگی صوتی و کمک به حفظ محیط زیست از مزایای استفاده از سیستم پانل های تخت می باشد. [8] به طور معمول زاویه نصب صفحات خورشیدی همان عرض جغرافیایی محل نصب است. بعنوان مثال اگر عرض جغرافیایی محلی 36 درجه است زاویه نصب هم همان است. اما اولویت با شرایط اقلیمی و توصیه کارخانه سازنده است. اصولا اقلیم هایی که چندان گرم نیستند اما به اندازه کافی از تابش مستقیم و پراکنده خورشیدی بهره مند هستند، بهترین وضعیت را برای کاربرد سیستم های فتوولتاییک دارند. ساختمان های اداری و تجاری نیز که در آنها بیشترین فعالیت ها در روز انجام می شود اماکن مناسبی برای استفاده از شبکه فتوولتاییک هستند. [9]
