بخشی از مقاله
-1 مقدمه
تأثیر متقابل فرم نهایی بناهای مسکونی و آب وهوای منطقه به منظور بهره گیری بهینه از منابع انرژی تجدیدپذیر یکی از موضوعات مهم و اساسی به خصوص در این روزگار باتوجه به بحران کمبود منابع انرژی های فسیلی می باشد. به طور کلی در این زمینه می توان تمرکز را به سه گروه اصلی منعطف ساخت. گروه اول، تمرکز برمسائل مربوط به آسایش حرارتی انسان به عنوان پایه ای برای فرموله کردن طراحی ساختمان با استفاده از استراتژی های استفاده از انرژی خورشید به صورت غیر فعال است .[3-1] گروه دوم، تمرکز به استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن و بهره وری از روشنایی آن با استفاده مستقیم از خورشید است.
[4] گروه سوم، تمرکز بر اقلیم شناسی شهر با توجه به مسئله شهرنشینی است .[5] بنابراین می توان به عنوان یک نتیجه گیری کلی برای هریک از موارد مذکور عوامل زیر را خاطرنشان کرد. در مورد گروه اول، افزایش بهره وری انرژی در سطح ساختمان از طریق استفاده از گرمای منفعل، خنک کنندگی، تهویه و استراتژی های بهره وری از نور خورشید برای روشنایی روز از جمله مواردی است که دانش آن در حال حاضر وجود دارد.
گروه دوم، بیان کننده مطلبی تازه و در حال رشد به منظور تامین نیاز بسیار زیادی به استفاده از شاخص خورشیدی برای برنامه ریزان شهری و در عین حال ابزاری برای کمک به آنها به منظور استفاده به بهترین وجه از منابع عظیم خورشیدی در داخل شهرها می باشد. توزیع انرژی خورشیدی در سطوح مختلف یک محیط ساخته شده ، مورد تمرکز چندین محقق بوده است. لوراتو[6]2 به دنبال دسترسی انرژی خورشیدی برای یک فضای باز به جای یک ساختمان همسایه به عنوان »محفظه خورشیدی«3 است. استاسینوپولوس4 [7] پتانسیل انرژی خورشیدی در حال تابش بر سقف را با انرژی خورشیدی در حال تابش بر نما مقایسه کرد.
گروه سوم ، به دنبال کاهش اثر جزیره گرمایی شهری با تمرکز ویژه بر روی پوشش گیاهی، بام سبز، سقف های خنک و جریان هوا بین ساختمان ها بوده اند. مطالعات نیاکو و همکاران[10]5 و کوهلر و همکاران[11]6 و تاکبایاشی و موریاما[12]7 نشان می دهد که پتانسیل عملکرد حرارتی ساختمان با سقف سبز ارتقا می یابد. مطالعات کاشف و همکاران[13]8 پاسپیسیل و همکاران[14]9، و بوزونت و همکاران[15]10 به درک ویژگی های جریان هوا بین ساختمان ها به عنوان یک روش برای جلوگیری از گرمای به دام افتاده در فضای باز شهری کمک می کند.
-2 روش مطالعه
این مقاله مقایسه نظام مند و ارزیابی روابط بین فرم ساخته شده شهری و بهره وری انرژی در سه فرم کلی را فراهم می آورد : دو فرم متعارف شهری و یک فرم پیشنهادی مناسب جهت بهره وری از انرژی. مقیاس اساسی مطالعه، در سطح بلوک شهری است. این مطالعه متشکل از شبیه سازی سه فرم مذکور می باشد به این ترتیب که ابتدا به مدلسازی دو فرم متعارف پرداخته و به دنبال آن با مدلسازی فرم پیشنهادی درصدد تامین کاستی های دو مورد قبلی بوده است . این پژوهش طراحی دو عامل تعیین کننده را برای طراحی فرم پیشنهادی مد نظر قرارداده است. عامل اول استفاده بهینه از خورشید و قرار گرفتن در معرض خورشید در فصل زمستان، و دومین عامل به حداقل رساندن افزایش گرما در فصل تابستان به منظور حمایت از استراتژی کاهش اثر جزیره گرمایی شهری می باشد.
-3 انرژی تجدیدپذیر خورشید
انرژی تجدیدپذیر عبارت است از هرنوع انرژی که مخازن تامین کننده آن رو به زوال نرود، بنابراین انرژی های فسیلی در این شاخه قرار نمی گیرد بلکه شامل انرژی خورشیدی، باد، بیوماس، زمین گرمایی و انرژی آبی می باشد. انتظار می رود که این منابع انرژی در بلند مدت نقش بسیار مهمی در تامین انرژی جهان ایفا نماید. مصرف روزافزون منابع محدود سوخت های فسیلی و تاثیر مخرب آنها بر محیط زیست ، توجه جهانیان را به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر معطوف ساخته است. [20] به طور کلی می توان مزایای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر را به شرح جدول 1 دانست.
انرژی خورشیدی وسیع ترین منبع انرژی پاک در جهان است و مزیتی که این انرژی را نسبت به دیگر انرژی ها برتری داده است در دسترس بودن آن در اکثر مناطق جهان می باشد. انرژی نوری که از خورشید در هر ساعت به زمین می تابد بیش ازکل انرژی است که ساکنان زمین در طول یک سال مصرف میکنند. کارشناسان معتقدند اگر فقط یک چهارم از انرژی خورشیدی که به مناطق مسطح جهان می تابد را بتوان مهارکرد، به راحتی قادر به تامین نیازهای فعلی انرژی جهان خواهیم بود. نیروگاههای خورشیدی درآینده با مزایایی قاطع که در برابر نیروگاههای فسیلی و اتمی دارند وسعت بیشتری خواهند یافت. در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم های مختلف و برای مقاصد متفاوت می توان استفاده و بهره گیری نمود که آنها عبارتند از: [21]
الف - سیستم فتوبیولوژی : در این سیستم عمل فتوسنتز در گیاهان انجام می شود که با استفاده از انرژی خورشیدی گیاهان تشعشع خورشید را جذب کرده و با کمک آن گاز کربنیک آب را به مواد قندی تبدیل می کند.
ب - سیستم شیمیائی : در این سیستم از تشعشع خورشید در عملیات شیمیایی استفاده می شود و در بعضی مواقع از حرارت خورشید به عنوان یک منبع حرارتی بهره گیری شده و عملیات شیمیایی انجام می گیرد.
ج - سیستم فتوولتائیک : سیستمی است که در آن انرژی خورشید بدون بهره گیری از مکانیزم های متحرک و شیمیائ ، به انرژی الکتریکی تبدیل می شود، که این اثر را فتوولتائیک می گویند.
د - سیستمهای حرارتی و برودتی : شامل سیستمهای تهیه آب گرم، گرمایش و سرمایش ساختمانها، تهیه آب شیرین، سیستمهای انتقال و پمپاژ، سیستمهای تولید فضای سبز - گلخانه ها - ، خشک کنها و اجاقهای خورشیدی، سیستمهای سردسازی، برجهای نیرو، خشک کنهای خورشیدی و نیروگاههای خورشیدی می شود. و می توان روش های دریافت انرژی خورشیدی را به شرح زیر بیان داشت:[22]
الف - دریافت مستقیم، به واسطه تابش خورشیدی است که مستقیم به داخل نفوذ می کند و در فضاهای زندگی ذخیره می شود.
ب - دریافت غیر مستقیم، با به کارگیری برخی مصالح ذخیره حرارتی - نظیر دیوار ترومب - ، تابش خورشیدی را جمع آوری نموده، ذخیره کرده و پخش می کند. بنابراین از طرق هدایت، تابش یا همرفت انرژی را به داخل منتقل می کند.
ج - سیستم های دریافت ایزوله، - نظیر فضای خورشیدی - تابش خورشید را در یک محفظه ای که بطور انتخابی می تواند به بقیه فضاهای خانه باز یا بسته شود جمع آوری می کنند.
