بخشی از مقاله
چکیده
در قرن بیست و یکم، سه مقوله به ظاهر ساده اما به واقع پیچیده تولید و مصرف انرژی، رشد جمعیت، و جلوگیری از تغییرات زیست محیطی، می تواند در معادلات علمی، اجتماعی، فرهنگی و غیره تأثیر بسزایی داشته باشد .از آنجا که قسمت عمده انرژی در ایران و جهان در بخش ساختمان به مصزف می رسد، معمار و معماری می تواند نقش مهمی در تولید و مصرف انرژی داشته باشد .یکی از جنبه های مطروح در مصرف انرژی، مبحث مربوط به گرمایش ساختمان هاست .در شرایطی که دنیای امروز با محدودیت های سوختهای فسیلی مواجه است، راهکارهایی نظیر استفاده از انرژی خورشیدی به صورتهای مختلف، می تواند گام مهمی در کاهش آثار زیانبار بکارگیری این سوختهای تجدید ناپذیر و بهبود وضعیت عرضه و مصرف انرژی محسوب گردد. یکی از راههای استفاده از انرژی خورشیدی، بکارگیری آن به شیوه غیر فعال - ایستا - است که می تواند از طریق طراحی اجزایی نظیر دیوارهای ترومب، پنجره های آفتابی، گلخانه خورشیدی، آتریوم ها و غیره انجام پذیرد و استفاده از هر یک آنها، به شرایط اقلیمی و موقعیت جغرافیایی هر منطقه بستگی دارد.با توجه به اینکه شهر اردبیل در پهنه بندی اقلیمی ایران در زمره شهر های سرد قرار گرفته، به همین جهت در این پژوهش با تمرکز بر روی طراحی خاص دیوار ترومب، در تطابق با اقلیم شهر اردبیل، راهکارهایی به منظور افزایش راندمان این سیستم خورشیدی، ارائه می گردد تا گامی موثر در جهت تأمین گرمایش ساختمانها و بهبود مصرف انرژی مطابق اهداف و الگوهای معماری پایدار از این راه برداشته شود و نهایتا نتایج حاصل از صرفه جویی در مصرف انرژی در ساختمانها برشمرده می شود.
کلمات کلیدی: دیوار ترومب، انرژی، اقلیم اردبیل، پایداری، سیستم غیر فعال خورشیدی.
.1 مقدمه
استفاده از انرژی خورشیدی طی سال های متمادی توسط انسان ها به صورت های گوناگونی صورت پذیرفته اما مسئله شایان توجه در استفاد ه ا ز این انرژی نه بصورت سنتی، بلکه با تبدیل آ ن به سایر انرژی ها به شیوه ای نوین، به جهت پاسخگویی هر چه بهتر به نیازمندی های بشر است .در یک مقطع زمانی به منظور راه اندازی ماشین ها، از انرژی خورشیدی ذخیره شده بصورت نفت و گاز و انرژی آبی و غیره استفاده می شد اما از وقتی که به ناکارآمدی این انرژیها و آثار زیان بار آنها بر محیط زیست پی برده شده، تلاش های زیادی در جهت بکارگیری انرژی خورشیدی به شیوه های گوناگون جهت تقلیل این آثار زیان بار صورت پذیرفته است با توجه به اینکه کشور ایران دارای پتانسیل عظیمی از نظر میزان جذب انرژی خورشیدی می باشد، استفاده هر چه بیشتر از این انرژی تجدید پذیر در طراحی و معماری بناهای امروزی، می تواند کمک چشمگیری به خودکفایی بیشتر ساختمان ها جهت تأ مین انرژی های مورد نیاز خود و فراهم آوردن محیطی بهتر به منظور فعالیت های مختلف داشته باشد به نحوی که کمترین اثر منفی برای افرادی که در فضا هستند را داشته باشد.
.2 نگاهی به طراحی پایدار و برخی از اهداف آن
طراحی پایدار نیز نوعی دخل و تصرف د ر محیط است که تلاش می کن د را ه حل هائی را ابداع نماید که با اهداف محیطی،اجتماعی و اقتصادی در یک نگاه کل نگر و درهم آمیخته ، به تعادلی دست یابد که بتواند کیفیت برتری را برای زندگی نسل کنونی و میراث مناسبی را جهت آیندگان ، فراهم سازد. برخی از اهداف طراحی پایدار عبارتند
· به حداکثر رساندن آسایش انسان به واسطه انجام جذب نور روز، منظر دلپذیر، کیفیت مناسب هوا، کنترل مناسب دما، و...
· به حداقل رساندن هزینه های جاری برای انرژی با استفاده از حداکثر انرژی های رایگان نظیر نور روز، گرمای خورشید، باد و غیره، کنترل تغییرات دما، عایق کاری حرارتی مناسب و غیره.
· تقلیل هزینه های نگهداری ساختمان با استفاده از مصالح با دوام، تجهیزات با عمر زیاد، سیستم های کنترلی محیطی ساده و قابل اطمینان و غیره.
· حفاظت و ارزش بخشیدن ارزشهای طبیعی به واسطه در هم آمیختن با طبیعت و توجه به پایداری کلیه میکروارگانیسمها، توجه به شرایط سبز، و غیره - صیادی و مداحی، 1390 ،ص - 16
3. معماری و پایداری محیط
اکوسیستمی که در محیط ما جریان دارد شامل روابط بین موجودات زنده، اعم از انسان ها، حیوانات، گیاهان، عوامل جوی و...می باشد که از پیدایش هستی تا کنون برقرار است .با گذشت زمان و استفاده بی رویه از سوختهای فسیلی و نیز تأثیر عواملی چون آلودگی زمین و هوا و آب در اثر تولیدگازها و زباله های شیمیایی و ...این اکوسیستم دستخوش تغییراتی شده که نتیجه آن هم خورد ن نظم موجود در طبیعت و محیط طبیعی است مانند : تغییرات لایه ازن، منقرض شدن نسل بعضی از موجودات دریائی و زمینی، پدیده گرم شدن جهانی ،تخریب زیستگاه های طبیعی و آلودگی هوا... این موضوعات باعث مطرح شدن موضوع محیط زیست پایدار شد .با توجه به اینکه زیستن انسانها اعم از کار، تجارت، سکونت، تحصیل و ...در محیط معماری انجام می شود و تلاش بشرهمواره بهتر زیستن است، بنابراین معماری به عنوان یکی از حوزه های پایداری محیط زیست مطرح شد تا از رهگذر توجه به طراحی صحیح فضا ، امکان هرچه بهتر زیستن بشر و نیل به هدف محیط زیست پایدار نائل گردد - مداحی، شجاعی، و یزدانپرست، - 1388
.4 اقلیم شهر اردبیل
شهر قزوین در نیمه شمالی ایران و با وسعتی در حدود شانزده هزار کیلومتر مربع و بین مدار 48 درجه و 45 دقیقه تا50 درجه و 50دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 37 دقیقه تا 36 درجه و 45 دقیقه عرض شمالی قرار دارد .دشت اردبیل از شمال به جنوب 75 کیلومتر و از شرق به غرب حدود 95 کیلومتر است. حرکت توده های هوای مهاجر و فعالیت سیستم های هواشناسی آنها، از جمله عوامل اصلی در شکل گیری اقلیم اردبیل به شمار می آید .مهمترین توده های هوایی که در فصول سرد سال اردبیل را تحت نفوذ خود قرار می دهند، بطور عمده کم فشار مدیترانه ای از جانب غرب، قطبی بری و قطبی شمالی از سمت شمال غرب و شمال، قطبی بحری از شمال غرب بوده و درتابستانها، بری تروپیکال از منشأ کویر ایران یا صحرای عربستان و یا جریانات شمال غربی از اروپای مرکزی می باشد .با توجه به نقشه اقلیمی استان که به روش دمارتن تهیه گردیده وکاملاً از وضعیت توپوگرافی و ارتفاعات تبعیت می نماید، بیشترین پهنه اقلیمی استان در اقلیم نیمه خشک سرد قرار می گیرد. بطور کلی وضع آب و هوای این سرزمین در نواحی کوهستانی ، خوش آب و هوا، و در دشت، زمستانها سرد و تابستانها گرم است - ورجاوند، 1374 ،ص - 5 جدول شماره 1 مشخصات اقلیمی شهر اردبیل را نشان می دهد.
· اقتصادی بودن ساخت، علی رغم افزایش قیمت در اجرا به دلیل کاهش مصرف انرژی، هزینه کل ساختمان کاهش می یابد.
· استفاده از سیستم های کم مصرف و پر بازده به عنوان یک ضرورت، نه تنها موجب صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد، بلکه موجب ارتقاء و تحول روش های ساخت و استفاده از مصالح نوین در ساختمان ها می شود.
· جلوگیری از هدر رفتن گرما و سرمای تولید شده.
· کاستن از انرژی سرمایشی و گرمایشی در ساختمان.
· کاهش جرم و وزن، در پوسته های خارجی ساختمان که کاهش بارهای ثابت - مرده - ساختمان و کاهش نیروی زلزله را به همراه دارد.
· بهبود فرم کالبدی ساختمان و خلق آثار ویژه معماری - گلابچی و وفامهر، 1382 ، ص - 203
6. سامانه خورشیدی ایستا - انفعالی -
یک سیستم گرم کننده انفعالی، سیستمی است که در آن گرم کردن ساختمان به طور طبیعی و با استفاده از عوامل طبیعی مثل خورشید انجام می گیرد .چنین سیستمی، این امکان را فراهم می سازد که ساختمان بدون نیاز به انرژی فسیلی یا مصنوعی خارجی، و حداکثر با مصرف انرژی بسیار کمی کار کند .در این سیستم، بعضی از عناصر و اجزاء مختلف، عملکردی چندگانه دارندمثلاً. دیوارها علاوه بر تشکیل جداره های خارجی ساختمان، عمل جذب حرارت، ذخیره سازی و توزیع حرارت را نیز به عهده دارند - حاج سقطی، 1390 ، صص 131 و 132 - به عبارت دیگر، سامانه خورشیدی ایستا - انفعالی - به سیستمی اطلاق می گردد که انرژی خورشیدی را بدون استفاده از پنکه، پمپ یا کنترل کننده های پیچیده جمع آوری کرده، ذخیره ساخته و دوباره توزیع می کند - لکنر،
1385، ص. - 162
.7 انواع سیستم های خورشیدی ایستا
این سیستم ها اغلب بنابر ترکیب کلی خود به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:
.1-7 جذب مستقیم
نوعی سیستم گرمایش ایستا است که از پنجره های رو به جنوبی در آن استفاده می شود که نور آفتاب زمستان رامستقیماً به داخل ساختمان هدایت می کنند و آنگاه این نور در داخل توسط مصالح حجیم حرارتی جذب می شود.
.2-7 دیوارهای ذخیره ساز حرارتی روش جذب غیرمستقیم
نوعی سیستم گرمایش ایستا است که از دیواری رو به جنوب تشکیل می شود که از مصالح سنگین بنایی دیوار ترومب یا از ظروف پر از آب دیوارآبی ساخته شده است.در سطح بیرونی این دیوار ، از شیشه استفاده می شود تا نور خورشید را بداخل هدایت کرده و از دفع حرارت در شب بکاهد.
.3-7 فضای خورشیدی
نوعی سیستم گرمایش ایستا است که از اتاقی شیشه ای - شبیه به گلخانه یا آتریوم و پاسیو واقع در ضلع جنوبی یک ساختمان استفاده می کند و به نوعی توسط یک دیوار مشترک، از دیگر فضاهای ساختمان متمایز می شود.
.4-7 چرخه جابجایی هوا
نوعی سیستم گرمایش ایستا که از یک جمع کننده خورشیدی و یک جرم ذخیره حرارتی معمولا یک بستر سنگی تشکیل می شود که از فضاهای نشیمن جدا شده اند .در این سیستم، از هوا برای انتقال گرما از جمع کننده خورشیدی به گودال ذخیره ساز حرارتی و فضای نشیمن استفاده می شود - مور، 1382 ،ص - 203
