بخشی از مقاله
چکیده
درحال حاضر در کشور ایران حدود چهل درصد از کل مصرف انرژی مربوط به بخش ساختمان میگردد که مقدار قابل توجهی از آن صرف گرمایش و سرمایش آن میشود درنتیجه علاوه بر مصرف بیرویه سوختهای فسیلی، آلودگی محیط زیست را نیز بهمراه دارد. دراین مقاله جهت صرفه جویی در مصرف سوخت وکاهش مشکلات زیست محیطی با ارائه ایده استفاده از انرژی خورشیدی جهت به حرکت درآوردن خود به خودی هوای سرد در داخل ساختمان توسط دودکش خورشیدی و استفاده ازگرمای نهان تبخیر آب که در محل ورود هوا به داخل ساختمان انجام میگیرد.
بدون استفاده از نیروی محرکه یا مصرف سوختهای فسیلی می توان در مناطق گرم و خشک در تابست ان محیطی مطبوع با دمای مناسب و رطوبت لازم طبق استانداردهای تهویه مطبوع فراهم نمود برای این منظور با معرفی ناحیه محاسباتی به صورت دو بعدی و بکارگیری معادلات حاکم بر جریان مغشوش و اعمال روشهای عددی مناسب نتایج مطلوبی حاصل شده ، که صرفه جویی در مصرف انرژی را بهمراه دارد.
1 مقدمه
دورنمایی از اتمام ذخایر فسیلی جهان در طی چند دهه آینده و همچنین موضوع جهانی شدن و به دنبال آن افزایش رقابت بین کشورهای جهان باعث شده است تا بهینه سازی مصرف انرژی، بعن وان یک سیاست استراتژیک از سوی اقتصادانان و دولتمردان کشور های جهان مطرح گردد و با اختصاص بودجه هایی که صرف تحقیقات و پژوهش در زمینه جایگزین کردن انرژی های نو به جای سوخت های فسیلی می شود، هر ساله روش های جدیدی برای بهینه سازی انرژی در جهان مطرح می شود.
در سالهای اخیر، بحث استفاده از انرژی های نو جهت گرمایش و سرمایش ساختمان، نظر مهندسین و معماران را به خود معطوف ساخته است با توجه به این موضوع که بخش وسیعی از کشور در ناحیه آب و هوایی گرم قرار دارد اجرای روش های مناسبی جهت کاهش هزینه های سرمایش ساختمان قابل تأمل است. با توجه به اقلیم بیابانی شهرهای کویری نظیر یزد و داشتن تابستانهای طولانی و گرم و خشک، بکارگیری اصول بهینه سازی انرژی در ساختمان ضروری است.
مقاله حاضر، به طراحی یک فضای مسکونی با سیستم سرمایشی طبیعی - استفاده از گرمای نهان تبخیروخورشید - درشهرهای کویری می پردازد1]و.[2 نتایج جالب بدست آمده حاکی از آن است که می توان هزینه اولیه جهت بکار بستن اصول بهینه سازی انرژی در ساختمان را، در سالهای بعد از طریق کاهش هزینه در مصرف سوخت و یا برق جبران نمود و با دیدی حساب شده، می توان ساختمان سازی متکی به رعایت اصو ل بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان را، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه دانست.
گرمای طاقت فرسای تابستان در مناطق کویری ایران و عدم دسترسی راحت به منابع انرژی ناشی از سوختهای فسیلی در گذشته باعث شده که انسان به فکر تهویه طبیعی و خودبخودی ساختمانها بدون استفاده از انرژی های فسیلی بیفتد . در این راستا بناهای برج مانند باریک وبلند چهار پهلو وشش پهلو یا هشت پهلو به نام بادگیر[2]با کانال های مرطوب زیرزمینی را ساخته است. بادگیرها بر فراز بامها احداث می شوند که در عین زیبایی و زینت بخشیدن به ساختمان نقش تهویه خودبه خودی فضای داخل ان را نیز به عهده دارند .
مکش بادگیرها باعث شده مطابق شکل - 1 - هوا از کانالهای مرطوب وارد ساختمان گردد و محیطی خنک و مطبوع بوجود آید. امروزه به دلیل مصرف بی رویه سوختهای فسیلی وافزایش چشمگیر آلودگی محیط زیست فکر بازسازی واحیا و برطرف نمودن معایب بادگیرهای سنتی معقول ومنطقی به نظر می رسد. از طرفی در این مناطق تعداد ساعات آفتابی در طول سال زیاد بوده میتوان از این تابش خورشید به عنوان یک منبع انرژی پاک استفاده نموده و با احداث دیوارهای ترومبی یا دودکش خورشیدی جریان خودکار هوا را داخل ساختمان برقرار نماییم.
با پاشش آب در هوا همزمان با تبخیر آن چون یک پدیده گرماگیر می باشد هوا سرد شده با هدایت آن به داخل فضای مورد نظر می توانیم سرمایش مورد نظر را تامین نماییم. در داخل دودکش خورشیدی باگرم شدن هوا شناوری مثبت بوجود آمده ، هوا به سمت بالا به حرکت در می آید و با مکشی که ایجاد می کند مطابق شکل - 1 - میتوانیم فضای مطبوع و راحتی را در داخل از نظر دما و رطوبت بوجود آوریم.[3]
در این مقاله در نظر است به روش عددی ضمن بکارگیری معادلات حاکم بر حرکت سیال درحالت دوبعدی ودائم، نقش سرمایش تبخیری ناشی از اضافه نمودن پاشش آب در مسیر حرکت هوا وکاهش دما و افزایش رطوبت مطالعه گردد و تاثیر دودکش خورشیدی و دبی هوای در گردش ایجاد شده توسط آن مورد ارزیابی قرار گیرد و سرانجام با ارائه راهکارهای مناسب زمینه استفاده این روش در معماری جدید فراهم شود .گفتنی است در این راستا مقدار قابل توجهی در مصرف انرزی صرفه جویی به عمل می آید.
-1-2 معادله بقائ جرم
Sm عبارت چشمه می باشد که ازجریان اصلی حذف یا اضافه می گردد و در ارتباط با پدیده تبخیر آب یا چگالش آن می باشد.[4] در رابطه فوق ρ جرم حجمی هوا می باشد که در ورود کمترین مقدار را دارد و با پاشش آب داخل آن افزایش میابد و باعث سنگین شدن آن می گردد ، این پدیده مطلوب بوده ، یک نوع شناوری منفی ایجاد گردیده، باعث می گردد هوای سنگین به سمت پایین به حرکت در آید. با محاسبه رطوبت مطلق و همچنین فشار کل و فشار جزئی بخار آب و هوای خشک در هر گره ، جرم حجمی کل ویا جزء های بخار آب وهوای خشک قابل محاسبه می باشد.
-3 معرفی روش عددی انتخاب شده،شبکه محاسباتی وشرایط مرزی
جریان در داخل حجم کنترل مغشوش وبر اساس مدل k- با الگوریتم Simple حل گردیده است.نرم افزار مورد استفاده FLUENT 6.3 بوده که شبکه انتخابی وشرایط مرزی براساس شکلهای - 1و - 2 می باشد. مطابق شکل - - 1 برای کل دیواره ها انتقال حرارت با محیط صفردر نظر گرفته شده و درداخل دودکش خورشیدی دیواره سمت راست باحرارت ثابت350 وات بر متر مربع در تابستان ودیواره سمت چپ - شیشه - میزان انتقال حرارت با محیط منظور شده است.
در مورد شبکه انتخابی به گونه ای اندازه ها وتعداد گره ها انتخاب شده است که حل مستقل از شبکه گردد ودقت محاسبات تا0/000001 درنظر گرفته شده است. زمان اجرای برنامه برای رسیدن به دقت فوق باتوجه به گستردگی شبکه - شکل - 2 وریز بودن ابعاد آن بایک کامپیوتر معمولی طولانی بوده وحدود 2 ساعت برای هراجرا می باشد.
