بخشی از مقاله
چکیده
از آنجا که منبع سوخت های فسیلی رو به اتمام می باشند لازم است که انرژی های طبیعی چون باد و خورشید ، جایگزین سوخت های فسیلی شوند. سیستم های خورشیدی می توانند انرژی خورشیدی را به انرژی های لازم برای مصارف برق خانگی ، گرمایش ، سرمایش و تأمین آب گرم مورد نیاز تبدیل کنند ، که این شیوه ی بهره گیری از انرژی خورشیدی بیش از همه متوجه بخش معماری بوده و طراحی ساختمان های خورشیدی اقدامی مهم در جهت توسعه پایدار خواهد بود.
در این مقاله طراحی خانه خورشیدی و طرز استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش مورد بررسی قرار گرفته تا بتوان از آن به عنوان راهکاری در جهت تحقق اهداف پایداری در ساختمان های امروزی استفاده نمود.
مقدمه
خورشید عامل ومنشا انرژیهای گوناگونی است که در طبیعت موجود است از جمله : سوختهای فسیلی که در اعماق زمین ذخیره شده اند ، انرژی باد ، رشد گیاهان که بیشتر موجودات برای بقا خود از آن استفاده میکنند. مواد آلی که قابلیت تبدیل به انرژی حراراتی و مکانیکی را دارند ، امواج دریا ها ، قدرت حزر و مد که بر اساس جاذبه و حرکت به دور خورشید و ماه حاصل میشود، اینها همه نمادهایی از انرژی خورشیدی هستند. خورشید یکی از دو منبع مهم انرژی است که باید به آن روی آورد زیرا به فن آوری های پیشرفته و پر هزینه نیاز نداشته و میتواند به عنوان یک منبع مف ید و تامین کننده انرژی در اکثر نقاط جهان بکار گرفته شود.
بر خلاف بعضی از انرژیها مثل انرژی هسته ای اثرات نامطلوبی از خود بر ج ای نمیگذارد و خطرناک نیست.برای کشورهایی که فاقد منابع انرژی زیرزمینی هستند ، مناسبترین راه برای دستیابی به نیرو و رشد و توسعه اقتصاد ی هستند. امروزه استفادهازانرژِی خورشیدی بهر شکلی مطلوب میباشد ولی امکانات اقتصادی طرحهای مختلف باید دقسقا محاسبه شود .
بهره گیری از انرژی خورشیدی برای گرم کردن منازل ، از لحاظ فن آوری امکان پذیر میباشد. از نظر اقتصادی نیز به علت افزایش روز افزون قیمت سوخته ای فسیلی و سایر منابع انرژی و تلاش متخصصین در کاهش هزینه ،محققین و دانشمندان را به تغیب استفاده از انرژی خورشیدی بیش از پیش تشویق نموده است. در میان استفاده از انرژی خورشیدی در سیستم گرمایش و سرمایش ساختمانها میتواند در بسیاری از جهات مفید واقع بشود و باعث صرفه جویی بسیار زیادی در استفاده از انرژیها بشود.بطوریکه استفاده از این سیستم باعث صرفه جویی 50 درصد انرژی میشود.
استفاده از انرژی خورشیدی در صورت بومی شدن فناوری استفاده از آن می تواند در استقلال صنعتی کشور نقشی ارزنده ایفا نماید . علاوه بر آن به دلیل موقعیت جغرافیایی ایران امکان خودکفایی کشور در زمینه انرژی نیز فراهم است . ترویج استفاده از انرژی خورشیدی می تواند زمینه ساز تولید شغل نیز در بسیاری زمینه های تولید مصالح، ساخت دستگاهها، احداث سیستمهای انتقال، و سایر زمینه های مربوطه گردد و نه تنها به نیروی کار نیمه ماهر نیاز دارد که برای متخصصین نیز تولید شغل خواهد نمود. استفاده از انرژی خورشیدی گامی مؤثر در جهت موضوع بحث این نوشتار در تقلیل و حذف استفاده از انرژی فسیلی در ساختمان و در نتیجه کاهش آلودگی می باشد.
روش تحقیق
روش تحقیق در این مقاله از نوع توصیفیBتحلیلی و جمع آوری اطلاعات به شیوه ی کتابخانه ای بوده است.
راهکارهای استفاده از سیستم خورشیدی
الف - شیمی خورشیدی : در این روش با تابش خورشید بر سطح زمین و ایجاد عمل فتوسنتز در گیاهان و تبدیل دی اکسید کربن به اکسیژن و تولید مواد غذائی در زمین ،عامل بقاء برای انسان و سایر جانداران میشود.
ب - برق خورشیدی : با استف اده از مبدلهای خورشید ی به انرژی الکتریسیته تبدیل میشود که بیشتر قدرت سفینه های فضایی و قمرهای مخابراتی و سایر دستگاههای الکتریکی در زمین تامین میگردد.
ج - گرما خورشیدی : با استفاده از انواع کلکتورهای و تولید انرژی حرارتی ، جهت تامین آبگرم مصرفی ، حرارات مرکزی و تهویه مطبوع ساختمانها ، و ... تامین میشود و به نسبت 2 روش قبلی کاربرد وسیعی دارد.
انواع سیستمهای خورشیدی
الف - سیستم فتوبیولوژی : در این سیستم عمل فتو سنتز در گیاهان انجام میشود که با استفاده ازانرژِی خورشیدی گیاهان تشعشع خورشید را جذب کرده و با کمک آن گاز کربنیک آب را به مواد قندی تبدیل میکند.
ب - سیستم شیمیائی : در این سیستم از تشعشع خورشید در عملیات شیمیایی استفاده میشود و در بعضی مواقع از حرارت خورشید به عنوان یک منبع حرارتی بهره گیری شده و عملیات شیمیایی انجام میگیرد.
ج - سیستم فتوولتائیک : سیستمی است که در آن انرژی خورشید بدون بهره گیری از مکانیزمهای متحرک و شیمیائی ، به انرژی الکتریکی تبدیل میشود، 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
انرژی تجدیدپذیر چیست؟
انرژی تجدیدپذیر عبارت از هر نوع منبع انرژی است که بدون آنکه مخازن تأمین کننده آن رو به زوال روند، مورد استفاده قرار گیرد.
مزایا:
•انرژی تجدیدپذیر به هیچ عنوانCO2 ویا سایر گازهای آلاینده و مضر برای اتمسفر را تولید نمی کند.
•انرژی های تجدیدپذیر زباله و بقایای مشکل آفرین تولید نمی کنند.
•این انرژی ها پایان ناپذیرند.
•انرژی تجدیدپذیر را می توان به طور منطقهای و محلی تولید نمود.
•این انرژی باعث قطع وابستگی می شود.
استفاده از انرژی خورشیدی در سرمایش و گرمایش ساختمانها
ساختمانها به 2 روش انرژی خورشیدی را دریافت میکنند : انفعالی - غیر فعال یا ایستا - و فعال.
در سیستم انفعالی کیفیت و چگونگی معماری ساختمان به دریافت و ذخیره انرژی خورشیدی بستگی دارد . در این سیستم گرم کردن ساختمان بطور طبیعی مثل خورشید انجام میگیرد یعنی بدون نیاز به سوختهای فسیلی یا دیگر سوختها .در روش فعال باید از گردآورهای خورشیدی و یک منبع انرژی دیگر جهت تهیه و انتقال سیال گرم شده به داخل ساختمان استفاده کرد.
طراحی خانه با سیستم غیر فعال خورشیدی
انرژی خورشیدی غیرفعال نقش مهمی را دراین استراتژی ایفا می کند . بطوری که علاوه بر کاهش هزینه های انرژی گرمایشی - سرمایشی خانه با طراحی خورشیدی غیرفعال؛ راحتی، آسایش، پایداری، جذابیت، تطابق محیطی و ... نیز به ساکنان آن اعطاء می شود . ذاتا اهداف کلی از اینچنین طراحی تطبیق پذیر با محیط به استفاده بهینه از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی با ریسک پایین نگهداری در سرتاسر عمر یک ساختمان برمی گردد.
نور خورشید قادر است علاوه بر تأمین مقادیر معتنابهی گرما، نور و سایه برای یک خانه طراحی شده خوب ، تهویه آن در تابستان را نیز ممکن سازد.
طراحی خورشیدی غیر فعال قادر است هزینه های انرژی گرمایش و سرمایش را کاهش، سر زندگی و نشاط فضایی را افزای ش داده و راحتی را بهبود بخشد .بطوری که در یک خانه خورشیدی ساخته شده با اصول صحیح، موارد زیر درآن به وضوح قابل مشاهده خواهد بود:
-1راحتی : خانه های خورشیدی در زمستان گرم و در تابستان خنک هستند.
- 2 اقتصادی بودن : صاحبان خانه برگشت سرمایه ممتازی را دریافت می کنند.
-3دوام و پایداری :خانه های خورشیدی معمولا از مصالح با عمر طولانی و هزینه نگهداری پایینی ساخته می شوند.
- 4 جذابیت : خانه های خورشیدی آکنده از نور هستند و خیل ی خوب ب ا خارج از منزل مرتبط می شوند.
- 5 تطبیق پذیری محیطی :خانه های خورشیدی استفاده موثر از منابع انرژی ما را باعث می شوند.
روشهای طراحی
طراحی خورشیدی غیر فعال ترکیبی از خصوصیات و ویژگیهای ساختمان را جهت کاهش یا حتی حذف نیاز ب ه سرمایش وگرمایش مکانیکی و نور مصنوعی روز هنگام بکار می بندد .طراحان و ساختمان سازان توجه ویژه ای به خورشید جهت کاهش نیازهای گرمایشی و سرما یشی دارند .لازم نیست طرح پیچیده و مبهم باشد ولی در عین حال دانش و آگاهی از هندسه خورشیدی ، تکنولوژی پنجره و اقلیم محل را می طلبد . در صورت وجود یک سایت ساختمانی مناسب می توان طراحی خورشید غیر فعال را در آنجا کامل کرد.
عموما روشهای گرمایش خورشیدی غیر فعال در یکی از 3 دسته بندی ذیل قرار می گیرند:
-1دریافت مستقیم -2دریافت غیر مستقیم -3دریافت ایزوله شده
دریافت مستقیم بواسطه تابش خورشیدی است که مستقیم به داخل نفوذ می کند و در فضاهای زندگی ذخیره می شود.
دریافت غیر مستقیم با بکارگیری 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 داخل منتقل می شود.
سیستمهای دریافت ایزوله نظیر فضای خورشیدی تابش خورشید را در یک محفظه ای که بطور انتخاب ی می تواند به بقیه فضاهای خانه باز یا بسته شود جمع آوری می کنند.
روشهای دریافت مستقیم طراحی خورشیدی غیرفعال
سیاستهای طراحی خورشیدی غیرفعال بواسطه موقعیت ساختمان و اقلیم منطقه تفاوت می کنند لیکن روشهای پایه ای یکسان می باشند . که از مهمترین آنها افزایش کسب حرارت خورشیدی در زمستان و کاهش آن در تابستان است.
تکنیک های ویژه عبارتند از:
-آغاز کار با بکارگیری استراتژی طرح مصرف انرژی بهینه -جهت دهی راستای محور طولی خانه به صورت شرقی / غربی.
-ساختن سایه اندازهای جبهه جنوبی به نحوی که سایه اندازی پنجره را در تابستان تامین و اجازه دریافت خورشیدی در زمستان را بدهند.
-افزودن جرم حرارتی در دیوارها یا کف ها به منظور افزایش ذخیره گرمایی و عدم پوشش آن با مبلمان -استفاده از تهویه طبیعی جهت کاهش یا حذف نیازهای سرمایشی
-استفاده از نور روز جهت تامین نور پردازی طبیعی
