اجرای طرح خورشیدی passive در پروژه های ساختمانی

منظور از “انرژی خورشیدی passive ” ، عبارت است از جمع آوری و توزیع انرژی حاصل از نور خورشید با استفاده از ابزارهای طبیعی است. مفهوم ساده و فرایندی اجرای سیستم های انرژی خورشیدی passive ، ایجاد ساختمان هایی است که انرژی حاصل از نور خورشید را بشکل گرما، روشنایی، توان مکانیکی و برق در محل زندگی در دسترس قرار میدهد.

انرژی خورشیدی passive بر پایه خورشید استوار است. هنگامی که تابش خورشید به سطح زمین میرسد، اشعه های آن می توانند جذب، منعکس و یا منتقل شوند. مواد شفاف، تابش خورشید را عبور می دهند، اما در عین حال، آنها را پخش میکنند.

همه مواد، به یک اندازه نور خورشید را جذب نمیکنند. به عنوان مثال، یک سطح براق، تابش را در مقادیر بالاتری نسبت به سطح مات بازتاب میدهند. به طور مشابه، سطوح کدر، گرما را نسبت به سطوح روشن، بیشتر جذب می کنند. برخی از سطوح تابش را انتقال داده و همزمان آنرا ذخیره میکنند، این همان چیزی هست که ما آنرا به عنوان “اثر گلخانه ای” می شناسیم. در چنین سیستمی، گرمای حاصل از خورشید، ذخیره و برای مدت طولانی حفظ میشود.

سیستم passive چیست؟

سیستم های passive “انرژی را بشکل طبیعی و غیر مکانیکی جذب و منتقل میکنند”. مصالح ساختمانی (بتن، آجر، سنگ) و آب (دیوار آب، حوضچه های سقفی) دو نوع رایج برای جذب و ذخیره سازی انرژی نور خورشید هستند. پیکربندی سیستم های passive به سه روش انجام پذیر هست:

  •  مستقیم، direct gain
  • غیر مستقیم indirect gain
  • تفکیکی. isolated gain

روش مستقیم زمانی میباشد که ساختمان با استفاده از تابش نور مستقیم خورشید به سطح ( مثلا نمای شیشه ای)، انرژی را جذب و گرم میشود.

استفاده غیر مستقیم حالتی است که نور خورشید به یک سطح فرعی تابیده، جذب شده، تبدیل به انرژی حرارتی شده و سپس به فضا داخلی ساختمان منتقل شود. به عنوان مثال، دیوار سنگی نور خورشید را جذب و آنرا بشکل گرما به فضای داخلی انتقال می دهد. گلخانه ها، ترکیبی از سیستم های مستقیم و غیر مستقیم هستند، زیرا آنها به طور مستقیم نور خورشید را جذب می کنند و در عین حال، این انرژی را به بخشهای مجاور منتقل کرده و موجب بهره غیر مستقیم می شوند.

استفاده تفکیکی، حلقه جمع آوری طبیعی است که شامل استفاده از مواد جاذب انرژی میباشد. این مواد شامل یک مخزن ذخیره سازی گرما، یک جمع کننده انرژی از جنس فلز، آب، هوا و ذخیره سازی سنگی هستند. جریان طبیعی زمانی اتفاق می افتد که آب درون ظرف توسط نور خورشید گرم شود، به بالا حرکت کرده و وارد مخزن ذخیره سازی می شود.

طراحی سیستم خورشیدی Passive ( مختص نیمکره شمالی)

۱ – موقعیت نسبت به خورشید: جذب بهینه نور برای سیستم خورشیدی بسیار مهم است، به همین دلیل سازه باید به گونه ای ساخته شود تا در تابستان و زمستان به طور حداکثری از خورشید بهره مند شود.

۲- طراحی سازه: جهت و شکل کلی می تواند تعیین کند که چه مقدار نور خورشید به فضای داخلی منتقل شود. ساختمانی که در امتداد شرقی-غربی بنا شده، در فصل زمستان، بیشترین جذب نور خورشید را از سمت جنوبی دارد.

۳- توجه به سمت شمال ساختمان: از آنجایی که خورشید، بطور مستقیم، تابشی را از سمت شمالی دریافت نمی کند، معماران میتوانند ارتفاع دیوارهای شمالی را کوتاه بگیرند تا موانع سمت شمالی مقابل نور را به حداقل برسانند. علاوه بر این، رنگ آمیزی دیوار جانبی با رنگهای روشن میتواند به انعکاس نور خورشید کمک نماید.

۴- اتاقهای داخلی: با قرار گیری اتاقها در قسمت جنوب شرقی، جنوب یا جنوب غربی، حداکثر جذب گرمایی و نور ایجاد خواهد شد. بخشهایی که نیاز به گرمایش یا نور کمتری دارند از قبیل راهروها یا اتاقهای هوشمند میتوانند در سمت شمالی قرار بگیرند.

۵- محل قرارگیری پنجره: قرار دادن پنجره های بزرگ در بخشهای جنوبی ساختمان، حداکثر انتشار خورشید را به فضای داخلی ایجاد میکند. چون دریافت انرژی گرمایی خورشید در بخش شمالی کم میباشد، در نمای شمالی باید از پنجره های نسبتا کوچکتر استفاده نمود.

۶- ورودی: در هنگام باز شدن درب در طول زمستان، برای جلوگیری از ورود هوای سرد به داخل ساختمان، درب ورودی در سمت مخالف وزش باد باید قرار گیرد. و یا اینکه از یک درب شیشه ای قبل از درب ورودی استفاده شود.

۷- انتخاب مواد: در جدول زیر درصد جذب انرژی هر ماده نشان داده شده است.

ظرفیت گرمایی مواد مختلف

۸- انتخاب سیستم: هر پروژه دارای الزامات طراحی خاصی میباشد، به همین دلیل است که پروژه های مختلف نیاز به سیستم های مختلف دارند. اغلب، برخی از سیستمهای passive  مناسب نمیباشند، مانند داشتن نمای شیشه ای بزرگ در ساختمانی که توسط ساختمان های بلند دیگر احاطه شده است. در چنین مواردی، بهترین راه حل، پیاده سازی سقف شیشه ای بر روی سقف است.

۹- نمای شیشه ای/ پنجره های خورشیدی: نمای شیشه ای سمت جنوبی و پنجره های بزرگ، بیشترین مقدار تابش خورشیدی را به فضای داخلی منتقل می کنند. توصیه میشود که در مناطق سردسیری، برای هر یک مربع مربع از سطح داخلی ساختمان، بین ۰٫۱۹ تا ۰٫۳۸ متر مربع شیشه در سمت جنوبی قرار داده شود. و به همین ترتیب، برای  آب و هوای معتدل، ۰٫۱۱ تا ۰٫۲۵ متر مربع شیشه در بخش جنوبی برای هر یک مترمربع از سطح زمین توصیه میشود.

 

۱۰- پنجره های سقفی: در مواردی که ایجاد یک نمای شیشه ای امکان پذیر نباشد، میتوان با ایجاد یک پنجره شیشه ای سقفی توزیع مستقیم نور خورشید را در فضای داخلی ایجاد کرد.

 

۱۱- ذخیره انرژی در مصالح ساختمانی: توصیه می شود که دیوارها حداقل با ضخامت ۱۰ سانتیمتر ساخته شوند تا از نوسانات دما در محیط داخلی جلوگیری شود. رنگ روشن دیوارها، کف تیره و همچنین پنجره های کوچک، اجازه می دهد تا نور بیشتری در فضا داخلی پخش شود.

۱۲- دیوار آبی داخلی: هنگام استفاده از دیوار آبی در داخل ساختمان، اطمینان حاصل شود که دیوار در مکانی قرار دارد که در فاصله زمانی ۱۱ صبح تا ۳ بعد از ظهر، در معرض نور خورشید میباشد. با انتخاب دیوار تیره رنگ، میزان جذب نور خورشید افزایش می یابد.

۱۳- دیوارهای حرارتی (ترومب): همانند اصول گلخانه ای، دیوارهای ترومبT  لایه خارجی دیوار ساختمان است که در معرض تابش مستقیم آفتاب قرار دارد که  حرارت را در طول روز جذب می کند و آنرا به آرامی در طول شب آزاد میکند. این دیوارها اغلب از سنگ و شیشه ساخته می شوند.

۱۴- ابعاد دیوار: اندازه مناسب دیوار حرارتی، امکان ذخیره بیشتر گرما در طول زمستان را ممکن میسازد. بهتر است به ازای هر مترمربع از سطح داخلی ساختمان از ۰٫۴۳ تا ۱ متر مربع دیوار دو جداره حرارتی استفاده شود. و در آب و هوای معتدل نیز، به ازای هر مترمربع از سطح داخلی ساختمان از ۰٫۲۲ تا ۰٫۶ متر مربع دیوار حرارتی استفاده شود.

ضخامت دیوار، جنس مواد و رنگ نهایی، میزان کارائی دیوار حرارتی را تعیین میکند. بهتر است برای ایجاد بهترین دیوار ترومب، یک رنگ تیره در سمت رو به خورشید انتخاب شود و در قسمتهای بالا و پایین دیوار، به منظور افزایش کارایی، سیستم ونت اضافه گردد و صفحاتی روی این دریچه قرار گیرد تا از جریان هوای معکوس جلوگیری شود.

۱۵- گلخانه مجاور: نحوه استفاده موثر از  “گلخانه مجاور” کمی پیچیده است؛ زیرا انرژی منتقل شده به ساختمان ابتدا از این ساختار عبور می کند؛ بنابراین، ابعاد گلخانه باید به درستی محاسبه شود. توصیه میشود که در آب و هوای سرد، برای هر یک متر مربع از مساحت ساختمان، از ۰٫۶۵ تا ۱٫۵ مترمربع شیشه دوجداره در بخش جنوبی استفاده شود. و در هوای معتدل، برای هر یک متر مربع از مساحت ساختمان، از ۰٫۳۳ تا ۰٫۹ متر مربع شیشه استفاده شود.

 

۱۶- گلخانه مستقل: از آنجایی که در ساخت گلخانه ها از شیشه یا سایر مواد نیمه شفاف استفاده میشود، نور خورشید به کل فضای داخلی منتقل میشود؛ با این حال، در سمت شمالی گلخانه، خورشید کمتر از بقیه جهات دریافت خواهد شد. بهتر است که طول آن در امتداد شرق-غرب بیشتر شود و در دیواره های شمالی آن، از رنگهای روشن استفاده شود تا نور خورشید را به داخل بازتاب دهد. برای جلوگیری از نوسانات دمای داخلی در گلخانه، دیواره آبی در داخل آن میتوان اجرا کرد.

۱۷- حوزچه آب سقفی: ابعاد استخر سقف بستگی به این دارد که آیا برای گرمایش استفاده خواهد شد یا خنک کردن. و بر اساس آن، نوع مواد و نوع عایق انتخاب میشود.

در حوضچه های آب سقفی نیاز به توجه بیشتری به جزئیات وجود دارد چرا که به ساختار ساختمان و سقف بستگی دارد. سقف باید توسط مواد ضد آب یا کف بتنی حفاظت شود و تا آنجا که ممکن است گرما را جذب نماید. این حوضه می تواند دارای عمق ۱۵ تا ۳۰ سانتیمتر باشد و از مواد تیره رنگی ضد آب و پوشش شفاف ساخته شود. برای کاهش خطر نشت آب و افزایش بهره وری، بهتر است، برای صفحات عایق از مواد انعکاسی بزرگ استفاده شود.

 

۱۸- عایق متحرک: مواد شیشه ای و شفاف، بیشترین مقدار نور خورشید را در فضای داخلی در دسترس قرار می دهند. با این حال، بدلیل مشابه، در شب هنگام باعث هدر رفت نور و گرمای داخلی به بیرون میشود. پوشاندن صفحات شیشه ای با عایق حرارتی متحرک باعث کاهش میزان تلفات گرمایی در شب می شود.

۱۹- بازتابنده ها: گاهی اوقات داشتن نمای بزرگ شیشه ای بخشی در طراحی منظور نمیگردد، در چنین مواقعی اضافه کردن بازتابنده ها باعث افزایش مقدار نور خورشید در فضا می شود. توصیه میشود که برای بخشهای عمودی، از یک بازتابنده افقی که ابعاد آن تقریبا هم عرض و  یک تا دو برابر ارتفاع باز شدن شیشه، استفاده شود. برای سقفهای شیبدار جنوبی، منعکس کننده ها باید در بالای پنجره و در زاویه شیب تقریبا ۱۰۰ درجه قرار گیرد. ابعاد بازتابنده برابر با ابعاد نورگیر میبایست باشد.

۲۰- سایه: کنترل مقدار و مسیر ورودی نور خورشید به فضای داخلی بسیار مهم است. از وارد شدن نور خورشید به اتاق هایی که نیاز به نور ندارند، جلوگیری شود. برای ایجاد سایه جنوبی، از یک صفحه افقی استفاده میشود. سایه ها باید به اندازه تقریبا یک چهارم ارتفاع پنجره در عرض های جنوبی و نصف ارتفاع در عرض های شمالی باشد.

 

۲۱- عایق حرارتی بیرونی: اگر دیوارهای بیرونی به عنوان دیوارهای حرارتی مورد استفاده قرار گیرند، صفحه های عایق باید در قسمت بیرونی قرار گیرد تا جلوی هرگونه هدررفت انرژی را بگیرید.

 

نکات مهم دیگر

ذخیره سازی انرژی در روزهای ابری: مناطق ابری نیاز به سیستم های خورشیدی passive دارند. نمای شیشه ای در بخش جنوبی، اجرای دیواره آبی بزرگتر (درصورت امکان بصورت چند قطعه)، و همچنین ضخامت بیشتر دیوارهای منجر به جذب بیشتر انرژی خورشید در فضای داخلی میشود.

خنک کاری در تابستان: تاکید بر استفاده از سیستم های خورشیدی passive، بدون در نظر گرفتن نحوه خنک کاری در تابستان، باعث جذب و حفظ گرما و نور زیاد در فضای داخلی در زمستان میشود. استفاده از رنگ روشن در قسمت سقف، بکاربردن تهویه در شب و بسته نگه داشتن ساختمان در طول روز، بعضی از روش های ساده ای است که می توان برای خنک سازی ساختمان در تابستان انجام داد.

 

 

لینک:

https://www.archdaily.com/900418/how-to-implement-passive-solar-design-in-your-architecture-projects

 

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس



ارسال