بررسی کاربرد انرژي خورشیدي در ساختمان هاي سبز

چکیده

امروزه یکی از مهم ترین عواملی که می تواند همزمان مروزه با توجه به رشد جمعیت در دنیا، شاهد رشد بخش صنعت هستیم.خصوصاً صنعت ساخت و ساز ساختمان، پس از یک طرف با افزایش مصرف سوخت مواجه هستیم که نتیجهي آن تولید غیر قابل کنترل آلاینده هاي زیست محیطی ساختمانی است و از سوي دیگر، عدم رعایت استاندارد ها و عدم وجود عایق در بسیاري از ساختمان ها منجر به افزایش مصرف سوخت شده که این افزایش در مصرف سوخت ناشی از نقص فنی ساختمان ها و لوازم خانگی است و شرایط فعلی افزایش مصرف سوخت را بدتر کرده است. به همین دلیل در سال هاي اخیر محققین موفق به حل بسیاري از مشکلات موجود به کمک انرژي خورشیدي و دستیابی به نتایج مطلوب آن، شدهاند. در این بررسی، عوامل مهمی همچون عدم تولید گازهاي گلخانه اي، کاهش سوخت مصرفی معمولی، دوستی با محیط زیست و استفاده از انرژي پاك و امن میتواند به عنوان دلیلی بر توجیه کاربرد انرژي خورشیدي در صنعت ساخت و ساز ساختمان در نظر گرفته شود.(ساختمان هاي خورشیدي).

مقدمه

مصرف و اتلاف انرژي در بیشتر ساختمان هاي موجود فراتر از حد مجاز است که این نتیجهي عدم رعایت قوانین موجود و کدهاي حرفهاي است. تقریباً تمامی ساختمان هاي موجود در کشور ها براي غلبه بر گرما و سرما در فصول مختلف سال از سوخت فسیلی بهره میبرند و عدم استفاده از پنجره هاي ایزوله و دو جداره و درزگیر ها و جهت نامناسب ساختمان، مصرف سوخت فسیلی را بالا برده و متناسب با آن شاهد افزایش آلاینده ها و آلودگی هوا هستیم که از نظر اقتصادي، دولت متحمل هزینه هاي سنگین خواهد شد.با این حال جامعهي پیشرفته نیاز به استفاده از انرژي هاي پاك و تجدیدپذیر طبیعی را دارد، خصوصاً در صنعت ساخت و ساز ساختمان و این صنعت را در دستیابی به توسعهي پایدار بسیار مهم میداند.با توجه به خواص ویژهي انرژي خورشیدي همچون درجه خلوص، ایمنی بالا، بهاي بسیار پایین و قابلیت اطمینان، این انرژي به عنوان یکی از راه حل هاي مناسب براي این منظور استفاده می شود

2. استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان

انرژي خورشیدي از انرژي هاي تجدید پذیر به حساب می آید.به این معنا که مخازن بکر آن را می توان مورد استفاده قرار داد.استفاده از انرژي خورشیدي در سیستم هاي فعلی که از سوخت هاي فسیلی استفاده می کنند، باعث کاهش دي اکسید کربن و دیگر آلاینده ها و هزینه شده و وابستگی به سایر کشورها را کاهش می دهد.به علاوه استفاده از انرژي خورشیدي باعث کاهش خطرات حاصله از مسمومیت با گاز(خفگی) و انفجار شده و باعث صرفه جویی در مصرف گاز، برق و پرداخت قبوض انرژي هاي دیگر می شود.احتمالات استفاده از انرژي خورشیدي تابعی از مناطق مختلف آب و هوایی هستند که بررسی چنین فاکتورهایی همچون ویژگی هاي تابش خورشید، میزان بارندگی، رطوبت، شرایط دما، مقدار و شرایط وزش باد و ویژگی هاي عایق بندي ضروري می باشد.در یک منطقه ي خورشیدي، روش طراحی آن براي به حداقل رساندن میزان اتلاف گرما و استفاده ي بهینه از انرژي حاصله بسیار مهم است.(2-1) مفهوم ساختمان سبز ترکیبی از یک ارتباط قوي بین ساختمان و تحقیقات در زمینه ي انرژي در سراسر جهان است.چشم انداز ساختمان هاي سبز مثال هایی از کاربرد اکولوژي هستند که طراحان اصول اکوسیستمی، تاثیرات معماري، ساختار وسازماندهی آن را به حساب می آورند.طراحان با توجه به این مفاهیم، روش ها و کلام موجود در طبیعت، در موقعیت خلق یک معماري که برطبق آن اساساً یک سیستم طبیعی درگیر است، قرار دارند (3).به عبارتی براي کاهش مصرف سوخت در ساختمان هاي سبز ، استفاده از انرژي تجدیدپذیر همچون انرژي باد و خورشیدي و انرژي حاصله از گرماي هسته ي درونی زمین داراي اهمیت بالایی بوده و پیشنهاد میشود.انرژي خورشیدي با داشتن درجه خلوص، فراوانی ودسترسی آسان به طور گسترده به حساب می آید.شکل 1 نماي بیرونی یک ساختمان خورشیدي را نشان می دهد.

شکل.1نماي بیرونی یک ساختمان خورشیدي(4)

3. روش های دریافت انرژی خورشیدی توسط ساختمان ها

دریافت انرژي خورشیدي توسط ساختمان ها به طور طبیعی متاثر از روش فعال و غیرفعال میباشد.
الف)سیستم غیرفعال
در این سیستم به طور طبیعی گرماي ساختمان مد نظر است و به کمک عوامل طبیعی همچون نور خورشید است که نور خورشید باعث کاهش مصرف سوخت فسیلی میشود.در این سیستم دریافت و ذخیرهي انرژي خورشیدي به روش طراحی ساختمان بستگی دارد.روش هاي غیرفعال گرمایش خورشیدي عبارتند از :
1)روش مستقیم (نور خورشید مستقیماً از طریق پنجره وارد ساختمان میشود).شکل 2 و شکل 3
نمایی از این روش را نشان میدهند.
2)روش غیرمستقیم (دیوارهي ساختمان انرژي خورشیدي را ذخیره میکنند(دیوار thrombus (و دیوار آبی)
3)استفاده از گلخانهي مجاور که در شکل 4 نشان داده شده است.
4)وجود استخر یا حوخچه بر روي ساختمان که این ویژگی در شکل 5 نمایان است.

ب)سیستم غیرفعال
این سیستم از ذخیرهي انرژي خورشیدي استفاده میکند که انواع آن آبی-گرمایی و فوتوولتائیک هستند.در شکل 6 نشان داده شده است.

شکل.6نمایی از یک ذخیره ساز نوع آبی-گرمایی

4. کاربرد انرژی خورشیدی در ساختمان ها

با توجه به نتایج حاصله، ذخیره کننده ها قابل نصب و استفاده در بالکن ها، نورگیرها و در کنار سقف خانه ها(که سیستم خورشیدي بخشی از طراحی ساختمان است.به کمک این سیستم تقریباً حدود 70 درصد انرژي سالانه¬ي ساختمان، تحت شرایط آب و هوایی مختلف تامین می شود. شکل 7 نمایی از این ذخیره ساز را نشان می دهد که در نورگیر خانه نصب شده است.

شکل.7تصویري که استفاده از ذخیره ساز را در نورگیر نشان میدهد

انرژي خورشیدي اغلب براي تامین آب گرم مصرفی، سرمایش و گرمایش مورد نیاز و نور مورد استفاده واقع میشود.شکل 8 نمایی از لوله هاي گرمایش را نشان می دهد که در کف ساختمان تعبیه شدهاند و گرماي حاصله از انرژي خورشیدي را ارائه میدهند.

شکل.8 نمایی از لوله هاي گرمایشی واقع در کف ساختمان را نشان می دهد

بحث و نتیجه گیری

با توجه به این که انرژي خورشیدي گازهاي گلخانه اي و دیگر آلاینده ها را ایجاد نمیکنند و بادر نظر گرفتن میزان ایمنی، درجه خلوص، فراوانی و دسترسی آسان و همچنین توجیه اقتصادي و تجدیدپذیري آن، با استفاده از این انرژي سبز و بررسی مشکلات موجود، یک گام بیشتر به سوي توسعه اي پایدار برداشته میشود.امیدواریم که با تصویب سیاست هاي جدید از سوي دولت، شاهد توسعه و ارتقا ساختمان خورشیدي در آیندهاي نزدیک باشیم.