ساختمان خورشیدی

17 بهمن 1400 | مهندس زهرا راستین

ساختمان خورشیدی غیرفعال ساختمانی است که با استفاده از عوامل موجود در محیط اطراف به ویژه حرکت خورشید طراحی و ساخته می شود. در صورت طراحی و ساخت بر اساس معیارهای ساختمان خورشیدی غیر فعال، ساختمان در زمستان های سرد گرم و در تابستان های گرم خنک خواهد بود. از انرژی حرارتی خورشید هم برای گرم کردن و هم برای خنک کردن سازه در یک طرح خورشیدی غیرفعال استفاده می شود؛ چنین سازه ای به گونه ای طراحی و ساخته می شود که در ماه های گرم تابستان در برابر تابش خورشید محافظت شود.

یک خانه خورشیدی غیرفعال که به خوبی طراحی شده باشد، ابتدا بارهای گرمایشی و سرمایشی را از طریق فن‌آوری‌های بازده انرژی کاهش می‌دهد، سپس از انرژی خورشیدی برای برآورده کردن کامل یا جزئی نیاز ها استفاده می‌کند. از آنجایی که خانه‌ های مدرن بار گرمایشی پایینی دارند، بسیار مهم است که از بزرگ‌کردن شیشه‌ های رو به جنوب اجتناب شود و اطمینان حاصل شود که در بهار و پاییز سایه کافی برای به حداقل رساندن گرمای بیش از حد و افزایش بارهای سرمایشی وجود خواهد داشت.

راه های پیاده سازی طراحی خورشیدی

برخی از راه هایی که به اجرای طراحی خورشیدی کمک می کنند عبارتند از:

- اولویت بندی بهره وری انرژی 

بهره وری انرژی، مقرون به صرفه ترین روش برای کاهش هزینه های گرمایش و سرمایش است. قبل از اینکه فناوری های خورشیدی را به طراحی خانه جدید یا خانه فعلی خود اضافه کنید، متخصصان ساختمانی را انتخاب کنید که در مورد طراحی و ساخت خانه های کم مصرف آگاه هستند و با آنها برای بهبود بهره وری انرژی خانه خود همکاری کنید. اگر در حال مدلسازی مجدد یک خانه موجود هستید، اولین قدم این است که انرژی خانه را بررسی کنید تا مشخص کنید کدام روش های بهبود بهره وری انرژی مقرون به صرفه هستند.

- طراحی سازه 

مقدار انرژی خورشیدی که به یک فضا می رسد با توجه به شکل کلی و جهت گیری یک پروژه تعیین می شود. در طول فصل زمستان، ساختمانی که در امتداد محور شرقی - غربی قرار گرفته است، نور خورشید بیشتری را در سمت جنوب جذب می کند و طراحی باید بر این اساس صورت گیرد.

- انتخاب مکان 

کاربری های آینده زمین در جنوب سایت خود را در نظر بگیرید. درختان کوچک به درختان بزرگ تبدیل شده و یک ساختمان چند طبقه در آینده می تواند دسترسی خانه شما به خورشید را مسدود کند. منطقه بندی یا سایر قوانین استفاده از زمین در برخی مناطق از دسترسی مالکان زمین به انرژی خورشیدی محافظت می کنند. اگر از دسترسی به انرژی خورشیدی در محل شما محافظت نمی شود، می توانید در انتهای شمالی زمینی که از شمال به جنوب عمیق است، ساخت و ساز کنید.

- سایه زدن 

در تابستان، تمام پنجره‌ ها باید توسط یک برآمدگی یا وسایل دیگر مانند سایبان، کرکره و پرده‌ سایه‌بان شوند تا جذب گرمای نامطلوب محدود شود. اگر سایه بان پنجره ای که در سمت جنوب قرار دارد به اندازه نیمی از ارتفاع پنجره بیرون بزند، پرتوهای خورشید در طول تابستان مسدود می شوند، اما همچنان در طول زمستان به خانه نفوذ می کنند. برآمدگی در پنجره های رو به شرق و غرب کارایی کمتری دارد زیرا در هنگام طلوع و غروب خورشید در افق کم نور است. اگر مشکل  سرمایش است، می توانید سعی کنید تعداد پنجره های رو به شرق و غرب را کاهش دهید. از گیاهان می توان برای ایجاد سایه برای چنین پنجره هایی استفاده کرد. به طور کلی می توان از محوطه سازی برای جلوگیری از افزایش گرمای نامطلوب در تابستان استفاده کرد.

- خنک کنندگی از طریق همرفت 

ساده‌ترین و قدیمی‌ترین نوع خنک‌کنندگی همرفتی هوای خنک شبانه را از بیرون به داخل می‌کشد در حالی که هوای گرم داخل را بیرون می‌راند. اگر نسیم شبانه وجود داشته باشد، یک دریچه بلند یا دریچه باز در سمت بادگیر اجازه می دهد تا هوای گرم نزدیک سقف خارج شود. دریچه های کم ارتفاع در طرف مقابل به هوای سرد شب اجازه می دهد تا جایگزین هوای گرم شود.

در مکان هایی که نسیم غالب وجود ندارد، با ساخت دودکش های حرارتی می توان از خنک کنندگی همرفتی استفاده کرد. هوای گرم بالا می رود، از این رو دودکش های حرارتی یک منطقه هوای گرم ایجاد می کنند و خروجی اگزوز بیرونی مرتفعی دارند. هوای گرم شده ساختمان از طریق یک دریچه دربالا تخلیه می شود، در حالی که هوای خنک تر از طریق یک دریچه در پایین وارد می شود.

- شیشه کاری

پنجره ها و درهای شیشه ای تاثیر قابل توجهی بر بازده حرارتی خانه شما دارند. تا 40 درصد از انرژی گرمایش خانه را می توان از طریق شیشه از دست داد، در حالی که انرژی تا 87 درصد می تواند جذب شود. شما باید شیشه کاری را به صورتی انتخاب کنید که متناسب با آب و هوا و جهت گیری شما باشد.

- جرم حرارتی 

جرم حرارتی در یک خانه خورشیدی غیرفعال گرما را از خورشید در طول فصل گرما جذب می کند و هوای خانه را در فصل سرما گرم نگه می دارد. اگرچه مواد جرم حرارتی، مانند آب و مواد تغییر فازی، در ذخیره گرما کارآمدتر هستند، مزیت مصالح بنایی این است که می توانند به عنوان مصالح ساختمانی و/یا پرداخت استفاده شوند. جرم حرارتی ذاتی اثاثیه و دیوارهای خانه ممکن است در خانه هایی با عایق کاری مناسب در دمای متوسط کافی باشد و نیاز به مواد ذخیره حرارتی اضافی را از بین ببرد. برای استفاده از این خاصیت، باید اطمینان حاصل کنید که هیچ چیز مانع از رسیدن نور خورشید به مواد جرم حرارتی نمی شود.

- فضاهای خورشیدی

فضاهای خورشیدی با گلخانه ها که برای پرورش گیاهان مورد استفاده قرار می گیرند، متفاوتند. فضاهای خورشیدی فاکتورهایی مانند گرمای تکمیلی، فضایی آفتابی برای رشد گیاهان، محیط زندگی دلپذیر و مواردی دیگر را تأمین می کنند. این سه نقش دارای ملاحظات طراحی بسیار متمایزی هستند و ارضای هر سه عملکرد مستلزم برقراری تعادل بین آن ها است. استفاده از فضای خورشیدی که می تواند با در ها، پنجره ها و سایر منافذ متحرک از خانه جدا شود، معمولی ترین نوع طراحی خانه خورشیدی منفعل با بهره ایزوله است. فضای خورشیدی که با عنوان اتاق آفتاب، اتاق خورشیدی یا سولاریوم نیز شناخته می شود، می تواند در یک خانه جدید ساخته شود یا به خانه فعلی اضافه گردد.

- ابزارها 

ابزارها و نرم افزارهای مختلفی وجود دارند که می توانند به محاسبه میزان نور خورشید وارد شده به فضا کمک کنند. ارتفاع، آزیموت، گنبد آسمان، مکان خورشید، مسیر خورشید، مسیر های ماهانه، عرض جغرافیایی و تغییرات مغناطیسی همه در نمودار خورشید استوانه ‌ای مورد مطالعه قرار گرفته ‌اند. ابزارهای دیگر، مانند ماشین حساب تابش خورشیدی و ماسک های سایه، می توانند به تعیین تمام تخمین های لازم قبل از ساخت پروژه کمک کنند.

نتیجه

طراحی غیر فعال خورشیدی از انرژی خورشید و حرکات فصلی قابل پیش بینی آن برای گرم کردن و خنک کردن ساختمان بدون استفاده از وسایل مکانیکی اضافی استفاده می کند. از نظر معماری می توان آن را با آیکیدو مقایسه کرد. برای محدود کردن افزایش گرمای خورشیدی تابستانی در اکثر مناطق آب و هوایی، یک برآمدگی یا وسایل دیگر مانند سایبان، کرکره و پرده‌ مورد نیاز است. در طول فصل سرما، محوطه سازی نیز می تواند به گرم نگه داشتن خانه خورشیدی غیرفعال شما کمک کند. اگر در نظر دارید طراحی غیرفعال خورشیدی را برای یک خانه جدید یا بهسازی خانه فعلی در نظر بگیرید، با یک معمار آشنا با تکنیک های خورشیدی غیرفعال مشورت کنید.

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .