اولين گام براي طراحي سيستم هاي خورشيدي در جهت بهره گرفتن هر چه بهتر و بيشتر از آن ، تهيه و استفاده از اطلاعات آماري درباره ميزان تابش خورشيد در هر مكان و موقعيت مي باشد .
افزايش قيمت و كمبود مصالح سنتي و رايج ، موجب بسط دادن مطالعات درباره انرژي هاي ديگر كه بتوان جايگزين آنها نمود ، مي شود .
در كشورهاي صنعتي غربي 25 الي 35 درصد از انرژي ، عمدتاً در ساختمانها براي گرمايش و سرمايش به مصرف مي رسد .
طراحي سيستم هاي خورشيدي
1) طراحي سيستم PASSIVE SOLAR امكان استفاده از انرژي خورشيدي را با توجه به طراحي سازه و معماري داخلي يك ساختمان با بلوك هاي ساختماني فراهم مي سازد .
2) طراحي سيستم PASSIVE SOLAR در واقع شكل گيري بنا را از جهت سازه و معماري و جهت گيري آن را براي بهره گيري بيشتر از انرژي خورشيدي تعيين مي نمايد .
ذخيره انرژي خورشيدي جهت كاهش مصرف (منابع انرژي صنعتي )
مطالبي كه در ذيل از نظرتان خواهد گذشت نشان دهنده روشهاي مناسب بكارگيري انرژي خورشيدي در مكانهاي مختلف مي باشد . با مطالعه آن پي مي بريم كه چگونه مجموعه تدابير انديشيده شده به موقعيت مكاني و زماني بستگي مستقيم دارد . افزايش روبه رشد قيمتهاي منابع سوختي و انرژي زا و كمبود آنها ما را برآن مي دارد كه به بسط و توسعه انرژي هاي جانشيني بپردازيم و نيز سعي كنيم كه در مصرف انرژي هاي متداول صرفه جويي نماييم . در كشورهاي صنعتي 25 الي 35 درصد انرژي مصرفي ، در ساختمانها براي گرمايش و آب گرم به مصرف مي رسد .
روش هاي مناسب ديگري براي كاهش مصرف وجود دارد كه به ذكر چند نمونه از آنها مي پردازيم :
1) بهبود كيفيت مقاومت حرارتي ساختمانها(ديوراها ، پنجره ها ، تهويه كنترل شده ) .
2) استفاده از وسايل بازيابي حرارت (براي استفاده از هواي خروجي در سيستم تهويه و اگزوز ، فاضلاب ).
3) استفاده از پمپ هاي برقي و گازي در بعضي موارد
4) استفاده از انرژي خورشيدي كه در نوع سيستم خلاصه مي شود :
الف) سيستمهاي فعال
ب) سيستم هاي غير فعال
مشكل عمده در چگونگي استفاده از اين امكانات در شرايط مختلف جغرافيايي و محيطي و اجتماعي و اقتصادي مي باشد ف به ترتيبي كه كمترين هزينه را متحمل شده و آسانترين راه را براي ارجاء در پيش گيريم .
براي بكار گيري بهترين روش و سيستم ، بايستي امكانات محيطي (آب و هوا، قيمت منابع انرژي زا و دسترسي به آن ، شرايط اجتماعي ، آئين نامه هاي ساختماني ) را سنجيده و طرح را از ديدگاه اقتصادي بررسي و در پايان راه حل نهائي را با توجه به عوامل فوق الذكر برگزيد .
اين مطلب عموتاً روش هاي جانشيني فوق يعني طريقه صحيح استفاده از انرژي در ساختمان ، سيستم فعال خورشيدي براي توليد گرمايش و آب گرم را مورد بررسي قرار مي دهد .
مزين استفاده از سيستم PASSIVE SOLAR
در طراحي يك سيستم فعال ، براي استفاده بيشتر از انرژي خورشيدي بايد اين نكته را در نظر داشت كه فضاي داخلي و خارجي را به گونه اي طراحي نمود كه بتواند بيشترين انرژي گرمايي را جذب و در خورد ذخيره نمايد . جريان يابي هواي گرم به سادگي امكان پذير بوده و تنها زماني از وسايل مكانيكي استفاده شود كه خواهان تعادل حرارتي در فضاي داخلي باشيم .
مواردي كه در ذيل ذكر مي شود ، عواملي مي باشند كه مزيت استفاده از اين سيستم را به سيستم هاي ديگر آشكار مي سازد .
الف ) به طور مسلم مي دانيم كه يك بناي مسكوني كه با توجه به اين سيستم طراحي شده و به اين وسايل حرارتي خاص مجهز باشد ، مزيت خاصي نسبت به يك بناي سنتي كه با سيستم حرارتي سنتي كار مي كند دارا است .
در مقايسه با سيستم فهال خورشيدي ACTIVE SOLAR [4]كه حرارت را با سيستم خاصي تحت فشار به داخل فضاي ساختمان هدايت مي سازد ف سيستم مزبور مطلوبتر بنظر مي رسد . مخارج تعبيه سيستم PASSIVE SOLAR كمي بيش از طراحي و ساخت يك خانه مسكوني سنتي مي شود كه معمولاً هزينه افزوده از ده درصد مقدار كل تجاوز نمي كند ، در بلند مدت اين سيستم مي تواند هفتاد درصد از هزينه هاي معمول براي توليد حرارت را صرفه جويي نمايد .
ب) بهبود وضعيت حرارتي ساختمان
در استفاده از سيستم PASSIVE SOLAR جريان حرارتي در فضاي مسكوني كاملاً بطور طبيعي صورت مي گيرد و در صورت تغييرات حرارتي در خارج بنا ، هواي داخل با اين تغييرات به آرامي هماهنگ مي شود . از اين گذشته هواي فضاي داخلي ، هميشه حالت طبيعي خود را حفظ كرده ، و هرگز خشك و نامطبوع نمي شود .
ج) عملكرد ساده
براي استفاده بهتر و بيشتر از ميزان حرارت ، نكاتي را ساكنين اينگونه بناها بايستي رعايت كنند ، از جمله ، در اوقات ضروري پرده ها و كركره ها را ببندند .
د) انعطاف پذيري ساخت سيستم
سيستم مزبور براي هر مكان ، هر نوع مصالح و تكنيك بكار رفته دربنا ، طراحي خاص خود را داراست .
هـ ) عاملي موثر بر زيبا سازي محيط
به سبب آنكه استفاده از اين سيستم در نماهاي جنوبي تاثير بسزايي را دارا مي باشند ، راه حلهاي مختلف و متنوعي براي نماسازي ارائه شده است .
اين سيستم كه يكي از مهمترين اختراعاتي مي باشد كه براي حل مسئله انرژي و تامين گرما و سرما استفاده نموده است ، براي صرفه جويي در مصارف انرژي ساختمان راه حل هايي پيشنهاد مي نمايد .
يكي از اين روشها استفاده از چراغهاي با نور مصنوعي و يا شيشه هاي با پوشش ، براي انعكاس نور مناسب است ، علاوه بر آن نور لازم به اين ترتيب تامين مي شود از مضراب نور مستقيم نيز بهره اي ندارد .
از ديدي ديگر ، از نقطه نظر اقتصادي ، استفاده از اين سيستم در اماكن مسكوني كاملاً مقرون به صرفه بوده است .
اثبات شده است كه اين سيستم
1) بدليل آنكه نفت و مشتقات آن استفاده نمي كند در سالم سازي محيط زيست بساير موثر مي باشد .
2) صرفه جويي مصرف انرژي نقش موثري را ايفاء مي كند ، از اين جهت به اقتصاد كشور كمك شايان توجهي مي شود .
3) صرفه جويي قابل ملاحظه اي در ساعات كاركرد يك كارگر را موجب خواهد شد ، به سبب آنكه تكنولوژي مناسبي در ساخت و استفاده از آن بكار گرفته شده است .
4) در كشورهاي در حال توسعه بكه از توسعه كه از تكنولوژي و صنعت پيشرفته برخور دار نسيتند ، وارد ساختن آن منجر به صرف هزينه گزافي خواهد شد . لذا چنانكه راه حلي جهت كاهش هزينه وارداتي بيابندئ ، از اشكال سيستم فوق مي توانند بخوبي بهره گيرند . چنانچه وضعيت جغرافياي محل مورد نظر موافق با ضوابط سيستم هاي خورشيدي باشد ، استفاده از انرژي خورشيدي و سيستم فعال باعث كارآيي هرچه بيشتر و بالاتر خواده شد .
لازم به تذكر است كه سيستم PASSIVE SOLAR در مجتمع هاي مسكوني مدارس ، بيمارستانها و اماكن صنعتي مي توانند مورد استفاده قرار گيرند .
طراحي سيستم بهر ه برداري از انرژي خورشيدي براي توليد گرما و سرما در اماكن مسكوني نحوه استفاده از انژي تشعشعي خورشيد در هر شرايط جغرافيايي تعيين كننده ميزان كار آيي سيستم از نقطه نظر اقتصادي مي باشد ، با توجه به اطلاعات و آمار دقيقي كه ايستگاههاي هواشناسي آن محدوده در اختيار طراحي خواهند گذاشت ، سيستم طراحي مي شود .
اطلاعات مربوطه در هر مورد ميانگين ميزان درجه حرارت در روز و شب ماه و سال حداكثر ميزان رطوبت و جهت و سرعت بتدهاي منطقه مورد مطالعه مي باشد بررسي محل قرار گيري و منطقه بروري نصف النهار ، به مانشان خواهد داد كه اين محل تا چه اندازه مي تواند نور و حرارت خورشيد را دريافت كند و اين ميزان شامل چه ساعاتي در شبانه روز خواهد بود .
اين بررسي براي ما روشن مي سازد كه نحوه قرار گيري و استقرار ساختمان به چه صورت مي باشد و تحت چه زاويه اي بنا ف بهترين بره را از نور خورشيد مي برد . عوامل محيطي مانند بناهاي واقع در همسايگي محل مزبور ف تپه ها و درختان و ساير عناصر در نحوه ميزان دريافت نور خورشيد دخالت مي كنند .
مصالح موجود ساختماني در محل (قيمت و ميزان فراواني ) ، روش و نوع سيستم هاي موجود براي سرمايش و گرمايش ، از ديگر نكاتي است كه بايد مورد بررسي و مطالعه دقيق قرار گيرند .
عامل ديگري كه حتماً بايد مورد توجه قرار گيرد ف وضعيت اجتماعي و فرهنگي مردم ساكن در آن منطقه است . اين بررسي به ما نشان خواهد داد كه درصد قابليت پذيرش مردم از يك سيستم جديد چه خواهد بود و تا چه اندازه مي توان به همكاري ايشان جهت كارآيي بيشتر از سيستم مزبور اتكا نمود .
اين نكته را در مجتمع هاي مسكوني كه از انرژي خورشيدي استفاده مي كنند مي توان همواره مشاهده كرد ، چه ، استفاده از يك سيستم ، اعم از خورشيدي يا متداول ف به فرهنگ بهر برداري از آن بستگي مستقيم دارد تا به خود سيستم .
از جمع آوري اطلاعات آماري ايستگاههاي هواشناسي مي توان به ميزان تقريبي دريافت ومصرف حرارتي در يك خانه سنتي با يك ايزولاسيون مناسب دست يافت . علاوه برنكات بالا ، عوامل ياد شده از قبيل مصالح قابل استفاده در ساختمان ، ميزان مقاومت اين مصالح در رابطه با نور و حرارت ، ضريب انعكاس نور و همچنين ساخت يك بنا ، ميزان جهت گيري در جبهه جنوبي ، ضخامت ديوارها ، ايزولاسيون ، نقاشي و رنگ نما و غيره نيز در طراحي يك بنا با سيستم خورشيدي موثر مي باشند .
نتايج عوامل ذكر شده محاسبه شده ، منتج به طراحي بهينه اي براي يك بنا با سيستم خورشيدي خواهد شد .
نتيجه ديگري را نيز كه بايستي در نظر گرفت ، انتخاب سيستم عايق بندي است . با گزينش يك عايق خوب و مناسب مي توان انرژي خورشيدي را دريا فت كرد. در غير اين صورت سيستم بدون استفاده خواهد ماند .اين نكته چنان حياتي است كه حتي داشتن آفتاب بسيار در تمام سال و روزهاي ابري محدود ، بنا بايد عايق بندي شود ، هر چند كه در بسياري اوقات تا صد درصد انرژي تابيده شده به يك بنا را مي توان دريافت كرد، ليكن از نظر اقتصادي همواره بايد به دريافت هفتاد درصد از انرژي تشعشعي اطمينان داشت ، مابقي انرژي را همواره مي توان بعنوان ذخيره و پشتيبان حرارتي بكار برد .
استفاده از انرژي خورشيدي از نوع (PASSIVE SOLAR) حرارت داخلي فضا را تحت كنترل در آورده و آنرا در حدود 18 تا 20 درجه سانتي گراد در طول سال نگه مي دارد ف به اين معني كه علاوه برتامين حرارت مورد نياز در زمستان ، سرمايش فضا را در تابستان نيز تضمين مي كند . اين مسئله براي مناطقي كه داراي تابستان گرم و طولاني مي باشند قابل توجه است .
تامين آب گرم ، از طريق سيستم هاي خورشيدي حتي در مجتمع هاي مسكوني كاملاً به صرفه بوده و اقتصادي مي باشد . (به توسط جمع كننده هاي حرارتي ، آب به درجه لازم مي رسد .) جمع كننده ها عناصر هستند كه اشعه خورشيدي را دريافت كرده در خود ذخيره مي كنند . استفاده از جمع كننده هايي كه به صورت صفحهت مسطح مي باشند ، امري كاملاً عادي و اقتصادي است . جمع كننده هاي هوايي نيز كه قادر باشند هواي گرم را مستقيماً جهت استفاده فضاي جمع كننده هاي هوايي نيز كه قادر باشند هواي گرم را مستقيماً جهت استفاده فضاي مسكوني در دسترس قرار دهند ، براي گرم كردن آب مصرفي مورد استفاده قرار مي گيرند .
انتخاب نهايي از انواع جمع كننده ها ، دقيقاً به تجهيزات موجود و قيمت آن در بازار صنعت سيستم انرژي خورشيدي محلي وابسته است . استفاده از پمپ هايي كه با فشار ، گرما را به داخل هدايت مي سازد ف هنوز از زمره اجناس گران قيمت محسوب مي شود و بكار گيري آن ، اقتصادي و به صرفه نمي باشد .