تحقیق مقاله شیوه های گرمایش خورشیدی

2 شیوه های گرمایش خورشید ساختمان به دو دسته مستقیم می شوند :

شیوه های فعال و شیوه های غیر فعال که در ادامه به توضیح هر یک از آنها می پردازیم.

21 شیوه های غیر فعال گرمایش خورشیدی

یک سیستم حرارتی غیر فعال شامل 5 جزوه به شرح زیر می باشد :

1 پرتوگیر : عبارتست از سطح شفافی که در نمای جنوبی ساختمان به صورت افقی با شیب دار قرار می گیرد تا مقداری از پرتو خورشیدی تابیده شده را گرفته و به داخل به طرف جذب کنند. هدایت نماید.

2 جذب کننده :  سطحی است مشرف به پرتوهای آفتابی که تابش آفتاب را جذب و به انرژی حرارتی تبدیل می نماید.

3 انباره : عبارتست از مصالح متراکمی که حرارت انتقال یافته و جذب کننده را در خود نگه می دارد و آن مقدار حرارت را که بلافاصله مورد استفاده نخواهد بود ذخیره می نماید.

4 توزیع کننده : وسیله أی که حرارت جمع شده در انباره را در مواقع ضروری به فضای مورد نیاز منتقل می کند.

5 تنظیم کننده یا کنترل کننده جزئی است که اتلاف حرارت در زمستان یا جذب حرارت در تابستان را از طریق پرتو گیر کنترل می نماید. بدین طریق که بر روی پرتوگیر سایه می اندازد و یا هوای داخل ساختمان را خارج می کنند. برای معرفی هرچه واضح تر ، شیوه های غیر فعال را به سه دسته تقسیم کرده ایم : در دریافتهای "مستقیم" ، "غیر مستقیم" و "جداگانه" . این تقسیمات بر پایه وضعیتهای مختلف و متقابل خورشید ، انباشت حرارتی و فضاهای اصلی انجام شده که در داخل هر دسته اجزاء مختلفی وجود دارد.

211 شیوه دریافت های مستقیم

شیوه دریافت های مستقیم اولین و ساده ترین نوع گرمایش غیر فعال خورشیدی است با این شیوه تشعشعات خورشیدی مستقیماً داخل خانه را گرم کرده و اتاق به صورت جذب کننده عمل می کند. بنابراین باید دارای جداره های جذب و انباشت کننده حرارت باشد تا در عرض روز حرارت کافی ، برای جبران هوای سرد شب ، ذخیره کرده باشد. (شکل 21)

چنین شیوه أی دارای دو جزء می باشد. اول : یک سطح شیشه أی جنوبی ، دوم : یک جرم جذب کننده به دو حرارت در داخل برای جذب و انباشت حرارت

212 شیوه دریافتهای غیر مستقیم

در شیوه دریافت غیر مستقیم معمولاً از دیوار جذب و انباشت حرارت استفاده می کنند تمام دیوارهای جذب و انباشت الزاماً دارای یک جدار شیشه أی رو به جنوب برای دریافت حداکثر انرژی خورشیدی و در زمستان و یک جرم جذب کننده حرارت در پشت شیشه به فاصله 10 سانتی متر پایینتر برای جذب حرارت روی سطح خارجی ، انباشت حرارت در حجم و سپس پخش آن بوسیله سطح داخلی خود می باشد. (شکل 22)

به مصالحی که برای ساخت دیوارهای جذب و انباشت بکار می رود به 2 گروه تقسیم می شو : دیوار نباید جذب و انباشت و دیوار آب جذب و انباشت.

2121 دیوار بنای جذب و انباشت

دیوار بنای نما تشعشعات خورشیدی را در روی سطح خارجی خود جذب کرده و سپس حرارت را از طریق هدایت به داخل دیوار منتقل می کند. معمولاً سطح خارجی دیوار را با رنگ سیاه یا تیره می پوشانند با کیفیت جذب تشعشعات خورشیدی بهتر شود. حرارت منتقل شده به داخل دیوار از طریق سطح داخلی آن بوسیله تابش و جابجایی به داخل اتاقها راه می یابد . سوراخهای که در دیوار تعبیه می شوند عمل توزیع و حرارت بوسیله جابجایی طبیعی (گردش حرارت طبیعی) را امکان پذیر می کنند.

خانه«ترمب» در اودیو(کوههای پیرنه شرقی فرانسه) معروفترین نمونه این شیوه است. این خانه در سال 1967 بوسیله پروفسور فلیکس ترمب و آرشیتکت«ژنار» ساخته شده است. نمایی جنوبی این ساختمان شامل شیشه دو جداره و یک دیوار بتنی به ضخامت 60 سانتی متر می باشد و برای جذب بهتر تشعشعات رنگ سیاه به آن زده اند که این دیوار هم اکنون بنام طراح آن به دیوار ترمب معروف است. (شکل 24)

2122 دیوار آب جذب و انباشت

اصول عملکرد دیوار آب و بنای یکی است به یک طریق خورشید را جذب و پخش می کنند و تنها فرق مهم این دو در طریقه انتقال حرارت است که در دیوار آب بیشتر این انتقال از طریق جابجایی انجام می شود تا هدایت جدار بیرونی دیوار آب معمولاً به رنگ سیاه یا تیره و مات بوده تا جذب هرچه بیشتر انرژی خورشید در سطح جدار خارجی دیوار را امکان پذیر کند.
 شکل (25)

2123 معایب دیوار ترمب

معایب اصلی آن عبارتند از :

الف)مقدار زیادی از انرژی که وارد دیوار می شود خیلی زود آن را ترک می کند.

ب) مقدار زیادی از این انرژی از شیشه کاری به بیرون رفته و برای همیشه از ساختمان
هدر می رود.

ج) در مسحهای سرد آفتابی ، هنگامی که اتاقها خیلی سرد شده ، مقدار کمی تابش خورشیدی می تواند مستقیماً وارد اتاق شود (یا به طور مطلق هیچ نوع تابشی نداریم) و در نتیجه گرمایش سریع نخواهد بود.

د) هیچ راه ساده و موثری برای متوقف ساختن جریان حرارت از دیوار به اتاقها ، هنگامیکه اتاق ها ، خود ، بیش از حد دلخواه گرم اند ، وجود ندارد .

ه) دیوار مانع رسیدن نور به اتاق ها می شود حتی در روزهای صاف آفتابی نیز ممکن است اتاقها کم نور باشند دیوار تا اندازه زیادی جلوی دید منظره خارجی ساکنین اتاق را می گیرد.

بطور خلاصه ، دیوار چند عمل مطلوب را نسبتاً خوب انجام می دهد . ولی چندین عمل نامطلوب هم انجام میدهد « کوشش خوبی» است ولی نه به حد کافی خوب .

2124 اصلاح عملکرد دیوار ترمب

1 اصلاح عملکرد حرارتی بوسیله تعبیه شیارهای عمودی در وجوه دیوار.

اگر شیارها ، کانالها یا شکافهای عمودی عمیق بسیاری در چنین دیواری تعبیه شود ، مساحت تبادل حرارتی ممکن است 2 برابر شده ، و طول مسیر متوسط (در داخل دیوار) برای ورود یا خروج حرارت نصف شود. در نتیجه گرمای دریافت شده بوسیله تابش مستقیم خورشیدی یا بوسیله هوای گرم سریعتر و عمیقتر در داخل دیوار نفوذ می کند حتی داخلی ترین نواحی درون دیوار هم به فوریت در روند ذخیره شرکت می کند. (شکل 26)

2 صفحات  عایق منعکس کننده سه حالتی جهت استفاده با دیوارهای جذب کننده و ذخیره کنند. هریک از دیوارهای کوچک نسبت به پنجره جنوبی ، در وضعیت 60 درجه ای قرار
می گیرند. یک صفحه عایق و منعکس کننده لولایی در سمت شمال شرقی هر دیوار و یک صفحه عایق قابل جداشدن در انتهای شمال غربی دیوار ، نصب می شود. در شب صفحه لولایی چرخانده می شوند ، بطوریکه در مقابل قسمت عظیمی از پنجره جنوبی بسته شده ، آنرا عایق کاری کنند. صفحات قابل جداشدن باید آنچنان نصب شوند که شکافها را پر کرده و عایق کاری پنجره را تکمیل کنند اکنون تمام سطوح هر یک از دیوارهای ذخیره کننده بدون پوشش و برای توزیع حرارت به اتاق آزاد است.

در صبح هریک از صفحات لولایی به مقابل سطح شمال شرقی دیوار مربوط چرخانده               می شود تا آنرا عایق کاری کند و بدین ترتیب نور صبحگاهی نیز وارد اتاق شده و آنرا گرم           می کند. شکل 27

در بعدازظهر ، تقریباً بلافاصله پس از ظهر ، هریک از ضخامت لولایی به زاویه تقریباً 80 تا 90 درجه چرخانده می شود ، بطوریکه تشکیل منعکس کننده أی را بدهد که برای هدایت کردن مقدار زیادی تابش خورشیدی بر دیوار مجاور در وضعیت ایده آلی قرار داشته باشد . بدین ترتیب آن دیوار مقدار زیادی تابش به طور مستقیم و مقدار زیادی بطور غیر مستقیم دریافت می دارد و تقریباً هیچ تابشی بر اعماق اتاق ن که تا این موقع احتمالاً حد کافی گرم است نفوذ
 نمی کند

213 شیوه دریافتهای جداگانه

جدایی بین جذب کننده خورشید و منبع انباشت حرارتی از یک سو و جدایی بین جذب کننده خورشیدی و اتاقهایی که باید گرم شوند و انباشت حرارتی معمولاُ از آب استفاده  می شود. آب در مجاورت آفتاب گرم شده و باعث گردش حرارتی بالارونده در داخل جذب کننده خورشیدی می شوند سیال گرم شده وارد قسمت فوقانی منبع انباشت حرارت شده و در عین حال، سیال خنک از قسمت تحتانی منبع به حرکت درآمده و به قسمت مدخل جذب کننده خورشیدی مکیده می شود. این مدار بسته «جابجایی طبیعی» تا موقعی که خورشید در آسمان می درخشد به کار خود ادامه می دهد. ساده ترین نوعی اجرای گردش حرارتی ، تا آبگرمکن خورشیدی
می باشد که به مثابه یک سیفون حرارتی عمل می کند.