تصميم شمسي سلبي: الفرق بين النسختين
| [مراجعة غير مفحوصة] | [مراجعة غير مفحوصة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط ربوت التصانيف المعادلة (٢٥) +ترتيب (۸.۶): + 5 تصنيف |
|||
سطر 3:
[[ملف:Illust passive solar d1.gif|thumb|upright=1.25|right|Elements of passive solar design, shown in a direct gain application]]
== تصميم المبنى السلبي للطاقة الشمسية ==
في تصميم المبنى السلبي للطاقة الشمسية، تصنع النوافذ والجدران، والأرضيات لجمع وتخزين وتوزيع الطاقة الشمسية في شكل حرارة في الشتاء ورفض حرارة الشمس في فصل الصيف. وهذا ما يسمى التصميم الشمسي السلبي أوالتصميم المناخي لأنه على عكس أنظمة التدفئة الشمسية الممكننة، لاتقوم
المفتاح لتصميم مبنى سلبي للطاقة الشمسية هو الاستفادة القصوى من المناخ المحلي. التي تهتم بعناصر تشمل توضيع النوافذ ونوع الزجاج، والعزل الحراري، والكتلة الحرارية، والتظليل. ويمكن تطبيق تقنيات التصميم السلبي للطاقة الشمسية في معظم المباني الجديدة بكل بسهولة، ولكن يمكن تكييف المباني القائمة أو "تحديثها وتعديلها".
== استغلال الطاقة الشمسية ==
تقوم تقنيات الطاقة الشمسية السلبية على استخدام أشعة الشمس من دون الأنظمة الميكانيكية.هذه التكنولوجيات تحول أشعة الشمس إلى حرارة قابلة للاستخدام (الماء والهواء والكتلة الحرارية)، وتتسبب حركة الهواء للتهوية، أو استخدامها في المستقبل، مع التقليل من استخدام مصادر الطاقة الأخرى. من الأمثلة الشائعة هي امتداد المبنى مقابل الجهه التي تكون أكثر تعرضا لأشعة الشمس. ومن الاستخدامات الأخرى التبريد السلبي وهو استخدام مبادئ التصميم نفسه للحد من متطلبات التبريد في الصيف.
سطر 15:
وعلى نطاق واسع، تشمل تكنولوجيات الطاقة الشمسية السلبية الفرن الشمسي، ولكن هذه عادة ما تتطلب بعض الطاقة الخارجية من أجل المواءمة بين المرايا على التركيز أو الاستقبال، وتاريخيا لم تكن قد ثبت أن تكون عملية أو فعالة من حيث التكلفة للاستخدامها على نطاق واسع. وقد أثبتت احتياجاتها من الطاقة.
== ومن ناحية العلم ==
الأساس العلمي لتصميم المباني السلبي للطاقة الشمسية وضعت من مزيج من علم المناخ، الديناميكا الحرارية (انتقال الحرارة على وجه الخصوص: التوصيل (الحرارة)، الحمل الحراري، والإشعاع الكهرومغناطيسي)، وميكانيكا السوائل / الحمل الطبيعية (الحركة السلبية للهواء والماء من دون استخدام مراوح، والكهرباء أو مضخات)، والراحة الحرارية للإنسان المبنية على أساس مؤشر الحرارة، والتحكم في المحتوى الحراري للمباني التي يسكنها البشر أو الحيوانات،
وينقسم الاهتمام إلى: الموقع والمكان وتوجه المبنى للطاقة الشمسية، ومسارحركة الشمس، وعلى المستوى السائد للتشميس (خط العرض / الشمس / السحب / هطول الأمطار (الأرصاد الجوية))، والتصميم وجودة البناء / ومواد البناء والموقع / الحجم / نوع النوافذ والجدران، وإدماج الطاقة الشمسية، تخزين الكتلة الحرارية مع القدرة الحرارية.
بينما يمكن توجيه هذه الاعتبارات تجاه أي بناء، وتحقيق التكلفة الأمثل ولكن تطبيق هذه الحلول يتطلب حذرا كبيرا، والتكامل الكلي بين التطبيقات الهندسية والمبادئ العلمية.بالإضافة إلى أن التحسينات الحديثة من خلال التجسيم باستخدام الحاسوب، وتطبيق عقود من الدروس المستفادة والخبرة في هذا المجال (منذ أزمة الطاقة في السبعينات) من دون الحاجة إلى التضحية بالوظيفة الرئيسية للمبنى أو القيم الجمالية. في الواقع، ان ميزات التصميم السلبي للطاقة الشمسية، مثل الاحتباس الحراري / التوجيه نحو أشعة الشمس يعزز كثيرا من القيمة المعمارية للمبنى ويجعلها فراغات قابلة للعيش فيها، ودخول ضوء النهاراليها، والاطلالات المميزة، وقيمة المنزل، وبتكلفة منخفضة.
== مسار الطاقة الشمسية في تصميم المبني للمجهول:- ==
[[ملف:Solar altitude.svg|thumb|300px|Solar altitude over a year; latitude based on [[New York City|New York]], [[New York]]]]
سطر 34:
وقد لوحظ العكس في نصف الكرة الجنوبي، ولكن الشمس تشرق من الشرق وتغرب من الغرب بغض النظر عن أي نصف من الكرة الأرضية أنت فيه.
== سلبية مبادئ الديناميكا الحرارية الشمسية ==
الراحة الحرارية الشخصية هي نتيجة عدة عوامل مرتبطة بالصحة الشخصية (الطبية والنفسية والاجتماعية والظرفية)،ودرجة حرارة الهواء المحيط، ومتوسط درجة الحرارة المشعة، وحركة الهواء (الرياح، اضطراب التيارات الهوائية) والرطوبة النسبية (التي تؤثر على الإنسان عن طريق التبريد بالتبخر).كما ان انتقال الحرارة في المباني تحدث خلال الحمل الحراري، التوصيل، والإشعاع الحراري، من خلال سقف الطابق، والجدران والنوافذ.
== نقل الحرارة بالحمل ==
النقل الحراري بالحمل يمكن أن يكون مفيدا أو ضارا. كما أن التهوية الغير مباشرة تسهم في ضياع جزء من الطاقة المستهلكة في التدفئة أو التبريد قد تصل إلى 40%في فصل الشتاء. ومع ذلك يمكن وضع استراتيجية معينة في وضع النوافذ التي يمكن التحكم بها مكانيكيا أو فتحات يمكن أن تعززالنقل الحراري بالحمل، أوعبر تهوية، والتبريد في الصيف عندما تكون درجة الحرارة في الخارج مساوية لدرجة الحرارة ضمن النطاق المريح والرطوبة النسبية. واستخدام أنظمة التهوية والتي تسهم في الحفاظ على الطاقة قد تكون مفيدة للقضاء على الرطوبة غيرالمرغوب فيها، وغبار الطلع والكائنات الدقيقة في الهواء والتهوية غير المرشحة.
يمكن أن يسبب الحمل الحراري الطبيعي ارتفاع الهواء الدافئ وانخفاض الهواء البارد في الجو تؤدي إلى التقسيم غير المتساوي للحرارة. هذا قد يسبب تغيرات غير مريحة في درجة الحرارة في الفضاءات المكيفة العلوية والسفلية، تكون بمثابة وسيلة للتخلص من الهواء الساخن، أو أن تصمم وفق حلقة تدفق الهواء الطبيعي ضمن الفراغات المعمارية والتوزيع الحرارة الشمسية، وتحقيق تكافؤ في درجة الحرارة. ويمكن تيسيرطرق التبريد الطبيعية للإنسان بواسطة التعرق والتبخرعن طريق الحمل
== نقل الحرارة بالإشعاع ==
المصدر الرئيسي لنقل الحرارة هي النفل بالإشعاع، والمصدر الرئيسي لهذه الطاقة هي الشمس. الإشعاع الشمسي يحدث في الغالب من خلال السقف والنوافذ (ولكن أيضا من خلال الجدران). ويتم الإشعاع الحراري من الأسطح الدافئة إلى الأسطح الباردة. وغالبية الطاقة المكتسبة بالإشعاع تأتي من الأسقف. وذلك عن طريق استخدام الأسقف الخضراء بالإضافة إلى نوع خاص من العزل يمكن أن تساعد في منع العلية الخاصة بك من أن تصبح أكثر سخونة بسبب حرارة الهواء في الصيف (انظر البياض، الامتصاصية، الابتعاثية، وانعكاسية).
سطر 48:
وهناك مبدأ تصميمي آخر يأخذ بعين الاعتبار عند التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية وهو كمية الطاقة الحرارية التي يمكن تخزينها في بعض مواد البناء والتي ترتبط باكتساب المبنى للحرارة وبالاستقرار الحراري للمبنى في أثناء التعاقب لليل والنهار، ومن خلال فهم مبادئ الديناميكية الحرارية دون اللجوء إلى حدس المصممين بل من خلال استخدام النمذجة الحاسوبية التي تجنبنا تجارب البناء النكلفة.
== الإعتبارات الخاصة بالموقع أتناءالتصميم:- ==
[[ملف:Sameh.jpg]]
سطر 63:
- تحجيم النوافذ بشكل كاف لمواجهة الشمس في منتصف النهار في فصل الشتاء، وتكون مظللة في فصل الصيف.
- تقليل النوافذ في الجهات الأخرى وخاصة في الجهة الغربية.
- اختيار الحجم المناسب للنوافذ وفقا لموقع المبنى بالنسبة لخط الطول والعرض وحسب عناصر التظليل سواء (المستعملة أو الموجودة أصلا
استخدام العزل المناسب لتقليل الحرارة المكتسبة. -
- استخدام الكتلة الحرارية لتخزين الطاقة الشمسية الزائدة خلال النهار في فصل الشتاء وبعد ذلك يشعها في الليل.
== العوامل التي يمكن أن تؤدي إلى التدهورفي الأداء الحراري:- ==
- الانحراف عن التوجه المثالي شمال / جنوب / شرق / غرب نسبة الارتفاع.
- الإفراط في منطقة الزجاج ('الإفراط في التزجيج ") مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة (مما أدى أيضا إلى الوهج)، وفقدان الحرارة عند انخفاض درجة الهواء المحيط.
- تركيب الزجاج حيث لا يمكن الحصول على الطاقة الشمسية خلال النهار والخسائر الحرارية خلال الليل التي لا
- عدم وجود تظليل كاف أثناء فترات معينة من السنة وهذا يؤدي إلى الحصول على الطاقة الشمسية عالية (وخاصة على الحائط الغربي).
سطر 81:
- المواد العازلة التي لا تتناسب مع الوسيلة الرئيسية لنقل الحرارة (غير مرغوب فيه على سبيل المثال نقل الحرارة الحمل الحراري / موصل / مشع).
== كفاءة التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية والبعد الإقتصادي له:- ==
التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية ذو كفاءة عالية وهي طاقة رخيصة ويمكن الاستفادة منها بشكل مباشروتحويلها إلى طاقة حرارية مفيدة ويمكن أن تصل نسبة الاستفادة من هذه الطاقة بنسبة تصل إلى %70 ويمكن عن طريق بعض المعالجات والتطبيقات توفير حرارة بطرق مختلفة تخفض من فاتورة استهلاك الطاقة خاصة خلال الشتاء.
==المحاور الرئيسية التي يجب وضعها في عين الإعتبار عند التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية==
== الإعتبارات الست الأساسية للتصميم:- ==
- الطاقة الشمسية المكتسبة بشكل مباشر.
سطر 95:
الطاقة الشمسية المكتسبة بشكل مباشرو محاولات تحقيق مكاسب للتحكم في كمية الإشعاع الشمسي المباشروالوصول إلى مكان للعيش. هذا المكسب المباشر للطاقة الشمسية هو جزء هام من العملية التصميمية للطاقة الشمسية لأنه يضفي إلى مكاسب مباشرة.
== الطاقة الشمسية المكتسبة بطريقة غير مباشرة:- ==
المكاسب غير المباشرة
== تخزين الحرارة:- ==
الشمس لا تشرق في كل وقت ,لذلك يجب إيجاد طرق لتخزين الطاقة الشمسية لاستخدام هذه الطاقة في الأوقات التي لا تشرق فيها الشمس.
في البيوت التي تصمم وفق معطيات الطاقة الشمسية، يتم التصميم لتخزين الحرارة ليوم واحد أو بضعة أيام. الأسلوب المعتاد هو كتلة حرارية شيدتمن أجل هذا الغرض. وتشمل هذه جدار Trombe،الأرضية الخرسانية المهوية، الجدران التي تحتوي على خزانات مياه، أو بركة سقف.
سطر 104:
في المناطق شبه القطبية الشمالية، أو في المناطق التي لديها فترات طويلة دون الحصول على الطاقة الشمسية (أسابيع على سبيل المثال من ضباب التجميد)، بنيت لهذا الغرض الكتلة الحرارية مكلفة للغاية. رائدة دون ستيفنس تقنية تجريبية لاستخدام الأرض كما تكفي الكتلة الحرارية الكبيرة لتخزين حرارة سنوية للمبنى.
== أنظمة الزجاج الخاصة :- ==
الزجاج معزول والتي تغطي النافذة
ومما يعزز بشكل كبير من فعالية نظم الحصول على الطاقة الشمسية مباشرة من قبل (الزجاج المزدوج على سبيل المثال)، أواستخدام الزجاج (LOW-e)، أو النوافذ ذات العزل المتحرك.
سطر 110:
عموما، يجب عدم استخدام طلاء الزجاج الذي يحول دون الحصول على الطاقة الشمسية في الواجهات التي تواجه الواجهه الجنوبية.
== اختيار الزجاج ==
الزجاج الذي يواجه الواجهه الجنوبية:-
الزجاج الذي يواجه خط الاستواء يختلف عن الأطراف الثلاثة الأخرى من المبنى. يمكن طلاء النافذة بمواد متعددة للحد من الحصول على الطاقة الشمسية. ومع ذلك، فإن الأنظمة المباشرة لكسب الطاقة الشمسية هي أكثر اعتمادا على الزجاج المزدوج أو الثلاثي للحد من فقدان الحرارة.
سطر 121:
ويمكن لآليات التحكم (مثل الستائر اليدوية أو الميكانيكية، والمصاريع، وشاشات خارجية قابلة لللف، أو المظلات قابل للسحب) للتعويض عن الاختلافات الناجمة عن التأخر الحراري أو غطاء من السحب، وتساعد على السيطرة اليومية / ساعة شرط الحصول على الطاقة الشمسية.
== الألوان الخارجية العاكسة أو الماصة:- ==
ويمكن اختيار المواد والألوان لتعكس أو تمتص الطاقة الشمسية الحرارية. ويمكن استخدام المعلومات في لون الإشعاع الكهرومغناطيسي لتحديد خصائص الإشعاع الحراري من انعكاس أو امتصاص مساعدة الخيارات.
انظر مختبر لورنس بيركلي الوطني ومختبر أوك ريدج الوطني: "الألوان الباردة".
سطر 127:
{{مراجع}}
== المراجع ==
* [http://www.dasolar.com/solar-energy/passive-solar Passive Solar Design Techniques]
* [http://www.solarbuildings.ca/ www.solarbuildings.ca] - Canadian Solar Buildings Research Network
سطر 149:
* [http://www.passivesolarhouseplans.org Passive Solar House Plans] - info website, explaining the concept of passive solar houses
[[تصنيف:أبنية اقتصادية في صرف الطاقة]]
[[تصنيف:أبنية مستدامة]]
[[تصنيف:تخطيط مديني مستدام]]
[[تصنيف:تدفئة وتكييف]]
[[تصنيف:طاقة متجددة]]
[[تصنيف:مبان ومنشآت]]
| |||