تصميم شمسي سلبي: الفرق بين النسختين

[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت: تدقيق إملائي
CipherBot (نقاش | مساهمات)
ط تدقيق إملائي وتنسيق
سطر 5:
 
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 على استخدام الأجهزة الميكانيكية والكهربائية.
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 ،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.
بعض أنظمة التصميم الشمسي السلبي تقوم على استخدام كمية صغيرة من الطاقة التقليدية للسيطرة على المثبِطات، والدرفات المتحركة، والعزل ليلا، وغيرها من الأجهزة التي تعززجمع الطاقة الشمسية ،الشمسية، وتخزينها واستخدامها، والحد من انتقال الحرارة غير مرغوب فيه.
وتقنيات الطاقة الشمسية السلبية تشمل الحصول على الطاقة الشمسية المباشرة وغير المباشرة لتدفئة المباني، أنظمة الطاقة الشمسية لتسخين المياه ،المياه، واستخدام الكتلة الحرارية لإبطاء تقلبات درجة حرارة الهواء الداخلي والمواقد الشمسية والمدخنة الشمسية لتعزيز التهوية الطبيعية.
وعلى نطاق واسع، تشمل تكنولوجيات الطاقة الشمسية السلبية الفرن الشمسي ،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، والدفيئات الزراعية لتربية النباتات.
وينقسم الاهتمام إلى: الموقع والمكان وتوجه المبنى للطاقة الشمسية ،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،والتكاملكبيرا، والتكامل الكلي بين التطبيقات الهندسية والمبادئ العلمية.بالاضافةبالإضافة إلى أن التحسينات الحديثة من خلال التجسيم باستخدام الحاسوب ،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،انالواقع، ان ميزات التصميم السلبي للطاقة الشمسية، مثل الاحتباس الحراري / التوجيه نحو أشعة الشمس يعزز كثيرا من القيمة المعمارية للمبنى ويجعلها فراغات قابلة للعيش فيها،ودخولفيها، ودخول ضوء النهاراليها، والاطلالات المميزة، وقيمة المنزل، وبتكلفة منخفضة.
 
==مسار الطاقة الشمسية في تصميم المبني للمجهول:-==
سطر 29:
- الشمس تصل إلى أعلى نقطة لها نحو الجنوب (في اتجاه خط الاستواء)
- مع اقتراب الانقلاب الشتوي، الزاوية التي تشرق وتغرب منها الشمس تكون أقرب نحو الجنوب وساعات النهار سوف تصبح أقصر
- ويلاحظ العكس في فصل الصيف حيث تشرق وتغيب الشمس من نقاط أقرب إلى الشمال ،الشمال، وساعات النهار سوف تطول.
 
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.
سطر 35:
==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،والمشعة، حركةوحركة 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، والاشعاع 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،أوعبربالحمل، 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،وغبارفيها، 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 القسري بواسطة حركة الهواء باستعمال المراوح، ولكن مراوح السقف يمكن أن تعكر صفو طبقات الهواء العازلة في الجزء العلوي من الغرفة، وتسريع نقل الحرارة بين طبقات الهواء، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للرطوبة النسبية العالية من أن تمنع التبخرللتبريد من قبل البشر.
 
سطر 43:
 
المصدر الرئيسي لنقل الحرارة هي النفل بالاشعاع، والمصدر الرئيسي لهذه الطاقة هي الشمس. الاشعاع الشمسي يحدث في الغالب من خلال السقف والنوافذ (ولكن أيضا من خلال الجدران). ويتم الاشعاع الحراري من الأسطح الدافئة إلى الأسطح الباردة. وغالبية الطاقة المكتسبة بالاشعاع 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).
النوافذ هي المصدر الأساسي لما يعرف بالطاقة المكتسبة عن طريق الاشعاع. الطاقة من الإشعاع يمكن أن تنتقل إلى نافذة في النهار، والخروج من نفس النافذة في الليل. يستخدم أشعة الفوتونات لنقل الموجات الكهرومغناطيسية من خلال الفراغات، ويمكن للشمس اكسابنا الحرارة عن طريق الاشعاع حتى في الأيام الباردة . يمكن الحد من اكتساب الحرارة عن طريق الطاقة الشمسية من خلال النوافذ بواسطة الزجاج المعزول، والتظليل، وتوجيه المبنى. النوافذ هي أكثرصعوبة من ناحية العزل مقارنة مع السقف والجدران. ولذلك يمكن استخدام تظليل النوافذ أوالتظليل الخارجي وهو أكثر فعالية في الحد من اكتساب الحرارة.
يمكن للشمس عندما تكون في جهة الغرب والشرق توفير الدفء والإضاءة,والإضاءة، ولكنه يؤدي إلى اكساب المبنى حرارة اضافية في فصل الصيف إذا لم يعالج بالمظلات المناسبة ولكن ايضاأيضا بالمقابل نحتاج ضوء النهار في الظهيرة في فصل الشتاء من أجل الدفء والضوء,ولكن يمكن مع استخدام المظلة المعلقة أو اللوفر المناسبة خلال فصل الصيف تجنب الضوء المباشر لضوء الشمس, وترتبط كمية الحرارة الإشعاعية التي تصل إلى الموقع على خط العرض والارتفاع وعلى السحب في السماءوعلى الزاوية الموسمية التي تقيس زاوية ميل الشمس عن الأفق(مسار الشمس وقانون لامبرت).
وهناك مبدأ تصميمي آخر يأخذ بعين الإعتبارالاعتبار عند التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية وهو كمية الطاقة الحرارية التي يمكن تخزينها في بعض مواد البناء والتي ترتبط باكتساب المبنى للحرارة وبالإستقراروبالاستقرار الحراري للمبنى في أثناء التعاقب لليل والنهار,والنهار، ومن خلال فهم مبادئ الديناميكية الحرارية دون اللجوء إلى حدس المصممين بل من خلال استخدام النمذجة الحاسوبية التي تجنبنا تجارب البناء النكلفة.
 
سطر 52:
[[ملف:Sameh.jpg]]
 
- خط الطول والعرض الذي يوجد فيه الموقع ,الموقع، مسار حركة الشمس, ومقدار التشميس (ساعات شروق الشمس).
- التغيرات الموسمية المرتبطة بالطاقة الشمسية والتي تلعب دور رئيسي في مقدار الطاقة المكتسبة والتي تؤثر فيها درجات الحرارة اليومية والإشعاع الشمسي والرطوبة.
- التغيرات في درجة الحرارة في اثناءأثناء النهار.
- التفاصيل المناخية الدقيقة المرتبطة بالنسيم ,والرطوبة ,والغطاء النباتي ,وطبوغرافية الموقع.
- العوائق المرتبطة بالموقع والحرارة المكتسبة من الشمس وحركة الرياح.
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 كالشجيرات والأشجار، التعريشات، والأسوار،وماوالأسوار، وما إلى ذلك).
استخدام العزل المناسب لتقليل الحرارة المكتسبة. -
- استخدام الكتلة الحرارية لتخزين الطاقة الشمسية الزائدة خلال النهار في فصل الشتاء وبعد ذلك يشعها في الليل.
سطر 73:
- تركيب الزجاج حيث لا يمكن الحصول على الطاقة الشمسية خلال النهار والخسائر الحرارية خلال الليل التي لا يمكن السيطرة عليها.
 
- عدم وجود تظليل كاف أثناء فترات معينة من السنةوهذاالسنة وهذا يؤدي إلى الحصول على الطاقة الشمسية عالية (وخاصة على الحائط الغربي).
- تطبيق الغير صحيح من الكتلة الحرارية لتعديل تغيرات درجة الحرارة يوميا.
- آبار السلالم التي تؤدي إلى عدم المساواة في توزيع الهواء الدافئ بين الطوابق العليا والسفلى مع ارتفاع الهواء الدافئ إلى الفراغات العليا.
سطر 83:
==كفاءة التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية والبعد الإقتصادي له:-==
 
التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية ذو كفاءة عالية وهي طاقة رخيصة ويمكن الإستفادةالاستفادة منها بشكل مباشروتحويلها إلى طاقة حرارية مفيدة ويمكن أن تصل نسبة الإستفادةالاستفادة من هذه الطاقة بنسبة تصل إلى %70ويمكن70 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==
سطر 96:
 
==الطاقة الشمسية المكتسبة بطريقة غير مباشرة:-==
المكاسب غير المباشرة التي تتمحورحول الإشعاع الشمسي الواصل إلى المنطقة المجاورة المحيطة بالمنطقة السكنية, والحرارة التي تدخل المبنى من خلال النوافذ ويتم التقاطها وتخزينها في الكتلة الحرارية(مثل خزان المياه ,والجدران)والتي تنتقل ببطء بشكل غير مباشر في البناء من خلال التوصيل والحمل الحراريويمكن لهذا النظام أن يعاني من بطئ في الكفاءة نتيجة للفارق الحراري يالإضافة إلى الخسائر الحرارية ليلا بالإضافة إلى تكلفة الزجاج المعزول وتطوير نظم فعالة لإعادة توزيع الحرارة في جميع انحاءأنحاء منطقة المعيشة.
 
==تخزين الحرارة:-==
الشمس لا تشرق في كل وقت ,لذلك يجب إيجاد طرق لتخزين الطاقة الشمسية لإستخداملاستخدام هذه الطاقة في الأوقات التي لا تشرق فيها الشمس.
في البيوت التي تصمم وفق معطيات الطاقة الشمسية ،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.
 
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 الارضالأرض 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 .
 
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 الاطراف الثلاثة الاخرىالأخرى 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.
 
أنظمة التظليل والعزل في المباني