هدف از طراحی ساختمانهای پایدار کاهش آسیب آن بر روی محی و منابع انرژی و طبیعت است. در یک طرح خورشیدی دو مسئله اصلی مطرح میشود یکی چگونگی طراحی برای بهرهوری بیشتر از انرژی خورشیدی و دیگری چگونگی طراحی برای به حداقل رساندن اتلاف حرارتی به منظور استفاده بهینه از انرژی بدست آمده که در صورت عدم توجه به هر یک از اینها، طرح مورد نظر از کارایی لازم برخوردار نخواهد بود. ساختمان طراحی شده با انرژی خورشید میتواند برق مصرفی را تا حدود ۵۷ در صد کاهش دهد. سامانه های ایستا وابسته به جریان طبیعی بوده و باعث کاهش مصرف انرژی در ساختمان میشوند. دیوار ترومب و آبی از سامانه های پایدار ایستایی میباشند که انرژی خورشیدی را به صورت غیر مستقیم به فضای داخلی هدایت میکند. در این دیوارها انرژی خورشیدی به توده ای از مصالح که واس بین فضای داخلی و منبع انرژی است میتابد و

در آن ذخیره میشود و سپس به فضای داخلی منتقل میشود؛ البته
باید با انتخاب مصالح با ظرفیت حرارتی زیاد و عایق حرارتی
مناسب از اتلاف انرژی در ساختمان جلوگیری کرد. بهترین راهکار

برای بهره گیری مناسب از انرژی خورشید در اقلیم تبریز، ترکیب روشهای کسب جذب مستقیم و سامانه دیوار ترومب است که میتواند علاوه بر گرمایش خانه در زمستان و خنک کردن در تابستان، نور مورد نیاز برای فضاهای خانه را به شکل مطلوب فراهم نماید. این تحقیق با استفاده از مطالعات کتابخانه ای به توصیف موضوع پرداخته و آن را بررسی میکند. در این مقاله کاربرد دیوارهای ترومب و آبی را با توجه به اقلیم تبریز بررسی کرده و عناصر مورد استفاده در آنها را مورد ارزیابی قرار میدهیم؛ همچنین با مطالعه میزان انرژی خورشیدی تابیده شده بر سطوح عمودی در این شهر راهکارهایی برای کاهش اتلاف انرژی و استفاده بهینه از انرژی خورشید ارائه مینماییم.

واژه های کلیدی: سامانه ایستا، دیوار ترومب، دیوار آبی، انرژی خورشیدی، فضای داخلی، عایق حرارتی

۱

International Conference on Civil Engineering Architecture & Urban Sustainable Development 18&19 December 2013, Tabriz , Iran

-۱ مقدمه

ضرورت صرفه جویی در مصرف انرژی در نیمه دوم دهه ۱۷۹۱ میلادی مطرح شد و تا کنون در زمینه های مختلف پیشرفت قابل توجهی داشته است. متأسفانه در ایران به علت ارزان بودن قیمت حاملهای انرژی و در دسترس بودن آنها اقدامات مقتضی در مورد بهینه سازی مصرف انرژی صورت نگرفته است؛ لذا با توجه به پایان پذیر بودن منابع غیر طبیعی لازم است بیشتر از گذشته به استفاده از انرژیهای تجدید پذیر توجه گردد. یکی از اهداف طراحی پایدار، تأمین نیازهای گرمایش و سرمایش توس انرژیهای تجدید پذیر است؛ لذا سامانه های خورشیدی میتوانند در تأمین این نیازها و صرفه جویی در مصرف انرژیهای تجدید ناپذیر و کاهش تأثیرات زیست محیطی نقش مهمی ایفا کنند. سامانه های خورشیدی به دو گروه سامانه های پویا و ایستا تقسیم میشوند.

سامانه های خورشیدی پویا به سامانه های گفته میشود که برای کسب و انتقال انرژی از سامانه های مکانیکی و الکتریکی استفاده میشود.
از سامانه های پویا میتوان به سلولهای خورشیدی، لوله های خلأ و
پانل تخت اشاره کرد.
سامانه های خورشیدی ایستا به سامانه های گفته میشود که برای

کسب و انتقال انرژی از عناصر ساختمانی استفاده میشود. به عبارتی دیگر سامانه ایستا انرژی خورشیدی را بدون استفاده از تأسیسات مکانیکی و الکتریکی یا کنترل کننده های پیچیده جمع آوری کرده و آن را ذخیره و انتقال دهد. سامانه های خورشیدی ایستا از بهترین روشهایی است که میتوان در طراحی ساختمانهای خورشیدی بکار برد. این سامانه های ایستا وابسته به جریان طبیعی بوده و باعث کاهش مصرف انرژی در ساختمان میشوند. سامانه ایستا از عناصر پیوسته تشکیل شده که ترکیب و ترتیب این عناصر (جذب، ذخیره و پخش انرژی) منجر به کنترل انرژی و مدیریت آن و در نتیجه سبب کاهش اتلاف انرژی در ساختمان میشود. در واقع این سامانه رابطه ای مناسب بین انرژی طبیعی خورشید، انباره ذخیره انرژی و فضای زندگی را مهیا میکند. دیوار ترومب و آبی از سامانه های پایدار ایستایی میباشند که انرژی خورشیدی را به صورت غیر مستقیم به فضای داخلی هدایت میکند. سامانه های ایستا (سیستم غیر فعال خورشیدی) شامل سه روش کسب مستقیم، کسب غیر مستقیم و کسب مجزا میباشد.

کسب مستقیم :شامل پنجره جنوبی و پنجره پشت بام میباشد.

کسب غیر مستقیم : دیوار ترومب (دیوار حرارتی)، دیوار آبی، حوضچهی پشت بام (بام آبی)، و گلخانه با انبار سنگی.

کسب مجزا : کلکتور آب گرم خورشیدی دیوار ترومب۱برای اولین بار توس مخترعی فرانسوی فلیکس ترومب۲در
اواخر سال ۱۵۷۱ میلادی و سپس در آزمایشگاه Loo_Almas در ایالت نیومکزیکو در آمریکا ساخته شد. در دوران باستان از دیوارهای ضخیم خشتی یا سنگی که ظرفیت حرارتی بالایی دارند برای ذخیره گرمای خورشید در طول روز استفاده میشد این عناصر در طول شب با رها کردن انرژی ذخیره شده، موجب گرم شدن فضای داخلی میشدند. امروزه دیوار ترومب همان کاربرد دیوارهای خشتی دوران باستان را به شکل امروزی با فناوری جدید دارد. ایده ای که در اوایل دهه ۱۵۹۱ مشهور شد فق یک دیوار سنگین و براق بود. در طول روز، نور خورشید به پوشش براق

۲

International Conference on Civil Engineering Architecture & Urban Sustainable Development 18&19 December 2013, Tabriz , Iran

میتابد و سطح جرم حرارتی را گرم میکند. در شب گرما از جرم حرارتی دفع میشود. در ابتدا این گرما به سمت بیرون دفع میشود. به خاطر سطح براق، دمای میانگین جرم حرارتی میتواند به اندازه قابل توجهی بالاتر از دمای هوای بیرون باشد. اگر سطح براق به خوبی عایق حرارتی شده باشد و دمای بیرون نیز خیلی کم نباشد، دمای میانگین جرم حرارتی به میزان قابل توجهی بالاتر از دمای داخلی خواهد بود و گرما به فضای داخلی جریان مییابد .>1@