هرهفته شنبه ها - سال سیزدهم

پرتیراژترین نشریه صنعت ساختمان

نشریه شماره   203   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

خانه‌های خورشیدی

مهدي امين زاده*

در دو شماره پيش به معرفي انرژي خورشيدي و كاربردهاي نيروگاهي آن پرداخته شد. در اين شماره قصد داريم به كاربردهاي غير نيروگاهي انرژي خورشيدي بپردازيم. اميد است در آينده استفاده از انرژي خورشيدي با مزاياي قابل توجهي که در مقايسه با نيروگاههاي فسيلي و اتمي دارند (به خصوص اينکه سازگار با محيط زيست هستند) نقش مؤثري در تأمين انرژي انسان بازي کنند. در ادامه به ذکر چند مورد از کاربردهاي اين نيروگاهها ميپردازيم:

انواع كاربردهاي غير نيروگاهي

کاربردهاي غير نيروگاهي از انرژي حرارتي خورشيد شامل موارد متعددي است که اهم آنها عبارت است: از آبگرمکن و حمام خورشيدي، سرمايش و گرمايش خورشيدي، آب شيرين کن خورشيدي، خشک کن خورشيدي، اجاق خورشيدي، کورههاي خورشيدي و خانههاي خورشيدي.

آبگرمکنهاي خورشيدي و حمام خورشيدي

آبگرمکن خورشيدي دستگاهي است که با جذب انرژي خورشيدي آب موردنياز را گرم ميکند. استفاده از انرژي خورشيدي جهت گرم نمودن آب به جهت رايگان بودن اين منبع عظيم انرژي، ازنظر اقتصادي بسيار مقرون به صرفهاست. سيستمهاي آبگرمکن خورشيدي داراي تقسيم بنديهاي مختلفي است که عبارتند از: ترموسيفون، پمپ دار تحت فشار و سيستم برگشت ثقلي.

ترموسيفون (‌Thermosiphon‌): اين سيستمها فاقد هرگونه پمپ جهت جابه جايي آب هستند و با استفاده از گرماي آفتاب عمل ميکنند. مشکل عمده اين سيستم پديده يخ زدگي در فصول سرد سال است.

پمپ دار تحت فشار: در اين سيستم مداربسته براي جابه جايي سيال از پمپ استفاده ميکنند. اين سيستم به دليل احتمال يخ زدگي در مناطقي که اختلاف دماي زيادي را تجربه ميکند، کارايي کمتري دارد.

برگشت ثقلي: سيستمهاي برگشت ثقلي عموما جزو سيستمهاي غيرمستقيم گرمايش آب است که در آن آب در يک سيکل بسته، حرارت خورشيد را از کلتکور دريافت کرده و به وسيله يک مبدل حرارتي آب داخل مخزن را گرم ميكند. سيستم تا زماني که انرژي خورشيد به ميزان کافي موجود باشد، کار ميکند. در غير اين صورت پمپ ازکارافتاده و سيال داخل کلکتور در اثر نيروي گرانشي به داخل مخزن تخليه ميشود. اين سيستمها برگشت ثقلي کلکتورهاي SGP متناسب با شرايط کشور ايران طراحي شده و به دليل عدم استفاده از ضد يخ، نسبت به سيستمهاي ترموسيفون و تحت فشار برتري فراواني دارد.

از آبگرمکن خورشيدي جهت توليد آب گرم بهداشتي در منازل و اماکن عمومي به خصوص در مکانهايي که مشکل سوخت رساني وجود دارد، ميتوان استفاده كرد. چنانچه ظرفيت اين سيستمها افزايش يابد، ميتوان از آنها در حمامهاي خورشيدي نيز استفاده كرد. با توجه به موقعيت جغرافيايي ميتوان آب گرمکن خورشيدي و همچنين حمام خورشيدي را در نقاط مختلف نصب و راه اندازي نمود.

تهويه مطبوع خورشيدي

اولين خانه خورشيدي در سال 1939 ساخته شد که در آن از مخزن گرماي فصلي براي به کارگيري گرماي آن در طول سال استفاده شدهاست. گرمايش و سرمايش ساختمانها با استفاده از انرژي خورشيد، ايده تازهاي بود که در سالهاي 1930 مطرح شد و در کمتر از يک دهه به پيشرفتهاي قابل توجهي رسيد. با افزودن سيستمهاي خورشيدي ميتوان علاوه بر آب گرم مصرفي و گرمايش، از اين سيستمها در فصول گرما براي سرمايش ساختمان نيز استفاده کرد.

آب شيرين کن خورشيدي

هنگامي که حرارت دريافت شده از خورشيد با درجه حرارت کم روي آب شور اثر کند، تنها آب تبخير شده و املاح باقي ميماند. سپس با استفاده از روشهاي مختلف ميتوان آب تبخير شده را تنظيم کرده و به اين ترتيب آب شيرين تهيه کرد. با اين روش ميتوان آب بهداشتي موردنياز در نقاطي که دسترسي به آب شيرين ندارند مانند جزاير را تأمين کرد.

آب شيرين کن خورشيدي در دو اندازه خانگي و صنعتي ساخته ميشود. در نوع صنعتي با حجم بالا ميتوان براي استفاده شهرها آب شيرين توليد کرد.

خشک کن خورشيدي

خشک کردن مواد غذايي براي نگهداري آنها از زمانهاي بسيار قديم مرسوم بوده و انسانهاي نخستين، خشک کردن را يک هنر ميدانستند.

در خشک کنهاي خورشيدي به طور مستقيم و يا غيرمستقيم از انرژي خورشيدي جهت خشک نمودن مواد استفاده ميشود و هوا نيز به صورت طبيعي يا اجباري جريان يافته و باعث تسريع عمل خشک شدن محصول ميگردد. خشک کنهاي خورشيدي در اندازهها و طرحهاي مختلف و براي محصولات و مصارف گوناگون طراحي و ساخته ميشوند.

اجاقهاي خورشيدي

دستگاههاي خوراک پز خورشيدي اولين بار به وسيله شخصي به نام نيکلاس ساخته شد. اجاق او شامل يک جعبه عايق بندي شده با صفحه سياهرنگي بود که قطعات شيشهاي درپوش آن را تشکيل ميداد اشعه خورشيد با عبور از ميان اين شيشهها وارد جعبه شده و به وسيله سطح سياه جذب ميشد، سپس درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه افزايش ميداد. اصول کار اجاق خورشيدي جمعآوري پرتوهاي مستقيم خورشيد در يک نقطه کانوني و افزايش دما در آن نقطهاست. امروزه طرحهاي متنوعي از اين سيستمها وجود دارد که اين طرحها در مناطق مختلفي ازجمله آفريقاي جنوبي آزمايش شده و به نتايج خوبي نيز رسيدهاند.

کوره خورشيدي

در قرن هجدهم «نوتورا» اولين کوره خورشيدي را در فرانسه ساخت و به وسيله آن يک توده چوب را در فاصله 60 متري آتش زد.

متداولترين سيستم يک کوره خورشيدي متشکل از دو آينه يکي تخت و ديگري کروي است. نور خورشيد به آينه تخت رسيده و توسط اين آينه به آينه کروي باز تابيده ميشود. طبق قوانين اپتيک هرگاه دسته پرتوي موازي محور آينه با آن برخورد نمايد در محل کانون متمرکز ميشوند؛ به اين ترتيب انرژي حرارتي گسترده خورشيد در يک نقطه جمع ميشود که اين نقطه به دماهاي بالايي ميرسد. امروزه پروژههاي متعددي در زمينه کورههاي خورشيد در سراسر جهان در حال طراحي و اجراشدهاست.

خانههاي خورشيدي

ايرانيان باستان از انرژي خورشيدي براي کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانههاي خود در زمستان استفاده ميکردند. آنان ساختمانها را به ترتيبي بنا ميکردند که در زمستان نور خورشيد به داخل اتاقها نشيمن ميتابيد ولي در روزهاي گرم تابستان فضاي اتاق در سايه قرار داشت. در اغلب فرهنگهاي ديگر دنيا نيز ميتوان نمونههايي از اين قبيل طرحها را مشاهده كرد. چند سالي است که معماران به طورجدي ساخت خانههاي خورشيدي را آغاز کردهاند و به دنبال تحول و پيشرفت اين تکنولوژي به نتايج مفيدي نيز دست يافتهاند. در اين خانهها سعي ميشود از انرژي خورشيد براي روشنايي، تهيه آب گرم بهداشتي، سرمايش و گرمايش ساختمان استفاده شود و با به کار بردن مصالح ساختماني مفيد از اتلاف گرما و انرژي جلوگيري شود.

خودرو و موبايل خورشيدي

امروزه با استفاده از انرژي خورشيدي در صنايع مختلف مواجه هستيم. صنعت خودروسازي از اين دستهاست که به دليل رعايت مسائل زيست محيطي و نيز کاهش مصرف سوختهاي فسيلي، تحقيقات گستردهاي را در سالهاي اخير انجام دادهاست. صنعت تلفن همراه نيز از اين انرژي بينصيب نمانده و تحقيقاتي در زمينه ساخت موبايلهاي خورشيدي در حال انجام است.

 

*کارشناس انرژي هاي نو