تبیین و بازطراحی دودکش های خورشیدی و تاثیر آن در کاهش بار حرارتی ساختمانها
تبیین و بازطراحی دودکش های خورشیدی و تاثیر آن در کاهش بار حرارتی ساختمانها|30019216|zt

⚡دانلود

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل 1- مقدمه 2

1-1- مسألة تحقيق.. 2

1-2- بیان مسأله. 2

1-3- فرضیه ها 3

فصل 2- انرژی خورشیدی و دودکش های خورشیدی.. 4

2-1- مقدمه [ و ] 4

2-2- تاریخچه 6

2-3- کاربردهای انرژی خورشید. 7

2-4- استفاده از انرژی حرارتی خورشید. 8

2-5- نیروگاه‌های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی.. 10

2-6- نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی.. 12

2-7- نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی.. 13

2-8- دودکش‌های خورشیدی.. 13

2-9- مزایای نیروگاههای خورشیدی.. 14

2-10- کاربردهای غیر نیروگاهی.. 16

2-11- دودكش های خورشیدی و عملکرد آنها 18

2-11-1- اصول كار 20

2-11-2- كلكتور: 23

2-11-3- ذخیره‌سازی 24

2-11-4- برج 24

2-11-5- توربین‌ها 25

2-11-6- مدل آزمایشی 25

2-12- استفاده از دودكش خورشيدي بمنظور كاهش آلودگي هوا 27

2-13- تئوري طراحی دودکش خورشیدی.. 30

2-14- مدلسازي و معادلات حاکم.. 31

فصل 3- پیشینه پژوهش.... 34

فصل 4- منابع 42

فصل 1-مقدمه

1-1-مسألة تحقيق

عوامل بسیاری هستندکه منجر به آلودگی های هوای داخل ساختمانها می شود منجمله مواد ومصالح ساختمانی,مبلمان,فعالیتهای فیزیولوژیکی افرادودستگاههای حرارت زا در داخل ساختمان که با افزایش روزافزون عایق کاری ساختمان وتلاش برای کاهش نفوذ هوای بیرون وعدم نشت هوا به خارجبرای کاهش اتلاف حرارتی آلودگی های ذکرشده در داخل ساختمان باقی می ماندازاین روتهویه درساختمان امری اجتناب ناپذیر است(بهادری نژاد1387,15).

هدف ازانجام این تحقیق تبیین وبازطراحی یک سیستم غیر فعال خورشیدی درراستای بهینه کردن مصرف انرژی می باشد.

حال مساله اصلی این است آیادودکشهای خورشیدی یا بادکیرهادرتهویه این اماکن تاثیر گذار می باشدیاخیر.مساله این جاست آیاباتغییرات عوامل اقلیمی (باد,آفتاب وغیره)درشبانه روزاین عناصربه وظایف اصلی خود که تهویه فضا می باشد درست عمل می کند(نشریه هنرهای زیبا تابستان 1392,دوره18).

1-2-بیان مسأله

1-عملکرد دودکشهای خورشیدی به عنوان یک سیستم غیر فعال خورشیدی در تهویه ساختمان جهت کاهش اتلاف حرارتی سرمایش وگرمایش درمناطق مختلف کشوربه عنوان یک پدیده نوقابل استفاده است.

2-مساله اینجاست روشهای غیرفعالی که مردم مناطق گرم وخشک ایران برای به جریان درآوردن هوابه کارمی بردن کارابوده است یا خیر.

3-باپیشرفت فن آوری در حال حاضر می توان به طور قابل ملاحظه ای انرژی لازم برای مصرفهای سرمایش وگرمایش ساختمان راکاهش داد.لذابااستفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشید وباطراحی یک سیستم (دودکشهای خورشیدی)تهویه خود به خودی در ساخنپتمان ایجادکرد.

4-امروزه به علت رشد روزافزون مصرف انرژی درجهان وباتوجه به کمبود سوختهای فسیلی وآلودگیهای شدید زیست محیطی ناشی ازاحتراق آنها ضرورت به کار گیری انرژیهای تجدیدپذیر جهت کاهش مصرف سوختهای فسیلی افزایش یافته است. لذامنظورازانجام این تحقیق کاهش مصرف سوختهای فسیلی همچنین کاهش آلودگی محیط زیست بااستفاده از انرژیهای تجدیدپذیر می باشد.

1-3-فرضیه ها

1-به نظرمی رسددودکش های خورشیدی در تهویه هوا بسیار مناسب هستند.

2-به نظر می رسدانرژی به وجودآمده درآین دودکشها قابل تبدیل می باشد.

3-استفاده ازدودکشهای خورشیدی درکاهش مصرف انرژی بسیار تاثیرگذار است

فصل 2-انرژی خورشیدی و دودکش های خورشیدی

2-1-مقدمه [[i] و [ii]]

خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۷۳٫۴۶درصد) هلیوم (۲۴٫۸۵ درصد) و عناصر دیگری تشکیل شده است که از جمله آن‌ها می‌توان به اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن اشاره نمود.

انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی می‌باشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال می‌باشد. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به جرم خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر جرم زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.

میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.

زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. سرمنشاء تمام اشکال مختلف انرژیهای شناخته شده تاکنون شامل (سوختهای فسیلی ذخیره شده درزمین، انرژی‌های بادی، آبشارها، امواج دریاها و...) موجود در کره زمین از خورشید می‌باشد.

انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها بطور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته و.... ولیکن موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی - متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش - محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب گردیده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد.

استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و..... اخیراً شروع گردیده‌است.

انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. بطور کلی انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳٫۸ در۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه می‌باشد.

ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد.

با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.

در بسیاری از قسمتهای ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است.

2-2-تاریخچه

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان‌های محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.

ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.

کاربردهای الکتریکی فتو ولتایک‌ها را آزمایش می‌کنند، یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌شود. الکتریسیته می‌تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می‌دهند.

2-3-کاربردهای انرژی خورشید

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:

1. استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.

2. تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.

انرژی فتوولتایک به تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فوتوولتاییک (pvs) گفته می‌شود، که به طور معمول توسط یک سلول خورشیدی انجام می‌پذیرد. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته می‌شود.

نور خورشید از فوتون‌ها یا ذرات انرژی خورشیدی ساخته شده‌است. این فوتون‌ها که مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند، درست مشابه با طول موجهای متفاوت طیف‌های نوری هستند.

جزییات بیشتر📜