سیستم های سرمایش غیر فعال ( 118 اسلاید )

در این مقاله راهکار های موثر در ارتقای بهره وری انرژی ساختمان ها با استفاده از الگوهای نوین سیستم های سرمایش غیر فعال و با نگاهی به ساختمان های مراکز فرهنگی مورد بررسی قرار گرفته است .

روش های اجرای سیستم های سرمایش غیر فعال :

• سرمایش تبخیری :

جریان هوا علاوه بر تهویه و خنک سازی توسط جایگزین کردن هوای خنک به جای هوای گرم، می تواند با برودت تبخیری ترکیب و موجب تسریع و تقویت فرآیند خنک سازی شود. در ابن فرآیند، برای تبخیر آب موجود در فضا، گرمای لازم از محیط گرفته می شود که این امر موجب کاهش دمای اطراف سطوح مرطوب می گردد.

در برخی مناطق گرم و خشک، ساختمان ها به گونه ای طراحی می شوند که برای تهویه از بادخان، بادخور و سطوح پوشیده از آب و گیاه، به طور هم زمان استفاده شود .

در اقلیم های گرم و خشک، علاوه بر بر مسئله گرما، خشکی هوا و پایین بودن میزان رطوبت از عوامل آزاردهنده به شمار می رود.

 بنابراین، در میان انواع راه حل های غیر مکانیکی و طبیعی، سرمایش تبخیری علاوه بر آن که موجب کاهش دمای هوا می شود، به افزایش رطوبت نسبی نیز می انجامد و در نتیجه شرایط محیطی مطلوب تری ایجاد می کند.

سرمایش تبخیری هنگامی به بهترین وجه عمل می کند که رطوبت نسبی پایین تر از  70 درصد یا کمتر در گرم ترین مواقع بوده و هوا بیشترین ظرفیت قبول بخار آب را داشته باشد. سرعت تبخیر با حرکت هوا (جابجایی) افزایش می یابد.

هوای گرم ورودی توسط بادگیر از سطح کوزه های حاوی آب عبور داده شده و در نتیجه مرطوب می شود. هوای مرطوب شده نیز به حرکت جریان هوا به سمت پایین کمک کرده و بدین ترتیب، هوای خنک در داخل ساختمان جریان می یابد.

• سرمایش تشعشعی :

سرمایش تشعشعی بر پایه اصل فیزیکی تعادل می باشد؛ به این معنی که اگر دو جسم با دمای متفاوت بدون هیچ واسطه ای در مقابل یکدیگر قرار گیرند، یک شبکه تابشی شار گرما از جسم گرم تر اتفاق خواهد افتاد. اگر عنصر سردتر در یک دمای ثابت نگاه داری شود، عنصر دیگر برای رسیدن به تعادل، سردتر خواهد شد.

در زمینه سرمایش تابشی، پوسته ساختمان نماینده جسم با دمای بالاتر و آسمان، جسم با دمای پایین تر است. دمای آسمان اغلب بسیار پایین تر از دمای هوای محصور سطح زمین به ویژه در وضعیت آسمان صاف و خشک می باشد. .

• زمین سرمایی :

توانایی ذخیره سازی حرارتی فصلی خاک، که دارای تأخیر دما نسبت به درجه حرارت در فضای باز است، خاک را قادر می سازد اثر خنک کننده ای در هوای گرم تابستان داشته باشد (و به عکس در زمستان) .

مستقل بودن از شرایط جوی از محاسن این سامانه بوده و در مناطقی که دارای اختلاف دمای تابستانی و زمستانی زیادی باشند  ، کاربرد دارد.

با پایین رفتن در عمق زمین ( بیش از  6 متر)، دمای خاک به دمای سالانه منطقه مورد نظر نزدیک شده و همین امر موجب آن می گردد که این دمای ثابت، در تابستان خنک تر و در زمستان گرم تر از متوسط دمای هوا باشد .

الگوی سالانه دمای پوسته زمین به صورت یک موج سینوسی بوده و منحنی تغییرات آن در اعماق مختلف نشان می دهد که هر چه عمق بیشتر شود، میزان تغییرات دمای خاک در طول سال دارای نوسانات کمتری بوده و تقریباً از دمای میانگین هوای سالانه منطقه مورد نظر تبعیت می نماید. همین پدیده باعث می شود تا بتوان از خاک به عنوان جاذب گرما یا سرما استفاده نمود .

• سبزینگی :

درختان و فضای سبز همواره در تلطیف هوا و تأمین اکسیژن مورد نیاز همه موجودات زنده اهمیت و نقش اساسی دارند. استفاده از سبزینگی یا پوشش گیاهی مناسب در مکان فراخور، یکی از اقتصادی ترین و ارزان ترین روش های تنظیم شرایط محیطی و کاهش مصرف انرژی در ساختمان به شمار می رود.

در واقع از این طریق نه تنها می توان از اثرات زیان بخش تابش شدید خورشید بر ساختمان در تابستان پیش گیری نمود، بلکه از سوز و سرمای شدید باد زمستانی نیز در امان ماند.

مسایلی مانند آلودگی هوا، مقدار دی اکسید کربن و جزیره های گرمایی را می توان با استفاده آگاهانه بام سبز کاهش داد. در ضمن می توان از این بام ها به عنوان راه حلی برای مقابله با تغییرات اقلیمی در مقیاس ریز اقلیم نام برد .

اصطلاح بام سبز به بام ساختمانی گفته می شود که قسمتی از آن و یا همه آن با محیط کشت در حال رشدی پوشیده شده است. بام سبز ممکن است همچنین شامل لایه های اضافی از قبیل سد کننده ریشه، زه کشی و آبیاری باشد. باغچه های گلدانی در سقف جزء این بحث نبوده و به عنوان بام سبز شمرده نمی شوند.

در حدود  %35 از جذب حرارت در تابستان توسط بام بنا صورت می پذیرد. بنابراین استفاده از درختان با تنه بلند و تاج افشان که بتوانند روی بام سایه ایجاد نمایند بسیار مفید می باشد.

کاشت درختان برگ ریز ، مسیر مستقیم آفتاب تابستانی را مسدود می کند و زمین پوشیده از سبزه ، مانع انعکاس تابش خورشید از زمین شده و علاوه بر آن سطح زمین را خنک تر نگاه می دارد.

سبزینگی شاید تأثیرگذارترین راه برای دور نگاه داشتن آفتاب شدید صبح و بعد از ظهر از دیوارها و پنجره های شرقی و غربی باشد؛ اما بایستی دقت شود که از مسدود شدن نسیم شبانه تابستان که می تواند قسمتی از راه کار خنک کردن روزانه باشد اجتناب شود.

درختان همیشه سبز در سمت غرب و شمال غربی اغلب می توانند مانعی در مقابل باد زمستان باشند . سایر رستنی ها و نرده ها و دیوارها می توانند نقش باد شکن داشته باشند. در سمت غرب خانه از گیاهان زیاد، بوته ها و پرچین ها استفاده کنید تا مانعی در مقابل آفتاب بعد از ظهر باشند .

پیچک و گیاهان رونده جهت کنترل نور خورشید بر روی نمای غربی ساختمان بسیار مناسب هستند، خصوصا انواع با دوام آنها در تمام فصول می توانند مفید فایده باشند و برخلاف درها و پنجره های ضد طوفان، این نوع گیاهان خود بر روی بنا نصب می شوند .

کاشت هدفمند درختان، بوته ها و تاک ها در ساختمان و ساختارهایی نظیر آلاچیق ها می تواند نه تنها نیاز به وسایل آفتاب گیر داخلی و خارجی را کاهش دهد، بلکه در ساختار شهری نیز به تغییر آب و هوا کمک نماید. بوته های همیشه سبز و پوشش گیاهی زمین برای جلوگیری و یا کاهش انعکاس تابشی جاده، مناطق آسفالت شده و ساختمان ها مفید هستند.

در نماهای سبز گیاه بر روی سطح نما حرکت کرده و گیاه رونده و یا پیچک در حالی که ریشه در زمین یا در یک بستر خاکی روی نما دارد، رشد می کند.

هدایت کوران به اطراف و داخل بنا توسط ایجاد کانال هدایت باد به سمت بنا و بازشوها یکی دیگر از راه های خنک کردن فضا توسط پوشش گیاهی به شمار می رود .

همچنین وجود پوشش گیاهی بسته به تراکم و ارتفاع آن، بر کنترل جابجایی هوا در ساختمان و کاهش گرد و غبار و همچنین سرعت باد تأثیرگذار است.  ارتفاع گیاه و فاصله آن تا بازشوهای ساختمان روی جریان هوا در ساختمان تأثیر می گذارد .

• سرمایش همرفتی :

در سرمایش همرفتی که بوسیله تهویه طبیعی ایجاد می شود، استفاده از فرآیند جابه جایی هوای داخل ساختمان با هوای تازه بیرون، بدون بهره گیری از دستگاه های مکانیکی، صورت می پذیرد.

برای ایجاد جریان هوا به کمک همرفت ، باید شرایط لازم برای برقراری جریان از محیطی پرفشار به محیط کم فشار فراهم گردد. برای تشدید باد ، باید بازشوهایی در مناطق با فشار متفاوت ایجاد نمود .

وزش باد در سطح زمین و در مجموعه های ساختمانی نتیجه ارتباط پیچیده باد و این مجموعه ها است. جریان باد در اطراف ساختمان ها به عواملی نظیر ابعاد و شکل ساختمان ها و هم جواری آنها نسبت به یکدیگر که تعیین کننده ی مناطق تحت فشارهای مختلف در اطراف مانع است ، بستگی دارد.

هنگامی که وزش باد با بدنه بیرونی ساختمان برخورد می کند، در آن جبهه فشار باد مثبت بوده و در جبهه مخالف، فشار معکوس یعنی منفی خواهد بود. بنابراین اگر در این دو جبهه بازشوهایی در بدنه ساختمان تعبیه شوند، کوران طبیعی در درون بنا ایجاد خواهد شد .

ساختمان های بلند و موقعیت قرارگیری آنها در ساختار کالبدی شهر نیز می تواند تأثیر قابل توجهی بر جریان باد در خیابان ها و مسیرهای پیاده رو داشته باشد. ساختمان های مرتفع (برج ها)، قسمت عمده ی جریان باد را به اطراف منحرف می کنند.

هر چه عرض آنها بیشتر شود، ساختمان ها به شکل سدی در برابر جریان باد عمل نموده و میزان این انحراف بیشتر می شود. در این حالت میزان جریان بادی که در قسمت بالایی پشت به باد ساختمان ایجاد می شود، بیشتر می گردد.  بنابراین عرض ساختمان رو به باد معیار مهم در الگوی حرکت باد است .

نمای رو به باد در ساختمان های کم ارتفاع و همچنین ساختمان های بلند مناطق بادخیز، بهتر است تا حد امکان فاقد گوشه های تیز بوده و دارای شکلی محدب باشد ، تا جریان باد به راحتی به طرفین ساختمان هدایت شود.

طراحی پلکانی نیز به هدایت باد از روی ساختمان ها کمک می کند.

بادخان ها به کمک باد، باعث ایجاد فشار منفی و به دنبال آن، مکش هوای داخل به بالای بام می شوند.  در واقع بادخان ها نوعی هواکش های بادی (و نه حرارتی) محسوب می شوند.  در صورتی که، بادخورها با ایجاد فشار مثبت، هوای بالای بام را به درون ساختمان می دمند.  بادخان ها نیز همانند بادخورها به لحاظ ارتفاع و شکل ظاهری دارای انواع متفاوتی بوده و همانند بادخورها انواع پیش ساخته نیز دارند .

در تهویه دودکشی، جریان هوا توسط اختلاف فشاری که نتیجه اختلاف دما است، به وجود می آید که به طور معمول در مقایسه با جریان هوا توسط باد، مقدار هوای کمتری جابجا می شود.

مواقعی که هوای درون ساختمان گرم تر از هوای بیرون باشد، دو دریچه که در پایین ترین و بالاترین نقاط ساختمان نصب می شوند، هوای خنک تر را از طریق دریچه پایینی به داخل و از طریق دریچه بالایی به بیرون هدایت می کنند.

اندازه بازشوها بر دمای داخل آتریوم تأثیر زیادی دارد. هر چه بازشوها بزرگتر باشند، نزدیکی دمای داخل و بیرون بیشتر است.  آتریوم هایی که در بالا و پایین دارای بازشو هستند، به دلیل اختلاف دما قادر هستند تهویه مناسبی را برای فضای درونی ایجاد نمایند.

نماهای دو پوسته امکان تهویه طبیعی را ضمن کنترل دما، باد، باران و صدا فراهم می آورند. اصول کار این نماها بر اساس جریان و کنترل هوا در فضای حایل میان نما و یک پوسته شیشه ای، شکل می گیرد.

• منبع تهیه این پاورپوینت :

فایل مقاله ای با عنوان " راهکار های موثر در ارتقای بهره وری انرژی ساختمان های مراکز فرهنگی با استفاده از الگوهای نوین سیستم های سرمایش غیر فعال " نوشته مهندسین امید محسنی طوسی و محمد علی خانمحمدی در 19 صفحه - فایل پی دی اف منبع نیز همراه با پاورپوینت برای دانلود قرار داده شده است .