Güneş bacası - Solar chimney

Bu makale ventilasyon için bir cihazla ilgilidir. Güç üretim teknolojisi için bkz. Güneş yükseltici kule.

Bir güneş bacası - genellikle bir termal baca - doğallığı iyileştirmenin bir yoludur havalandırma nın-nin binalar kullanarak konveksiyon tarafından ısıtılan havanın pasif güneş enerji. Bir güneş bacasının basit bir tanımı, doğal ortamı geliştirmek için güneş enerjisini kullanan dikey bir şaftın açıklamasıdır. yığın havalandırma bir binanın içinden.

Güneş bacası yüzyıllardır, özellikle de Orta Doğu ve Yakın Doğu tarafından Persler yanı sıra Avrupa tarafından Romalılar.

Açıklama

Güneş bacası en basit haliyle siyah boyalı baca. Gün içinde güneş enerjisi bacayı ve içindeki havayı ısıtır, havanın yükselmesi bacadaki hava. emme baca tabanında oluşturulan alt yapıyı havalandırmak ve soğutmak için kullanılabilir.[1] Dünyanın çoğu yerinde kullanmak daha kolaydır rüzgar gücü gibi havalandırma için rüzgar kapanı Ancak, rüzgarsız sıcak günlerde bir güneş bacası, aksi takdirde hiçbir şeyin olmayacağı yerlerde havalandırma sağlayabilir.

Bununla birlikte, birkaç güneş bacası varyasyonu vardır. Bir güneş bacasının temel tasarım öğeleri şunlardır:

  • Güneş kollektör alanı: Bu, bacanın üst kısmında yer alabilir veya tüm şaftı kapsayabilir. Bu elemanın yönü, cam türü, yalıtımı ve termal özellikleri, güneş enerjisi kazanımlarını kullanmak, tutmak ve kullanmak için çok önemlidir.
  • Ana havalandırma bacası: Bu yapının konumu, yüksekliği, kesiti ve ısıl özellikleri de oldukça önemlidir.
  • Giriş ve çıkış hava açıklıkları: Bu elemanların boyutları, yerleri ve aerodinamik yönleri de önemlidir.

Bir prensip için önerildi Güneş enerjisi nesil, büyük kullanarak yeşil Ev Sadece bacayı ısıtmak yerine tabanda. (Bu konuyla ilgili daha fazla bilgi için bkz. Güneş yükseltici kule.)

Güneş bacaları, güneşin ısısını daha etkin emebilmeleri için siyaha boyanmıştır. Baca içerisindeki hava ısıtıldığında yükselir ve ısı değişim tüpleri vasıtasıyla soğuk havayı yerin altından çeker.

Güneş bacası ve sürdürülebilir mimari

Bu güneş bacası, pasif ev soğutması sağlamak için jeotermal ısı alışverişi yoluyla hava çekiyor.[2][3]

Isı bacaları veya ısı bacaları olarak da adlandırılan güneş bacaları, mimari ortamlarda mekanik sistemlerin (binayı mekanik yollarla ısıtan ve soğutan sistemler) kullandığı enerjiyi azaltmak için de kullanılabilir. İklimlendirme ve mekanik havalandırma, onlarca yıldır gelişmiş ülkelerdeki ofisler başta olmak üzere birçok bina türünde standart çevresel kontrol yöntemi olmuştur. Kirlilik ve enerji kaynaklarının yeniden tahsisi, bina tasarımında yeni bir çevresel yaklaşıma yol açmıştır. Biyoiklimsel ilkeler ve geleneksel tasarım stratejilerinin yanı sıra yenilikçi teknolojiler, yeni ve potansiyel olarak başarılı tasarım çözümleri oluşturmak için sıklıkla birleştirilir. Güneş bacası, şu anda bilim adamları ve tasarımcılar tarafından çoğunlukla araştırma ve deney yoluyla araştırılan bu kavramlardan biridir.

Bir güneş bacası birçok amaca hizmet edebilir. Direkt güneş ışığı, bacanın içindeki havayı ısıtır ve bacanın üstten yükselmesine ve alttan hava çekmesine neden olur. Bu hava çizimi, bir evi veya ofisi havalandırmak, jeotermal ısı alışverişi yoluyla hava çekmek veya kompostlama tuvaleti gibi yalnızca belirli bir alanı havalandırmak için kullanılabilir.

Doğal havalandırma, bir binanın üst katında sıcak havanın yükselmesine izin veren havalandırma delikleri sağlanarak oluşturulabilir. konveksiyon ve dışarıya kaçmak. Aynı zamanda daha soğuk hava, alt seviyedeki menfezlerden içeri çekilebilir. Daha serin dış hava için gölge sağlamak için binanın o tarafına ağaçlar dikilebilir.

Bu doğal havalandırma işlemi bir güneş bacası ile artırılabilir. Baca, çatı seviyesinden daha yüksek olmalı ve güneş yönüne bakan duvara inşa edilmelidir. Güneşten ısının emilimi, bir sırlı güneşe bakan taraftaki yüzey. Karşı tarafta ısı emici malzeme kullanılabilir. Isı emici yüzeyin boyutu, baca çapından daha önemlidir. Geniş bir yüzey alanı, güneş radyasyonu ile ısıtma için gerekli hava ile daha etkili ısı alışverişine izin verir. Baca içindeki havanın ısıtılması, konveksiyonu ve dolayısıyla bacadaki hava akışını artıracaktır. Bacadaki havalandırma deliklerinin açıklıkları, bacanın yönünün tersine bakmalıdır. hakim rüzgar.

Soğutma etkisini daha da maksimize etmek için, gelen hava geçebilir. yeraltı kanalları binaya girmesine izin verilmeden önce. Güneş bacası, bir ile entegre edilerek iyileştirilebilir. trombe duvar. Bu tasarımın ek avantajı, sistemin soğuk mevsimde tersine çevrilebilmesi ve bunun yerine güneş enerjisiyle ısıtma sağlanmasıdır.

Güneş bacası konseptinin bir varyasyonu, güneş enerjisi Çatı katı. Sıcak ve güneşli bir iklimde tavan arası genellikle yazın son derece sıcaktır. Geleneksel bir binada bu, artan ihtiyaçlara yol açtığı için bir sorun teşkil etmektedir. klima. Tavan arası bir güneş bacasıyla bütünleştirilerek tavan arasındaki sıcak hava çalıştırılabilir. Bacadaki konveksiyona yardımcı olarak havalandırmayı iyileştirir.[4]

Bir güneş bacasının kullanılması doğal havalandırmaya fayda sağlayabilir ve pasif soğutma bina stratejileri böylece enerji kullanımını azaltmaya yardımcı olur, CO2 genel olarak emisyonlar ve kirlilik. Doğal havalandırma ve güneş bacalarının kullanımına ilişkin potansiyel faydalar şunlardır:

CAD (TAS) Güneş Bacası modeli
  • hareketsiz, sıcak günlerde gelişmiş havalandırma oranları
  • rüzgar ve rüzgar tahrikli havalandırmaya olan bağımlılığın azalması
  • bir binadaki hava akışının gelişmiş kontrolü
  • daha fazla hava girişi seçeneği (yani binanın rüzgar altı tarafı)
  • kentsel alanlarda iyileştirilmiş hava kalitesi ve azaltılmış gürültü seviyeleri
  • artan gece havalandırma oranları
  • dış unsurlara minimum maruz kalma ile dar, küçük alanların havalandırılması

Pasif soğutma ile ilgili potansiyel faydalar şunları içerebilir:

  • sıcak mevsimde geliştirilmiş pasif soğutma (çoğunlukla hareketsiz, sıcak günlerde)
  • geliştirilmiş gece soğutma oranları
  • gelişmiş termal kütle performansı (soğutma, soğuk depolama)
  • geliştirilmiş termal konfor (geliştirilmiş hava akış kontrolü, azaltılmış hava akımı)

Emsal Çalışma: Çevresel Bina

Bina Araştırma Kuruluşu Garston, Watford, Birleşik Krallık'taki (BRE) ofis binası, havalandırma stratejisinin bir parçası olarak güneş destekli pasif havalandırma bacalarını içerir.

Mimar Feilden Clegg Bradley tarafından tasarlanan BRE ofisleri, enerji tüketimini ve CO2 emisyonları mevcut en iyi uygulama kılavuzlarına göre% 30 oranında azaltır ve konforlu çevre koşullarını klima kullanılmadan sürdürür. Pasif havalandırma bacaları, güneş kırıcı sistemler ve alttan soğutmalı içi boş beton levhalar bu binanın temel özellikleridir. Havalandırma ve ısıtma sistemleri, bina yönetim sistemi (BMS) tarafından kontrol edilirken, koşulları bina sakinlerinin ihtiyaçlarına göre ayarlamak için bir dereceye kadar kullanıcı geçersiz kılma sağlanır.

Bina, havalandırma ve soğutma stratejisinin ayrılmaz bir parçası olarak beş dikey şaft kullanmaktadır. Bu yığınların ana bileşenleri güneye bakan cam blok duvar, termal kütle duvarları ve çatı seviyesinden birkaç metre yükselen paslanmaz çelik yuvarlak egzozlardır. Bacalar, gece havalandırması ile soğutulan kavisli içi boş beton döşeme plakalarına bağlanır. Zemine gömülü borular, yeraltı suyunu kullanarak ek soğutma sağlayabilir.

Sıcak rüzgarlı günlerde, kavisli içi boş beton döşeme plakalarındaki geçitlerden hava çekilir. Paslanmaz çelik bacalardan doğal olarak yükselen yığın havalandırması, bina içindeki hava akışını artırır. Havanın baca tepeleri boyunca hareketi, baca etkisini artırır. Sıcak ve durgun günlerde, bina çoğunlukla baca etkisine dayanırken, hava binanın gölgeli kuzey tarafından alınır. Hava akışını iyileştirmek için yığınların tepesindeki düşük enerjili fanlar da kullanılabilir.

Kontrol sistemleri, gün boyunca depolanan ve ertesi gün soğuk kalan ısıyı ortadan kaldırarak, içi boş beton levha boyunca havalandırma yollarını gece boyunca etkinleştirir. Açığa çıkan kavisli tavan, düz bir tavanın vereceğinden daha fazla yüzey alanı sağlar. soğutucu Pasif yığınların gerçek performans ölçümlerine dayanan araştırmalar, sıcak ve durgun günlerde mekanın soğutma havalandırmasını geliştirdiklerini ve ayrıca termal olarak masif yapıları nedeniyle gece soğutmaya yardımcı olma potansiyeline sahip olabileceğini buldu.[5]

Pasif aşağı akımlı serin kule

Zion Ulusal Parkı Ziyaretçi Merkezi'ndeki serin kule, soğuk hava sağlar

Güneş bacasıyla yakından ilgili bir teknoloji, buharlaşmalı aşağı çekişli soğutma kulesidir. Sıcak ve kurak iklime sahip bölgelerde bu yaklaşım sürdürülebilir bir şekilde klima binalar için.

İlke, suyun bir kulenin tepesinde, ya buharlaştırıcı soğutma pedleri kullanılarak ya da su püskürtülerek buharlaşmasına izin vermektir. Buharlaşma gelen havayı soğutarak aşağı çekiş Binanın içindeki sıcaklığı düşürecek soğuk hava.[6] Sıcak havanın dışarıya atılmasına yardımcı olmak için binanın karşı tarafında bir güneş bacası kullanılarak hava akışı artırılabilir.[7] Bu konsept, Ziyaretçi Merkezi için kullanılmıştır. Zion Milli Parkı. Ziyaretçi Merkezi, Yüksek Performanslı Binalar Araştırması tarafından tasarlanmıştır. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL).

Aşağı çekişli soğutma kulesi prensibi, güneş enerjisi üretimi için de önerilmiştir. (Görmek Enerji kulesi daha fazla bilgi için.)

Afrika Mali'nin Dogon halkı tarafından inşa edilen Toguna binalarının üstündeki pedlerden nemin buharlaşması, altında dinlenen erkeklerin hissettiği serinliğe katkıda bulunuyor. Kasabanın eteklerindeki kadın binaları, daha geleneksel güneş bacaları kadar işlevsel.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Güneş Enerjili Klima". Alındı 2007-03-10.
  2. ^ "Bir Güç Teorisi" ISBN  0-595-33030-4
  3. ^ Vail, Jeff (2005-06-28). "Pasif Güneş ve Bağımsızlık". Alındı 2007-03-10.
  4. ^ Murti Nugroho, Agung; Mohd Hamdan bin Ahmad; Makmal Sain Bangunan. "Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Simülasyonu ile Tropik Koşullarda Güneş Enerjili Havalandırma Stratejilerini Kullanma İmkanı" (PDF). Alındı 2007-03-10.
  5. ^ Ní Riain, C .; M. Kolokotroni; M. Davies; J. Fisher; M. White; J. Littler (1999). "Doğal Havalandırmalı Ofis Binasında Güney Cephe Pasif Yığınların Soğutma Etkinliği - Örnek Olay". Kapalı ve Yapılı Çevre. 8 (5): 309–321. doi:10.1159/000024659.
  6. ^ Torcellini, Paul A .; Ron Judkoff; Sheila J. Hayter (2002-08-23). "Zion Ulusal Parkı Ziyaretçi Merkezi: Tüm Bina Tasarım Süreciyle Sağlanan Önemli Enerji Tasarrufu" (PDF). Bilimsel ve Teknik Bilgi Bürosu]. Alındı 2007-03-10.
  7. ^ Elliot, Tom. "Pasif Klima". Uygun Teknoloji Enstitüsü. Arşivlenen orijinal 2007-03-09 tarihinde. Alındı 2007-03-10.

Kaynaklar

Dış bağlantılar