بام خورشیدی (بام کلکتور خورشیدی)
افروز نبوی
| دسته بندی:
راهکارهای غیرفعال خورشیدی
| تاریخ انتشار:
08 خرداد 1398
بام خورشیدی چیست؟
بام خورشیدی (Solar Roof) که با نام بام کلکتور خورشیدی (RSC)، بام دوبل و یا بام دودکش خورشیدی نیز شناخته می شود، یکی از استراتژی های تهویه ی خورشیدی است که معمولاً در ساختمان های در معرض تابش طولانی مدت خورشید استفاده می شود. همانطور که در شکل زیر مشخص است، در این راهبرد، بام شیبدار با جذب اشعه خورشید، انرژی خورشیدی را جهت گرمایش فضای خالی میان دو سقف خارجی و داخلی تحت کنترل خود قرار می دهد. هوای گرم شده در این فضای خالی، فشار منفی بیشتری را جهت مکش هوای داخل ساختمان ایجاد می کند و به این ترتیب جریان هوا از دریچه ی تعبیه شده در بخش بالای بام خارجی بیرون می رود.
دیاگرام یک بام خورشیدی متداول
عملکرد بام خورشیدی چگونه است؟
مطالعات انجام شده بر عملکرد این نوع بام، نشان می دهد که بام های خورشیدی متداول توانایی ایجاد نرخ تهویه در حدود 0.08 – 0.15 مترمکعب بر ثانیه را دارند. این نرخ با افزایش فضای خالی بین دو سقف تا حدود 14 سانتیمتر، می تواند تا 4 بار در ساعت افزایش یابد.
با تغییر در ساختار بام خورشیدی متداول، عملکرد آن بهبود می یابد؟
بر اساس تحقیقات انجام شده بر اصلاح ساختار بام های خورشیدی، در صورتی که در این نوع بام از عایق های تابشی در سطح زیرین آن استفاده شود، انتقال حرارت تا حدود 50 درصد کاهش خواهد یافت و نرخ جریان هوا را بین 40 تا 50 درصد افزایش خواهد داد.
استفاده از عایق های تابشی جهت کاهش انتقال حرارت تابشی
همچنین در صورتیکه از بام خیس در این سیستم استفاده شود، در مقایسه با بام های RSC متداول، دمای هوای داخلی بین 2 تا 6.2 درجه سانتیگراد کاهش خواهد یافت.
تصویر (a): استفاده از افشانه ی آب در بال شمالی بام و تعبیه ی پنجره در دیوار شمالی. تصویر (b): استفاده از بام دودکش خورشیدی در جبهه ی جنوبی
آیا باد بر عملکرد بام خورشیدی موثر است؟
به هنگام وزش باد، دمای سطح سقف خارجی کاهش یافته و در نتیجه سرعت حرکت جریان هوای تولید شده در این سیستم کاهش می یابد، اگرچه این افت با جریان هوای ایجاد شده توسط باد جبران می شود. در واقع، زمانی که شدت تابش خورشید کاهش می یابد ( مانند وضعیتی که در بعد از ظهرها رخ می دهد) باد می تواند به افزایش جریان هوای خروجی کمک کند.
دریچه های ورود و خروج هوا چگونه باید باشد؟
بر اساس آزمایشی که بر روی دو بام با دو نوع دریچه ی هوای متفاوت صورت گرفت، نتایج نشان داد که بام با دریچه های بزرگ تر(RSC 1)، عملکرد بهتری داشته و در این حالت، جریان هوای تولید شده با سرعت بیشتری حرکت می کند. بنابراین مهم است که دریچه های ورود و خروج هم اندازه باشند و تا جای ممکن بزرگ در نظر گرفته شوند.
ابعاد دو نوع بام خورشیدی جهت آزمایش
مقایسه نرخ جریان هوا در دو بام مورد آزمایش
آسایش حرارتی در این حالت به چه صورت خواهد بود؟
نرخ متوسط تعویض هوا در ساختمانی با بام RSC، بین 4 تا 5 بار در ساعت است که جهت تامین آسایش حرارتی در ساختمانی با کاربری مسکونی و فاقد سیستم سرمایش مکانیکی، مناسب نیست. این فقدان می تواند با بزرگ تر در نظر گرفتن مساحت بام RSC، افزایش تعداد بام های RSC و استفاده از پدیده ی دودکش خورشیدی در دیوارها تا حدودی جبران شود.
منابع:
Renewable Energy and Sustainable Technologies for Building and Environmental Applications,
Editors: Mardiana Idayu Ahmad,Mazran Ismail,Saffa Riffat, Springer International Publishing Switzerland 2016
Field measurements of performance of roof solar collector,
Joseph Khedari, Weerapong Mansirisub, Sompong Chaima, Naris Pratinthong, Jongjit Hirunlabh