چرا جهت گیری ساختمان در بحث مصرف انرژی مهم است؟
افروز نبوی
| دسته بندی:
راهکارهای غیرفعال خورشیدی
| تاریخ انتشار:
26 خرداد 1398
بین شاخص های دخیل در طراحی خورشیدی غیرفعال، جهت گیری مهم ترین شاخص است. میزان اشعه ی خورشیدی مستقیمی که توسط ساختمان دریافت می شود بستگی به زاویه ی سمت دیوار و در حقیقت، زاویه ی جهت گیری ساختمان دارد. جهت گیری نما همچنین بر دیگر پارامترهای طراحی غیرفعال، مثل سایه اندازی و یا عملکرد پوسته ی خورشیدی اثرگذار است.
فواید استفاده از جهت گیری صحیح عبارتند از:
- عاملی کم هزینه است که در مراحل نخست طراحی پروژه می تواند بکار گرفته شود
- میزان مصرف انرژی را کاهش می دهد
- نیاز به استفاده از سیستم های غیرفعال پیچیده را کاهش می دهد
- عملکرد سیستم های غیرفعال پیچیده موجود در ساختمان را بهبود می بخشد
- میزان روشنایی طبیعی را افزایش می دهد. نیاز به مصرف انرژی برای روشنایی مصنوعی را کاهش می دهد که این مسئله منجر به کاهش جذب حرارت داخلی در ساختمان می شود
- عملکرد کلکتورهای خورشیدی را بهبود می بخشد
باور عمومی بر این است که جهت جنوب به قصد جذب حرارت در زمستان و کنترل نور خورشید در تابستان، جهت بهینه است. بر اساس یک قانون کلی، طولانی ترین دیوار می بایست به سمت جنوب قرار بگیرد. با این حال، می توان بحث جهت گیری ساختمان را با هدف بهبود دیگر پارامترهای دخیل مانند میزان کل جذب تابش خورشیدی، شکل ساختمان، مساحت پلان و مصرف انرژی سالیانه، پی گرفت.
جهت گیری و شکل ساختمان
در مطالعه ای که بر ارتباط میان جهت گیری ساختمان و میزان بار گرمایش انجام شده، سه مدل با ابعاد متفاوت (1/1، 2/1 و 1/2) را در دو حالت با و بدون عایق حرارتی در نما، 80 درجه چرخانده و نتایج را در هر ده درجه تغییر زاویه مورد بررسی قرار دادند. به این ترتیب با ادغام سه فاکتور ابعاد ساختمان، جهت گیری و عایقکاری حرارتی، نرخ صرفه جویی انرژی تا 36% افزایش یافت
همچنین مشخص گردید که برای ساختمان های با پلان مربعی شکل، بهترین وضعیت جهت گیری زمانی رخ می دهد که دیوار طولانی تر به سمت جنوب باشد. در ساختمان های با پلان مربع شکل، بیشترین میزان بار گرمایشی زمانی رخ می دهد که ساختمان در زاویه ی 45 درجه نسبت به محور جنوب قرار گیرد. در ساختمان های فاقد عایقکاری حرارتی و با ابعاد متفاوت، بسته به زاویه ی جهت گیری، نرخ صرفه جویی انرژی بین 1 تا 8 % خواهد بود.
مطالعه ی دیگری در مورد رابطه ی میان جهت گیری و شکل ساختمان مشخص نمود که در ساختمان با پلان مربعی شکل زمانی که وجوه آن روبه روی چهار جهت اصلی باشد، میزان بار گرمایش به کمترین حد خود می رسد. در این حالت، اگر بخش کمتری از یکی از وجوه ساختمان رو به شرق باشد، میزان بار گرمایش کاهش بیشتری نیز می یابد.
جهت گیری و مساحت پلان
تحقیقات نشان می دهد که ساختمان های با زیربنای کوچک، کمتر متاثر از تغییر زاویه ی جهت گیری ساختمان هستند. به عبارت دیگر، این گونه ساختمان ها در مقایسه با ساختمان های با مساحت بیشتر از 200 مترمربع و با جهت گیری اصلاح شده، عملکرد حرارتی بهتری دارند. نتیجه تحقیقات نشان می دهد که مساحت پلان در بحث سازگاری با تغییر جهت گیری، مهمترین نقش را بازی می کند.
جهت گیری ساختمان و مصرف انرژی
بر اساس مطالعات انجام شده، جهت گیری بهینه ی ساختمان، میزان صرفه جویی انرژی را افزایش می دهد. جدول شماره 1 میزان صرفه جویی انرژی را در تامین بار گرمایش و سرمایش یک ساختمان نشان می دهد که نسبت به محور جنوب، با زاویه های 30، 45 و 60 درجه چرخانده شده است. بیشترین میزان صرفه جویی انرژی زمانی بدست آمد که طولانی ترین دیوار با زاویه ی 30 درجه نسبت به جنوب قرار گرفت. به این ترتیب، با وجود آنکه عقیده ی عمومی حالت بهینه جهت گیری ساختمان را رو به جنوب می داند، اتفاق نظری در حال گسترش است مبنی بر اینکه بهترین حالت، داشتن زاویه ی 20-30 درجه نسبت به محور جنوب است
جدول 1
چه مواردی در خصوص جهت گیری ساختمان باید مورد توجه قرار گیرد؟
در بحث جهت گیری ساختمان، می باید به سوالات زیر پاسخ داده شود:
جهت تابش نور خورشید، جهت وزش باد و ریزش باران به چه شکل است؟ با چه شدت است و کیفیت آن بر هر کدام از سطوح نما چگونه است؟ و این عوامل چه تاثیری بر شرایط داخلی ساختمان می گذارند؟
پاسخ به این سوالات در بحث تعیین مشخصات پیش آمدگی بام، هندسه ی پنجره ها، نوع جداره های نورگذر، محل قرارگیری و نوع سایبان ها اهمیت می یابد. اجرای این فرآیند به منظور بهره گیری از جریان هوا برای تهویه ی طبیعی و سرمایش طبیعی، تامین روشنایی طبیعی، سایه اندازی برای کاهش جذب تابش خورشیدی در فصول گرم و کاهش خیرگی و... نقشی اساسی را در بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان بازی می کند.
منابع:
Energy efficient design of building: A review, R. Pacheco, J. Ordo˜nez∗, G. Martinez