تهیه کننده: خانم مهندس مریم شرکاء

1. دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی یک سیستم غیرفعال خورشیدی ترموسیفون است که اساس کار آن استفاده از اختلاف فشار ناشی از اختلاف دما است.

این سیستم قابل تجدید انرژی قابل اعتماد است که می تواند مصرف انرژی ساختمان ها از نظر گرمایش ، سرمایش و تهویه مطبوع کاهش دهد.  اصل آن تقویت تهویه طبیعی این ساختمانها بر اساس نیروهای محرک شناوری حرارتی است.  دودکش خورشیدی یکی از موثر ترین و مطمئن ترین سیستم های انرژی تجدیدپذیر است که تقریباً در تمام ساختمانهای انرژی صفر (یا خالص صفر) استفاده می شود. به این دلیل که سیستم های سنتی تهویه مطبوع می تواند حدود 50٪ از کل انرژی مصرفی در ساختمان ها را اشغال کند و دودکش خورشیدی می تواند تا حد زیادی صرفه جویی در مصرف انرژی باشد. از آنجا که یک دودکش خورشیدی مبتنی بر انرژی خورشیدی است ، می تواند میزان انتشار گازهای گلخانه ای را تا حد زیادی کاهش دهد.

2. اجزا دودکش های خورشیدی که در ساختمان ها استفاده می شود شامل:

• ورودی هوا
• خروجی هوا
• دیوار جذب
• دیوار لعاب
• حفره دودکش

3. عملکرد سیستم دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی مشابه دودکش معمولی است به جز اینکه جداره جنوب آن شیشه است. اشعه های خورشیدی از شیشه عبور می کنند و با جذب سطح دیواره جذب می شوند تا هوای داخل دودکش گرم شود. به دلیل اثر دودکش ، هوا گرم شده و کمتر منقبض می شود و همین امر باعث حرکت به سمت بالا می شود.این حرکت رو به بالا باعث می شود که یک نیروی محرکه باعث شود هوای زیر با هوای دودکش خورشیدی جایگزین شود.بنابراین ، تهویه طبیعی افزایش می یابد و آلودگی هوا از محیط داخلی برطرف می شود . در طول روز ، دیواره جرمی به عنوان ذخیره گرما عمل می کند و باعث می شود عملکرد دودکش خورشیدی مدت ها پس از غروب خورشید یا حتی فرایند مورد استفاده برای تهویه شب به طور گسترده ای در آب و هوای گرم ادامه یابد.

4. انواع دودکش خورشیدی

دودکش های خورشیدی که در ساختمان استفاده می شوند:

دسته 1 دودکش خورشیدی دیواری یا دیوار ترومب است که شامل (a) ,(b), (c) است

دسته 2 دودکش خورشیدی سقفی است که در (d) و (e) نشان داده شده است 

دسته 3 دودکش خورشیدی ترکیبی است که در (f)  نمایش داده می شود 

4.1 دودکش خورشیدی دیواری

4.1.1 شکل  (a) شماتیک دیواره ترومب (دسته 1) را برای گرم شدن در زمستان نشان می دهد . این مدل توسط شیشه های خارجی و دیوار ذخیره سازی داخلی ساخته شده است . شیشه های خارجی اجازه می دهد تابش خورشید به منظور گرمایش به داخل حفره دودکش نفوذ کند.  هوا در حفره تحت همرفت به سمت بالا حرکت می کند . هوا از طریق خروجی بالایی وارد محفظه می شود . باز شدن دریچه سمت چپ پایین باعث می شود که هوا به نفع تبادل هوا با محیط خارج باشد ، در حالی که دریچه سمت راست پایین تبادل هوا با داخل اتاق است. 

4.1.2 بر اساس دیوار Trombe ، یک دیوار کامپوزیتی Trombe-Michel نیز ساخته شده است که در شکل  (b) نشان داده شده است. برای غلبه بر اتلاف حرارت از داخل اتاق طراحی شده است. به دلیل ساختار آن فقط برای خنک کننده زمستانی قابل استفاده است. یکی از معایب آن این است که در هنگام شب یا زمستان که دیواره ذخیره سازی از هوای داخل خانه سردتر می شود ، ساختمان را خنک می کند . برای غلبه بر این نقطه ضعف ، می توان از مواد مرتبط مانند PCM برای حفظ گرما برای استفاده بعدی در روزهای غیر آفتابی ، زمستانها یا شبها استفاده کرد . هوای متحرک در حفره دودکش متفاوت از دیواره ترومب با تابش مستقیم خورشید گرم نمی شود ، بلکه فرایندهای همرفت بین هوای داخلی و دیواره عظیم هوا را گرم میکند .

4.1.3 همانطور که در شکل  (c) نشان داده شده است ، می توان از یک دیوار دودکش خورشیدی لعاب دار در شرایط آب و هوایی استوایی استفاده کرد. این شامل صفحات دوجداره شیشه ای با یک لایه هوا و روزنه هایی است که در پایین (صفحه شیشه سمت اتاق) و در بالا (صفحه شیشه سمت محیط) قرار دارد. سازوکار اساسی دیوار دودکش خورشیدی لعاب دار همان دیوار Trombe است. عملکرد آن در مناطق گرمسیری با آزمایش تأیید می شود که می تواند با ایجاد گردش هوا ، گرما را از طریق دیواره های شیشه ای در خانه کاهش دهد با این حال ، از آنجا که عملکرد دودکش خورشیدی بسیار به ارتفاع و عرض آن بستگی دارد ، ممکن است کاربردهای آن در سایر شرایط آب و هوایی به دلیل ضعف عملکرد به دلیل اندازه محدود ، مختل شود.

4.2 دودکش خورشیدی سقفی

4.2.1 شکل  (d) یک دودکش خورشیدی سقفی (دسته 2) را نشان می دهد. از آنجا که عملکرد دودکش خورشیدی بسیار به اختلاف دما بستگی دارد ، از یک بخاری (جمع کننده) خورشیدی در سقف برای به حداکثر رساندن اختلاف دما استفاده می شود.  از لعاب خارجی برای گرم کردن هوای حفره با جذب تابش خورشید استفاده می شود. یک لایه ذخیره حرارتی در زیر حفره دودکش برای افزایش دوره گرمایش برای استفاده در روز یا شب ابری است. یک لایه عایق در پایین این است که از بین رفتن گرما از لایه ذخیره سازی به حداقل برسد. 

4.2.2 شکل  (e) یک دودکش خورشیدی سقف عمودی را نشان می دهد. تفاوت آن با دودکش خورشیدی سقفی معمولی یک دودکش عمودی اضافی است که به عنوان ورودی استفاده می شود. ورودی و خروجی از طریق دو دودکش همراه با سقف تحقق می یابد. جایی که یکی تابش خورشید را جمع می کند و دیگری یک دودکش معمولی برای ورودی است. متناوباً ، ورودی (یا دهانه) اتاق می تواند به شکل پنجره ، درب یا موارد مشابه در طرف دیگر باشد. این دودکش خورشیدی سقفی ممکن است در برخی شرایط خاص قابل استفاده باشد .چالش آن این است که کل اتاق را به گردش در آورد زیرا ممکن است گردش کوتاه (یا تهویه جزئی در بالای اتاق) هنگامی اتفاق بیفتد که ورودی و خروجی در یک ارتفاع قرار بگیرند. 

4.3 دودکش خورشیدی ترکیبی

دودکش خورشیدی نشان داده شده در شکل  (f) یک دودکش خورشیدی ترکیبی است (دسته 3) شامل دودکش های عمودی و سقفی. کلکتور خورشیدی عمودی در بالای سقف قرار دارد و کانال ها در امتداد دیوار و سقف جمع می شوند. هوای داخل اتاق می تواند مستقیماً از طریق جمع کننده عمودی خورشیدی یا از طریق مجاری و سپس به جمع کننده خورشیدی به خارج خارج شود. باز کردن برای تأمین هوای تازه از خارج در یک طرف دیوار است که در وسط شکل نشان داده شده است. عملکرد وابسته به اختلاف دمایی است که جمع کننده خورشیدی عمودی می تواند تولید کند ، با تکیه بر اندازه و استفاده از مواد. مشابه دیگر دودکش های خورشیدی سقفی ، کاهش مقاومت ناشی از مجرای خم شده هنوز یکی از اصلی ترین چالش ها است.