خانه های خورشیدی

مهدی امین زاده* در دو شماره پیش به معرفی انرژی خورشیدی و کاربرد های نیروگاهی آن پرداخته شد . در این شماره قصد داریم به کاربرد های غیر نیروگاهی انرژی خورشیدی بپردازیم . امید است در آینده استفاده از انرژی خورشیدی با مزایای قابل توجهی که در مقایسه با نیروگاه های فسیلی و اتمی دارند ( به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست هستند ) نقش مؤثری در تأمین انرژی انسان بازی کنند . در ادامه به ذکر چند مورد از کاربرد های این نیروگاه ها میپردازیم : انواع کاربرد های غیر نیروگاهی کاربرد های غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی است که اهم آنها عبارت است : از آبگرمکن و حمام خورشیدی، سرمایش و گرمایش خورشیدی، آب شیرین کن خورشیدی، خشک کن خورشیدی، اجاق خورشیدی، کوره های خورشیدی و خانه های خورشیدی. آبگرمکن های خورشیدی و حمام خورشیدی آبگرمکن خورشیدی دستگاهی است که با جذب انرژی خورشیدی آب موردنیاز را گرم میکند . استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرم نمودن آب به جهت رایگان بودن این منبع عظیم انرژی، ازنظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . سیستم های آبگرمکن خورشیدی دارای تقسیم بندیهای مختلفی است که عبارتند از : ترموسیفون ، پمپ دار تحت فشار و سیستم برگشت ثقلی. • ترموسیفون ( Thermosiphon ) : این سیستم ها فاقد هرگونه پمپ جهت جابه جایی آب هستند و با استفاده از گرمای آفتاب عمل میکنند . مشکل عمده این سیستم پدیده یخ زدگی در فصول سرد سال است . • پمپ دار تحت فشار : در این سیستم مداربسته برای جابه جایی سیال از پمپ استفاده میکنند . این سیستم به دلیل احتمال یخ زدگی در مناطقی که اختلاف دمای زیادی را تجربه میکند ، کارایی کمتری دارد . • برگشت ثقلی: سیستم های برگشت ثقلی عموما جزو سیستم های غیرمستقیم گرمایش آب است که در آن آب در یک سیکل بسته ، حرارت خورشید را از کلتکور دریافت کرده و به وسیله یک مبدل حرارتی آب داخل مخزن را گرم میکند . سیستم تا زمانی که انرژی خورشید به میزان کافی موجود باشد ، کار میکند . در غیر این صورت پمپ ازکارافتاده و سیال داخل کلکتور در اثر نیروی گرانشی به داخل مخزن تخلیه میشود . این سیستم ها برگشت ثقلی کلکتور های SGP متناسب با شرایط کشور ایران طراحی شده و به دلیل عدم استفاده از ضد یخ ، نسبت به سیستم های ترموسیفون و تحت فشار برتری فراوانی دارد . از آبگرمکن خورشیدی جهت تولید آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکان هایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد ، میتوان استفاده کرد . چنانچه ظرفیت این سیستم ها افزایش یابد ، میتوان از آنها در حمام های خورشیدی نیز استفاده کرد . با توجه به موقعیت جغرافیایی میتوان آب گرمکن خورشیدی و همچنین حمام خورشیدی را در نقاط مختلف نصب و راه اندازی نمود . تهویه مطبوع خورشیدی اولین خانه خورشیدی در سال 1939 ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصلی برای به کارگیری گرمای آن در طول سال استفاده شده است . گرمایش و سرمایش ساختمان ها با استفاده از انرژی خورشید ، ایده تازه ای بود که در سال های 1930 مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفت های قابل توجهی رسید . با افزودن سیستم های خورشیدی میتوان علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش ، از این سیستم ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد . آب شیرین کن خورشیدی هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند ، تنها آب تبخیر شده و املاح باقی میماند . سپس با استفاده از روش های مختلف میتوان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد . با این روش میتوان آب بهداشتی موردنیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد . آب شیرین کن خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته میشود . در نوع صنعتی با حجم بالا میتوان برای استفاده شهر ها آب شیرین تولید کرد . خشک کن خورشیدی خشک کردن مواد غذایی برای نگهداری آنها از زمان های بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان های نخستین ، خشک کردن را یک هنر میدانستند . در خشک کن های خورشیدی به طور مستقیم و یا غیرمستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده میشود و هوا نیز به صورت طبیعی یا اجباری جریان یافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول میگردد . خشک کن های خورشیدی در اندازه ها و طرح های مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته میشوند . اجاق های خورشیدی دستگاه های خوراک پز خورشیدی اولین بار به وسیله شخصی به نام نیکلاس ساخته شد . اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاهرنگی بود که قطعات شیشه ای درپوش آن را تشکیل میداد اشعه خورشید با عبور از میان این شیشه ها وارد جعبه شده و به وسیله سطح سیاه جذب میشد ، سپس درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه افزایش میداد . اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتو های مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه است . امروزه طرح های متنوعی از این سیستم ها وجود دارد که این طرح ها در مناطق مختلفی ازجمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده اند . کوره خورشیدی در قرن هجدهم «نوتورا» اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و به وسیله آن یک توده چوب را در فاصله 60 متری آتش زد . متداول ترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه یکی تخت و دیگری کروی است . نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آینه به آینه کروی باز تابیده میشود . طبق قوانین اپتیک هرگاه دسته پرتوی موازی محور آینه با آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز میشوند؛ به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یک نقطه جمع میشود که این نقطه به دما های بالایی میرسد . امروزه پروژه های متعددی در زمینه کوره های خورشید در سراسر جهان در حال طراحی و اجراشده است . خانه های خورشیدی ایرانیان باستان از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانه های خود در زمستان استفاده میکردند . آنان ساختمان ها را به ترتیبی بنا میکردند که در زمستان نور خورشید به داخل اتاق ها نشیمن میتابید ولی در روز های گرم تابستان فضای اتاق در سایه قرار داشت . در اغلب فرهنگ های دیگر دنیا نیز میتوان نمونه هایی از این قبیل طرح ها را مشاهده کرد . چند سالی است که معماران به طورجدی ساخت خانه های خورشیدی را آغاز کرده اند و به دنبال تحول و پیشرفت این تکنولوژی به نتایج مفیدی نیز دست یافته اند . در این خانه ها سعی میشود از انرژی خورشید برای روشنایی، تهیه آب گرم بهداشتی، سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده شود و با به کار بردن مصالح ساختمانی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شود . خودرو و موبایل خورشیدی امروزه با استفاده از انرژی خورشیدی در صنایع مختلف مواجه هستیم . صنعت خودرو سازی از این دسته است که به دلیل رعایت مسائل زیست محیطی و نیز کاهش مصرف سوخت های فسیلی، تحقیقات گسترده ای را در سال های اخیر انجام داده است . صنعت تلفن همراه نیز از این انرژی بینصیب نمانده و تحقیقاتی در زمینه ساخت موبایل های خورشیدی در حال انجام است. *کارشناس انرژی های نو