روشهای جایگزینی روشنایی مصنوعی با روشنایی خورشید در ساختمان ها

روشهای جایگزینی روشنایی مصنوعی با روشنایی خورشید در ساختمان ها

روش های جایگزینی روشنایی مصنوعی با روشنایی خورشید در ساختمان ها

چکیده: 

با محدودیت های ایجاد شده در مصرف انرژی های فسیلی، استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع گرما در آب-گرمکنهای خورشیدی و یا تولید انرژی الکتریکی توسط صفحات فتوولتاییک در دهه های اخیرمورد توجه روز افزون قرارگرفته است. استفاده از روشنایی خورشید نیز برای روشن کردن فضاهای کم نور در طول روز با تجهیزات نسبتا ساده و کم هزینه از کاربرد های جدید این انرژی است که تا کنون به اندازه دیگر موارد توسعه نیافته است. در این مقاله سعی می شود با بررسی و مرور منابع و ماخذ مختلف، پیشرفت ها و نوآوری های انجام شده در این مسیر مورد بررسی قرار گیرد. ابتدا موارد استفاده، اثرات و مزایای استفاده از این منبع بزرگ انرژی با تکیه بر منابع موجود مورد بررسی قرار می گیرد و سپس به روش های انتقال نور پرداخته می شود. در نهایت روش انتقال با لوله نور به عنوان یک راه حل مورد توجه قرار گرفته و برای انتقال نور طبیعی روز به داخل ساختمان ها و فضاهای بسته بررسی می شود.

این روش روشنایی علاوه بر کاهش مصرف انرژی الکتریکی برای روشنایی، فاقد تشعشعات فرابنفش و فروسرخ و مولفه های مخرب و الکترومغناطیسی و یونیزه کننده بوده و ایمنی صددرصددر رابطه با عوامل خطر آفرین مانند انفجار، حریق، برق گرفتگی و غیره را  فراهم می کند.

فهرست مطالب

مروری بر روشهای جایگزینی روشنایی مصنوعی با روشنایی خورشید در ساختمان ها    1

چکیده:    1

1- مقدمه    2

شکل 1 - میزان آفتابگیری در نقاط مختلف کره زمین    4

2- نور خورشید و اهمیت استفاده از آن در روشنایی ساختمانها    4

2-1- دلایل استفاده از نور روز در ساختمانها    4

2-2- مشکل ساختمانهای با طراحی گسترده    6

شکل 2 - نواحی غیرفعال در ساختمان    7

شکل 3 - اتاقهای پیرامون و محدودیت ورود روشنایی طبیعی به مرکز ساختمان    7

3- سیستمهای هدایت نور    7

المانهای عمودی    7

المانهای افقی    8

المانهای سهموی    9

شکل 4-  سیستمهای هدایت نور: الف)المان عمودی، ب)المان افقی و ج)جمعکننده سهموی    10

4- انتقال نور به عمق داخلی ساختمان    10

شکل 5 - طرح کلی سیستم انتقال نور    11

جمعآوری نور برای سیستمهای انتقال نور    12

سیستمهای جمع آوری غیرفعال    12

شکل 6 -  الف) مقطع عرضی یک جمع کننده آنادولیک، ب)پانل برش لیزری    13

سیستمهای جمعآوری فعال    14

شکل 7- طراحی شماتیک هلیوستات تخت، لنز فرزنل متمرکزکننده و بازتابنده سهموی 15

انواع سیستمهای انتقال نور    15

فیبرهای نوری    15

شکل 8-  جمعکننده نور خورشید برای سیستم فیبر نوری    16

هدایت کنندههای شفاف PMMA    16

شکل 9- میله هدایت نور 17

لوله های منشوری    17

شکل 10- لولههای منشوری توخالی    18

آرایشی از عدسیها و آینهها    18

شکل 11 - آرایش عدسیها و آینهها برای انتقال نور روز    18

لوله نور    18

الف- لولهی نور افقی    19

شکل 13: لولههای نور افقی    19

شکل 14- برش عرضی لوله نور افقی    20

ب - لولهی نور عمودی    20

شکل 15 - طرح لوله نور عمودی    20

شکل 16 - طرح سیستم پخش مخروطی نور لوله نور عمودی    21

شکل 17-  طرح حلقه های فلورسنت برای استخراج نور    22

توزیع نورِ سیستمهای انتقال نور    22

شکل 18 - استخراج نور در لولههای نور[3]    23

شکل 19-  انتقال نور از میان لوله نور برای پرتوهای منحرف شده و منحرف نشده نور در زمانهای مختلف روز[3]    23

ترکیب انتقال و پخش    23

شکل 20 - استفاده از هادی منشوری توخالی برای پخش نور    24

پخش کننده های مجزا    24

شکل 21 - پخش کننده نور    25

5- نتیجه گیری    25

شکل 12- لوله نور آیینهای در ترکیب با سیستم تهویه طبیعی[5]    27

مراجع    27

مراجعی برای مطالعه بیشتر    2

مقدمه

بحران انرژی در سال‌های اخیر، کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر و از جمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است. کشور ایران در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است که بالاتر از میزان متوسط جهانی است[1]. ایران با بهره مندی از حدود300 روز آفتابی، جزو کشور های دارای پتانسیل مناسب انرژی خورشیدی به حساب می آید.

آمارها نشان می دهد مصرف انرژی در ساختمانهای مسکونی و تجاری در حدود37%کل مصرف سوخت کشور می¬باشد[2]که این بخش در مقایسه با سایر بخشها نظیر صنعت، کشاورزی، حمل و نقل سهم قابل توجهی را به خود اختصاص داده است. این در حالی است که روشنایی، خنک¬سازی و تهویه مطبوع فضا، مهمترین عوامل مصرف الکتریسیته در ساختمان ها هستند.اگر اقدامات و تدابیرخاصی برای استفاده از نور طبیعی خورشید در ساختمانها به کار گرفته شود باوجود آنکه در زمان اجرا موجب افزایش هزینه ساخت می¬شود، اما به میزان قابل ملاحظه¬ای هزینه مصرف انرژی را کاهش می¬دهد. به نحوی که پس ازطی چندسال بهره¬برداری از ساختمان، هزینه اضافی ساخت جبران شده و به¬کارگیری آن توجیه پذیر خواهد بود.]1[

استفاده از نور طبیعی خورشید به منظور روشن ساختن فضای داخل ساختمان از گذشته های دور مورد توجه بوده است. در آثار دوره های عیلامی مربوط به 1300 تا 1400 پیش از میلاد نمونه ای از پنجره های شیشه ای به دست آمده که شامل لوله هایی از خمیر شیشه بوده که در کنار هم در داخل یک قاب قرار می گرفته و جهت انتقال نور به داخل استفاده می شده است. در تخت جمشید نیز زوایای بنا به گونه ای در نظر گرفته شده است که در فصول مختلف سال بیشترین استفاده از نور آفتاب جهت روشنایی فضا حاصل شود.در معماری سنتی اسلامی – ایرانی نیز عناصر مختلفی وجود داشته اند که به عنوان نورگیر استفاده می شده اند به عنوان مثال شباک، جامخانه، در و پنجره مشبک، ارسی، روشندان، پاجنگ و تهرانی از جمله عناصری هستند که به این منظور استفاده می شوند. 

در این مقاله ضرورت و اهمیت استفاده حداکثری از نور روز در روشنایی ساختمانها و معایب استفاده از نور مصنوعی بررسی شده است. همچنین روشهای مختلف انتقال نور روز به قسمتهای داخلی ساختمان و مزایا و معایب هر یک از آنها ارائه شده¬اند.

2- نور خورشید و اهمیت استفاده از آن در روشنایی ساختمانها

2-1- دلایل استفاده از نور روز در ساختمانها

استفاده از روشنایی نور روز در ساختمان ها مزایای بسیاری دارد که مهمترین آن ها عبارتند

دانلود کامل روشهای جایگزینی روشنایی مصنوعی با روشنایی خورشید در ساختمان ها