منابع انرژی‌های تجدید ناپذیر همیشه محدود بوده است. در دنیای امروز و با توجه به افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش مصرف انرژی، این محدودیت جدی‌تر نیز شده است. بنابراین منابع انرژی مثل گاز، نفت و… به سرعت رو به کاهش هستند. در این میان استفاده از انرژی‌های باد و خورشید و… برای تأمین نیازهای بشر، ضروری است. اگر کشورها بتوانند از منابع انرژی تجدیدپذیر، مثل انرژی باد و خورشید، استفاده کنند، جلوی گرم شدن بیش از اندازۀ زمین گرفته خواهد شد و هزینه‌هایی که به تبع استفاده از سوخت‌های فسیلی ایجاد می‌شوند نیز کاهش خواهند یافت. به همین دلیل هم هست که امروزه استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی رواج پیدا کرده است.
در این مقاله قرار است به معماری خورشیدی و استفاده از پنل‌های خورشیدی در ساختمان سازی بپردازیم. همچنین مزایا و کاربردهای مختلف استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی را نیز بررسی خواهیم کرد. لطفاً تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.
فهرست سرتیتر مطالب در مقاله: راهنمای جامع استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی
انرژی خورشیدی چیست؟
انرژی خورشیدی یکی از منابع رایگان و طبیعی برای تأمین انرژی‌های پاک است. انرژی پاک به انرژی‌هایی گفته می‌شود که مصرف آنها هیچ آسیبی به محیط زیست نمی‌رساند. دسترسی به انرژی خورشیدی بسیار راحت است. درواقع هر روز صبح که خورشید طلوع می‌کند، ما به منبع بی‌نهایت و سالمی از این انرژی دسترسی داریم. بنابراین باید سعی کنیم که از این انرژی به بهترین نحو استفاده کنیم. جالب است بدانید که انرژی خورشیدی در مدت بسیار کوتاهی می‌تواند میزان زیادی از انرژی را تولید کند. یک ساعت انرژی حاصل از تابش خورشید به سطح زمین، می‌تواند معادل یک سال انرژی مورد نیاز انسان‌ها را تأمین کند.
برای استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی به تجهیزات خاصی نیاز داریم که معروف‌ترینشان پنل‌های خورشیدی هستند. امروزه به دلیل استفاده از مصالح نامرغوب در ساختمان سازی و عایق بندی‌های نامناسب، مصرف انرژی‌های فسیلی بسیار افزایش یافته است. این مسئله هم موجب آلودگی هوا و گرم‌تر شدن زمین و هم موجب کاهش ذخایر این انرژی‌ها می‌شود. به همین دلیل هم هست که استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند به یکی از بهترین، ارزان‌ترین و سالم‌ترین گزینه‌ها تبدیل شود.
انرژی خورشیدی از تبدیل شدن فوتون‌های موجود در نور خورشید به دست می‌آید. این انرژی‌ها نامتناهی و بسیار قدرتمند هستند. تا زمانی که خورشید بتابد، می‌توان از انرژی حاصل از آن هم استفاده کرد. انرژی خورشید به‌صورت مستقیم و غیر مستقیم به شکل‌های مختلف تبدیل می‌شود. در کشورهایی مثل ایران که میزان تابش پرتوهای سالانۀ خورشید در آن بسیار بالاست، به راحتی می‌توان از انرژی‌های خورشیدی برای مصارف مختلف بهره برد.
چرا باید از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی استفاده کرد؟
هزینۀ استفاده از سوخت‌های فسیلی بسیار زیاد است. بنابراین ساکنان ساختمان‌ها هم مجبور به پرداخت هزینه‌های سنگین برای استفاده از آنها هستند. در صورتی که استفاده از انرژی خورشیدی، که منبعی در دسترس و رایگان است، هزینۀ بسیار کمی دارد و موجب آلودگی محیط زیست هم نخواهد شد. شاید عده‌ای تصور کنند که انرژی خورشید برای تأمین نیازهای آنها به اندازۀ انرژی‌های فسیلی کارایی ندارد. اما انرژی خورشیدی بسیار قدرتمند است. از انرژی خورشید در ساختمان سازی می‌توان برای گرم کردن آب شوفاژخانه‌ها و همچنین تولید برق مصرفی واحدها استفاده کرد. سیستم‌های گرمایش و سرمایش خورشیدی میزان مصرف انرژی را در ساختمان‌ها به طرز محسوسی کاهش می‌دهند. بنابراین عمر مفید ساختمان و تأسیسات آن را هم افزایش خواهند داد. در ساختمان‌هایی که سیستم تأمین انرژی‌شان خورشیدی است، معمولاً سیستم کمکی نیز برای مواقعی که انرژی خورشیدی کافی نباشد، تعبیه می‌شود.
| بیشتر بخوانید: همه چیز درباره انواع لامپ‌های هالوژن |
معماری خورشیدی چیست؟
معماری خورشیدی در حقیقت استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی است که با هدف‌های گوناگونی انجام می‌شود. معماری خورشیدی به ادغام پنل‌های خورشیدی با تکنولوژی‌های مدرن ساختمان سازی گفته می‌شود. اقدامات مهمی که در معماری خورشیدی انجام می‌شود عبارت است از:
- ساختن ساختمان در جهت تابش نور خورشید
- استفاده از مواد و مصالحی که دریافت و پخش گرما در آنها مناسب و بالاست.
- طراحی و ساخت فضاهایی که امکان گردش طبیعی هوا را فراهم می‌کنند.
استفاده از پنل‌های خورشیدی امروزه در صنعت ساختمان‌سازی بسیار رایج شده است. از این پنل‌ها در ابتدا فقط در ساختمان‌هایی که در مناطق دور افتاده و غیرشهری ساخته می‌شدند استفاده می‌شد. اما با پیشرفت تکنولوژی‌هایی که استفاده از انرژی خورشیدی را آسان‌تر می‌کرد، در ساخت خانه‌ها و ساختمان‌های مدرن‌تر نیز این پنل‌ها استفاده شد. این پنل‌ها روی سقف سازه‌های ساختمانی قرار می‌گیرند و برق و انرژی گرمایی ساختمان‌ها را تأمین می‌کنند.
مصرف گاز گلخانه‌ای در خانه‌هایی که معماری خورشیدی داشته باشند به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. در سازه‌هایی که از انرژی خورشیدی استفاده می‌شود، یک سیستم جمع‌آوری و ذخیرۀ انرژی خورشید و یک سیستم توزیع انرژی وجود دارد.
جالب است بدانید که از انرژی خورشیدی حتی می‌توان در نمای ساختمان‌ها هم استفاده کرد. پنل‌های خورشیدی را می‌توان به راحتی جایگزین بام‌پوش‌های سقف ساختمان‌ها هم کرد. یکی از بهترین موارد استفاده از این پنل‌ها که می‌تواند علاوه بر تأمین انرژی، ظاهر ساختمان را نیز زیباتر نشان دهد، استفاده از آنها به عنوان پنجره‌های سقفی است.
کاربردهای انرژی خورشیدی در ساختمان سازی چیست؟
همان‌طور که اشاره شد، خوشبختانه استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی رایج شده است. در ادامه کاربرد این انرژی در خانه‌ها را بررسی خواهیم کرد.
تأمین گرمای مورد نیاز داخل خانه
انرژی خورشیدی می‌تواند به راحتی برای تأمین آب گرم مورد نیاز برای استفاده از سیستم‌های گرمایشی را تأمین کند. لوله‌های آب برای نزدیکی به پنل‌های خورشیدی، روی سقف نصب می‌شوند. این لوله‌ها بعد از گرم کردن آب، آن را به داخل واحدهای ساختمان پمپاژ خواهند کرد.
گرم کردن آب استخرها
اگر برای استخرها از روکش‌های خورشیدی استفاده کنید، به راحتی می‌توان آب استخر را با استفاده از انرژی خورشیدی گرم کرد. صفحات گرمایشی آب گرم معمولاً روی پشت بام ساختمان‌ها نصب می‌شوند. این صفحات بعد از دریافت و جذب گرمای خورشید، آن را به طرف آب استخرها هدایت می‌کنند.
تأمین برق مورد نیاز ساختمان
حضور پمپ‌های آب در ساختمان‌ها ضروری است و انرژی مورد نیاز این پمپ‌ها برای به گردش درآوردن آب از طریق برق تأمین می‌شود. اما اگر از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی استفاده شده باشد، به راحتی می‌توان از سلول‌های خورشیدی برای تأمین انرژی مورد نیاز پمپ‌های آب استفاده کرد. حتی برق مورد نیاز برای تأمین روشنایی واحدهای ساختمان را نیز می‌توان از طریق پنل‌های خورشیدی تأمین کرد. بعد از تبدیل انرژی خورشیدی به جریان برق، این جریان توسط اینورترهای مخصوص تبدیل به برق AC می‌شود. با استفاده از انرژی برقی که توسط پنل‌های خورشیدی تأمین می‌شود، می‌توان بسیاری از تجهیزات برقی خانه‌ها را مورد استفاده قرار داد.
| بیشتر بخوانید: معرفی کامل انواع پنجره دوجداره |
تأمین انرژی سیستم‌های تهویۀ مطبوع
فن‌ها و سیستم‌های تهویه خورشیدی یکی دیگر از موارد استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی است. سیستم‌های خورشیدی تهویه مصرف انرژی را بهینه و هزینه‌های حاصل از آن را کم می‌کنند. دستگاه‌های تهویه‌ای مثل فن‌های دستشویی و حمام و همچین هودهای آشپزخانه، در اغلب ساعات روز روشن هستند. بنابراین میزان مصرف انرژی و استهلاک زیادی نیز دارند. اما اگر از انرژی خورشیدی برای این راه‌اندازی این سیستم‌ها استفاده شده باشد، هزینه‌های حاصل از مصرف انرژی نیز بسیار کاهش خواهد یافت.
تأمین آب گرم
برای تأمین آب گرم مورد استفاده در خانه‌ها به جای استفاده از آبگرمکن‌ها و پکیج‌های گازی و برقی، می‌توان از انرژی خورشیدی استفاده کرد. انرژی خورشیدی می‌تواند به راحتی آب گرم مورد نیاز برای مصارف خانگی را تأمین کند.
شیرین کردن آب
انرژی خورشید می‌تواند به مرور و با حرارت کم موجب تبخیر آب‌های شور شود. با بخار شدن آب شور، املاح آن باقی می‌ماند و قابل جداسازی است. از این طریق و با استفاده از روش‌های شیرین کردن آب، می‌توان مجدداً از آب‌های شور تبخیر شده استفاده کرد. این کار یکی از بهترین و ارزان‌ترین روش‌ها برای شیرین‌سازی آب در مناطقی است که آبشان شور است.
تأمین روشنایی مورد نیاز در فضاهای باز
شما می‌توانید از انرژی خورشیدی در طول روز به راحتی برای شارژ کردن باتری لامپ‌های نصب شده در محوطۀ ساختمان، حیاط و باغچه‌ها و پارکینگ‌ها استفاده کنید.
خشک کن‌های خورشیدی
از مدل‌های مختلف خشک کن برای خشک کردن مواد غذایی و لباس‌ها و… استفاده می‌شود. شما با تهیۀ یک خشک کن خورشیدی، می‌توانید از انرژی پرتوهای خورشید برای خشک کردن مواد غذایی و لباس‌های خود استفاده کنید. این کار هزینه‌های حاصل از مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی برای شما کاهش خواهد داد.
| بیشتر بخوانید: چوب ترموود چیست؟ آشنایی با مزیت‌ها و کاربردهای آن در ساخت و ساز |
چطور می‌توان بیشترین استفاده را از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی کرد؟
هرچقدر میزان و نحوۀ استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی بیشتر باشد، هزینه‌های مصرف انرژی به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. در ادامه به راه‌هایی که به شما کمک می‌کنند بیشترین استفاده را از انرژی خورشیدی بکنید اشاره شده است.
محل و جهت تابش انرژی خورشیدی در ساختمان سازی
آفتاب‌گیر بودن محل ساختمان و وضعیت ساختمان‌های اطراف در میزان و کیفیت استفاده از انرژی خورشیدی بسیار مؤثر است. ساختمان باید در محلی ساخته شده باشد که بتواند در زمستان هم از 9 صبح تا 3 بعد از ظهر نور مستقیم آفتاب دریافت کنید. در طول این مدت نیز هیچ مانعی نباید جلوی رسیدن نور خورشید به ساختمان را بگیرد. در چنین شرایطی شما به راحتی می‌توانید انرژی مورد نیازتان را از سلول‌های خورشیدی تأمین کنید.
فرم ساختمان و جهت‌گیری آن
حجم ساختمانی که قرار است از انرژی خورشیدی در آن استفاده شود باید به گونه‌ای باشد که بتواند انرژی سلول‌های خورشیدی را جذب کند. بهتر است برای استفادۀ حداکثری از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی، کشیدگی و حجم بنا در جهت شرقی – غربی باشد. این فرم‌ها معمولاً در همۀ اقلیم‌ها کارایی و بازدهی مناسبی دارند. به طور کلی بهتر است دربارۀ تعیین فرم و جهت ساختمان در اقلیم‌های مختلف، به ترتیب زیر عمل کرد:
- در اقلیم‌های سرد و خشک یا گرم و خشک بهتر است از فرم‌های مدرن و فشرده استفاده کرد. این فرم‌ها سطح تماس با محیط خشن را به حداقل می‌رسانند.
- در اقلیم‌های گرم و مرطوب، فرم‌های کشیده شرقی – غربی بهترین گزینه هستند.
- در اقلیم‌های معتدل دست طراحان و معماران بازتر است و آزادی عمل بیشتری در این زمینه دارند.
طراحی فضاها برای استفادۀ حداکثری از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی
برای انجام این کار راه‌های مختلفی وجود دارد که مهم‌ترین آنها عبارت است از:
- استفاده از مصالحی که ظرفیت حرارتی بالایی دارند. این مصالح تأثیر زیادی در جذب و حفظ انرژی گرمایی در داخل پوشش دیوارها و سطوح بزرگ‌تر واقع در اضلاع جنوبی خواهند داشت.
- استفاده از پنجره‌های بزرگ در نماهای شرقی. این کار نیز موجب افزایش جذب حرارت خورشید در طول روز می‌شود.
طراحی فضاها برای استفادۀ حداکثری از نور طبیعی روز
اگر طراحی ساختمان به گونه‌ای باشد که واحدها در طول به جای استفاده از نورهای مصنوعی و الکتریکی از نور طبیعی استفاده کنند، مصرف نهایی برق در ساختمان‌های مربوطه کاهش چشمگیری خواهد داشت. برای این کار می‌توان پنجره‌های کفی، سقفی و دیواری بیشتری در جهت‌های مختلف ساخت. همچنین نورهایی که از جهت‌های شمالی و جنوبی به داخل ساختمان‌ها بتابند، کیفیت بسیار زیادی خواهند داشت. در مقابل، نورهای غربی به خسته کننده بودن شهرت دارند. بنابراین بهتر است پنجره‌های ساختمان به گونه‌ای طراحی شوند که بیشترین نورگیری را از جهت‌های شمالی و جنوبی داشته باشند.
انتخاب رنگ مناسب برای جذب حداکثری انرژی خورشیدی در ساختمان سازی
رنگ مصالح و سطوح خارجی به کار رفته در بدنۀ ساختمان در میزان حرارتی که بنا جذب می‌کند مؤثر است. بهتر است در اقلیم‌های گرم از رنگ‌های روشن و منعکس کنندۀ نور و در اقلیم‌های سرد از رنگ‌های تیره و جاذب نور استفاده شود.
سخن پایانی
خوشبختانه در سال‌های اخیر استفاده از انرژی خورشیدی در ساختمان سازی های ایران هم افزایش یافته است. این کار مزایای زیادی از جمله کاهش هزینه‌های قبوض مصرفی، کاهش میزان آلودگی هوا و همچنین کاهش خطرات ناشی از انفجار وسایل گازسوز یا اتصالات برق می‌شود. میزان متوسط تابش آفتاب در اغلب مناطق ایران هم زیاد است و به راحتی می‌توان از انرژی سلول‌های خورشیدی ایران برای تأمین انرژی مصرفی ساختمان‌ها استفاده کرد. امیدواریم که مطالعۀ این مقاله برای شما مفید بوده باشد.