گلخانه های خورشیدی مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل

گلخانه های خورشیدی

تصویر1

چکیده:این منبع اصول پایه ی طراحی گلخانه های خورشیدی ،به علاوه گزینه های مواد ساختمانی را مختلف بحث می کند.کتاب ها ،مقالات ،وب سایت ها ونرم افزار های کامپیوتری مربوط به طراحی گلخانه های خورشیدی تماما در لیست انتهایی آورده شده است.

سر فصل ها:

• مقدمه

• اصول پایه ی طراحی گلخانه های خورشیدی

• طرح های گلخانه های خورشیدی

• جذب گرمای خورشیدی

• ذخیره ی گرمای خورشیدی

• عایق کاری

• تهویه

• قرار داردن بخش های مختلف کنار هم

• مراجع

• منابع بیشتر

o کتاب ها

o نرم افزار های کامپیوتری

مقدمه

تمام گلخانه ها انرژی خورشیدی را جمع می کنند. گلخانه های خورشیدی نه تنها برای جمع کردن انرژی خورشیدی در طول روز های آفتابی بلکه برای استفاده از گرمای ذخیره شده در طول شب و یا زمان ابری بودن هوا طراحی شده اند. آنها همچنین می توانند به صورت واحد های مستقل یا در اتصال به خانه ها یا انبار ها قرار بگیرند.گلخانه خورشیدی ممکن است از نوع گودال زیر زمینی ،یا در ساختار shed-type و یا کوانست hut باشد. انبوه سازان از نوع مستقل( free-standing )گلخانه های خورشیدی استفاده می کنند ،در حالی که ساختار ابتدایی آن ها از نوع متصل بوده که توسط گلخانه داران خانگی استفاده می شد.

گلخانه های خورشیدی غیر فعال (passive) معمولا انتخاب خوبی برای تولید کنندگان خرده پاست، چون روشی اقتصادی در افزایش طول فصل زراعیشان می تواند باشد. در شرایط آب و هوایی سرد تر یا در مناطقی با دوره های ابری بودن طولانی ، گرم کردن خورشیدی ممکن است نیازمند سیستم گرمایش الکتریکی یا گازی کمکی برای حمایت از گیاهان در برابر سرمای شدیدتر باشد.گلخانه های خورشیدی فعال(active) از انرژی مکملی برای جابجایی هوای گرم شده توسط خورشید یا آب از سطوح جمع کننده یا ذخیره ساز به مناطق دیگر گلخانه استفاده می کنند.استفاده از سیستم های گرم کن الکتریکی خورشیدی (فتوولتائیک) برای گلخانه مقرون به صرفه نیست مگر اینکه محصولی با ارزش بالا تولید شود.

اکثر کتاب ها و مقالات مربوط به گلخانه های خورشیدی از 1970 تا 1980 منتشر شدند. از آن پس،بیشتر این نوشته ها چاپ نشد و برخی از ناشران در زمینه های دیگر کار می کنند.در حالی که اطلاعات مکاتبه با شرکت ها و سازمان ها آورده شده در این نشریه ممکن از از رده خارج باشد، اما بیشتر اطلاعات تکنیکی موجود صحیح اند.

مباحثی که بیشتر در کتاب ها و مقالات آورده شده است به شرح زیر است:

• صرفه جویی انرژی

• مواد ومصالح جداره یا دیواره ها

• سیستم ای گرمایش کف

• مواد عایق کاری

• روش های تهویه

اصول پایه ی طراحی گلخانه های خورشیدی

گلخانه های خورشیدی در پنج اصل زیر با گلخانه های سنتی تفاوت دارند.گلخانه های خورشیدی:

• دارای جداری با جهت معین برای دستیابی به حداکثر گرمای خورشیدی در زمستان

• از مواد ذخیره کننده ی گرما برای نگهداشتن گرمای خورشید استفاده می کند.

• دارای مقدار زیادی مواد عایق در جایی که مقدار کمی یا هیچ تابش مستقیمی وجود ندارد.

• از مواد جداره ای وبا روش های عایق کاری جداره ای برای حداقل سازی هدر رفت حرارتی استفاده می کند.

• عمدتا وابسته به تهویه ی طبیعی برای خنک کاری تابستانی

فهم این اصول پایه ای طراحی گلخانه های خورشیدی در طراحی، ساخت و نگهداری یک سیستم انرژی کارا به شما کمک خواهد کرد.

طرح های گلخانه های خورشیدی

گلخانه های خورشیدی متصل که به ساختمانی دیگر تکیه می دهند.یک اتاق بیرون آمده از خانه یا انبارهستند. این ساختار فضایی را برای نشاها، سبزیجات خانگی و.. فراهم می کند. این ساختار معمولا دارا ی طراحی خورشیدی فعال است.

گلخانه های خورشیدی مستقل به اندازه ای که برای تولید محصول اقتصادی، سبزیجات و یا بوته ها کافی باشد بزرگ است.دو نوع طرح پایه ای برای این نوع گلخانه ها وجود دارد: نوع shed – type و نوع کوانست hut . گلخانه های نوع shed-type برای داشتن محور طولی مداوم ، از شرق به غرب جهت می گیرند.دیواره جنوبی برای جذب مقدار بهینه ی انرژی خورشید ی جداره پوشی شده است، در حالی که دیواره ی شمالی برای جلوگیری از هدر رفت گرما به خوبی عایق کاری شده است. این جهت گیری در تقابل با گلخانه های سنتی است که سقف شمالی – جنوبی مداومی برای توزیع یکنواخت روشنایی در تمام جهات گیاه دارند. برای کاهش تاثیرات توزیع ضعیف روشنایی در جهت شرقی – غربی گلخانه ،دیواره ی شمالی با مواد بازتاب کننده پوشانده یا رنگ می شود.

تصویر 2

نوع کوانست مستقل گلخانه ها به صورت خمیده ،ساختار متقاارن اند.برخلاف گلخانه های shed-type ،گلخانه های کوانست huts سطح عایق پوش سمت شمالی را ندارند.خورشیدی سازی این ساختار ها شامل عملیاتی است که جذب و توزیع گرمای خورشیدی ورودی آن را افزایش می دهد. این عملیات عموما شامل جذب گرمای خورشیدی در خاک تحتانی کف ، در فرآیندی که ذخیره سازی گرمایی زمینی نامیده می شود (ETS) ، به خوبی سایر مواد ذخیره ساز مانند آب یا سنگ ا ست.عایق کاری دیواره های گلخانه برای حداقل سازی هدر رفت گرمایی حائز اهمیت است.سیستم های جذب گرما و روش های عایق کاری با جزئیات در بخش های بعدی بحث می شود.

جذب گرمای خورشیدی

دو عامل در جذب گرمای خورشیدی در یک گلخانه قادر به جذب موثر است :

• نحوه ی قرار گیری یا محل قرارگیری گلخانه مقابل خورشید

• نوع مواد دیواره یا جداره ی استفاده شده

جهت گیری خورشیدی

چون انرژی خورشید در دیواره ی جنوبی ساختمان قوی تر است،دیوار بندی یک گلخانه ی خورشیدی باید به صورت کامل رو به جنوب واقعی باشد.به هر حال ،اگر کوه ها ،درختان یا سایر ساختمان ها مسیر خورشید را سد کنند زمانی که گلخانه در جهت جنوب واقعی قرار دارد ، جهت گیری در 15º تا 20º جنوب واقعی حدود %90 گیرایی خورشید از جهت گیری جنوب واقعی بدست خواهد آمد.

تصویر3

شیب مواد جداره ای یا دیواره

علاوه بر جهت گیری شمالی – جنوبی ،جداره پوشی گلخانه باید در شیب مناسبی قرار گیرد تا بیشترین میزان گرمای خورشید را جذب کند.بهترین قانون جمع کردن 10º یا 15º به عرض جغرافیایی محل است تا به زاویه ی مناسب برسیم.

جدار پوشی

مواد جدار پوشی که در گلخانه های خورشیدی استفاده می شوند باید اجازه عبور بیشترین میزان انرژی خورشیدی را به داخل گلخانه بدهند در حالی که کمترین میزان هدر رفت حرارتی را داشته باشیم.علاوه بر این،رشد مناسب گیاه نیازمند آن است که مواد جدار پوشی اجازه ی عبور طیف طبیعی اشعه های فعال فتوسنتزی(PAR) را بدهند. شیشه با سطح ناهموار، پلاستیک سخت دو لایه وفایبرگلاس نور را پخش می کنند در حالی که شیشه ی شفاف نور را مستقیما عبور می دهد.

گرچه گیاه هم با نور مستقیم وهم نور پخش شده به خوبی رشد می کند ، نور مستقیم در میان جداره ها که به وسیله ی تکیه گاه های ساختمانی به قسمت های مختلف تقسیم می شودعامل سایه های بیشتر و رشد غیر یکنواخت گیاهان است. نور پخش شده که از جداره و حتی از سایه های ایجاد شده از تکیه گاه های ساختمانی می گذرد وسبب رشد یکنواخت تر گیاهان می شود.

بسیاری از مواد جداره سازی گلخانه های جدید در دهه ی اخیر پدید آمدند.هم اکنون پلاستیک از مواد رایج استفده شده در پوشش گلخانه است، با قابلیت هواخوری این مواد که مهار کننده های تخریب اشعه ی فرابنفش،قابلیت جذب اشعه ی اینفرارت(IR)، سطوح چکه ی ضد چگالش و خصوصیات منحصر به فرد انتقال اشعه افزایش داده می شود.

روش استفاده شده برای نصب مواد جداره بر میزان هدر رفت گرمایی موثر است.برای مثال ،شکاف ها یا چاله های ایجاد شده در هنگام نصب منجر به فرار گرما خواهد شد ، در حالی که تفاوت های در عرض فضای هوایی بین دو جداره در نگهداری گرما موثر خواهد بود.نصب و راه اندازی برخی مواد جداره ای مانند آکریلیک،نیازمند محاسبه ی انبساط و انقباض در هوای گرم و سرد است.به عنوان یک قانون کلی ،یک گلخانه ی خورشیدی باید بطور تقریبی 0.75 تا 1.5 فوت مربع جداره برای هر فوت مربع فضای کف داشته باشد.

تصویر4

تصویر5

ذخیره ی گرمای خورشیدی

برای گرم ماندن گلخانه های خورشیدی در شب های سرد یا در روز های بادی ،گرمای خورشیدی که در روز های آفتابی وارد می شود باید برای استفاده های بعدی در گلخانه ذخیره شود. متداول ترین روش در ذخیره ی انرژی خورشیدی قرار دادن تخته سنگ ، بتون ، یا آب در خطوط مستقیم با نور خورشید برای جذب گرمای آن است.

دیوار های آجری یا بلوک های بتنی پر شده از خاکستر در پشت (سمت شمالی) گلخانه می تواند انبار ذخیره ی گرما را فراهم کند.اگرچه،تنها چهار اینچ ضخامت خارجی این مواد ذخیره کننده بطور موثر گرما را جذب می کند.متوسط کفپوش کاشی و سرامیک به رنگ سیاه در آمده نیز می تواند تا حدی ذخیره ی گرما را تامین کند.دیوار هایی که برای ذخیره ی گرما استفاده نمی شوند باید به رنگ روشن یا منعکس کننده در آیند تا تا نور و گرما به گلخانه بازگردانده شود و توزیع یکنواختی از نور را برای گیاهان فراهم کند.

مواد ذخیره کننده

میزان مواد ذخیره کننده ی مورد نیاز بسته به محل احداث گلخانه است.اگر شما در مناطق جنوبی یا مناطق عرض جغرافیایی متوسط زندگی می کنید،حداقل به 2گالن آب یا 80 پوند تخته سنگ برای ذخیره ی گرمای انتقالی در میان هر فوت مربع از جداره نیاز خواهید داشت.اگر در نواحی شمالی زندگی می کنید ، به 5 گالن آب یا بیشتر برای جذب گرمایی که از هر فوت مربع جداره وارد می شود نیاز دارید. تقریبا سه فوت مربع از دیوار آجری به ضخامت چهار اینچ یا بلوک خاکستری برای هر فوت مربع از شیشه ی رو به جنوب نیاز است.

میزان مواد ذخیره کننده ی مورد نیاز همچنین بسته به این است که آیا شما تمایل به استفاده از گلخانه ی خورشیدیتان برای توسعه ی فصل رشد دارید یا اینکه می خواهید گیاهان را در دوره ی رشدی خود پرورش دهید. برای توسعه ی فصل کشت در آب و هوای سرد ، شما 21/2 گالن آب در هر فوت مربع از جداره استفاده خواهید کرد ، یا نیمی از آنچه شما برای تولید سالانه نیاز داشتید.

اگر از آب به عنوان ماده ی ذخیره ساز گرما استفاده می کنید،55 گالن drum ،رنگی سیاه ، غیر بازتاب کننده به خوبی کار می کند.ظروف کوچکتر ،مانند شیشه ی شیر یا بطری های شیشه ای از 55 گالن drum در ذخیره گرما در نواحی که باد متناوب دارند موثر ترند .ظروف کوچکتر نسبت بالاتری از سطح منطقه دارند، که منجر به جذب سریع تر گرما زمانی که خورشید می درخشد، می شود.متاسفانه ،ظروف پلاستیکی بعد از دو –سه سال در مقابل نور خورشید کیفیت خود را از دست می دهند.ظروف شیشه ای شفاف نسبت به ظروف فلزی تیره مزایایی در گرفتن گرما دارند و نیز از بین نمی روند ،اما به راحتی می شکنند.

دیوارهای trombe روشی جدید در جذب ذخیره ی گرماست. این دیوار ها ،دیوار های سبکی هستند که در داخل گلخانه نزدیک پنجره ی مشرف به سوی جنوب قرار می گیرند.آنها گرمای سمت جلو (رو به جنوب)را از دیواره جذب می کند و سپس این گرما را به گلخانه در جهت پشت(رو به شمال ) دیواره می تاباند. یک دیوارترومبه از دیوار بنایی شده به ضخامت 8 تا 16 اینچ پوشیده شده با رنگ سیاه ،مواد جاذب گرما و پوشانده شده با یک یا دو لایه شیشه که 3/4 " تا 6" دورتر از دیوار بنایی نصب شده تا یک فاصله ی هوایی کوچک ایجاد کند تشکیل شده است.گرمای خورشیدی از شیشه عبور می کند و به وسیله ی دیوار بنایی شده جذب می شود.این گرما در دیوار ذخیره می شود،جایی که به آرامی داخل دیوار هدایت شود. اگر یک صفحه ی فویل فلزی یا سایر سطوح منعکس کننده برای طرف خارجی دیواره بکار برید ،ذخیره سازی گرما را 30 تا 60 درصد (بسته به شرایط آب و هوایی) افزایش می دهید زمانی که پتانسیل برای هدر رفت گرمایی در تابش ظاهری کاهش میابد.

تصویر6

دیوارهای آبی همان دیوار های ترومبو ی تغییر داده شده اند.به جای دیوار بنایی شده ،ظرف های پر از آب روی خط اشعه های خورشید بین جداره و فضای کاری گلخانه قرار داده شده است. آب می تواند در لوله های پلاستیکی سخت یا سایر ظروف مستحکم باشد،و بالای دیواره می تواند به عنوان لبه (bench)بکار رود.دیوار آبی گلخانه ی خورشیدی Solviva از دو دیوار داربستی(stud) 2×4 ،با داربست هایی که دو فوت روی مرکز قرار گرفتند ساخته شده اند.فضای یک فوتی بین دو دیوار است.سیم با پوشش پلاستیک به هر دیوار بسته می شود،وکار سنگین،کیسه های پلاستیکی آب سیاه رنگ در فضای بین دو دیوار قرار داده می شود. دیوار داربستی به صورت عمودی در خط اشعه ی خورشید به کیسه ها ی پر شده از آب قرار می گیرد.

می توانید از تخته سنگ به جای آب استفاده کنید.تخته سنگ ها باید به قطر 1/2 تا 11/2 اینچ باشند تا سطح بیشتری برای جذب فراهم کنند.می توانیم آنها را در توری های سیمی بیاندازیم.چون تخت سنگ میزان ذخیره ی BTU بسیار کمتری از آب (35 BTUبر فوت مربع درجه ی فارنهایت برای تخته سنگ در مقابل 63 برای آب)دارد،شما به سه برابر حجم سنگ برای داشتن همان کارایی ذخیره ی گرمایی از آب نیاز خواهید داشت.تخته سنگ ها همچنین مقاومت بیشتر ی در مقابل جریان هوا به نسبت آب دارند، در نتیجه کارایی انتقال حرات پایین می آید.

هر ماده ای که برای ذخیره ی گرما انتخاب کنید،باید در جایی قرار گیرد که بتواند بیشترین گرما را جمع و جذب کند ، در حالی که هدر رفت گرما در هوای اطراف حداقل باشد.جرم حرارتی که با دیواره خارجی یا جداره در تماس است قرار ندهید زیرا سبب خاج شدن گرما می شود.

تغییر- فاز (phase-change)

به جای آب و تخته سنگ ،می توانید از مواد تغییر فازی استفاده کنید.در حالی که این مواد معمولا گران از مواد مرسوم هستند اما 5 تا 14 برابر گرما را بهتر از آب و تخته سنگ نگهداری می کنند.بنابراین آنها زمانی که فضا نیز محدود است مفید اند.از جمله مواد تغییر فازی :

1. disodium phosphate dodecahydrate,

2. sodium thiosulfate pentahydrate,

3. paraffin,

4. Glauber's salt (sodium sulphate dcahydrate),

5. calcium chloride hexahydrate, and

6. fatty acids.

این مواد گرما را جذب و ذخیره می کنند زمانی که از فاز جامد به مایع تغییر می کنند،سپس این گرما را زمانی که به حالت جامد باز می گردند آزاد می کنند.ظرفیت ذخیره ی گرمایی کلسیم کلرید هگزاهیدرات 10 برابر آب است.این مواد معمولا در لوله های بسته (sealed tube) قرار داده می شوند، با چند لوله می توان ذخیره ی گرمایی مورد نیاز را تامین کرد.به خاطر توانایی بالای مواد تغییر فازی در جذب مقدار زیاد گرما ،آنها همچنین برای گلخانه های دما معتدل در تابستان نیزمفید اند.

بیشتر تحقیقات در باره مواد تغییر فازی در گلخانه ها در اروپا ،اسرائیل ،ژاپن و استرالیا هدایت میشود.در اسرائیل ،مواد تغییر فازی داخل جداره ی گلخانه قرار داده شده است ،که جذب و نگهداری گرما را افزایش می دهد،اما transparency جداره در روزهای ابری که مواد به حالت مایع تبدیل نمی شوند کاهش می یابد.دو شرکت –یکی در ایالات متحده آمریکا و دیگری در استرالیا-وجود دارند که سیستم های گرمایی زیر زمینی( تحت کفپوش) می فروشند و از این مواد استفاده می کنند.

Phase-change drywall، اخیرا در حال پژوهش است،مواد تغییر فازی را داخل دیوار های رایج وارد کرده تا ظرفیت ذخیره ی گرمایی آن را افزایش داده و بتواند جایگزین جرم های حرارتی سنگین تر ،گرانتر ومرسوم کند تا در فضای گرم کردن خورشیدی غیر فعال استفاده شود.

it has  continue

قرار داردن بخش های مختلف کنار هم

طراحی و ساخت یک گلخانه ی خورشیدی می تواند یک پروژه ی هیجان انگیز و دارای منفعت باشد.احساس کن از وابستگی به تجربیات سنتی بی نیاز هستی تا راهبرد های جایگاهی ،طراحی و ساختی برای شما کافی باشد. به هر حال ، قرار دادن جدارپوش ،ذخیره ساز گرمایی و مواد عایق کاری جدید در طراحی شما می تواند بازده ساختمان شمارا بسیار بالا ببرد.

کتاب های مرجع:

Books

l Solar Greenhouses

l Energy Conservation in Greenhouses

l Passive Solar Home Design

نرم افزار های رایانه ای:

Computer Software

EREC. n. d. Computer Software for Solar Energy Analysis and System Design. EREC Reference

Briefs. U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. www.eere.

energy.gov/buildings/tools_directory/software.cfm/ID=88/

Energy-10. A software package for solar energy design. Available from Solar Building Industries

Council. www.sbicouncil.org/store/index.php

SUN_CHART™. A computer software that calculates and screen plots both cylindrical and polar

suncharts for any desired latitude. Available from:

Optical Physics Technologies

P.O. Box 11276

Tucson, AZ 85734

 

www.azenasanatparsian.com

کلیه حقوق متعلق به شرکت آزنا صنعت پارسیان می باشد. کپی برداری از مطالب سایت بلامانع است. 
Copyright (c) 2010, Azena Webmaster Group. All rights reserved.