اصول طراحی غیر فعال- بخش دوم؛ دودکش‌های خورشیدی

در دنیای امروز، معماری پایدار به‌عنوان رویکردی ضروری در طراحی ساختمان‌ها شناخته می‌شود. با افزایش بحران‌های زیست‌محیطی و هزینه‌های انرژی، استفاده از فناوری‌های نوین برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و بهبود آسایش حرارتی ساختمان‌ها اهمیت ویژه‌ای یافته‌است. یکی از این فناوری‌های مؤثر در این حوزه دودکش خورشیدی است که با استفاده از اصول تهویه طبیعی، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی عملکرد حرارتی ساختمان ایفا می‌کند.

1. دودکش خورشیدی چیست؟

دودکش خورشیدی نوعی سیستم تهویه غیرفعال است که به کمک انرژی خورشیدی، هوای گرم را از داخل ساختمان به بیرون هدایت کرده و باعث ایجاد تهویه مطبوع در محیط داخلی می‌شود. این سیستم متناسب با شرایط اقلیمی و نیازهای تهویه‌ای ساختمان، می‌تواند برای سرمایش در تابستان و گرمایش در زمستان مورد استفاده قرار گیرد.

2. نحوه عملکرد دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی از یک سازه عمودی متشکل از جداره‌های شفاف و جاذب حرارت تشکیل شده‌‏است. در طول روز، انرژی خورشیدی جذب و موجب گرم‌شدن هوای داخل دودکش می‌شود. این افزایش دما باعث ایجاد اختلاف فشار شده و هوای گرم را به سمت بالا هدایت می‌کند. با خروج هوای گرم از دودکش، هوای تازه و خنک از ورودی‌های پایینی ساختمان جایگزین آن شده که در نتیجه، تهویه طبیعی و کاهش نیاز به سیستم‌های مکانیکی سرمایشی و گرمایشی را به دنبال دارد.

3. طراحی دودکش خورشیدی در فصول مختلف

1.3. طراحی برای فصول گرم

در روزهای گرم تابستان، تمرکز اصلی طراحی دودکش خورشیدی بر کاهش گرمای ناخواسته و ایجاد تهویه مناسب است. در این شرایط، ویژگی‌های طراحی به‌صورت زیر در نظر گرفته می‌شوند:

• استفاده از سطوح شیشه‌ای دو جداره برای کاهش جذب مستقیم گرمای خورشید و به حداقل رساندن بار حرارتی داخل بنا.
• ایجاد دهانه‌های ورودی و خروجی هوای تنظیم‌پذیر در قسمت‌های مختلف دودکش و کلاس‌ها، به‌منظور کنترل جریان هوا و جلوگیری از گرم‌شدن بیش از حد فضاهای داخلی.
• استفاده از پوشش گیاهی در داخل دودکش که علاوه بر تصفیه هوا، رطوبت نسبی مطلوبی در فضای داخلی ایجاد می‌‏کند.

2.3. طراحی برای فصول سرد

در زمستان، هدف اصلی به دام انداختن گرما و بهبود بهره‌وری انرژی است. در این فصل، دودکش خورشیدی می‌تواند به روش‌های زیر به گرمایش طبیعی ساختمان کمک کند:

• افزایش سطح جذب انرژی خورشیدی با استفاده از جداره‌های شفاف و مواد جاذب حرارت برای ذخیره و انتقال گرمای دریافتی.
• بسته نگه‌داشتن دریچه‌های خروجی در ساعات سردتر برای جلوگیری از اتلاف گرما و حفظ هوای گرم در فضای داخل.
• ایجاد جابجایی هوای گرم در فضای داخلی از طریق دودکش، که باعث توزیع یکنواخت حرارت در سراسر ساختمان می‌شود.

4. مزایای استفاده از دودکش خورشیدی در معماری پایدار

• کاهش مصرف انرژی: این سیستم با استفاده از تهویه طبیعی، نیاز به سیستم‌های مکانیکی گرمایش و سرمایش را کاهش می‌دهد.
• بهبود کیفیت هوا: جریان مداوم هوا از طریق دودکش خورشیدی، باعث حذف آلاینده‌های داخلی و افزایش کیفیت هوای محیط می‌شود.
• افزایش بهره‌وری ساختمان: کاهش بار حرارتی و سرمایشی ساختمان، کاهش هزینه‌های انرژی و افزایش عمر مفید سیستم‌های تهویه مصنوعی را به دنبال دارد.
• سازگاری با محیط زیست: با کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای، این فناوری تأثیر مثبتی بر محیط زیست داشته و به پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کند.
• هزینه ساخت و نگهداری پایین: این سیستم بدون نیاز به تجهیزات پیچیده و پرهزینه، به‌راحتی در ساختمان‌های جدید و حتی در پروژه‌های نوسازی قابل اجرا است.

5. مدلسازی و تحلیل رفتار حرارتی دودکش‏های خورشیدی در نرم‌افزار دیزاین بیلدر

نرم‌افزار دیزاین بیلدر یک ابزار قدرتمند برای شبیه‏سازی و تحلیل رفتار حرارتی دودکش‏های خورشیدی در ساختمان‌های پایدار است. در این مجموعه آموزشی با عنوان مدل‎سازی و تحلیل رفتار حرارتی مدرسه سبز، علاوه بر آموزش مدل‎سازی، تعیین مصالح و اطلاعات ساختمانی و همچنین بهره‏مندی از سایبان و تهویه طبیعی، به چگونگی مدل‎سازی و شبیه‏سازی و تحلیل رفتار حرارتی دودکش‎های خورشیدی پرداخته شده‎است.

برای سفارش این محصول با ما در تماس باشید. 

6. پرسش‌های متداول

• دودکش خورشیدی چگونه به کاهش مصرف انرژی ساختمان کمک می‌کند؟

دودکش خورشیدی با استفاده از تهویه طبیعی و جابجایی هوای گرم، نیاز به سیستم‌های مکانیکی سرمایشی و گرمایشی را کاهش داده و مصرف انرژی را به حداقل می‌رساند.

• آیا دودکش خورشیدی فقط در مناطق گرمسیری قابل استفاده است؟

این سیستم در هر نوع اقلیمی قابل اجراست. در مناطق گرم، خنک‌سازی فضاهای داخلی را تسهیل می‎نماید و در مناطق سرد، موجب توزیع بهتر گرما در داخل ساختمان می‏شود. 

• آیا دودکش خورشیدی نیاز به نگهداری و تعمیر دارد؟

دودکش‌های خورشیدی به دلیل عدم نیاز به قطعات مکانیکی، هزینه نگهداری بسیار پایینی دارند. تنها کافی است که سطح شیشه‌ای آن به‌طور دوره‌ای تمیز شود تا عملکرد بهینه حفظ شود.

• آیا دودکش خورشیدی در روزهای ابری هم کار می‌کند؟

حتی در روزهای ابری هم مقداری از انرژی خورشیدی جذب می‌شود و می‌تواند به تهویه کمک کند. علاوه بر این، جریان همرفتی طبیعی هوا همچنان عملکرد سیستم را حفظ می‌نماید.

7. نتیجه‌گیری

دودکش خورشیدی به‌عنوان یکی از مؤثرترین راهکارهای تهویه طبیعی در معماری پایدار، می‌تواند نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و بهبود آسایش حرارتی فضاهای داخلی ایفا کند. طراحی هوشمندانه این سیستم متناسب با شرایط اقلیمی، موجب افزایش بهره‌وری انرژی، بهبود کیفیت هوای داخلی و کاهش هزینه‌های عملیاتی ساختمان می‌شود. استفاده از این فناوری در پروژه‌های معماری مدرن، نشان‌دهنده‌‏ی تعهد به رویکردهای سبز و توسعه پایدار است و می‌تواند گامی مؤثر در جهت حرکت به سمت ساختمان‌های هوشمند و محیط‌زیستی باشد. در حقیقت معماری پایدار، آینده‌ای هوشمندتر و سبزتر را برای ما رقم خواهد زد.