چکیده:
افزایش مصرف انرژی در ساختمان بسیاری از محققان را به سمت بررسی راههای کاهش مصرف سوختهای فسیلی سوق داده است، یکی از اقدامات برای استفاده مقرون به صرفهتر و منطقیتر از منابع انرژی در ساختمانهای مسکونی، استفاده از سامانههای خورشیدی غیرفعال یا فضای خورشیدی است. در این مقاله اثرات معیارهای مختلف گلخانه خورشیدی بر میزان دریافت انرژی و کاهش هدر رفت انرژی ارائه شده است. برای رسیدن به اهداف موردنظر مدلهایی از یک واحد مسکونی دارای گلخانه خورشیدی با تغییراتی بین مدلها مورد بررسی قرار گرفت. انرژی مورد نظر با استفاده از مدلسازی پارامتریک در نرم افزار گرسهاپر و مشاهده مدل در نرم افزار راینو و شبیهسازی انرژی با استفاده از انرژی پلاس محاسبه شد. شبیهسازیها طبق معیارهای هواشناسی شهر سنندج انجام گرفت. متغیرها در حالتهای زیر بیشترین میزان دریافت انرژی را داشتند: جهتگیری در حالتی که نزدیک به جنوب بوده و با 20 درجه چرخش به سمت غرب و یا شرق، درصد جدار نورگذر در دیوار خارجی به جدار کدر (در گلخانه خورشیدی الحاقی که دیوار خارجی طرفین بازشو نداشته و جبهه جنوبی آن کاملا شیشه است) برابر با 50% نسبت به سایر حالتها مطلوبتر بود. بیشترین طول یعنی 5 متر به دلیل افزایش جبهه رو به جنوب بیشترین میزان دریافت انرژی را داشت، اما عمق مطلوب برابر 1متر بوده و با کاهش یا افزایش آن از انرژی خورشیدی جذب شده کاسته می شود. همچنین عملکرد عایق حرارتی از جنس پلییورتان با ضخامت 10 سانتیمتر کمترین کارایی را از لحاظ کاهش اتلاف انرژی در فضای گلخانه داشت، در حالی که سایر عایقهای حرارتی مورد بررسی با اختلاف اندکی کارایی مشابهی را در هدررفت انرژی داشتند.
Introduction: Increasing energy consumption in buildings has resulted in environmental issues and has led many researchers to explore ways to reduce fossil fuel consumption. One of the most cost-effective and logical ways to use energy resources in residential buildings is to use passive solar systems such as sunspaces.
Methodology: In this paper, the effects of sunspaces on energy gain and reducing energy consumption are presented. The energy performance of the sunspace was calculated using parametric modeling in Grasshopper software and Rhino software, and energy simulation was carried out using Energyplus. Simulations were performed according to the meteorological data of Sanandaj.
Different models of sunspace with different dimensions and orientations in Sanandaj have been studied to achieve simulation goals. Modifications of the models included different proportions of sunspace dimensions, orientations, the use of different thermal insulations.
Results: The orientation towards the south receives the highest energy, and with 20 degrees rotation to the west or east, the highest amount of energy can be gained. Examination of sunspace models with three percentages of window-to-wall ratio: 40%, 50%,60% showed that the 50% WWR is more desirable than other models. The highest increase in energy absorption to help reduce the heating load during the cold season occurs when the sunspace has the longest length, ie 5 meters. In this case, the southward is increased, and the desired depth is 1 meter, while by reducing or increasing this amount, solar energy gain is reduced. Also, to improve the performance of the sunspace, the use of conventional thermal insulation has been investigated. Polyurethane with a thickness of 10 cm has the lowest efficiency in reducing energy consumption in the sunspace, while other insulating materials with similar thicknesses are effective.
Conclusion: In this paper, the effect of various parameters on increasing solar energy and reducing its loss is identified. The simulation of parameters using Grace Hopper software used in this research indicates that the proper design of the parameters related to the solar greenhouse system strengthens the efficiency of the greenhouse and has a direct and positive effect on increasing solar energy. And its loss indicates the positive efficiency of this system in receiving and absorbing solar energy. It can be used as a design framework for solar greenhouses in the city to strengthen the use of solar energy and reduce fossil fuel consumption to reduce the heating load in cold seasons. Also, the algorithm used and the optimization process b in this research show that if the solar greenhouses are modified in different types, it can reduce the heat load in the building by absorbing solar energy. Architectural design with an energy approach is a complex process that requires a combination of different parameters to optimize optimization. Using energy simulation and optimization can help designers do the design more comprehensively by providing valuable tools.
خلاصه ماشینی:
بايد توجه داشت که در مناطق سرد، به منظور ايجاد سطوح تخت در سقف ابنيه سنتي، از سطوح گنبدي شکل و گرد (به دليل کـاهش سـطح جذب کننده انرژي تابشي خورشيد) کمتر استفاده شده و عمق ايوان هاي ضلع جنوبي براي بهره گيري از تابش خورشيدي در فصول سرد سـال ، نسبت به مناطق گرم و خشک کمتر است همچنين به منظور حفظ حرارت معمولا ارتفاع تالار زير گنبد در مقايسه با مناطق گرم و خشک نيـز کمتر بوده و مشخص گرديده که اگر طاق يا گنبد دو پوسته باشد تأثير تغييرات درجه حرارت خارج بر روي پوسته زيرين نيـز کمتـر بـوده و در نتيجه هواي تالار زير گنبد متعادل تر خواهد بود (بهادري نژاد، ١٣٨٥).
پيشينه پژوهش : در پژوهشي که در سال ٢٠١٧ توسط سيمولتي و برادو انجام گرفـت ، ايـن نتيجـه حاصـل شـد کـه اسـتفاده از فضـاهاي خورشيدي در ساختمان هاي غير انعطاف پذير ميتواند بدون توجه به نوع پنجره هاي موردنظر براي گلخانه ، مصرف انرژي را به طور قابل توجهي کاهش دهد همچنين استفاده از فضاهاي خورشيدي در ساختمان هاي با عايق حرارتي بسيار زياد ميتواند يک راهبـرد بـراي کـاهش تقاضـاي انرژي براي گرمايش بيشتر باشد، يک تحليل دقيق بايد انجام شود تا امکان سنجي اقتصادي اين فن آوريهـا را تضـمين کنـد ( ,Simonettib ٢٠١٧ ,Ballada( آلپياني در تحقيق خود در سال ٢٠١٩ افزايش دماي خورشيدي در طول روزهاي برفي را ثبت کرده و ميتوان نتيجه گرفـت که ويژگيهاي محيط اطراف ممکن است بر بسياري از محدوديت هاي کاربردي سامانه خورشيدي غيرفعال غلبه کند (٢٠١٩,Ulpiani(.