منابع و ماخذ پایان نامه فتوولتائیک، زیبایی شناسی، مصرف انرژی

دانلود پایان نامه ارشد

ل های خورشیدی
4- سفالهای بام با سلو لهای خورشیدی
5- مدولهای با سلو لهای خورشیدی رنگی
6 – مدولهای نیمه شفاف با سورا خهای ریز

تصویر2-8 : نمای سلول فتوولتائیک اجرا شده در سقف
-12-4-3-2 سیستمهای خورشیدی متکی بر نما:
1- سیستم دیوار پرده ا ی
2-سیستم رو کش پرده ای بارانی
3-سایه بان های ثابت
4- سایه بان های متحرک
5- دیوار قایم با پنل های شیب دار
6-دیوار شیب دار

تصویر2-9 : انواع سیستم های خورشیدی

تصویر2-10 : نمونه سلول فتوولتائیک اجرا شده زیر پنجره ها
-13-4-3-2سيستم هاي فتوولتائيک يکپارچه با ساختمان:
در ابتدا استفاده از سیستمهای فتوولتائیک در ساختمان به صورت جداگانه بود.که در رایج ترین حالت آن قرار دادن پنل های خورشیدی بر روی بام بود.تا اینک در سال 94 میلادی معماری خورشیدی برای اولین بار در کشور ژاپن شکل گرفت.در اوایل به این صورت بود که سعی میشد از پنل های خورشیدی با توجه به زیبایی شناسی و معماری بو می اقلیمی استفاده شود تا اینکه امروزه به جایی رسیدند که از سلولهای خورشیدی به عنوان یک مصالح یاد می شود.
امروزه استفاده از سیستم های فتوولتائیک اهمیت و جذابیت زیادی در میان طراحان و معماران یافته است؛ از همین رو، این ساختمان ها را باید به گونه ای صحیح و با طرحي مناسب ساخت که پس از نصب، برای خود سیستم فتوولتائیک یا برای ساختمان مشکلي ایجاد نکند. بر این اساس، به منظور اجتناب از آلودگي معمارانه الزم است که سیستمهای فتوولتائیک را به منزلۀ طرحي خود تعریف شــده یا یک عنصر معماری در نظر گیریم تا فتوولتائیک ها در مسـیر طراحي، به بخشي معلوم (بدیهي) از ساختمان و کاملا یکپارچه با آن تبدیل شوند.( وفائی ، 1388 )
همان گونه که در طراحي عناصر ساختمان مانند دیوار، پنجره، و سایبان به عرض جغرافیایي محل و اقلیم، همسایگي ها، هماهنگي با سیستم های غیر فعال خورشیدی ، اندازه ها، جهت ها، زاویه ها، و مواردی دیگر توجه مي شـود، فتوولتائیک ها نیز در مقام عناصر ساختماني با این مسائل مرتبط هستند.
از این رو، در طراحي و ترکیب فتوولتائیک ها با ساختمان نیز باید به تمامي مواردی که یک طراح معمار در طول فرایند طراحي عوامل مختلف پشت سر مي نهد، توجه شود.هدف از این رساله ، بیان شیوه های استفاده از فتوولتائیک در ساختمان است .

تصویر2-11: دیاگرام تابشCLEFS CEA, Building : ( Integrated Photovoltaic )System
-14-4-3-2 شيوه هاي طراحي سيستم هاي فتوولتائيک يکپارچه با ساختمان :
-1-14-4-3-2تعيين جهت و شيب بهينۀ پنل هاي فتوولتائيک:
با افزایش شدت تابش پرتوهای خورشید، مقدار خروج نیروی الکتریکي سیستم فتوولتائیک نیز افزایش مي یابد؛ بنابراین، بازده نیروی سیستم فتوولتائیک با میزان دریافت انرژی خورشید رابطه ای مسـتقیم دارد .
از طرفي دیگر، تغییر زاویۀ تابش خورشـید و مقدار تابش در زمان های مختلف در طول روز نیز بر تولید نیروی فتوولتائیکها اثر مي گذارد؛ از این رو، بازده سیستم فتوولتائیک به جهت و شیب پنل های مستقر شده در رابطه با تابش خورشید بستگي دارد .و در نتیجه جهت گیری و شـیب پنلهای فتوولتائیک متأثر از میزان دریافت انرژی خورشید است. میــزان دریافت انرژی خورشید در نقاط مختلف بر اساس تفاوت عرض جغرافیایي، ارتفاع از سطح دریا، پدیده های جوی، و غیره، متفاوت است؛ بدین سبب، برای کسب اطلاعات مربوط به تابش، باید ایستگاه هواشناسي عرض و ارتفاع جغرافیایي آن مکان مشــخص شود تا بتوان میانگین ماهانه و سالانه تابش دریافتي از خورشــید را در سطح افق و تمامي سطوح با جهت ها و شیب های مختلف، برای مکان مورد نظر تعیین کرد.(وفائی ، 1388 )
یکي از روش هایي که برای دست یابي به جهت و شیب مناسب پنلهای فتوولتائیک در دنیا کاربرد دارد، استفاده از کردارهای است. در این روش بر اساس داده های هواشناسي تابش مستقیم و پراکندۀ خورشید و با استفاده از برنامه های رایانه ای، میزان تابش خورشید بر کلیۀ سطوح افقي و عمودی در جهت ها و شیب های مختلف در کرداری به صورت ماهانه یا سالانه ترسیم مي شود.
چنانچه پنلهای فتوولتائیک متناسب با زاویۀ هر یک از این شیب ها قرار گیرند، بر اساس میزان انرژی ای که از خورشـید دریافت مي کنند، بازدهي متفاوتي خواهند داشت. بر همین اساس مي توان جهت ها و زوایای شیب بهینۀ پنلهای فتوولتائیک را تعیین کرد.نقطۀ حداکثر در این کردار جایي است که در طول سال بیشترین میزان انرژی را از خورشـید دریافت می کند؛ زیرا هر چه خورشید بر یک سطح عمودتر بتابد، میزان انرژی ای که به آن سطح مي رسد بیشتر خواهد بود. در نتیجه چنانچه یک پنل فتوولتائیک در این جهت و زاویۀ شیب قرار گیرد، حداکثر انرژی الکتریسیته را تولید خواهد کرد.
بنابراین، جهت یابي پنلهای فتولتائیک مسئله ای مهم است اما تعیین زاویۀ آن نیازمند دقت زیادی نیست؛ چرا که کمي اختلاف انحراف نسبت به جهت بهینه اشکالي ایجاد نخواهد کرد، لیکن زاویۀ شـیب پنل ها نسـبت به افق مسئلۀ مهم تری است. با تعیین زاویۀ شیب بهینه بسته به زمان های استفاده از سیستم می توان حدود 95% حداکثر انرژی خروجي را به دست آورد.

تصویر2-12 : شکل زاویه شیب پنل های فتوولتائیک( ماخذ : وفائی ، 1388)
-2-14-4-3-2 تأثير سايه اندازها بر پنلهاي فتوولتائيک :
سایه یکي از عواملي است که بر میزان دسترس به خورشید اثر مي گذارد. انعکاس زمین، سایۀ ساختمان های اطراف، سایۀ خود ساختمان، و سایه پنلها روی یکدیگر ممکن است بر سیستم فتوولتائیک تأثیر بنهد. طراح معمار باید موقعیت و محل پنلهای فتوولتائیک را چنان طراحي کند که اثر سایه به هیچ وجه روی آنها نباشد؛ بدان سبب که سایۀ روی سلولهای فتوولتائیک، علاوه بر کاهش یا عدم بازدهي، باعث آسیب دیدن سلول ها نیز خواهد شد.

بنا بر این، در طراحي چنین ساختماني باید از ابتدا به مسئله سایه اندازی توجه کرد و تحلیل دقیق سایه را قبل از اینکه سیستم فتوولتائیک با ساختمان ترکیب شود، به انجام رساند تا حداکثر تولید برق به دست آید.در زمینۀ سایه اندازی در طراحي ساختمان باید به مسائل زیر توجه کرد .
-1-2-14-4-3-2 سايه اندازي خود ساختمان ، همسايگي ها، و موانع :
ـ از سایه اندازی بین ساختمان ها باید دوری جست. تراکم ساختماني یک ناحیه تأمل برانگیز است. در فضاهای پر تراکم مثل مراکز شهری، فاصلۀ بین ســاختمان ها محدود ميشود؛ بنابراین، سیستم های نما نسبت به سایه اندازی حساسیت بیشتری دارند و در مقایسـه با سیستمهای بام، به فاصله های بیشتری بین ساختمان ها نیاز است.
ـ از سایه اندازی خود بنا به سبب فرم های معماری باید پیش گیری کرد. فاصلۀ بین بام های فتوولتائیک و اشیای دیگر باید چنان باشد که به ایجاد سایۀ متصل پیوسته نینجامد.
ـ جایي که سایه اندازی اجتناب ناپذیر است ، انتخاب دقیق اجزا و شکل و موقعیت پنل ها از اتلاف نیرو می کاهد.) منبع: deo Prasad & mark snow, Designing with solar power (
-2-2-14-4-3-2 سايه اندازي درختان :
سایۀ پوشش گیاهي نیز ممکن است بر سیستم های فتوولتائیک اثری نامناسب بگذارد. پس تا حد ممکن، در طراحي منظر باید گیاهان و درختان را در جهتي کاشت که مانع تابش خورشید به پنل ها نگردند، یا از درختچه های کوتاه تر با رشد محدود استفاده کرد. برنامه ریزی در این زمینه برای پیش گیری از مشکلات سایه اندازی در سال های بعد از ساخت ساختمان و رشد درختان مهم است.
ـ بهتر است در نیمکرۀ شمالي درختان را در شمال و در نیم کرۀ جنوبي در جنوب ساختمان کاشت.
ـ با توجه به ارتفاع ساختمان، از درختاني با رشد محدود استفاده اگر درختاني در جانب شرقي محوطه وجود دارد اما در جانب غربي چنین نیست، شاید بهتر باشد که پنلهای فتوولتائیک کمي متمایل به غرب قرار گیرند.
-3-2-14-4-3-2 سايه اندازي آسمان ابري:
محیط های ابری نیز بر پنل های فتوولتائیک سایه می اندازند. به سبب کاهش تابش پرتوهای خورشید و کاهش درخشندگي نور از آسمان ابری، خروجي فتوولتائیک ها کاهش مي یابد.
سايه اندازي آلودگي ها: -4-2-14-4-3-2
آلودگي نیز نوعي سایه اندازی است. چنانچه آلودگي مانع رسیدن گرد و خاک ممکن نور به سلولهای خورشیدی شود، محیط است بازدهي پنل فتوولتائیک را تا حدود 4% یا بیشتر کاهش دهد. اگر چه پنل هایي با زاویۀ بیش از 20 درجه از طریق باران خود به خود شسته و تمیز خواهند شد، انواعي خاص از آلودگي (مثل ذرات دوده) را با روش هایي دیگر باید نظافت کرد.
-15-4-3-2هماهنگي ميان سيستمهاي فتوولتائيک باسيستمهاي غير فعال خورشيدي در ساختمان :
معمولا طراحان، طراحي خورشیدی را یک محدودیت مي دانند تا یک فرصت! چنانچه معمار ساختمان را مطابق شرایط اقلیمي محل و منطبق بر سیستم های غیر فعال خورشیدی طراحي کند، شرایط آن ساختمان به مرز آسایش ساکنان نزدیک خواهد شد؛ و اگر سیستم فتوولتائیک( که یک سیستم فعال خورشیدی است) را نیز به شکلي مناسب با ساختمان ترکیب کند، نتیجۀ کار بهتر و بازده انرژی ساختمان بسیار بیشتر خواهد شد. او بدین طریق مي تواند شرایط خرد اقلیم ساختمان را به مرز آسایش نزدیک تر و آن را به بنایي خودکفا تبدیل کند.( وفائی ، 1388 )
در طراحي باید توجه کرد که کاربرد سیستمهای فتوولتائیک با استفاده از سیستمهای غیر فعال خورشیدی (مثل گرمایش با پروژه خورشیدی) تناقض نداشته باشد و هر دو سیستم کاملا طراحان به منظور کاهش مصرف انرژی هم ساز شوند. مثال سرمایشي ساختمان، پوشش ساختمان را به گونه ای طراحي می کنند که میزان نزول تابش روی سطح ساختمان کم باشد (بازتابنده باشد)؛ اما اگر سیستم فتوولتائیک در پوشش ساختمان درست ترکیب شود، هم مي توان جلو نفوذ آفتاب را گرفت، هم برق مورد نیاز برای سرمایش را تولید کرد.
طراحان مي توانند سیستم های فتوولتائیک را چنان با ساختمان یکپارچه کنند که امکان تهویه، استفاده از گرمای خورشید در زمستان، استفاده از نور طبیعي (مستقیم و غیرمستقیم)، دید به منظر خارج، و مواردی دیگر، با هم فراهم شود. نتیجه اینکه، بهترین کارآیي زماني حاصل می شود که سیستم های فعال و غیر فعال خورشیدی در یک ساختمان با یکدیگر هماهنگ و تطبیق داده شوند. برای رسیدن به این هدف، باید پیش از شروع فرایند طراحي، راهکار کلي انرژی برای ساختمان پیش بیني شود.( وفائی ، 1388 )
-16-4-3-2تهويۀ سيستمهاي فتوولتائيک :
با افزایش دما قدرت خروج از سلول ها کاهش مي یابد و در نتیجه از بازده پنل های فتوولتائیک کاسته مي شود. بنا بر این، در ترکیب فتوولتائیک ها با ساختمان باید به مسئلۀ تهویۀ طبیعي یا مکانیکي آنها در فرایند طراحي توجه کرد تا به دمای پایین تر برسند و کارآیي مطلوب آنها ادامه یابد.

تصویر2-13 : جزئیات تهویه پنل ها( منبع : http://www.fotovoltaika)

-17-4-3-2 شيوه هاي ترکيب سيستمهاي فتوولتائيک با ساختمان:
سیستم های فتوولتائیک را مي توان در ساختمان با بامها، پنجره های سقفي، آتریوم ها، نماها، سایبانها و غیره ادغام و یکپارچه کرد.
-1-17-4-3-2سيستمهاي فتوولتائيک يکپارچه با بام:
پنل های فتوولتائیک در بامهای مسطح را مي توان به صورت سلول های فیلم نازک به صورت انعطاف پذیر، و در بام های شیبدار به شکل سفالهای فتوولتائیک ترکیب کرد. همچنین آنها را مي توان به عنوان پوستۀ ساختمان با سیستم سازۀ بام شیب دار یا به سازۀ بام متصل کرد مسطح ترکیب و مستقیماعناصر فتوولتائیک باید با هر عنصر غیر فتوولتائیک دیگر سازگار شوند تا مسائل سازه ای و زیبایي در معماری با هم ترکیب گردد و محصولي آگاهانه و معمارانه به دست آید.
ـ در طراحي سیستم های بام، مسئلۀ انباشت برف و رفع رطوبت حائز اهمیت است. بدین منظور باید برای رفع آب باران و انباشت برف روی پنل های فتوولتائیک، راه حل هایي مناسب و مطابق با شرایط اقلیم محل را برگزید.

تصویر2-14: انواع سقف های مناسب برای سلول های فتوولتائیک(منبع: P.C. Kiss Cathcart Anders Architects )

-2-17-4-3-2سیستم هاي فتوولتائيک يکپارچه با پنجره هاي سقفي و آتريوم ها :
در این نوع ساختمان برای ترکیب فتوولتائیک ها با بام، معمار مي تواند بام را به صورت

پایان نامه
Previous Entries منابع و ماخذ پایان نامه فتوولتائیک، نمای ساختمان، فناوری فتوولتائیک، قابلیت اطمینان Next Entries منابع و ماخذ پایان نامه فتوولتائیک