مدلسازی و بهینه سازی دیوار (دودکش) خورشیدی( solar chimney) برای استفاده در سرمایش و گرمایش ساختمان

در عصر حاضر اهمیت مسئله انرژی و مسائل مربوط به آن بر کسی پوشیده نیست و صحبت کردن درباره این موضوع به تنهایی حل کننده بحران نیست. با توجه اینکه30% از کل مصرف انرژی در جهان مربوط به ساختمان ها می باشد و از این مقدار 75% درصد سهم گرمایش، سرمایش و تهیه آب گرم مصرفی می شود، جایگزینی انرژی خورشیدی با دیگر منابع حال حاضر از نظر مالی و زیست محیطی توجیه پذیر است. در این پژوهش یک سیستم سرمایش، گرمایش و تهویه طبیعی بر پایه دودکش خورشیدی ارائه شده است. گرمایش از طریق دودکش خورشیدی و سرمایش با کار همزمان دودکش و محفظه خنک کن ایجاد می شود. پس از مدلسازی ریاضی دودکش و محفظه، معادلات به دست آمده در دو حالت سرمایش و گرمایش حل شده و ابعاد دودکش بر اساس طرح سرمایش برای رسیدن به استانداردهای تهویه طراحی و ساخته شد. این طراحی برای یک اتاق مسکونی با مساحت 30 متر مربع انجام شد. در مرحله تجربی هم به دلیل محدودیت های آب و هوایی فقط فاز گرمایش مورد بررسی قرار گرفت. در حالت سرمایش دودکش و محفظه خنک کن ارائه شده قابلیت تأمین شرایط آسایش در دمای 40 درجه را ایجاد می کند. این سیستم در رطوبت های کمتر از 50% عملکرد مناسبی دارد. مدل ریاضی گرمایش پس از اصلاح انطباق خوبی را با داده های تجربی از خود نشان می دهد. در این حالت (گرمایش) حداکثر راندمان حرارتی سیستم نزدیک به 50 درصد می باشد، اما برای رسیدن به دمای مناسب برای اتاق در دمای محیط کمتر از 10 درجه سلسیوس باید از یک سیستم کمکی استفاده یا ساختمان در حد مناسب عایق کاری شود. در محاسبات انجام شده با نصف کردن بار حرارتی در تابش بالا در دمای صفر درجه دمای اتاق به شرایط آسایش می رسد. در حالت تهویه طبیعی نیز دودکش توانایی تعویض 3 بار هوای اتاق در تابش های متوسط را دارد که از نظر تهویه مطبوع مناسب می باشد.