مدخنة شمسية

عناصر المدخنة الشمسية

فتحات لدخول وخروج الهواء

علاوةً على ذلك، فتحة التهوية الرئيسية: حيث الموقع والارتفاع هما من العوامل المهمة جدا.

وفي هذا الصدد، منطقة تجميع الطاقة الشمسية: هذه يمكن تقع في الجزء الأعلى من المدخنة أو يمكن أن تشمل التوجيه، الزجاج والعزل الحراري

وصف

ومن جهة أخرى، للمدخنة الشمسية عدة أنواع وأشكال، وأبسطها هي تلك التي تطلى باللون الأسود لامتصاص أكبر كمية من الإشعاعات الشمسية. وخلال النهار مع ارتفاع درجات الحرارة، تيار الهواء الساخن الذي بداخل المدخنة يصعد إلى الأعلى والهواء البارد يدخل من الأسفل.

المكونات الرئيسية للمداخن الشمسية

وفي هذا الصدد، يرتبط الجدار الزجاجي الذي يواجه الجنوب بالمداخن ومع الالواح الخرسانية الموجوفة التي يتم تبريدها من خلال التهوية الليلة أو/و الاستفادة من المياه الجوفية.

وفي هذا الصدد، تبخر الرطوبة الذي استعمل في اعلى مباني التونغانا التي بناها الناس في دوغون من مالي، وأفريقيا والتي تساهم في البرودة التي يشعر بها الرجال الذين يستريحون تحتها. اما مباني العائلات التي على مشارف البلدة فكانت تستعمل فيها المداخن الشمسية التقليدية.

علاوةً على ذلك، في يوم عاصف ودافئ يدخل الهواء داخل الالواح الخرسانية المجوفة. التهوية الطبيعية التي تحدث من خلال المداخن الشمسية تعزز من تدفق الهواء عبر المبنى وحركة الهواء عبر قمم المدخنة الشمسية تعزز من تأثير التهوية الطبيعية خلال الايام الصيفية. ويمكن كذلك استخدام المراوح المنخفضة الطاقة في قمم مداخن والتي يمكن استخدامها لتحسين تدفق الهواء.

وفي هذا السياق، المبدأ هو السماح بتبخر المياه في الجزء العلوي من البرج، عن طريق استخدام منصات التبريد التبخيري أو عن طريق رش المياه. التبخر يبرد الهواء، مما يسبب في انحدار الهواء البارد للأسفل وهذا من شأنه خفض درجة الحرارة داخل المبنى. ويمكن زيادة جريان الهواء باستخدام المدخنة الشمسية على الجانب المقابل للمبنى للمساعدة في تنفيس الهواء الساخن إلى الخارج. وقد استعمل هذا المفهوم لمركز الزوار في الحديقة الوطنية. وقد صمم المركز من قبل الزوار لبحوث المباني العالية الأداء للمختبر القومي للطاقة المتجددة (المختبر الوطني).

من جهة ثانية، وهنالك تقنية تتصل اتصالا وثيقا مع المدخنة الشمسية وهو التبخر الذي يحدث في اسفل البرج البارد. في المناطق ذات المناخ الحار والجاف التي قد تسهم على نحو كبير في توفير تكييف الهواء الميكانيكي في المباني

• انظر كذلك
• مبنى مستقل ذاتيا
• تبريد تبخيري
• التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
• تهوية داخلية
• منزل سلبي
• التصميم وفق معطيات الطاقة الشمسية
• قنوات الهواء
• ملقف
• بئر هوائي

المدخنة الشمسية والهندسة المعمارية المستدامة

علاوةً على ذلك، مداخن التهوية الطبيعية، والتظليل الشمسي، والألواح الخرسانية المجوفة مع التبريد الأرضي هي الملامح الرئيسية لهذا المبنى. حيث يتم التحكم بالتهوية وأنظمة التدفئة بواسطة نظام إدارة (BMS)

• وقد تكون الفوائد المحتملة فيما يتعلق التبريد السلبي ما يلي
• التبريد الطبيعي شهد تحسنا ملحوظا خلال الموسم الحار.
• تحسين معدلات التبريد ليلا.
• الحصول على أداء أفضل للكتلة الحرارية (thermal mass).
• تحسين شعور بالراحة الحرارية للإنسان من خلال تحسين مراقبة تدفق الهواء.
• دراسة سابقة (البناء البيئي)

• الفوائد المحتملة فيما يتعلق بالتهوية الطبيعية واستخدام المداخن الشمسية
• تحسين معدلات التهوية في الأيام التي لا تزال ساخنة.
• تخفيض الاعتماد على طاقة الرياح وتهوية الرياح المدفوعة.
• تحسين السيطرة على تدفق الهواء داخل المبنى.
• توفير خيارات أكبر من ناحية الاستفادة من كمية الهواء.
• تحسين نوعية الهواء وخفض مستويات الضوضاء في المناطق الحضرية.
• تساهم في زيادة معدلات التهوية الليلية.

في هذا الإطار، ويمكن إنشاء التهوية الطبيعية من خلال توفير الفتحات في الطابق العلوي للمبنى من اجل دفع الهواء الساخن إلى الأعلى ومن ثم إلى الخارج. ويمكن زراعة الأشجار على هذا الجانب من المبنى لتوفير الظل لتبريد الهواء الخارجي.

من جانب آخر، وهناك تباين في مفهوم المدخنة الشمسية وخصوصا المدخنة الشمسية الموجودة في الطوابق العليا. ففي المناخ الحار المشمس تمتاز المناطق العليا بدرجات حرارة عالية وكبيرة جدا وبتوهج كبير خلال فصل الصيف. وهذا يمثل في المباني التقليدية مشكلة لأنه يؤدي إلى الحاجة المتزايدة لتكييف الهواء. ويمكن حل هذه المشكلة من خلال دمج الفراغات العليا مع المدخنة الشمسية للحصول على أكبر استفادة من الطاقة الشمسية، من خلال الاستفادة من الهواء الموجود في الفراغات العليا حيث انه يمكن أن يساعد على زيادة الحمل الحراري في داخل المدخنة الشمسية، وتحسين التهوية في الفراغ.

إضافةً إلى ذلك، تم تصميم مكتب BRE، من قبل المهندسين المعماريين كليغ برادلي وفيلدنغ، بهدف خفض استهلاك الطاقة وانبعاثات CO2 بنسبة 30%. والحفاظ على الظروف البيئية المريحة من دون استخدام أجهزة تكييف الهواء الصناعية.

وفي السياق ذاته، تهوية المساحات الضيقة الصغيرة مع الأخذ بعين الاعتبار التعرض القليل للعناصر الخارجية (الجدران والشبابيك).

إضافةً إلى ذلك، استخدام المدخنة الشمسية يعتبر عامل مهم في عملية التهوية الطبيعية وإستراتيجيات التبريد الطبيعية للمباني وبالتالي تقلل من استخدام الطاقة، وانبعاثات CO2، والتلوث بشكل عام.

من جانب آخر، ويمكن زيادة عملية التهوية الطبيعية من خلال المدخنة الشمسية. المدخنة يجب أن تكون أعلى من مستوى السطح، ويجب أن تبنى على الجدار التي تواجه اتجاه الشمس. ويمكن زيادة امتصاص الحرارة من الشمس عن طريق استخدام سطح زجاجي من الجهة المقابلة للشمس واستخدام مواد تمتص الحرارة من الجهة الأخرى. مساحة السطح الذي يمتص الحرارة الشمسية أكثر همية من قطر المدخنة. وهذا من اجل زيادة كمية التبادل الحراري مع الهواء الخارجي. أما فتحات مخارج المدخنة فيجب ان لا تكون مقابلة لاتجاه الرياح السائدة.

في هذا الإطار، وميزة المدخنة الشمسية تكمن في انه من الممكن استخدامها في فصل الشتاء من خلال عكس نظامها. الذي يتم من خلال تخزين الطاقة الشمسية للاستفادة منها في التدفئة بدلا من التبريد.

علاوةً على ذلك، ولتحقيق أقصى استفادة من تأثير التبريد، الهواء يجب ان يمر من خلال قنوات تحت الأرض قبل ان يدخل إلى المبنى. ويمكن تحسين الاستفادة من المدخنة الشمسية من خلال دمجها مع جدار عازل للحرارة

كذلك، ويستعمل المبنى 5 من الآبار العمودية باعتبارها جزء لا يتجزأ من إستراتيجية التهوية والتبريد.

وعلى صعيد آخر، تم إنشاء بحوث للبناء (BRE) في مبنى للمكاتب في غراستون، واتفورد، المملكة المتحدة، الذي يقوم على أساس الاستفادة من الطاقة الشمسية بمساعدة مداخن التهوية الطبيعية كجزء من إستراتيجية نظام التهوية الخاص بها.