Күн энергиясын пайдаланып желдету: жылуды пайдаланатын қондырғылар, табиғи ауа алмасуды жақсартады. Күн шахтасы – экологиялық, энергия үнемдейтін технология.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Күн энергиясын пайдалану арқылы желдету – электр энергиясын өндіру технологиясы.
Ventilation using solar energy
the power generation technology
Күн шахтасы, көбінесе жылу шахтасы деп аталады, бұл пассивті күн энергиясымен қыздырылған ауаның конвекциясын пайдалану арқылы ғимараттардың табиғи желдетуін жақсартудың бір жолы. Күн шахтасының қарапайым сипаттамасы – ғимарат арқылы табиғи желдетуді күшейту үшін күн энергиясын пайдаланатын тік осьті құрылыс. Күн шахталары ғасырлар бойы қолданылып келеді, әсіресе Таяу Шығыста парсылар, сондай-ақ Еуропада римдіктер қолданған.
A solar chimney often referred to as a thermal chimney is a way of improving the natural ventilation of buildings by using convection of air heated by passive solar energy. A simple description of a solar chimney is that of a vertical shaft utilizing solar energy to enhance the natural stack ventilation through a building. The solar chimney has been in use for centuries, particularly in the Middle East and Near East by the Persians, as well as in Europe by the Romans.
Сипаттама
Ең қарапайым түрінде күн шахтасы қара боялған шахтадан тұрады. Күндіз күн энергиясы шахтаны және оның ішіндегі ауаны қыздырып, шахтада жоғары қарай ауа ағысын тудырады. Шахтаның табанында туындаған сору күші төмендегі ғимаратты желдету және салқындату үшін пайдаланылуы мүмкін. Әлемнің көп бөлігінде желді аулаушымен салыстырғанда, мұндай желдету үшін жел энергиясын пайдалану оңайырақ, бірақ ыстық, желсіз күндері күн шахтасы басқа жағдайда болмайтын желдетуді қамтамасыз ете алады. Дегенмен, күн шахталарының бірнеше түрлері бар. Күн шахтасының негізгі құрылымдық элементтері:
In its simplest form, the solar chimney consists of a black painted chimney. During the day solar energy heats the chimney and the air within it, creating an updraft of air in the chimney. The suction created at the chimney's base can be used to ventilate and cool the building below. In most parts of the world it is easier to harness wind power for such ventilation as with a windcatcher, but on hot windless days a solar chimney can provide ventilation where otherwise there would be none. There are however a number of solar chimney variations. The basic design elements of a solar chimney are:
Күн энергиясын жинақтайтын аудан: Бұл шахтаның жоғарғы бөлігінде орналасуы мүмкін немесе бүкіл шахтаның өзін қамтуы мүмкін. Бұл элементтің бағыты, шыны түрі, жылу оқшаулау және жылулық қасиеттері күн энергиясын жинау, сақтау және пайдалану үшін маңызды. Басты желдету шахтасы: Бұл құрылыстың орналасуы, биіктігі, көлденең қимасы және жылулық қасиеттері де өте маңызды. Ауа кіретін және шығатын тесіктер: Бұл элементтердің мөлшері, орналасуы және аэродинамикалық ерекшеліктері де маңызды. Күн энергиясын өндіру принципі ұсынылды, ол шахтаны ғана емес, негізіндегі үлкен жылыжайды пайдалануға негізделген. (Бұл мәселе бойынша толық ақпарат алу үшін, Күннің жоғары қарай ағып кету мұнарасына қараңыз.) Күн шахталары күннің жылуын тиімдірек сіңіру үшін қара түске боялады. Шахта ішіндегі ауа қызғанда, ол көтеріліп, жылу алмасу түтіктер арқылы жер астынан салқын ауаны тартады.
The solar collector area: This can be located in the top part of the chimney or can include the entire shaft. The orientation, type of glazing, insulation and thermal properties of this element are crucial for harnessing, retaining and utilizing solar gains. The main ventilation shaft: The location, height, cross section and the thermal properties of this structure are also very important. The inlet and outlet air apertures: The sizes, location as well as aerodynamic aspects of these elements are also significant. A principle has been proposed for solar power generation, using a large greenhouse at the base rather than relying solely on heating the chimney itself. (For further information on this issue, see Solar updraft tower.) Solar chimneys are painted black so that they absorb the sun's heat more effectively. When the air inside the chimney is heated, it rises and pulls cold air out from under the ground via the heat exchange tubes.
Экологиялық құрылыс
Құрылыс зерттеулер мекемесінің (BRE) Гарстон, Уотфорд, Ұлыбританиядағы кеңсе ғимараты, өз желдету стратегиясының бір бөлігі ретінде күн энергиясын пайдаланатын пассивті желдету шахталарын қамтиды. Feilden Clegg Bradley архитекторы жобалаған BRE кеңселері, қазіргі ең жақсы тәжірибелік нұсқаулармен салыстырғанда энергия тұтынуды және CO2 шығарындыларын 30%-ға азайтуға, сондай-ақ ауа баптағыштарды пайдаланбастан жайлы жағдайды сақтауға бағытталған. Бұл ғимараттың маңызды ерекшеліктері – пассивті желдету шахталары, күннен қорғану және еден астында салқындату жүйесі орнатылған қуыс бетон плиталар. Желдету және жылыту жүйелері ғимаратты басқару жүйесі (BMS) арқылы басқарылады, ал тұрғындардың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жағдайды өзгертуге мүмкіндік беретін қолданушылық баптаулар да қарастырылған. Ғимаратта желдету және салқындату стратегиясының маңызды бөлігі ретінде бес тік шахта пайдаланылады. Бұл шахталардың негізгі құрауында оңтүстікке қараған шыны блок қабырғасы, жылу аккумуляциялық қабырғалар және төбе деңгейінен бірнеше метр жоғары көтерілген тот баспайтын болаттан жасалған дөңгелек түтіктер бар. Түтіктер, түнде желдету арқылы салқындатылатын иілген қуыс бетон еден плиталарымен байланысқан. Еденге орнатылған құбырлар жер асты суларын пайдаланып қосымша салқындатуды қамтамасыз етеді. Жылы, желді күндері ауа иілген қуыс бетон еден плиталарындағы өткелдер арқылы сорылады. Тот баспайтын болаттан жасалған түтіктер арқылы табиғи түрде жоғары көтерілетін шахталық желдету, ғимараттағы ауа ағынын күшейтеді. Түтіктердің үстіндегі ауа қозғалысы шахта эффектісін жақсартады. Жылы, тыныш күндері ғимарат көбінесе шахта эффектісіне сенеді, ал ауа ғимараттың көлеңкелі солтүстік жағынан алынады. Ауа ағынын жақсарту үшін шахталардың үстіңгі бөлігінде аз қуатты желдеткіштерді де пайдалануға болады. Түнде басқару жүйелері қуыс бетон плиталар арқылы желдету жолдарын ашады, күндіз жиналған жылуды сыртқа шығарып, келесі күні плиталардың салқын күйінде қалдырады. Ашық иілген төбе, тегіс төбеге қарағанда үлкен бет алақанын ұсынады, жылуды сіңіретін элемент ретінде әрекет етеді және жазғы салқындатуға көмектеседі. Пассивті шахталардың нақты өнімділігін өлшеуге негіделген зерттеулер, олардың жылы және тыныш күндері кеңістіктің салқындату желдетуін жақсартатынын және олардың жылу аккумуляциялық құрылымының арқасында түнгі салқындатуға да көмектесуі мүмкін екенін көрсетті.
The Building Research Establishment (BRE) office building in Garston, Watford, United Kingdom, incorporates solar assisted passive ventilation stacks as part of its ventilation strategy. Designed by architects Feilden Clegg Bradley, the BRE offices aim to reduce energy consumption and CO2 emissions by 30% from current best practice guidelines and sustain comfortable environmental conditions without the use of air conditioning. The passive ventilation stacks, solar shading, and hollow concrete slabs with embedded under floor cooling are key features of this building. Ventilation and heating systems are controlled by the building management system (BMS) while a degree of user override is provided to adjust conditions to occupants' needs. The building utilizes five vertical shafts as an integral part of the ventilation and cooling strategy. The main components of these stacks are a south facing glass block wall, thermal mass walls and stainless steel round exhausts rising a few meters above roof level. The chimneys are connected to the curved hollow concrete floor slabs which are cooled via night ventilation. Pipes embedded in the floor can provide additional cooling utilizing groundwater. On warm windy days air is drawn in through passages in the curved hollow concrete floor slabs. Stack ventilation naturally rising out through the stainless steel chimneys enhances the air flow through the building. The movement of air across the chimney tops enhances the stack effect. During warm, still days, the building relies mostly on the stack effect while air is taken from the shady north side of the building. Low energy fans in the tops of the stacks can also be used to improve airflow. Overnight, control systems enable ventilation paths through the hollow concrete slab removing the heat stored during the day, which then remains cold for the following day. The exposed curved ceiling gives more surface area than a flat ceiling would, acting as a heat sink, again providing summer cooling. Research based on actual performance measurements of the passive stacks found that they enhanced the cooling ventilation of the space during warm and still days and may also have the potential to assist night time cooling due to their thermally massive structure.
Пассивті төменгі ағыны бар салқындату мұнарасы
Күн түтіндіктеріне ұқсас технология – буландыру арқылы төменге қарай салқындататын мұнара. Ыстық, құрғақ климатты аймақтарда бұл тәсіл ғимараттарды кондициялаудың тұрақты жолына үлес қоруы мүмкін. Принцип мынада: мұнараның жоғарғы жағында судың булануына мүмкіндік беру, оны сумен бүркіп немесе булануды жақсартатын жаймаларды пайдалану арқылы. Булану кіретін ауаны салқындатады, нәтижесінде салқын ауа төмен қарай ағып, ғимарат ішіндегі температураны төмендетеді. Ауа ағынын арттыру үшін ғимараттың қарама-қарсы жағында күн түтінін пайдалануға болады, ол ыстық ауаны сыртқа шығаруға көмектеседі. Бұл тұжырым Сион ұлттық паркінің Келушілер орталығында қолданылған. Келушілер орталығын Ұлттық жаңару энергиясы зертханасының (NREL) жоғары өнімділік ғимараттарды зерттеу бөлімі жобалаған. Төменгі ағыстағы салқындату мұнарасының принципі күн энергиясын өндіру үшін де ұсынылған. (Толық ақпарат алу үшін Энергия мұнарасын қараңыз.) Африканың Мали еліндегі догон халқы салған Тогуна ғимараттарының үстіндегі төсеніштерден буланып жатқан ылғал, олардың астында демалатын адамдарға салқындық сезімін сыйлайды. Қала шетіндегі әйелдерге арналған ғимараттар дәстүрлі күн түтіні сияқты қызмет етеді.
A technology closely related to the solar chimney is the evaporative down draft cooltower. In areas with a hot, arid climate this approach may contribute to a sustainable way to provide air conditioning for buildings. The principle is to allow water to evaporate at the top of a tower, either by using evaporative cooling pads or by spraying water. Evaporation cools the incoming air, causing a downdraft of cool air that will bring down the temperature inside the building. Airflow can be increased by using a solar chimney on the opposite side of the building to help in venting hot air to the outside. This concept has been used for the Visitor Center of Zion National Park. The Visitor Center was designed by the High Performance Buildings Research of the National Renewable Energy Laboratory (NREL). The principle of the downdraft cooltower has been proposed for solar power generation as well. (See Energy tower for more information.) Evaporation of moisture from the pads on top of the Toguna buildings built by the Dogon people of Mali, Africa, contribute to the coolness felt by the men who rest underneath. The women's buildings on the outskirts of town are functional as more conventional solar chimneys.