مقدمه اي بر بهينه سازي اقتصادي كاربرد كلكتورهاي خورشيدي در ساختمانهاي مسكوني  Fulltext 

[ عارف محمدزاده نوين ] - كارشناس مكانيك

خلاصه مقاله:

در عصر حاضر , جامعه بشري با چهار نياز اساسي مواجه است كه خود بطور پيچيده اي به يكديگر مربوط هستند . اين نيازها عبارتند از غذا , آب , انرژي و محيط زيست.اين موضوع يادآور همان چهار عنصر اصلي است كه بر مبناي فلسفه ارسطو ( كه 2600سال قبل آنرا بيان كرده است , ) جهان را تشكيل داده است : خاك , آب , آتش و باد.خورشيد در مدت هر 3 ثانيه انرژي حدود يك ميليارد كوادز( Quads ) آزاد مي كند.بطوري كه تخمين زده مي شود, سالانه حدود3/2 ميليون كوادز از انرژي خورشيدي به زمين ميرسد. چنانچه ما مي توانستيم حتي بخش كوچكي از اين انرژي را مهار كنيم , بدون شك مشكل تامين انرژي مورد نياز جهان حل مي شد. يكي از مشكلات اساسي انرژي خورشيدي آن است كه پتانسيل دريافت آن روي سطح زمين بسيار كم است. با فرض آنكه خط الراس خورشيد در تراز درياباشد, انرژي خورشيدي تنها با چگالي حدود 0/1 وات بر هر سانتيمتر مربع قابل دريافت است.بنابراين, براي استحصال مقادير ارزشمند از انرژي خورشيدي به كلكتورهايي با سطح وسيع نيازداريم, يعني تقريباً حدود1/4 متر مربع براي هر كيلووات از انرژي گرمايي و يا 14 متر مربع براي هر كيلو وات كار , كه براي اين منظور از يك كنورتور با بازدهي 10 % استفاده مي شود . با استفاده از برخي از دستگاههاي متمركز كننده مي توان انرژي خورشيدي را متمركز تر نمود , ولي اين امرخود مستلزم وجود يك آسمان صاف و بدون ابر و يك مكانيزم پويش خورشيدي است كه بتواند درطول روز مسير و زاويه نور خورشيد را رديابي نموده و خود را با آن هماهنگ سازد .بهينه سازي ابعاد يك سيستم انرژي خورشيدي , با در نظر گرفتن سيستم انرژي سنتي وهمچنين كاهش بار انرژي ساختمان , روش پيچيده اي دارد كه نيازمند بكارگيري مدلهاي رياضي واستفاده از برنامه هاي كامپيوتري مي باشد. در اينجا تاكيد بر روي تشريح مفاهيم بنيادي بهينه سازي است, اگر چه ساختار مدل بهينه سازي رياضي براي انرژي خورشيدي نيز بايستي در نظرگرفته شود.هدف از اين مقاله, معرفي و تشريح يك روش براي تعيين ابعاد اقتصادي يك سيستم انرژي خورشيدي براي كاربرد (مستقل و يا هيبريد) مفروض در ساختمانهاي مسكوني است . رويگرد موردبررسي امكان آنرا فراهم مي سازد كه ابعاد و ظرفيت يك سيستم خورشيدي را براي تكميل و يا جايگزيني با سيستم انرژي سنتي تعيين نموده و معيارهاي صرفه جويي انرژي را كه مي تواند به كاهش ديماند انرژي منجر شود , پايه گذاري نمود