علیرضا فرهنگی خانقاه

تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز در ساختمان های انرژی کارا توسط خودِ بنا یکی از راهبردهای توصیه شده در کاهش سهم عمده بخش ساختمان در کل سرانه مصرف انرژی است؛ در این بین سامانه های پیل خورشیدی یکپارچه با پوسته بنا به دلیل قرارگیری در سطح بیرونی ساختمان موقعیت ممتازی در تولید الکتریسیته دارند اما تغییرات زیاد شدت و جهت تابش نور خورشید در طی فصول و در طول روز باعث کاهش بازده این سامانه ها می شود. این پژوهش که بستر مطالعاتی آن اقلیم سرد ایران است، نشان می دهد که طراحی الگوریتمیک یک پوسته تلفیقی از ترکیب بازتابنده تخت و پیل خورشیدی بر اساس الگوی تابش راهکاری کارآمد درافزایش بازده الکتریکی پوسته به ویژه در فصل تابستان است. پژوهش از منظر ماهیت در دسته تحقیقات کمّی از بُعد هدف، کاربردی و از جهت روش در زمره پژوهش های توصیفی- شبیه سازی قرار دارد. در این تحقیق از افزونه گرس هاپر برای پیاده سازی الگوی مولد پوسته و از الگوریتم ژنتیک درروند بهینه سازی استفاده شده و روند رسیدن از سؤال به جواب با روش استدلال منطقی انجام شده است. در این پژوهش افزایش بازده سامانه پیشنهادی به میزان 87.38 درصد در ابتدای فصل تابستان، 33/63 درصد در شروع فصل بهار و 17.83 درصد در آغاز فصل زمستان با میانگین 46.44 درصد در طول سال محاسبه شد. یافته های پژوهش شش مؤلفه اصلی سازنده پوسته تلفیقی را در تعیین بازده آن مؤثر دانست که به ترتیب تأثیر عبارت اند از زاویه شیب عرضی بازتابنده های طرفینی، زاویه شیب عرضی بازتابنده های زیرین، عمق افقی بازتابنده های کناری، تعداد تقسیمات پوسته در امتداد قائم، شیب طولی بازتابنده های کناری و درنهایت کمترین تأثیر  که مربوط به  شیب طولی بازتابنده های زیرین است؛ به طوری که درصد تأثیر مهم ترین مؤلفه بر افزایش شدت تابش 64.14 درصد و بر افزایش سطح بازتابش 62.21 درصد به دست آمد و برای کم اثرترین مؤلفه بر بازده این مقادیر به ترتیب 15.85 و 15.90 درصد محاسبه گردید.

قابلیت استفاده از نور خورشید در تأمین انرژی مورد نیاز بنا از طریق جذب آن توسط پوسته ساختمان لزوم توجّه به طراحی پوسته را به عنوان عنصری انرژی-کارا در ساختمان به منظور تولید انرژی الکتریکی موجب گردیده است. میزان تولید انرژی الکتریکی از یک سامانه پوسته ساختمانی یکپارچه با پیل خورشیدی به عوامل گوناگونی از جمله شرایط تابشی سایت، جهت گیری ساختمان نسبت به مسیر حرکت خورشید، ساختار شکلی پوسته بنا و بازده پیل خورشیدی مورد استفاده در سامانه بستگی دارد. از دسته عوامل فوق، ساختار شکلی پوسته بنا می تواند در ترکیب با بازتابنده های تخت موجب تشدید میزان تابش رسیده به سطح پوسته و درنتیجه افزایش بهره وری الکتریکی از سطح بنای یکپارچه با پیل خورشیدی گردد. این پژوهش با هدف بررسی اثر بازتابش بر میزان افزایش بازده پیل خورشیدی در پوسته ساختمان طی یک تحقیق آزمایشی میزان افزایش توان خروجی پیل واقع در نمای جنوبی را به میزان 13.19 درصد با اضافه کردن بازتابنده تختِ عمود بر سطح پیل در سمت غرب و شرق آن و این مقدار را برای همان پیل با افزودن بازتابنده تخت در سطح افق 11.19درصد ارزیابی نمود. از طرف دیگر تحلیل زوایای تابشی خورشید در سایت مورد مطالعه بازه ای معادل 26 درجه غربی تا 26 درجه شرقی را محدوده ای مناسب جهت الحاق پیل خورشیدی در بین دو بازتابنده تخت برای جذب حداکثر بازتابش سالانه توصیه می نماید. نتایج پژوهش نشان می دهد که بازتابنده تخت مستطیلی با عمقی معادل نصف ارتفاع پیل محصور در بین دو بازتابنده غربی و شرقی بهینه ترین پوشش انعکاس را در طول سال خواهد داشت. پژوهش انجام شده از منظر هدف، کاربردی و از جهت روش در دسته پژوهش های توصیفی-تجربی قرار دارد و نتیجه گیری به روش استدلال منطقی است.