دودکش خورشیدی چیست؟

دودکش های خورشیدی یکی از راه های تولید برق هستند. این فناوری از چندین آینه خورشیدی بزرگ استفاده می کند که معمولاً به عنوان هلیواستات استفاده می شود تا نور خورشید را بر روی گیرنده ای در بالای برج متمرکز کند. دودکش خورشیدی از هلیوستات استفاده می کنند تا حرارت خورشید را بر روی یک نقطه گیرنده منعکس سازند. این فناوری به این دلیل محبوب شده است که می تواند حرارت بیشتری نسبت به سایر فناوری ها تولید کند. به عبارتی دیگر سازه ای است که با استفاده از دودکش به تهویه هوا کمک میکند را دودکش خورشیدی نامیده می شود. دودکش خورشیدی یکی از انواع نیروگاه هایی است که انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می کند. یکی از بهترین روش ها برای یافتن راه‌هایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر است.

تعریف دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی (Solar chimney) ساختاری است که به تهویه مطبوع با استفاده از اثر دودکش کمک می کند. یک دودکش خورشیدی ساده می تواند یک لوله سیاه رنگ برای جذب انرژی بیشتر داشته باشد که چند متر بالاتر از سقف خانه است. در داخل این دودکش می توان از جرم حرارتی استفاده کرد که به حفظ گرما تا مدتی پس از غروب آفتاب کمک می کند. دودکش‌های خورشیدی سیستم‌های گرمایش خورشیدی ترموسیفون هستند که بر اساس استفاده از اختلاف فشار ناشی از اختلاف دما هستند. این یک سیستم انرژی تجدید پذیر قابل اعتماد است که می تواند مصرف انرژی ساختمان ها را از نظر گرمایش، سرمایش و تهویه کاهش دهد. اصل آن افزایش تهویه طبیعی این ساختمان ها بر اساس نیروهای محرکه شناوری حرارتی است.

دودکش خورشیدی یکی از کارآمدترین و قابل اعتمادترین سیستم های انرژی تجدیدپذیر است که تقریباً در تمام ساختمان های با انرژی صفر یا خالص مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا سیستم های تهویه مطبوع سنتی می توانند حدود 50 درصد از کل انرژی مصرفی ساختمان ها را به خود اختصاص دهند و دودکش خورشیدی می تواند تا حد زیادی در مصرف انرژی صرفه جویی کند. از آنجایی که دودکش خورشیدی مبتنی بر انرژی خورشیدی است، می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را تا حد زیادی کاهش دهد.

متریال ساخت دودکش خورشیدی

متریال مورد استفاده برای ساخت دودکش خورشیدی باید با دقت انتخاب شوند، زیرا بر عملکرد آن تأثیر می گذارند. مصالح با ظرفیت حرارتی بالا برای ساخت دودکش های حرارتی مناسب هستند. برخی از این متریال عبارت‌اند از:

• شیشه‌های رنگی
• شیشه‌های دوجداره عایق
• آجر
• فلز

مشخصات فنی دودکش دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی یا برج نیرو از سه عنصر اصلی شامل جمع کننده هوا برج یا دودکش و توربینهای باد تشکیل شده است. دودکش خورشیدی به صورت یک مجموعه دایره ای شکل با پوشش شیشه ای است و برج گیرنده مرکزی با یک دودکش که یک توربین بادی در آن قرار دارد تشکیل شده و سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع کننده خورشیدی عمل میکند. دودکش خورشیدی ساده از یک لوله مشکی با قطر مناسب تشکیل شده است که برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی استفاده می شود و این لوله چندین متر بالاتر از سقف خانه است. در داخل این دودکش ها می توان از جرم حرارتی استفاده کرد که به حفظ گرما تا مدتی پس از غروب آفتاب کمک می کند.

دودکش خورشیدی به صورت عمودی یا زاویه دار نصب می شود و معمولاً شیب بهینه برای دودکش خورشیدی در عرض جغرافیایی 28.4 بین 45 تا 70 است که زاویه صحیح کلکتور خورشیدی است و این زاویه در طول روز تغییر می کند. محل نصب دودکش خورشیدی علاوه بر نصب پشت بام، قابل نصب بر روی دیواری از منزل رو به استوا و یا در سطحی مجزا بالاتر از سقف ساختمان می باشد. اگرچه شکل و مشخصات صحیح دودکش های خورشیدی هنوز به دست نیامده است، اما واضح است که هر چه دودکش عریض تر و بلندتر باشد، کارایی آن بیشتر است. برای جلوگیری از خروج هوای گرم در زمستان، می توان یک فن قابل تنظیم جهت در داخل دودکش خورشیدی نصب کرد. همچنین امکان قرار دادن دو دودکش در ضلع های غربی و شرقی ساختمان برای اطمینان از تهویه در مناطق بسیار گرم و در معرض آفتاب برای مدت طولانی وجود دارد.

اصول کار دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی شبیه دودکش معمولی است با این تفاوت که پنجره جنوبی آن شیشه ای است. اشعه خورشید از شیشه عبور می کند و توسط سطح دیوار جذب می شود تا هوای داخل دودکش را گرم کند. به دلیل وجود دودکش، هوا گرمتر و کمتر فشرده می شود و این باعث بالا آمدن آن می شود. این حرکت رو به بالا نیروی محرکه ای ایجاد می کند تا هوای زیر را با هوای دودکش خورشیدی جایگزین کند. بنابراین ، تهویه طبیعی افزایش می یابد و آلودگی هوا از محیط داخلی برطرف می شود. در طول روز، دیواره جرمی به عنوان ذخیره گرما عمل می کند و باعث میشود عملکرد دودکش خورشیدی مدت ها پس از غروب خورشید یا حتی فرایند مورد استفاده برای تهویه شب به طور گسترده ای در آب و هوای گرم ادامه پیدا کند.

مزایا و معایب دودکش های خورشیدی

دودکش های خورشیدی می توانند تا 80 برابر گرمای بیشتری در مناطق بسیار آفتابی و تا 50 درصد در شرایط بد آب و هوایی ایجاد کنند. این دودکش ها انرژی خورشید را در فضای محبوس به انرژی حرارتی تبدیل می کنند و از این انرژی برق تولید می کنند. یکی دیگر از مزایای استفاده از دودکش های خورشیدی این است که برق تولیدی آن بخشی از انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شود و تجمیع کننده نور شفاف و یک دودکش با ارتفاع حدود دویست متر می باشد. یکی از محدودیت های دودکش خورشیدی کمبود جا و مقرون به صرفه بودن این نوع دودکش برای تولید برق در مواقعی که ارتفاع دودکش زیاد است می باشد.