سامانه‌های غیرفعال گرمایشی (Passive Heating Systems)

هدف اصلی این سامانه‌ها، بهره‌برداری حداکثری از انرژی خورشیدی برای گرم کردن فضای داخلی ساختمان در فصول سرد است.

1. سامانه تراس (Trombe Wall)

• مکانیسم: یک دیوار سنگین (معمولاً آجری یا بتنی) در سمت جنوب ساختمان، پشت یک لایه شیشه.


• عملکرد:


• نور خورشید از شیشه عبور کرده و به دیوار تیره جذب می‌شود.


• دیوار حرارت را در طول روز ذخیره می‌کند.


• در شب، حرارت ذخیره شده به آرامی به داخل فضا تابیده و هوا را گرم می‌کند.


• معمولاً دارای دریچه‌هایی برای جریان هوای گرم به داخل و بازگشت هوای سرد به سمت شیشه (کانوکشن) است.


• مزایا: ذخیره حرارتی بالا، گرمایش پیوسته.


• معایب: ظاهر خاص (دیوار ضخیم)، نیاز به پنجره بزرگ جنوبی.

2. گلخانه یا دیوار آفتاب‌گیر (Sunspace / Solar Greenhouse)

• مکانیسم: فضایی شیشه‌بندی شده (مانند گلخانه یا بالکن آفتاب‌گیر) که به فضای اصلی ساختمان متصل است.


• عملکرد:


• نور خورشید فضای گلخانه را گرم می‌کند.


• هوای گرم گلخانه از طریق دریچه‌ها وارد فضای اصلی می‌شود.


• حرارت از کف و دیوارهای مشترک با ساختمان به داخل منتقل می‌شود.


• مزایا: فضای قابل استفاده اضافی، گرمایش مطبوع، زیبایی بصری.


• معایب: احتمال گرم شدن بیش از حد در روزهای آفتابی زمستان، نیاز به کنترل دما.

3. جرم حرارتی (Thermal Mass)

• مکانیسم: استفاده از مصالح سنگین و با ظرفیت حرارتی بالا (مانند بتن، آجر، سنگ، چوب) در جداره‌های داخلی ساختمان.


• عملکرد:


• این مصالح حرارت را در طول روز از خورشید یا گرمایش داخلی جذب و ذخیره می‌کنند.


• در شب یا زمان افت دما، حرارت ذخیره شده را به آرامی آزاد می‌کنند.


• این عمل باعث تعدیل دمای داخلی و کاهش نوسانات حرارتی می‌شود.


• نکته کلیدی: برای اثربخشی، جرم حرارتی باید در معرض تابش مستقیم خورشید (در زمستان) یا منبع گرما قرار گیرد.

4. هدایت مستقیم (Direct Gain)

• مکانیسم: ساده‌ترین روش؛ نور خورشید مستقیماً از پنجره‌های جنوبی وارد فضای داخلی شده و سطوح (کف، دیوار) را گرم می‌کند.


• عملکرد:


• سطوح تیره حرارت را جذب کرده و به تدریج آزاد می‌کنند.


• مزایا: کم‌هزینه، سادگی اجرا.


• معایب: خطر گرم شدن بیش از حد (Overheating)، خیرگی نور، نیاز به کنترل پنجره‌ها (پرده، کرکره).

---

سامانه‌های غیرفعال سرمایشی (Passive Cooling Systems)

هدف اصلی این سامانه‌ها، کاهش جذب حرارت خورشیدی و افزایش دفع حرارت از ساختمان با استفاده از روش‌های طبیعی است.

1. سایه‌اندازی (Shading)

• مکانیسم: جلوگیری از رسیدن مستقیم تابش خورشید به جداره‌های ساختمان (به ویژه پنجره‌ها و سقف).


• روش‌ها:


• سایه‌بان‌های خارجی: ناودانی، پیش‌آمدگی سقف، کرکره، شاترز، سایبان‌های عمودی و افقی. (اثربخشی بسیار بالاتر از سایه‌بان داخلی)


• پوشش گیاهی: درختان برگ‌ریز در جنوب و غرب ساختمان (در زمستان برگ می‌ریزند و اجازه ورود نور را می‌دهند).


• پنجره‌های با ضریب سود حرارت خورشیدی پایین (Low SHGC).

2. تهویه طبیعی (Natural Ventilation)

• مکانیسم: استفاده از جریان هوا برای خنک کردن فضا و دفع حرارت.


• روش‌ها:


• تهویه عرضی (Cross Ventilation): بازشوها در دو سمت مخالف ساختمان (معمولاً رو به باد غالب).


• اثر پشته (Stack Effect / Buoyancy Ventilation): هوای گرم سبکتر، به سمت بالا حرکت کرده و از طریق دریچه‌های مرتفع (مثل دودکش یا نورگیر سقفی) خارج می‌شود. هوای سردتر از دریچه‌های پایین‌تر وارد می‌شود.


• بادگیر (Wind Catchers): سازه‌های سنتی برای هدایت باد به داخل ساختمان (در معماری مناطق گرم و خشک ایران).


• حیاط مرکزی: ایجاد یک ریزاقلیم خنک‌تر در مرکز ساختمان و مکش هوای گرم به سمت بالا.

3. تبخیر (Evaporative Cooling)

• مکانیسم: استفاده از انرژی لازم برای تبخیر آب جهت خنک کردن هوا.


• روش‌ها:


• حوض و فواره در حیاط مرکزی: تبخیر آب باعث خنکی هوای اطراف می‌شود.


• دیوارهای خنک‌کننده (Evaporative Walls): جداره‌هایی که با آب مرطوب می‌شوند و با عبور هوا از آن‌ها، هوا خنک می‌گردد.


• سیستم‌های مدرن: کولرهای آبی (که در ایران بسیار رایج هستند).

4. جرم حرارتی (Thermal Mass)

• مکانیسم: همانند نقش آن در گرمایش، جرم حرارتی در سرمایش نیز نقش تعدیل‌کننده دارد.


• عملکرد:


• در طول روز، حرارت داخلی (از افراد، تجهیزات، تابش) را جذب کرده و از افزایش ناگهانی دما جلوگیری می‌کند.


• شب‌ها، با باز شدن پنجره‌ها و تهویه، حرارت ذخیره شده را دفع کرده و مصالح را برای روز بعد خنک می‌کند.


• نکته کلیدی: جرم حرارتی در شب باید بتواند حرارت را به بیرون دفع کند (نیاز به تهویه شبانه).

5. بام سبز (Green Roof) و بام روشن (Cool Roof)

• بام سبز: پوشاندن سقف با گیاهان که با ایجاد سایه و تبخیر، دمای سقف و در نتیجه دمای داخل را به شدت کاهش می‌دهد.


• بام روشن (Cool Roof): استفاده از مصالح یا رنگ‌های با بازتابندگی بالا (Albedo بالا) که تابش خورشید را منعکس کرده و جذب حرارت را به حداقل می‌رساند.

---

جمع‌بندی و اهمیت

طراحی ساختمان با رویکرد غیرفعال، نیازمند درک عمیق از اقلیم منطقه، جهت‌گیری خورشید، الگوهای باد و خواص مصالح است. این روش‌ها نه تنها مصرف انرژی را کاهش می‌دهند، بلکه کیفیت زندگی در ساختمان را نیز بهبود بخشیده و محیطی سالم‌تر و پایدارتر ایجاد می‌کنند.