برآورد تابش کل خورشید روی سطح فتوولتائیک‌های یکپارچه با ساختمان نمونه موردی شهر تهران

وفائی, راحیل; پوردیهیمی, شهرام

برآورد تابش کل خورشید روی سطح فتوولتائیک‌های یکپارچه با ساختمان نمونه موردی شهر تهران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوى دکترى معمارى دانشکدة معمارى و شهرسازى، دانشگاه شهید بهشتى

² استاد دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

توجه به مبحث انرژی چه به لحاظ آلودگی و چه از نظر محدودیت منابع از موضوعات اصلی دهههای اخیر به شمار میرود و باید تا حد امکان از اتلاف انرژی جلوگیری نمود. افزایش تقاضای انرژی در کنار نگرانیهای زیستمحیطی، شرایط مثبتی را برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مطرح کرده است و همراه با پیشرفت مداوم در فناوری این منابع متخصصان به دنبال چارهاندیشی برای تولید انرژی به روشهای مختلف هستند. تولید برق خورشیدی توسط فتوولتائیکها یکی از این روشهای پاک و بدون آلودگی است و انتظار میرود در آینده نزدیک نقش مهمی را در تقاضای برق و کاهش گازهای گلخانهای ایفاء کند. ساختمان یکپارچه با فتوولتائیک نیز از راهکارهای مناسب برای نیل به این مقصود است؛ در این ساختمانها، پنلهای فتوولتائیک به عنوان بخشی از پوسته خارجی ساختمان در فرایند طراحی معماری درنظر گرفته میشوند و هدف از آنها استفاده از فضای نما و بام (با یک ترکیب رضایتبخش) برای تولید انرژی در همان جایی است که مصرف میشود.به دلیل وابستگی زیاد عملکرد پنلهای فتوولتائیک به در دسترسبودن تابش خورشید در محل مورد نیاز شایسته است که معماران برای طراحی این ساختمانها، درک درستی از تابش خورشید و میزان کارایی پنلهای فتوولتائیک داشته باشند. از اینرو در این مقاله ضمن بیان مدلهای محاسبه تابش خورشید ابتدا مدل انتخابی بطور کامل معرفی و سپس با استفاده از این مدل برای ترکیب فتوولتائیکها با ساختمان در شهر تهران، میزان تابش دریافتی از خورشید روی سطوح مختلف تعیین شده است. بدین ترتیب قابلیت تحلیل و مقایسه فراهم می شود و نتایج حاصل از آن میتواند راهگشای طراحی و جهتیابی مطابق با خورشید، به منظور دستیابی به بهرهوری بهتر و بازدهی بیشتر از آنها باشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.1683870.1394.25.2.2.0

عنوان مقاله [English]

Estimating Solar Radiation on Building-Integrated Photovoltaic Systems

نویسندگان [English]

Rahil Vafaei ¹
shahram pourdeihimi ²

¹ PhD Candidate, Faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University

² ProfessorT faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti Univer sity

چکیده [English]

Production of solar electricity is one of the main sources of clean energy. As an alternative to electricity produced from fossil fuels, photovoltaic electricity is expected to play an important role in future as an effective response to energy demands—particularly in face of increasing environmental pollution caused by conventional means of production through use of fossil fuels. Building-integrated photovoltaic systems use solar panels on the roof or façades of the building to produce electricity in the vicinity of consumption. The efficiency of solar panels depends on receiving adequate sunlight. Their position thus becomes an important factor for architects to consider.
This paper initially reviews different calculation models for solar radiation to select a model that best suits the requirements of building-integrated systems. By application of this model to the conditions of Tehran City, solar radiation is calculated for diverse building surfaces. The resulting data is essential for selecting appropriate surfaces for installation of solar panels to maximize their efficiency.

مراجع

وفائی، راحیل. «بررسی شیوه های طراحی سیستم های فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان». در صفه، ش49 (پاییز و زمستان 1388)، ص80-69.
________ . «طراحی ساختمان های یکپارچه با فتوولتائیک در شهر تهران». در صفه، ش56 (بهار 1391)، ص74-57.
 Almorox, Javier. “Estimating global solar radiation from common meteorological data in Aranjuez, Spain.” in Journal of Turk J Phys, no.35 (2011), pp. 53-64.
 Angstrom, A. “Solar and terrestrial radiation. Report to the international commission for solar research on actinometric investigations of solar and atmospheric radiation.” in Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 50, no.210 (1924), pp. 121-126.
 ASTM. “Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables. Standard E490-00.” American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2006.
 Badescu, Viorel. Modeling Solar Radiation at the Earth's Surface Recent Advances. Berlin: Springer, 2008.
 Cooper, p.l. "The Absorption of Radiation in Solar Stills." in Journal of Solar Energy 12, no.3 (1969), pp. 333-346.
 Duffie, John A. and William A. Beckman. Solar Engineering of Thermal Processes. Third ed. Hoboken, N.J.: Wiley, 2006.
 Ineichen, Pierre, Olivier Guisan and Richard Perez. "Ground-Reflected Radiation and Albedo." in Journal of Solar Energy 44, no. 4 (1990), pp. 207-214.
 Iqbal, Muhammad. An Introduction to Solar Radiation. Toronto: Academic Press, 1983.
 Kiss Cathcart Anders Architects, PC. Building-Integrated Photovoltaics. United States: NREL, Department of Energy, 1993.
 Li, H., Lian, Y., Wang, X., Ma, W., & Zhao, L. “Solar constant values for estimating solar radiation.” in Journal of Energy 36, no.3 (2011), pp. 1785-1789.
 Liu, B.Y.H. and R.C. Jordan. "Daily Insolation on Surfaces Tilted Towards Equator." in Trans ASHRAE 67, (1961), pp. 526-541.
 Masters, Gilbert M. Renewable and Efficient Electric Power Systems. Hoboken: John Wiley & Sons, 2004.
 Paltridge, G. W. and D. Proctor. "Monthly Mean Solar Radiation Statistics for Australia." in Journal of Solar Energy 18, no. 3 (1976), pp. 235-243.
 Prescott, JA. "Evaporation from a Water Surface in Relation to Solar Radiation." in Transactions of the Royal Society of South Australia 64, no.1940 (1940), pp. 114-118.
 Sabbagh, J. A., A. A. M. Sayigh and E. M. A. El-Salam. "Estimation of the Total Solar Radiation from Meteorological Data." in Journal of Solar Energy 19, no.3 (1977), pp. 307-311.
 Spencer, JW. "Fourier Series Representation of the Position of the Sun." in Search 2, no.5 (1971), p. 172.
 Threlkeld, J and R Jordan. "Direct Radiation Available on Clear Days." in Trans ASHRAE 64, 1958.
 http://www.iea.org آژانس بین‌المللی انرژی