دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی سازه ای است که با استفاده از اثر دودکش به تهویهٔ هوا کمک می کند. یک دودکش خورشیدی ساده می تواند از یک لولهٔ سیاه رنگ ( برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی ) با قطر مناسب تشکیل شده باشد که به اندازهٔ چند متر از سقف خانه بالاتر است. در درون این دودکش ها ممکن است یک جرم حرارتی استفاده شود که به حفظ حرارت تا مدتی پس از غروب خورشید کمک می کند. به غیر از نصب بر روی بام، چنین دودکشی را می توان در دیواری از خانه که به سمت خط استوا است، یا روی سطحی جداگانه که از بام ساختمان بلندتر است نصب کرد. دودکش خورشیدی عمودی یا مایل نصب شود؛ آزمایش ها نشان می دهد که شیب بهینه برای یک دودکش خورشیدی در عرض جغرافیایی ۲۸٫۴°، بین ۴۵° تا ۷۰° است که همان زاویهٔ مناسب برای یک کلکتور خورشیدی است؛ این زاویه در طول روز تغییر می کند. با وجود تحقیقات بسیار، هنوز توافقی بر روی شکل و مشخصات دودکش خورشیدی مناسب حاصل نشده است؛ اما روشن است که هرچه پهنا و بلندای دودکش بیشتر باشد، بازدهی آن بالاتر است. [ ۱]
برای جلوگیری از خارج شدن هوای گرم در زمستان و کمک به تهویه در تابستان می توان از یک فن قابل تغییر جهت دور در داخل دودکش بهره جست. همچنین روشی برای ورود هوای جایگزین باید در نظر گرفته شود. [ ۲]
در مناطق بسیار گرم که آفتاب در مدت زیادی از روز می تابد، ممکن است از دو دودکش خورشیدی یکی در غرب ( تهویه در بعد از ظهر ) و دیگری در شرق ساختمان ( برای تهویه در صبح هنگام ) استفاده شود. بررسی جنبه های صوتی بخش مهمی از طراحی سامانه های تهویهٔ طبیعی هستند، طراحی باید به گونه ای باشد که ضمن تهویهٔ قسمت های مختلف ساختمان بتوان حریم خصوصی صوتی اتاق های مختلف را محفوظ نگاه داشت. [ ۳]
دودکش خورشیدی یا برج نیرو از سه عنصر اصلی ساخته شده است:
• جمع کننده هوا
• برج یا همان دودکش
• توربین های باد این دستگاه
این سیستم مجموعه ای دایره ای هلیوستات ها را با یک ناحیه دایره ای زمین که پوشش شیشه ای دارد و برج گیرندهٔ مرکزی را با یک دودکش که یک توربین بادی در آن قرار دارد جایگزین شده است. وجود سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع کننده خورشیدی عمل می کند.
هوایی که در زیر شیشه بوسیلهٔ خورشید گرم می شود توسط دودکش کشیده می شود و در اثر این جریان توربین ژنراتور را به گردش وامی دارد. هوای گرم به این دلیل که سبک تر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می کند. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد می شود. انرژی حرارتی که به وسیله برکه های خورشیدی ایجاد می شود را می توان از طریق خطوط توزیع ناحیه ای بر گرمایش و سرمایش فضای ساختمانی بکار برد. از دمای بیشتری که توسط متمرکزکننده ها ایجاد می شود می توان برای گرمای فرایندی در صنایع همراه یا ذخیره حرارتی در مخزن استفاده نمود. [ ۴] هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می دهد، گرم می شود. باید توجه داشت که وجود این سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع کننده خورشیدی عمل می کند. در وسط این سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی وجود دارد که هوای زیادی از پایین آن وارد می شود. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج به صورتی باشد که منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است که هوای گرم چون سبک تر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می کند. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینکه بتوان این فناوری را به صورت ۲۴ ساعته مورد استفاده قرارداد می توان از لوله ها یا کیسه های پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد. این موضوع بسیار ساده انجام می شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب کرده و گرم می شود و در طول شب این حرارت را آزاد می کند. قابل ذکر است که باید این لوله ها را فقط برای یکبار با آب پر کرده و به آب اضافی نیازی نیست؛ بنابراین اساس کار بدین صورت است که تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یک مکش به سمت بالا می شود که انرژی حاصل از این مکش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مکانیکی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می شود.