솔라 굴뚝

Solar chimney
이 문서에서는 환기 장치를 언급하고 있습니다.발전기술은 Solar updraft tower를 참고하세요.

흔히 열 굴뚝이라고 불리는 태양 굴뚝은 수동 태양 에너지로 가열된 공기의 대류를 사용하여 건물의 자연 환기를 개선하는 방법입니다.태양광 굴뚝에 대한 간단한 설명은 건물을 통한 자연 스택 환기를 향상시키기 위해 태양광 에너지를 사용하는 수직 갱도입니다.

태양 굴뚝은 수세기 동안, 특히 페르시아인들에 의해 중동과 근동에서, 그리고 로마인들에 의해 유럽에서 사용되어 왔다.

묘사

가장 단순한 형태로, 태양 굴뚝은 검은색으로 칠해진 굴뚝으로 구성되어 있다.낮 동안 태양 에너지는 굴뚝과 그 안의 공기를 가열하여 굴뚝에 상승기류를 만듭니다.굴뚝 밑바닥에 생긴 흡인기는 아래 [1]건물의 환기와 냉각에 사용할 수 있습니다.세계 대부분의 지역에서는 윈드캐처와 같은 환기를 위해 풍력을 이용하는 것이 더 쉽지만, 더운 바람이 없는 날에는 태양 굴뚝이 없는 곳에서 환기를 제공할 수 있습니다.

그러나 태양광 굴뚝에는 여러 가지 변형이 있습니다.태양광 굴뚝의 기본 설계 요소는 다음과 같습니다.

  • 태양열 집열기 영역:이것은 굴뚝의 상부에 위치하거나 전체 샤프트를 포함할 수 있습니다.이 요소의 방향, 유리 유형, 단열재 및 열 특성은 태양열 이득을 이용, 유지 및 활용하는데 매우 중요합니다.
  • 주 환기 샤프트:이 구조물의 위치, 높이, 단면 및 열 특성도 매우 중요합니다.
  • 흡입구 및 배출구 개구부:이러한 요소의 크기, 위치 및 공기역학 측면도 중요합니다.

굴뚝 자체의 난방에 의존하지 않고 기지에 대규모 온실을 사용하는 태양광 발전의 원칙이 제시되었다(자세한 내용은 태양열 상승기류탑 참조).

태양 굴뚝은 태양열을 더 효과적으로 흡수하기 위해 검은색으로 칠해져 있다.굴뚝 내부의 공기가 가열되면, 굴뚝은 올라가고 열교환관을 통해 땅 밑에서 찬 공기를 끌어낸다.

태양광 굴뚝과 지속 가능한 아키텍처

이 태양열 굴뚝은 지열 교환을 통해 공기를 끌어들여 수동적인 가정용 [2][3]냉각을 제공합니다.

열 굴뚝 또는 열 스택이라고도 불리는 태양열 굴뚝은 또한 기계적인 시스템(기계적인 수단을 통해 건물을 가열하고 냉각하는 시스템)에 의해 사용되는 에너지를 줄이기 위해 건축 환경에서 사용될 수 있습니다.수십 년 동안 에어컨과 기계 환기는 선진국에서 많은 건물 유형, 특히 사무실에서 환경 제어의 표준 방법이었다.오염과 에너지 공급 재분배는 건물 설계에서 새로운 환경적 접근으로 이어졌습니다.혁신적인 기술과 생물 기후 원리 및 기존 설계 전략이 결합되어 새롭고 성공할 가능성이 있는 설계 솔루션을 만드는 경우가 많습니다.태양 굴뚝은 현재 과학자들뿐만 아니라 디자이너들에 의해 주로 연구와 실험을 통해 탐험되고 있는 개념들 중 하나이다.

태양열 굴뚝은 여러 가지 용도로 쓰일 수 있다.직사광선은 굴뚝 내부의 공기를 따뜻하게 하여 굴뚝이 꼭대기로 올라가고 아래쪽에서 공기를 끌어들인다.이 공기 그림으로 가정이나 사무실을 환기하거나 지열 교환을 통해 공기를 흡입하거나 퇴비화 화장실과 같은 특정 영역만 환기할 수 있습니다.

건물 상층에 환기구멍을 설치하여 대류에 의해 따뜻한 공기가 상승하여 외부로 빠져나갈 수 있도록 함으로써 자연환기를 만들 수 있습니다.동시에 낮은 레벨의 환기구를 통해 차가운 공기가 유입될 수 있습니다.건물의 저 쪽에 나무를 심어서 더 시원한 바깥 공기를 위한 그늘을 제공할 수 있다.

이러한 자연 환기 과정은 태양 굴뚝에 의해 강화될 수 있습니다.굴뚝은 지붕 높이보다 높아야 하고, 태양 방향을 향하는 벽에 세워야 한다.태양에 면한 면에 유리면을 사용함으로써 태양으로부터의 열 흡수를 높일 수 있다.반대쪽에는 흡열재를 사용할 수 있다.굴뚝 지름보다 흡열면의 크기가 더 중요하다.표면적이 넓으면 태양 복사에 의한 난방에 필요한 공기와 보다 효과적인 열교환이 가능합니다.굴뚝 내부의 공기를 가열하면 대류가 촉진되어 굴뚝을 통과하는 기류가 개선됩니다.굴뚝의 통풍구 개구부는 바람이 부는 방향에서 벗어나야 한다.

냉각 효과를 더욱 극대화하기 위해 유입되는 공기는 건물 안으로 들어오기 전에 지하 덕트를 통해 유도될 수 있습니다.태양열 굴뚝은 트롬베 벽과 통합함으로써 개선할 수 있다.이 설계의 추가적인 장점은 추운 계절에 시스템이 역전되어 대신 태양열 난방을 제공할 수 있다는 것입니다.

솔라 굴뚝 개념의 변형은 솔라 다락방이다.뜨겁고 화창한 기후에서 다락방은 여름에 종종 지독히 덥다.기존 건물에서는 에어컨의 증가로 이어지기 때문에 문제가 발생합니다.다락방 공간과 태양열 굴뚝을 통합함으로써 다락방 안의 뜨거운 공기를 작동시킬 수 있다.굴뚝의 대류를 도와 환기를 [4]개선합니다.

태양열 굴뚝을 사용하면 건물의 자연 환기 및 수동 냉각 전략에 도움이 될 수 있으므로 에너지 사용량, CO2 배출 및 오염을 전반적으로 줄일 수 있습니다.자연 환기 및 태양열 굴뚝 사용에 관한 잠재적 이점은 다음과 같다.

CAD(TAS) Solar Chimney 모델
  • 고요하고 더운 날 환기율 향상
  • 바람과 바람으로 움직이는 환기에 대한 의존도의 감소
  • 건물을 통과하는 공기 흐름의 개선된 제어
  • 공기 흡입구 선택의 폭이 넓어짐(즉, 건물의 풍하측)
  • 도시 지역의 대기질 개선 및 소음 수준 감소
  • 야간 환기율 증가
  • 외부 요소에 대한 최소한의 노출로 좁고 좁은 공간의 환기

수동 냉각과 관련된 잠재적 이점은 다음과 같습니다.

  • 따뜻한 계절에 수동 냉각 기능 향상(정지 상태, 더운 날에 사용 가능)
  • 야간 냉각 속도 향상
  • 열질량 성능 향상(표준, 냉각 스토리지)
  • 열 쾌적성 향상(통기량 제어, 통풍량 감소)

선행 연구:환경 빌딩

영국 왓포드 가스턴에 있는 빌딩 리서치 어소시에이션(BRE) 오피스 빌딩은 환기 전략의 일부로 태양광 지원 수동 환기 스택을 통합하고 있습니다.

건축가 Feilden Cleg Bradley가 설계한 BRE 사무실은 현재의 베스트 프랙티스 가이드라인에서 에너지 소비와2 CO 배출량을 30% 절감하고 에어컨을 사용하지 않고도 쾌적한 환경 환경을 유지하는 것을 목표로 하고 있습니다.이 건물의 주요 특징은 수동 환기 스택, 태양열 차양, 바닥 냉각이 내장된 중공 콘크리트 슬래브입니다.환기 및 난방 시스템은 건물 관리 시스템(BMS)에 의해 제어되며, 거주자의 필요에 따라 조건을 조정하는 사용자 오버라이드가 제공됩니다.

이 건물은 환기 및 냉각 전략의 필수적인 부분으로 5개의 수직 축을 사용합니다.이러한 스택의 주요 구성 요소는 남쪽을 향한 유리 블록 벽, 열 질량 벽 및 지붕 높이 몇 미터 위에 솟아 있는 스테인리스강 원형 배기입니다.굴뚝은 야간 환기를 통해 냉각되는 굽은 중공 콘크리트 바닥 슬래브와 연결됩니다.바닥에 매설된 파이프는 지하수를 이용하여 추가적인 냉각을 제공할 수 있습니다.

바람이 따뜻한 날에는 공기가 굽은 중공 콘크리트 바닥 슬래브의 통로를 통해 유입됩니다.스테인리스 굴뚝을 통해 자연스럽게 솟아오르는 스택 환기는 건물을 통과하는 공기 흐름을 향상시킵니다.굴뚝 상단을 가로지르는 공기의 움직임은 스택 효과를 높입니다.따뜻하고 고요한 날에는 건물의 그늘진 북쪽에서 공기가 유입되는 동안 건물은 대부분 스택 효과에 의존합니다.스택 상부에 있는 저에너지 팬을 사용하여 통기를 개선할 수도 있습니다.

야간에는 제어 시스템이 중공 콘크리트 슬래브를 통한 환기 경로를 활성화하여 낮 동안 저장된 열을 제거하고 다음날까지 차가운 상태를 유지합니다.노출된 곡선 천장은 평평한 천장보다 더 많은 표면적을 제공하며, 히트 싱크 역할을 하여 다시 여름 냉방을 제공합니다.패시브 스택의 실제 성능 측정에 기초한 연구 결과, 패시브 스택은 따뜻한 낮과 고요한 낮 동안 공간의 냉각 환기를 향상시키고, 열적으로 거대한 [5]구조 때문에 야간 냉각을 지원할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

패시브 다운 드래프트 쿨 타워

시온국립공원 방문객센터 쿨타워는 시원한 공기를 선사한다.

태양광 굴뚝과 밀접한 관련이 있는 기술은 증발식 하류 냉각탑이다.덥고 건조한 기후가 있는 지역에서는 이 접근방식이 건물에 에어컨을 제공하는 지속 가능한 방법에 기여할 수 있습니다.

이 원리는 증발 냉각 패드를 사용하거나 물을 분사하여 타워 꼭대기에서 물이 증발하도록 하는 것입니다.증발은 들어오는 공기를 냉각시켜 건물 [6]내부의 온도를 떨어뜨리는 차가운 공기의 하류를 일으킵니다.건물 반대편에 있는 태양열 굴뚝을 사용하여 [7]외부로 뜨거운 공기를 배출하는 데 도움을 줌으로써 공기 흐름을 증가시킬 수 있습니다.이 개념은 시온 국립공원의 방문자 센터에 사용되어 왔다.방문자 센터는 국립 재생 에너지 연구소(NREL)의 고성능 건물 연구소에 의해 설계되었다.

다운드래프트 쿨타워의 원리는 태양광 발전에도 제시되고 있습니다.(자세한 내용은 에너지 타워 참조)

아프리카 말리의 도곤족이 지은 토구나 건물 꼭대기 패드의 습기가 증발해 지하에서 쉬고 있는 남성들이 느끼는 시원함의 한 원인이 되고 있다.도시 외곽에 있는 여성용 빌딩은 보다 전통적인 태양열 굴뚝으로 기능하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Solar powered Air Conditioning". Retrieved 2007-03-10.
  2. ^ '힘의 이론' ISBN 0-595-33030-4
  3. ^ Vail, Jeff (2005-06-28). "Passive Solar & Independence". Retrieved 2007-03-10.
  4. ^ Murti Nugroho, Agung; Mohd Hamdan bin Ahmad; Makmal Sain Bangunan. "Possibility to Use Solar Induced Ventilation Strategies in Tropical Conditions by Computational Fluid Dynamic Simulation" (PDF). Retrieved 2007-03-10.
  5. ^ Ní Riain, C.; M. Kolokotroni; M. Davies; J. Fisher; M. White; J. Littler (1999). "Cooling Effectiveness of South Façade Passive Stacks in a Naturally Ventilated Office Building – Case Study". Indoor and Built Environment. 8 (5): 309–321. doi:10.1159/000024659. S2CID 110597648.
  6. ^ Torcellini, Paul A.; Ron Judkoff; Sheila J. Hayter (2002-08-23). "Zion National Park Visitor Center: Significant Energy SavingsAchieved through A Whole-Building Design Process" (PDF). Office of Scientific and Technical Information]. Retrieved 2007-03-10.
  7. ^ Elliot, Tom. "Passive Air Conditioning". Institute for Appropriate Technology. Archived from the original on 2007-03-09. Retrieved 2007-03-10.

원천

외부 링크

Wikimedia Commons에는 솔라 굴뚝과 관련된 미디어가 있습니다.
  • 솔라 굴뚝 –
  • 솔라 이노베이션 아이디어 – 빅토리아 시대의 솔라 이노베이션 이니셔티브
  • 아키텍처 환경분석– 환경설계 가이드
  • 소스북 패시브 솔라 디자인
  • 수동형 태양열 난방 및 냉방 매뉴얼
  • "DOE: High Performance Zion Visitor Center – Cool tower". U.S. Department of Energy. 2006-08-30. Retrieved 2007-03-10.
  • SCU에서의 지속가능성– 투어의 지속가능 기능– "친환경 데모 빌딩"에서 사용되는 태양광 굴뚝의 간단한 설명과 그래픽을 포함합니다.
  • 스페인 파빌리온: 냉각용 세라믹 기둥