توصیه ها در زمینه طراحی ساختمان
طراحی معماری ساختمان باید حتی الامکان همساز با اقلیم باشد، به نحوی که از شرایط مطلوب طبیعی حداکثر استفاده به عمل آید و در ضمن ساختمان در برابر شرایط نامطلوب اقلیمی محافظت گردد تا مقدار انرژی مورد نیاز برای تأمین گرمایش و سرمایش به حداقل رسیده و بخشی از آن از طریق طبیعی تأمین شود. علاوه بر عایق حرارت، برخی عوامل مؤثر در بهره گیری از انرژی های طبیعی در ساختمان عبارتند از : جهت گیری ساختمان – حجم کلی و فرم ساختمان – جانمایی فضاهای داخلی – جدارهای نورگذر – سایبان ها – اینرسی حرارتی جدارها – تعویض هوا.
جدارهای نورگذر
جدارهای نورگذر شامل پنجره ها، نورگیرها و مشابه آن باید از قاب های مرغوب و بدون درز مستقیم و با حداقل نشت هوا باشند، استفاده از شیشه های دو جداره در مورد پنجره ها توصیه می شود.
قاب های این جدارها باید از جنس مناسب مانند چوب، پلیمرهای مرغوب و یا فلز با حداقل پل های حرارتی باشد. در صورتی که درزبندی دور قاب ها مناسب نباشد، لازم است با استفاده از نوارهای انعطاف پذیر از نشت هوا ممانعت شود.
پل های حرارتی در ساختمان
وقتی جداره یا دیواری به خوبی عایق نشده باشد، ممکن است بین محیطی که دما در آن کنترل می شود و محیط باز مانند فضای داخلی ساختمان و فضای بیرون از ساختمان اتصال حرارتی برقرار شود، این اتصال میتواند محل نفوذ و نشت حرارت از درون ساختمان به بیرون باشد. به چنین پدیده ای پل حرارتی می گویند. پل حرارتی وقتی پدیدار می شود که مواد به خوبی عایق نشده باشند و به این ترتیب حرارت اجازه می یابد که از محلی که کمترین ضریب مقاومت حرارتی را دارد، انتقال پیدا کند. پل های حرارتی بیشتر در محل اتصالات و یا قسمت های فلزی ساختمان و همچنین جاهایی که به خوبی عایق کاری نشده باشند و یا کیفیت مواد عایق پایین باشد، پدیدار میشوند . عایق کاری اطراف پل حرارتی هر چقدر هم به خوبی انجام شده باشد، تاثیری در کاهش اتلاف حرارت نخواهد داشت چراکه حرارت باز از طریق پل حرارتی راه خود را به محیط باز پیدا خواهد کرد. بهترین روش، از بین بردن کامل پل حرارتی است. این کار را می توان با تغییرات ساختاری سازه و یا نصب لایه های عایق بین اتصالات و مقاطعی که ضریب انتقال حرارت بالا دارند، انجام داد. از شناخته شده ترین پل های حرارتی می توان بالکن های بتنی که ادامه کف طبقه به بیرون از ساختمان هستند، به طوری که در بالا و پایین آنها پنجره های سرتاسری نصب می شوند را معرفی کرد. پل های حرارتی هندسی همچون محل اتصال صفحات عمود بر هم، اتصالات فلزی بین شیشه ها و دیواره های دو جداره، خود می توانند به عنوان پل حرارتی عمل کنند. پل های حرارتی در همه ساختمان ها یافت می شوند و از بین بردن کامل همه پل های حرارتی در ساختمان، دشوار است. از طرفی مقدار اتلاف حرارت از طریق پل های حرارتی نیز مقدار قابل توجهی نیست. معمولاً در ساختمان هایی که اصلاً عایق نشده باشند، تنها ۵% اتلاف حرارت از طریق پل حرارتی خواهد بود و ۹۵% اتلاف حرارت از طریق سطوح داخلی ساختمان و سیستم تهویه انجام می شود. اما در ساختمان هایی که به خوبی عایق شده باشند، مقدار اتلاف انرژی ازطریق پل حرارتی به ۳۰% نیز می رسد. بهترین روش برای کاستن از اتلاف انرژی از طریق پل حرارتی در ساختمان های مسکونی، عایق کاری بسیار خوب کف هر طبقه است.

مقدار سطوح نورگذر از نظر انتقال حرارت در ساختمان بسیار مؤثر است. هر قدر مقدار سطوح نورگذر نسبت به سطح پوسته خارجی کمتر باشد، انتقال حرارت کمتری نسبت به خارج وجود خواهد داشت. مقدار کافی و مناسب سطوح نورگذر باعث می شود تا ضمن تأمین نور مناسب برای فضاهای داخل، از انتقال حرارت به خارج کاسته شود.
سطوح نورگذر جنوبی به جذب انرژی تابشی خورشید برای تأمین بخشی از گرمای مورد نیاز در اوقات سرد کمک می نماید.
سطوح نورگذر به علت مقاومت حرارتی اندک نسبت به سایر بخش های پوسته خارجی ترجیحاً نباید رو به جبهه های نامطلوب و سرد ساختمان قرار گیرند. بدین ترتیب سطوح نورگذر ساختمان در جبهه های مزبور می بایست از حداقل سطح مورد نیاز برخوردار باشند.
سایبان ها
سایبان ها برای کنترل میزان تابش آفتاب به سطوح نورگذر ساختمان به کار می روند، البته لزوماً در همه مناطق اقلیمی به وجود سایبان نیاز نخواهد بود. استفاده از عایق حرارت در پوسته خارجی ساختمان سبب می شود که حرارت حاصل از منابع گرمایشی طبیعی نظیر انرژی تابشی خورشید، گرمای حاصل از ساکنین و گرمای حاصل از وسایل الکتریکی در فضای داخل باقی بماند و به عنوان منبع گرمایش کمکی مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه اگر در مناطق با نیاز سرمایی زیاد بر روی پنجره ها سایبان مناسب پیش بینی نشود، در اوقات گرم سال نه تنها دمای داخل طاقت فرسا شده، بلکه بار برودتی ساختمان نیز به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و انرژی زیادی برای تأمین سرمایش لازم خواهد بود.

برای پیش گیری از این امر باید روی پنجره های ساختمان های واقع در این مناطق، سایبانی با عمق مناسب تعبیه گردد. منظور از عمق مناسب سایبان، عمقی است که در اوقات گرم سال از تابش خورشید به داخل ممانعت به عمل آید و در اوقات سرد برای استفاده از گرمای تابشی خورشید امکان ورود تشعشع خورشید به داخل فراهم شود. به همین منظور در جدول زیر برای عرض های جغرافیایی 25 تا 37 درجه شمالی و برای پنجره های واقع در جهت های مختلف جغرافیایی، سایبان هایی پیشنهاد شده است که تا 100% در اوقات گرم بر روی پنجره سایه ایجاد می کند.

اصولاً مسائل اقتصادی، مهندسین معمار و ساختمان سازان را بر آن وامی دارد تا در پی کشف راه کارهای نهائی برای استفاده از منابع سوخت فسیلی و منابع انرژی زا باشند. امروزه، تأکید اصلی بر ضرورت بوم شناسی تغییرات، استوار است. با ساختار مناسب تولید انرژی، امکانات تولید انرژی از منابع فسیلی در مناطق مسکونی تا حدود 50 % در مقایسه با ساختمان های کهنه ساخت تر کاهش می یابد.
معماری خورشیدی
در صورتی که ساختمان در مناطق گرم و مرطوب و یا با نیاز سرمای زیاد قرار نگرفته باشد و سطوح نورگذر در جهت جنوب شرقی تا جنوب غربی بیش از یک نهم سطح مفید ساختمان باشد و همچنین موانع در برابر تابش نور خورشید به ساختمان با زاویه ای کمتر از 35 درجه (نسبت به افق) دیده شود، ساختمان می تواند بهره مند از انرژی خورشیدی تلقی شود.
انتخاب یک ساختار مناسب برای تولید انرژی
در رابطه با کاهش قابل توجه انرژی در ساختمان های مسکونی سه نکته حیاتی وجود دارد:
- کاهش به هدر رفتن حرارت
- افزایش ذخیره سازی با استفاده از اشعه خورشید
- تلاش مؤثر استفاده کنندگان برای اصلاح توازن انرژی
توازن انرژی در ساختمان ها
انرژی خورشیدی بدون نیاز به شارژ کردن همیشه در هر ساختمانی در دسترس است. بیشترین هدرروی انرژی در یک ساختمان به دلیل هدایت گرما به طرف پنجره ها، دیوارها، سقف و پشت بام هاست.
دیتیل های اجرایی
دیوار با عایق حرارتی داخلی از پلی اورتان
این نوع عایق حرارتی معمولاً به صورت قطعات پیش ساخته با ابعاد استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. قطعات پلی اورتان در اکثر موارد در یک یا دو طرف با یک ورق از پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه (فایبرگلاس)، کاغذ آلومینیوم، کاغذ قیراندود یا روغنی (کرافت) و یا گچ محافظت می شوند.
پلی اورتان در مقابل آتش بسیار حساس است و تولید گازهای سمی می کند. از طرف دیگر، در صورتی که وزن مخصوص آن کم باشد، جاذب آب نیز خواهد بود. در نتیجه، لازم است پیش بینی های ضروری (نظیر تأمین 2 سانتیمتر گچ روی آن) صورت گیرد تا از آن در مقابل این دو عامل محافظت شود.
در بعضی موارد خاص، پلی اورتان در محل تزریق می شود تا تمامی فضاهای خالی پوسته را پر کرده و از بروز هر گونه درز و پل حرارتی جلوگیری شود. در این صورت، به علت از بین رفتن لایه هوا، باید مسائل آب بندی دیوار به دقت رعایت شود.

دیوار با عایق حرارتی داخلی از پشم معدنی (پشم سنگ یا پشم شیشه)
پشم معدنی معمولاً به صورت قطعات پیش ساخته با ابعاد استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. پشم سنگ و به خصوص پشم شیشه دارای ضریب های نفوذپذیری (بخار آب) بالایی هستند و به همین علت در اکثر موارد با یک ورق کاغذ قیراندود و یا کاغذ آلومینیوم در مقابل مخاطرات میعان محافظت می شوند. (در زمان نصب باید دقت شود که ورق محافظ در طرف گرم باشد و آسیبی به آن وارد نشود.)

دیوار با عایق حرارتی خارجی از پلی استایرن یا پشم معدنی و نمای اندود (ماسه سیمانی، یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه)
پلی استایرن به علت عدم جذب آب و داشتن ضریب نفوذپذیری اندک، در عایق کاری از خارج مورد استفاده فراوان دارد. قطعات پیش ساخته پلی استایرن با چسب های خمیری مخصوصی بر روی دیوار کار گذاشته می شوند.
در این روش، اجرای لایه نما به دو طریق صورت می گیرد؛ در روش اول، یک شبکه فلزی (رابیتس، تور مرغی، ... ) روی عایق کار گذاشته شده و با پیچ های مخصوصی با دیوار ساخته شده با مصالح بنایی یا بتنی درگیر می شود. در آخر، ملات سیمان بر روی تور مرغی یا رابیتس اجرا می شود.
در روش دوم، شبکه های تشکیل شده از الیاف شیشه، توسط پیچ های مخصوصی (که معمولاً پلاستیکی هستند) از لایه عایق گذشته و به دیوار پیچ می شوند. لایه های مختلف تشکیل شده از الیاف شیشه توسط رزین باهم درگیر می شوند تا رویه ای مقاوم تشکیل دهند.
دیوار از بلوک های بتن سبک
در صورت استفاده از بلوک های بتن سبک، به دلیل اینرسی حرارتی کم آنها، نوسان های شدید سطحی دما در طی شبانه روز خطر بروز خرابی در نما، بر اثر تکانه (شوک) حرارتی را افزایش می دهد. لازم است در جزئیات اتصالات این نوع دیوار به اجزای سازه ای، به نکات فنی توجه شود.

نفوذ آب (باران، میعان و...) در این نوع دیوار باعث می شود که پوسته خاصیت عایق حرارتی را از دست بدهد. در نتیجه لازم است توجه خاصی به جرئیات اجرایی آب بندی این نوع دیوار شود.
در عمل توصیه می شود که پوشش خارجی (برای آب بندی) به گونه ای اجرا شود که در صورت پدید آمدن درز و ترک در دیوار مصالح بتن سبک، کارایی از نظر حرارتی از دست نرود. (برای مثال با استفاده از قطعات نمای فلزی یا بتنی با همپوشانی و اتصال همراه با زیرسازی و قاب بندی مناسب به اجزای سازه ای)
دیوار پیش ساخته صنعتی (ساندویچ پانل)
در ساختمان های پیش ساخته صنعتی، در اکثر موارد از قطعات بزرگ عایق مانند پلی اورتان و یا پلی استایرن که بین دو لایه از آهن گالوانیزه یا آلومینیوم یا بتن (اعم از الیافی یا معمولی) یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه (فایبر گلاس)  قرار گرفته استفاده می شود.
در مورد قطعات ساخته شده از بتن یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه، پیش بینی یک سیستم کلاف بندی برای مقاوم سازی قطعات در برابر نیروهای خارجی ضروری است. بدیهی است کلاف مزبور منجر به پدید آمدن پل های حرارتی می گردد. در این سیستم ها، می بایست با پیش بینی تمهیداتی از پل های حرارتی احتراز کرد، و یا اثر آنها را به حداقل رساند.

نفوذ پذیری این دیوارها در مقابل بخار آب مساوی صفر است و آب بندی قطعات نیز با همپوشانی گوشه های قطعات صورت می گیرد. این نوع دیوار اینرسی حرارتی بسیار کمی دارد و برای ساختمان های با استفاده منقطع (مراکز اداری، تجاری و...) توصیه می شود.
دیوار با بلوک های مجوف سفالی عایق دار
برای سهولت اجرا، در بعضی سیستم ها یک قطعه عایق حرارتی (معمولاً پلی استایرن) بین دو قطعه سفالی دندانه دار به صورت پیش ساخته قرار می گیرد.

دیوار دو لایه از مصالح بنایی یا بتنی با لایه میانی از عایق های پلیمری یا معدنی
در این نوع دیوار، عایق حرارتی به وسیله بست های مخصوص با شبکه ای از چوبهای چهارتراش به لایه داخلی متصل می گردد، و در مرحله بعدی، لایه خارجی با مصالح بنایی اجرا می گردد. در این حالت، لایه خارجی باید آب بندی پوسته را تأمین نماید تا از رسیدن آب به عایق و ایجاد خرابی در دیوار جلوگیری شود. در صورتی که لایه عایق حرارتی از مصالح معدنی باشد، باید طرف گرم آن با یک لایه بخاربند (مانند ورق آلومینیوم یا کاغذ کرافت) پوشانده شود.

بام تخت با عایق حرارتی داخلی کار گذاشته شده در کف قالب
در این نوع عایق کاری حرارتی، توصیه می شود با استفاده از قطعات فلزی یا پلاستیکی اتصال لایه عایق حرارتی به قسمت بتنی تأمین گردد. پشم معدنی و پلی استایرن از جمله عایق هایی هستند که در این روش استفاده می شوند.

در صورت استفاده از پشم معدنی یا دیگر عایق ها با ضریب جذب آب زیاد، لازم است با استفاده از یک لایه نایلونی (پلی تن یا پلی پروپیلن با ضخامت حداقل 10 میکرون) از نفوذ شیره بتن در عایق حرارتی جلوگیری شود.

بام تخت با عایق داخلی روی سقف کاذب
در اجرای این نوع عایق کاری حرارتی، بهتر است از سیستم های پیش ساخته ای استفاده گردد که همزمان پوشش سقف کاذب و عایق کاری حرارتی آن را انجام می دهند.

لازم به ذکر است که در این روش، در انتخاب عایق حرارتی باید توجه خاصی به مخاطرات آتش سوزی نمود. به همین علت، دو روش توصیه می شود:
- استفاده از پشم معدنی و دیگر عایق های حرارتی نسوز که در معرض حرارت، گازهای سمی تولید نمی کنند.
- استفاده از قطعات عایق که با یک لایه محافظ در برابر حرارت های زیاد (ورق گچی با ضخامت حداقل 20 میلیمتر یا دیگر پوشش های نسوز) محافظت می شوند.
بام تخت با عایق حرارتی خارجی روی عایق رطوبتی (بام وارونه)
در این روش، عایق حرارتی به عنوان نوعی محافظ (در برابر بارهای زنده متمرکز، تکانه های حرارتی و تابش های زیان آور) روی عایق رطوبتی اجرا می شود.
عایق های متداول در این سیستم پلی استایرن و پلی اورتان (با وزن حجمی زیاد و ضریب جذب آب کم) می باشند. توصیه می شود با افزودن لایه ای از شن بادامی، موزائیک بدون ملات با ضخامتی معادل ضخامت عایق حرارتی از آن در مقابل تابش ماورای بنفش و اثر بارهای متمرکز محافظت شود.
بام تخت با عایق حرارتی خارجی زیر عایق رطوبتی
در این نوع بام، عایق حرارتی باید از نوع باربر (مانند پلی اورتان سخت، پلی استایرن سخت، پشم سنگ با چگالی زیاد) باشد و همچنین لازم است در انتخاب عایق رطوبتی متناسب، از نظر مقاومت، توجه خاصی بشود تا عملکرد حرارتی – رطوبتی بام بر اثر بارهای زنده دچار مشکل نگردد.
در ضمن، در صورت استفاده از عایق رطوبتی گرم (قیرگونی)، باید توجه کرد که حرارت ناشی از آن باعث ذوب شدن عایق حرارتی نگردد. در صورت وجود این خطر، لازم است از روش های عایق کاری رطوبتی سرد استفاده شود.
توصیه می شود با کارگذاشتن قطعاتی (با ابعاد تقریبی 1x1 متر و ضخامت حداقل 4 سانتی متر) از بتن مقاوم یا معادل آن، در مقابل بارهای متمرکز، عایق رطوبتی بام محافظت گردد. از طرف دیگر، رویه گرم عایق حرارتی باید با لایه ای بخاربند تکمیل گردد.
هر گونه تأسیسات سنگین روی بام باید قبل از عایق کاری مستقیماً و با روشی مناسب به سازه ساختمان متصل گردد.

عایق کاری حرارتی بام با قیر و گونی

عایق حرارتی از داخل زیر کف نهایی
در این نوع عایق کاری، عایق روی کف سازه قرار می گیرد و کف نهایی روی آن اجرا می شود.

پشم های معدنی با وزن حجمی زیاد (به صورت فشرده، تخته ای)، پلی استایرن، پلی اورتان و قطعات ساخته شده از الیاف چوب فشرده از جمله عایق هایی هستند که در این روش استفاده می شود. در صورت استفاده از پشم معدنی فاقد لایه بخاربند (کاغذ کرافت یا آلومینیوم) یا دیگر عایق هایی با ضریب جذب آب یا نفوذپذیری بخار آب زیاد، لازم است در حالتی که کف سازی با بتن درجا اجرا می گردد، با استفاده از یک لایه محافظ، از نفوذ شیره بتن در عایق حرارتی جلوگیری شود. یک لایه پلی تن یا پلی پروپیلن با ضخامت حداقل 10 میکرون برای این منظور بسیار مناسب است.
کف با عایق حرارتی خارجی قرار گرفته در کف قالب
در این نوع عایق کاری حرارتی، در صورت کار گذاشتن عایق حرارتی در کف قالب، لازم است با استفاده از قطعات فلزی یا پلاستیکی، اتصال لایه عایق حرارتی به قسمت بتنی تقویت گردد. صفحات ساخته شده از تراشه چوب و پلی استایرن از جمله عایق های حرارتی هستند که در این روش استفاده می شوند.

کف با عایق حرارتی روی خاک
در صورت ضرورت عایق کاری حرارتی در کف، بعد از قرار دادن لایه نم بند روی خاک، کف سازی با استفاده از مواد و مصالح عایق حرارتی انجام می شود. اگر این لایه عایق حرارتی دارای ضریب نفوذپذیری بخار آب زیاد باشد، با قرار دادن یک لابه بخاربند روی عایق حرارتی (قبل از اجرای کف سازی نهایی) از بروز مخاطرات میعان در کف جلوگیری به عمل می آید.
 استفاده از انرژی خورشید
در استفاده از انرژی خورشیدی، بین مصرف مؤثر و انفعالی انرژی اختلافی وجود دارد. استفاده ی مؤثر انرژی خورشیدی مستلزم به کارگیری تجهیزاتی از قبیل صفحه سلول های خورشیدی، شبکه لوله کشی، پمپ های دوار در مجاری صفحات سلول های خورشیدی برای انتقال انرژی است. این سیستم باعث سرمایه گذاری کلان و صرف هزینه های پایدار می شود که باید به تنهایی با حفظ اعتدال در صرف هزینه انرژی بازیابی شود. در نتیجه، به کارگیری چنین سیستم هایی نمی تواند در دهانه های یک طبقه مقرون بصرفه باشد. استفاده انفعالی انرژی خورشیدی مستلزم به کارگیری اجزاء ساختاری خاص بعنوان انبارهای ذخیره حرارت از قبیل دیوارها، سقف ها و واحد های شیشه ای است.
بازدهی این سیستم به چندین عامل خاص بستگی دارد :
- شرایط جوی – میانگین دمای ماهانه، رصد خورشید و تلاقی اشعه های آفتاب، ساعات تابش نور خورشید و سطح تلاقی پرتوهای انرژی زا.
- روش استفاده از انرژی خورشیدی – کاربرد غیر مستقیم – کاربرد مستقیم
- انتخاب مواد – قابلیت جذب سطح و ذخیره حرارت توسط مواد
صفحات سلول های خورشیدی
صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده اند که وظیفه آن ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی به 3 دسته تقسیم بندی می شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).
در ایران می‌توان از صفحات خورشیدی قابل نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد.البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونی و مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.
تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟

از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می شود که عموماً در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می دهند.

 استفاده از انرژی خورشید
در استفاده از انرژی خورشیدی، بین مصرف مؤثر و انفعالی انرژی اختلافی وجود دارد. استفاده ی مؤثر انرژی خورشیدی مستلزم به کارگیری تجهیزاتی از قبیل صفحه سلول های خورشیدی، شبکه لوله کشی، پمپ های دوار در مجاری صفحات سلول های خورشیدی برای انتقال انرژی است. این سیستم باعث سرمایه گذاری کلان و صرف هزینه های پایدار می شود که باید به تنهایی با حفظ اعتدال در صرف هزینه انرژی بازیابی شود. در نتیجه، به کارگیری چنین سیستم هایی نمی تواند در دهانه های یک طبقه مقرون بصرفه باشد. استفاده انفعالی انرژی خورشیدی مستلزم به کارگیری اجزاء ساختاری خاص بعنوان انبارهای ذخیره حرارت از قبیل دیوارها، سقف ها و واحد های شیشه ای است.
بازدهی این سیستم به چندین عامل خاص بستگی دارد :
- شرایط جوی – میانگین دمای ماهانه، رصد خورشید و تلاقی اشعه های آفتاب، ساعات تابش نور خورشید و سطح تلاقی پرتوهای انرژی زا.
- روش استفاده از انرژی خورشیدی – کاربرد غیر مستقیم – کاربرد مستقیم
- انتخاب مواد – قابلیت جذب سطح و ذخیره حرارت توسط مواد
صفحات سلول های خورشیدی
صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده اند که وظیفه آن ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی به 3 دسته تقسیم بندی می شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).
در ایران می‌توان از صفحات خورشیدی قابل نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد.البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونی و مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.
تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟
از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می شود که عموماً در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می دهند.

سلول خورشیدی ساخته شده از   monocrystalline silicon wafer

به ازاء هر یک نفر از اعضای خانواده، حدود 1.5 متر مربع از منطقه ی صفحه سلول های خورشیدی و حدود 100 L از حجم آب مخزن ذخیره سازی مورد نیاز است. به ازاء هر 4 نفر از افراد خانواده یک صفحه سلول های خورشیدی دارای 30 لوله با سطح جذب 3 متر مربع برای تولید آبگرم لازم است.
سلول های خورشیدی حدود  Kwh14  – 8.5 حرارت خورشید را در هر بسته به مقدار تابش آفتاب تولید می کنند مثلاً این مقدار برای گرم کردن  L280 – 200 آب کافی است. پیش بینی می شود که در آینده خورشید نخواهد توانست به مقدار کافی انرژی برای گرم کردن تولید نماید. بنابراین تأ سیسات گرمازایی خورشیدی هنوز نیاز به یک سیستم حرارتی قراردادی دارند.
دو نوع فن آوری مختلف موجود است:
گرمای خورشید
جمع آوری حرارت از انرژی خورشید با استفاده از سلول های خورشیدی ( تجهیزاتی که انرژی گرمایی خورشید را جذب و نگهداری می کند.)
انرژی حرارتی برای گرم کردن آب استفاده می شود.
جریان الکتریسیته خورشیدی
جریان برق حاصل از فوتونهای خورشیدی با کمک سلول های خورشیدی از تبدیل مستقیم اشعه های آفتاب به انرژی برق (جریان مستقیم) بدست می آید.
فوتونهای خورشیدی
انرژی که از طریق خورشید به زمین می‌رسد ۱۰۰۰۰ بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است. مصرف انرژی در سال ۲۰۵۰ یعنی سال ۱۴۲۹ خورشیدی ۵۰ تا ۳۰۰ درصد بیشتر از مصرف امروزی آن خواهد بود. با اینحال اگر فقط ۰٫۱ درصد از سطح زمین با مبدل‌های انرژی خورشیدی پوشیده شوند و تنها ۱۰ ٪ بازده داشته باشند برای تأمین انرژی مورد نیاز بشر کافی است.
در مرکز خورشید هر ثانیه ۷۰۰ تن هیدروژن به انرژی تبدیل می‌شود (به صورت فوتون یا نوترینو). دمای خورشید در مرکز آن ۱۵ میلیون و در سطح آن ۶ هزار درجه سانتیگراد است. انرژی تولید شده در سطح خورشید بعد از ۸ دقیقه به سطح زمین می‌رسد. نور خورشید که به زمین می‌رسد شامل طول موج‌های زیر است: ۴۷ درصد فرو سرخ، ۴۶ درصد نور مرئی، ۷ درصد فرابنفش. از این رو سلول‌های خورشیدی باید در ناحیه فرو سرخ و نور مرئی جذب بالایی داشته باشند.
کارایی انرژی در پوسته ساختمان
در طول تاریخ شاهد آن بوده ایم که بشر به مقتضای شرایط اجتماعی، اقلیمی و ... خود از منابع انرژی مختلفی بهره برده است و با شناخت منابع جدید انرژی و آشنایی با روش های به کارگیری شان، گاه آنها را جایگزین منابع قبلی نموده است. از این رو شاید بتوان تاریخ بشر را به دوره های مختلفی بر اساس روش های استحصال منابع انرژی تقسیم کرد. با چنین نگرشی می توان ادعا کرد که انسان در قرن 21 میلادی در آغاز دوره ی جدیدی از تاریخ، یعنی دوره بهره گیری از انرژی خورشیدی قرار گرفته است.
با بروز بحران های انرژی در سالهای اخیر و با مشخص شدن اینکه صنعت ساختمان بالاترین میزان مصرف انرژی را در مقایسه با سایر حوزه های مصرف کننده انرژی به خود اختصاص داده است، تغییر نگرش های جدی و بنیادینی در نحوه استفاده از انرژی در ساختمان به وجود آمد. همچنین با بهره مندی از امکانات کنترل و ثبت میزان کارایی سیستم های ساختمانی از نقطه نظر انرژی، بشر متوجه ضعف کارایی پوشش ساختمان گردید. با توجه به این موضوعات ضرورت تغییر نگرش به نحوه اجرا و طراحی پوسته ساختمان به عنوان یکی از ارکان اصلی در طراحی ساختمان به صورت فزاینده ای احساس می شود. چرا که پوشش ساختمان سطحی از ساختمان است که بیشترین تماس را با محیط بیرون خود دارد و از نظر جذب و یا اتلاف انرژی در قیاس با سایر قسمت های ساختمان از بیشترین قابلیت برخوردار است.
جانمایی ویلا
انتخاب  مناسب موقعیت ساختمان به تنهایی می تواند هدر روی حرارت را در آن ساختمان کاهش دهد، در یک بخش کوچک از یک ناحیه ی بزرگ، شرایط جوی مثلاً تغییر شرایط باد و دما بر حسب ارتفاع ساختمان متغیر است. شرایط نسبتاً مطلوب جوی در شیب های رو به جنوب، و در صورتی که منطقه ی زمین روی 3/1 فوقانی شیب و دور از قله تپه قرار می گیرد به وجود می آید.

شکل ساختمان هم نقش مهمی را در ساختار مناسب تولید انرژی ایفا می کند. سطح خارجی ساختمان در تماس مستقیم با آب و هوای محیط بیرون بوده و باعث جذب انرژی با ارزش از هوای خارج می شود. طراحی ساختمان باید باعث حصول اطمینان از در معرض هوای خارجی قرار گرفتن کوچکترین سطح خارجی احتمالی در ارتباط با ظرفیت ساختمان باشد. بدین ترتیب، با وجودی که بهترین شکل ساختمان شکل کروی است، می توان آن را به شکل مکعب ساخت.
ساختمان هایی با انرژی صفر
امروزه اصطلاح ساختمان هایی با مصرف انرژی صفر در ادبیات معماری رواج یافته است. این اصطلاح به بناهایی اطلاق می شود که هیچ نوع منبع انرژی از خارج سایت برای تأمین نیازهای کاربران به سایت آورده نشود و تمامی نیازهای ساختمان از انرژی های موجود در سایت برآورده شود.
در این نوع ساختمان ها حضور سیستم های هوشمند که قادر به ذخیره انرژی باشند ضروری است و شکل ظاهری ساختمان ها به شدت تحت تأثیر اجزا و قطعات نصب شده بروی پوشش ساختمان قرار می گیرد.
امروزه به پوسته ساختمان به واسطه آنکه بیشترین ارتباط را با انرژی های محیطی دارد به عنوان ژنراتوری برای جذب، ذخیره و بازتولید انرژی ساختمان نگریسته می شود. سلول های فتوولتائیک و توربین های بادی این امکان را برای ساختمان ها فراهم آورده اند تا در آنها فقط از انرژی های قابل بازگشت و محیطی استفاده شود.
در سیستم فتوولتائیک که در حال حاضر در دانشگاه رنسلر در حال توسعه می باشد، هر مدل قادر به حرکت و جهت یابی خورشید و دریافت اشعه می باشد. طراحی ویژه این سیستم اجازه می دهد که ارتباط بصری کاربر با بیرون بنا قطع نشود.

خانه خورشیدی دانشگاه ویرجینیاتک (HAUS LUMEN) به عنوان یک بنا با مصرف انرژی صفر شناخته می شود. در این ساختمان کلیه انرژی های مورد نیاز بنا توسط سلولهای فتوولتائیک تولید و ذخیره می شود. علاوه بر این، آب باران در چهار حوضچه اطراف بنا جمع آوری شده و همچنین آب های مصرفی بنا نیز پس از تصفیه دوباره مورد استفاده قرار می گیرند.

پژوهشگر ایرانی دانشگاه ولونگونگ در استرالیا ایده جدیدی برای تولید برق از انرژی خورشیدی ارائه کرده است.

منابع

مبحث 19 مقررات ملی ساختمان – صرفه جویی در مصرف انرژی

راهنمای مبحث 19 – عایق کاری حرارتی پوسته خارجی ساختمان ها

نشریه 92

نویفرت