بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان

امروزه بحث انرژی از مهم ترین مباحث مطرح در تمام کشورهای جهان در امر توسعه به شمار می‎رود. توسعه اقتصادی و اجتماعی کشورها نه تنها نیازمند مصرف انرژی، بلکه نیازمند افزایش مصرف آن است. نگاهی به روند مصرف انرژی در کشورهای درحال توسعه به وضوح نشان می‎دهد که هرگونه شتاب در امر توسعه، هم زمان با افزایش قابل توجه در میزان مصرف انرژی بوده است. تا به امروز انرژی مصرفی جهان از منابع مختلف و عمدتاً از منابع فسیلی تأمین شده است. اما مسائل و مشکلات متعدد ازجمله محدودیت و پایان‎پذیر بودن منابع فسیلی و اثرات زیست‎محیطی ناشی از سوزاندن این منابع ضرورت صرفه‎‎جویی در مصرف انرژی با بهینه‎سازی مصرف آن و نیز جایگزینی منابع دیگر انرژی بخصوص انرژی های تجدید پذیر را آشکار نموده است. ساختمان های ما دوستدار انرژی و محیط زیست نیستند. ساختمان های ما به گونه ای ساخته شده اند که سرما و گرمایی که با هزینه های گزاف تأمین می شود را حفظ نمی کنند و به واسطه عایق نبودن پوسته خارجی (دیوارها، سقف و کف) و عایق نبودن تأسیسات سرمایشی و گرمایشی ساختمان، سرما و گرما را به سرعت از دست می دهند و درنتیجه وسایل حرارتی یا سرمایشی باید بیشتر و بیشتر و چند برابر استاندارد کار کنند و انرژی مصرف کنند تا محل سکونت را سرد یا گرم کنند. چرا ساختمانی نمی سازیم که کم مصرف، عایق و دوستدار انرژی و محیط زیست باشد؟ چرا ساختمانی می سازیم که باید سال های بعد برای بهینه سازی انرژی در آن هزینه کنیم، آن هم با اثربخشی و کارایی کم؟ یا ناآگاهانه، مردم را به روش های غیر ایمن (مانند درزبندی کامل) برای کاهش مصرف تشویق کرده یا سوق دهیم؟ یا از مردم بخواهیم هر طور شده مصرفشان را کم کنند وگرنه جریمه می شوند درحالی که آن ها نقش زیادی در مصرف بالای انرژی ساختمان ندارند. واضح است که مشکل اصلی در کیفیت ساختمان و سپس کیفیت و راندمان سیستم های انرژی بر گرمایشی و سرمایشی است. بهینه سازی انرژی در بخش های حمل ونقل، تولید و کشاورزی ضروری است اما به آسانی، سهولت و اهمیت بهینه سازی در بخش ساختمان نیست. بهینه سازی در بخش های اشاره شده یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. حجم و سهم مصرف انرژی در بخش ساختمان بسیار بالاست (40 درصد کل مصرف انرژی کشور) و اجرای پروژه های بهینه سازی در این بخش ازنظر زمان و هزینه بسیار قابل توجیه و اهداف بهینه سازی در این بخش با هزینه کمتر و کمترین اثرات جانبی قابل تحقق است. به راستی بهینه سازی انرژی در بخش ساختمان را باید از کجا شروع کرد؟ روش های انتقال حرارت و کاهش آن توسط شیشه شیشه معمولاً ضعیف ترین بخش ساختمان ازلحاظ تبادل حرارت می باشد. امروزه ایمنی و امنیت ساختمان ها با شیشه ها افزایش یافته و در نمای ساختمان ها از آن استفاده می کنند. با توجه به خواص نوری و حرارتی و میزان عبور انرژی و کاهش آن به منظور کم کردن هزینه های سرمایش و گرمایش اهمیت زیادی پیداکرده است. هدایت در این روش گرما توسط لرزش اتم ها به نقطه دیگر منتقل می شود. با استفاده از فاصله هوایی بین دو شیشه می توان تا حد زیادی از انتقال حرارت جلوگیری کرد (هوا، گازهای نظیر آرگون و کریپتون و گزنون) را می توان در این فاصله به کار برد. ازلحاظ اقتصادی هر مترمربع شیشه دوجداره با قلب استاندارد در سال می تواند به میزان 40 مترمکعب در مصرف گاز صرفه جویی کند. یعنی به میزان 12800 ریال از هزینه های سالانه ساختمان کاست و به میزان 2/1 پره رادیاتور از سیستم شوفاژ ساختمان کم نمود. جابجایی در این روش گرما با جابجایی مستقیم مولکول های گرم صورت می گیرد. مؤثرترین فاصله بین دو ورق ازلحاظ بازدهی حرارتی 12 میلی متر است. استفاده از لمینیت از دو یا بیش از دو ورق شیشه تشکیل شده است که میان آن ها توسط یک یا چندلایه میانی رزین ایجادشده است و از مزیت این نوع شیشه ها برخورداری از سه ویژگی عایق حرارتی و ایمنی و امنیت بالا است. ج- تشعشع) در این روش عبور حرارت نیاز به وجود ماده نیست و انتقال حرارت توسط امواج الکترومغناطیسی صورت می گیرد. برای کاهش میزان انتقال حرارت به واسطه تشعشع از سیستم هایی با پوشش خاص مانند اکسید تیتانیوم که شیشه های Low-e نامیده می شوند استفاده می کنند. شیشه های Low-e تا پنج برابر نسبت به شیشه های معمولی از عبور امواج حرارتی مربوط به اجسام گرم جلوگیری می کنند. عایق کاری در ساختمان ها مناسب ترین روش برای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها به منظور رفع نقایص، به کارگیری عایق های حرارتی می باشد که نتایج آن بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها و صرفه جویی در مصرف سوخت مصرفی در زمستان و کاهش نیروی برق در تابستان را به همراه دارد. تاریخ دانش مصرف عایق های حرارتی به بیش از 50 سال قبل برمی گردد. بعد از افزایش ناگهانی قیمت انرژی در سال 1972، توجه به جوامع عمومی به بهینه سازی مصرف انرژی جلب شد. عایق کاری ساختمان خوب گاهی 60% تا 70% می تواند در مصرف انرژی صرفه جویی کند. عایق کاری ساختمان بر مبنای بهینه سازی به صرفه جویی متوسطی معادل 35% در گرمایش سالیانه و 65% در سرمایش سالیانه را به دنبال خواهد داشت. انواع مصالح ساختمانی ازنظر بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان الف) پلاستیک ها: ب) پی وی سی: ج) پلی استرینها: د) پلی یورتانها ذ) پشم شیشه ها و) ترکیب چوب پنبه ها با مخلوط سیمان و قیر توجه: ازآنجاکه بسیاری از مواد عایق بندی حالت اسفنجی و متخلخل دارند نه تنها در عایق کاری ساختمان و کاهش مصرف انرژی مؤثر است بلکه در سبک سازی ساختمان از یک سو و پایداری آن ها در برابر زلزله سهم بسزایی داشته و باعث پیشگیری از پرت مصالح و مصرف بی رویه آن ها به گونه ای باعث بالا رفتن تولید ناخالص ملی می شود. دست آوردهای حاصل از بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها اقتصادی بودن ساخت علیرغم افزایش قیمت در اجزاء به دلیل کاهش مصرف انرژی، هزینه کل ساختمان کاهش می یابد. استفاده از سیستم های کم مصرف و پربازده. جلوگیری از هدر رفتن سرما و گرمای تولیدشده. کاهش جرم و وزن در پوسته خارجی ساختمان که کاهش بارهای ثابت و کاهش نیروی زلزله را به همراه خواهد داشت. بهبود فرم کالبدی ساختمان. میزان مصرف انرژی در ساختمان های ایران حدود 6/2 برابر استانداردهای بین المللی می باشد. ساختمان های منازل مسکونی در ایران به طور متوسط به ازای هر مترمربع 310 کیلووات در ساعت انرژی مصرف می کنند. بر طبق تحقیقات انجام شده یک عایق 1 سانتی متری می تواند حدود 36% صرفه جویی انرژی کند. مصرف انرژی در بخش خانگی و تجاری با رشد متوسط 4/7% در دهه گذشته و سهم حدود 2/37% که ارزش آن بر اساس قیمت های جهانی بالغ بر 6 میلیارد دلار می باشد که بیشترین مصرف انرژی را در کشور به خود اختصاص داده است. بیشترین حامل های استفاده شده در این بخش شامل 67% گاز طبیعی، 13% فرآورده های نفتی، 9% برق و 1% سوخت های جامد بوده است.