بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
برآورد میزان انرژي گرمایش و سرمایش بخش خانگی کشور در مناطق مختلف به روش پیشرو و بهره مندي تکنولوژي
چکیده:
بخش خانگی یکی از پر مصرفترین بخشهاي تقاضاي انرژي میباشد بطوریکه تقاضاي انرژي در بخش خانگی، بیش از 33 درصد مصرف انرژي نهایی در کشور را در سال 1391 تشکیل میدهد. با توجه به تفاوت چشمگیر ویژگیهاي آب و هوایی مناطق مختلف کشور و همچنین ویژگیهاي مختلف نوع بناي ساختمان، مصالح بکاربرده شده و تجهیزات بکارگرفته شده در ساختمان، تعیین میزان مصرف انرژي مفید در بخش خانگی را مشکل میسازد. در این مقاله با بکار گیري مدل پیشرو و ترکیب آن با مدلسازي تقاضاي انرژي مفید، میزان انرژي گرمایش و سرمایش در مناطق شهري و روستاي و در استانهاي مختلف محاسبه شده است. نتایج، تقاضاي انرژي مفید گرمایش و سرمایش در مناطق مختلف و در بخشهاي شهري و روستایی را نشان میدهد.
کلمات کلیدي: تقاضاي انرژي مفید گرمایش و سرمایش، انرژي مفید بخش خانگی، مدلسازي انرژي، مدل پیشرو
-1 مقدمه
بخش خانگی یکی از پر مصرفترین بخشهاي تقاضاي انرژي میباشد. بطوریکه تقاضاي انرژي مفید در بخش خانگی، بیش از 33 درصد مصرف انرژي نهایی در کشور را تشکیل میدهد.[1] در جدول (1) میزان مصرف انرژي نهایی و در بخشهاي مختلف و سهم هر بخش را در سالهاي اخیر، نشان میدهد. نتیجه بررسی و ارزیابی میزان مصارف انرژي در این بخش به تفکیک انواع مختلف تقاضاي انرژي از قبیل گرمایش محیط، گرمایش آب، پخت و پز، روشنایی و غیره میتواند در شناخت ما از مصارف را تقویت نماید تا بتوان سیاستهاي مناسبی در راستاي مصرف بهینه و بهبود الگوي مصرف انرژي در پیش گرفت.
مطالعات مختلف انجام شده نشان میدهد انرژي گرمایش محیط و آب مصرفی خانوار و سرمایش محیط، سهم قابل توجهی از تقاضاي انرژي مفید در بخش خانگی را به خود اختصاص میدهد. در این مقاله برآورد انرژي مفید در انرژي مفید گرمایش محیط، انرژي گرمایش آب و سرمایش محیط در بخش خانگی خواهیم پرداخت.
-2 روش مدلسازي
در روش مدلسازي تقاضاي انرژي بکار گرفته شده، در بخش خانگی فرض شده است که شرایط زندگی روي تقاضاي انرژي اثر میگذارد. در این بخش نوع خانوار، مصرف انرژي در هر خانوار از مؤلفههاي اصلی تعیین تقاضاي انرژي هستند. در این روش، تقاضاي انرژي بصورت انرژي مفید لازم مورد مطالعه قرار میگیرد و با محاسبه و تخمین انرژي مفید لازم، تقاضاي براي انرژي نهائی از طریق لحاظ بازدهی فنی محاسبه میشود. مــعادله عمومی (1) براي محاسبه تقاضاي انرژي نهایی بکار میرود.
تاثیر درآمد روي تقاضاي انرژي در گروه بندي خانوارها و چگونگی جابجائی آنها درگروهاي مختلف هزینه اي منعکس میشود. بطور خلاصه میتوان گفت مدلهاي مبتنی بر تحلیل تقاضاي انرژي مفید، ابزار سودمندي را براي تحلیل تاثیر ساختار اقتصادي روي تقاضاي انرژي فراهم میکند.
در این مقاله مقدار انرژي مفید مورد نیاز، به ساختار و الگوي مصرف خانواده، وضعیت و شکل بناهاي مسکونی، کیفیت و بازدهی تجهیزات مصرف کننده انرژي در بخش خانگی و مسایل مختلف اجتماعی و فرهنگی وابسته است. در این میان، سطح زندگی خانوار مهمترین عامل مؤثر بر تقاضاي انرژي مفید و نهائی در بخش خانگی است. سطح زندگی و رفاه بیانگر درجه دسترسی خانوار به امکانات، تجهیزات و تسهیلات زندگی است و میزان مصرف انرژي خانواده به امکانات و تجهیزات در دسترس خانواده بستگی دارد.
فلوچارت زیر نحوه مدلسازي برآورد بار گرمایش و سرمایش را نشان میدهد:
-3 روش برآورد انرژي مفید
با توجه به آماري موجود و کارهاي مشابه انجام شده در این زمینه، بخش بندي خانوادهها به دو گروه خانوادههاي شهري و خانواده هاي روستایی، تفکیک مناسبی براي گروه بندي اولیه میباشد. تفاوت سطح زندگی، وسایل خانگی، رفتارهاي اجتماعی و مسائل فرهنگی ما بین خانوادههاي شهري و روستایی، ایجاب میکند که در بررسی تقاضاي نهایی و روند رشد آن، به این دو بخش به تفکیک نگریسته شود. محاسبات مربوط به برآورد انرژي مفید گرمایش محیط، انرژي گرمایش آب و سرمایش محیط براي استانهاي مختلف کشور انجام میگیرد. جداول (2)، گروه بندي خانوار بر اساس هزینههاي سالیانه و درصد خانوار را در هر یک از گروهها در سال 1392براي کل کشور را نشان میدهد.
1-3 برآورد انرژي مفید گرمایش محیط در بخش خانگی
براي برآورد تقاضاي انرژي مفید، در حالت کلی از رابطه (2) استفاده میشود.
براي برآورد تعداد خانوادههاي متعلق به هر یک از گروههاي هزینه در بخشهاي شهري و روستایی با توجه به آمار برداريهاي نمونه اي که در استانهاي مختلف کشور و توسط مرکز آمار ایران انجام شده است می تــوان درصد خانوادههاي متعلق به هر گروه و از آنجا کل خانوادههاي متعلق به گروههاي مختلف هزینهاي را در هر یک از نقاط جغرافیایی بدست آورد. این دادهها مربوط به سال 1392 میباشد. در این مقاله صرفا دادههاي مربوط به کل کشور در هر دو بخش شهري و روستایی ارائه شده است و از ارائه دادههاي استانهاي مختلف بدلیل حجیم بودن آنها اجتناب شده است. جهت برآورد انرژي مفید گرمایش محیط ( ( Ei, j از تکنیکهاي مختلف استفاده میگردد. یکی از این روشها، محاسبه انرژي مفید با در نظر گرفتن انواع تکنولوژيهاي گرمایش محیط و آمارهاي مربوط میباشد. بکار گیري تکنولوژيهاي گرمایش یکی از روشهاي عمدهاي میباشد که در برآورد انرژي مفید بکار میرود. این روش نشانگر وضعیت واقعی تقاضاي انرژي مفید میباشد. روش دیگر تخمین انرژي مفید از روش برآورد بار حرارتی با استفاده از روابط انتقال حرارت که به روش درجه-روز معروف است، میباشد. در این روش استانداردي براي دماي مطلوب خانوار تعریف میگردد که خانوار با استفاده از وسایل گرمایش دماي اتاق را در دماي مبنا و مطلوب خود در تعادل حرارتی با دماي بیرون نگه میدارد.
الف – روش تکنولوژيهاي گرمایش محیط: براي محاسبه میزان انرژي مفید گرمایشی از طریق برآورد تکنولوژيهاي گرمایش محیط، میبایست انواع وسائل گرمایشی و تعداد لوازم گرمایشی مشخص باشد. با توجه به اینکه مصرف انرژي به منطقه محل زندگی (روستائی و شهري) و هر یک از گروههاي هزینهاي بستگی دارد، در نتیجه لازم است که نوع وسیله گرم کننده و تعداد آن در هر زیر گروه هزینهاي و منطقه جغرافیاي آن تعیین گردد. نوع وسیله گرم کننده تعیین کننده میزان مصرف سوخت، توان مصرف کننده و بازده حرارتی آن وسیله میباشد. منطقه محل زندگی تعیین کننده میزان دسترسی به نوع سوخت مصرفی و نوع وسیله گرمایشی میباشد. وسائل مورد استفاده جهت گرمایش شامل: بخاري گازي، بخاري نفتی، حرارت مرکزي گازي، حرارت مرکزي گازوئیلی و بخاري برقی میباشد. با توجه به تعداد خانوارها در هر یک از گروههاي هزینهاي و تعداد متوسط اتاقها جهت گرم شدن در هر یک از گروهاي هزینهاي، میتوان تعداد بخاريهاي مورد نیاز خانواده را برآورد کرد. با توجه به میزان بهرهمندي از گاز لوله کشی میتوان تعداد بخاريهاي گازي و نفتی را تعیین کرد. با توجه به این موضوع که واحدهاي مسکونی استفاده کننده از تاسیسات حرارت مرکزي نیاز به استفاده از بخاري نفتی و گازي ندارند، در این صورت تعداد کل بخاريهاي نفتی و گازي را میتوان از روابط (3) و (4) برآورد کرد:
به همین روش نیز میتوان تعداد تاسیسات حرارت مرکزي گازي و حرارت مرکزي گازوئیلی را با توجه روابط (5) و (6) تعیین کرد:
جدول (3) درصد بهره مندي خانوار شهري و روستایی از گاز لوله کشی را نشان میدهد و جداول 4)و(5 به ترتیب تعداد اتاقها و تعداد حرارت مرکزي را در خانوارهاي شهري و روستایی نشان میدهند.
با توجه به تعداد وسائل گرمایشی بدست آمده و با داشتن توان متوسط و بازده متوسط حرارتی هر یک از وسائل گرمایشی و همچنین تعداد ساعات متوسط سالیانه استفاده از هر وسیله گرمایشی میتوان انرژي مفید گرمایشی را بر حسب گیگا ژول، طبق رابطه (7) برآورد نمود:
میزان توان متوسط مصرف انرژي و بازده بخاري طبق جدول (6) توسط سازمان بهینه سازي ارائه شده است.
با توجه به این موضوع که استفاده از تجهیزات گرمایشی در روزهاي سرد سال صورت میگیرد، با استفاده از میانگین دماي هر استان در روزهاي مختلف سال که از گزارشات سازمان هواشناسی بدست میآید میتوان میزان ساعات سرد سال را محاسبه نمود. نمودار (1) مدت استفاده از تکنولوژيهاي گرمایش بر حسب ساعت در طول سال را در استانهاي مختلف نشان میدهد.
ب- مدل پیشرو(:(Forward model در مدل پیشرو، همانطوري که در شکل (2) دیده میشود، پیشبینیهاي انرژي بر اساس توصیف فیزیکی یکی از سیستمهاي ساختمان مثل پیکربندي، موقعیت، جزئیات مصالح و نوع عملکرد سیستم HVAC انجام
