بخشی از مقاله
چکیده: بیش از 40درصد مصرف انرژی کل را بخش خانگی و تجاری به خود اختصاص داده است. این انرژی در مرحله ساخت به صورت انرژی نهان و در فاز بهرهبرداری بصورت انرژی مصرفی ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد. در میان مؤلفههای مصرف انرژی در ساختمان، سیستمهای گرمایش و سرمایش از جمله مصرفکنندگان عمده انرژی هستند. از اینرو استفاده از مصالح مناسب که از هدر رفتن گرما و سرمای تولید شده جلوگیری کند، از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از انجام این تحقیق شناسایی مصالح ساختمانی بهینه در هزینههای ساختو بهرهبرداری است. برای اینمنظور از نرمافزار شبیهسازی مصرف انرژی دیزاینبیلدر، جهت مدلسازی و تحلیل یک هندسه نمونه در شرایط آبو هوایی شهر تهران استفاده شده است. برای ارزیابی تأثیر مصالح ساختمانی مختلف در میزان مصرف انرژی و هزینه ساخت، 5 مدل ساختمان با مصالح مختلف درنظر گرفته شده است. هزینه ساختو بهرهبرداری برای هر مدل محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد و با تحلیل نتایج مدلسازی، تأثیر مصالح ساختمانی مختلف در هزینههای ساخت و بهرهبرداری مشخص شده است. کمترین هزینه ساختو بهرهبرداری مربوط به ساختمانی است که در آن از فوم پلیاستایرن استفاده شده است..
واژه های کلیدی: مصالح ساختمانی، هزینه ساخت و بهرهبرداری ، صرفهجویی در مصرف انرژی، بهینهسازی، اقلیم تهران
.1 مقدمه1
مصرف انرژی در سطح جهان به شکل روزافزونی روبه افزایش است. فرسودگی منابع انرژی و بروز آثار مخرب زیست محیطی مانند گرمایش زمین، تخریب لایه اوزون و تغییرات جدی اقلیمی از نتایج مستقیم افزایش مصرف انرژی است. صنعت ساختمان به تنهایی 40 درصد کل مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص داده است. این انرژی در مرحله ساخت به صورت انرژی نهان و در فاز بهرهبرداری بصورت
انرژی مصرفی ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد.
در میان مؤلفه های مصرف انرژی در ساختمان، سیستم های گرمایش و سرمایش که از جمله مصرف کنندگان عمده انرژی هستند، از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند. توجه به عوامل گوناگونی که در میزان مصرف انرژی گرمایشی ساختمان نقش دارند، تأثیر فراوانی در ارائه راهکارهای صرفهجویی در بخش ساختمان و کاهش مصرف انرژی در این بخش دارند. بارهای گرمایش و سرمایش شامل بارهای انتقالی - انتقال حرارت از جدارهای خارجی ساختمان - ، بارهای تابشی - از طریق پنجرهها و نورگیرها - ، بارهای داخلی - بارهای ناشی از روشناییها، افراد و بارهای داخلی دیگر - و بارهای ناشی از نفوذ هوا میباشند.
.2 مبانی نظری
در شرایط کنونی ایران با جمعیت در حدود×ًَ میلیون نفر، معادل کشوری با جمعیت یک میلیارد نفر انرژی مصرف میکند که بیشترین میزان اتلاف انرژی مربوط به بخش ساختمان است و به عبارتی میتوان گفت که هزینه مصرف انرژی در کشور معادل دو برابر بودجه سالانه کل آن است و ایران سیزدهمین کشور پرمصرف انرژی در جهان شناخته شده است.[1]
مطالعات صورت گرفته به منظور تعیین پارامترهای اصلی مؤثر در اتلاف گرمایی و تعیین درصد اتلاف گرمایشی هرجزء، نشان میدهد که دیوارهای خارجی ساختمان با 29/8 درصد بیشترین اتلاف گرمایی را به خود اختصاص میدهند. بعد از آن به ترتیب هوای نفوذی به محل با 24/6 درصد، درب و پنجره های خارجی با 17/4درصد، سقف خارجی 15/3درصد و کف خارجی 12/9درصد، میزان اتلاف گرمایی کل ساختمان را به خود اختصاص داده اند. این آمار بیانگر تأثیر بالای نوع مصالح و نحوه اجرا بر رفتار حرارتی ساختمان و آسایش ساکنین دارد2]و.[3
.3 پیشینه تحقیق
محمدرضا علی گودرز و همکاران [4] در مقاله ای به بررسی تأثیرات مصالح ساختمانی، نوع پنجره و عایق بر میزان صرفهجویی انرژی در اقلیمهای مختلف آب و هوایی ایران پرداختند. در پایان به این نتیجه رسیدند که استفاده از عایق مناسب میتواند تا 44 درصد از میزان مصرف انرژی بکاهد. محسن مزروعی [5] عملکرد حرارتی تکنولوژی ساختمانی قالب های عایق ماندگار و تأثیر آن بر کاهش مصرف انرژی در ساختمان را مورد بررسی قرار دادند که با مقایسه و محاسبه میزان مصرف انرژی این سیستم با روش سنتی و معمول به این نتیجه رسید که این سیستم دارای 4/8 برابر مقاومت حرارتی بالاتر است که میتواند به همین میزان در اتلاف انرژی گرمایی ساختمان صرفهجویی کند و باعث کاهش هزینههای انرژی ساختمان شود.
کابزا و همکاران [6] بر روی عملکرد مواد عایق در ساخت و ساز آب و هوای مدیترانهای مطالعه تجربی داشتند که در آن 4 اتاقک مکعبی شکل به ابعاد 2/4 متر ساختند که یک اتاقک بدون عایق بود و سه اتاقک دیگر 5 سانتی متر عایق پلیاستایرن و پلییورتان و پشم سنگ داشتند و به این نتیجه رسیدند که در تابستان صرفهجویی انرژی اتاقکی که عایق آن پلییورتان است نسبت به اتاقک مرجع در حدود 55 درصد میباشد.
پینگونگ و همکاران [7] بهرهوری انرژی در یک ساختمان 4 طبقه پس از مقاوم سازی را مورد بررسی قرار دادند. در این مقاله سه طرح برای مصالح عایق ساختمان در نظر گرفته شده است که در هر طرح مصالح دیوار و سقف و قاب پنجره مشخصی در نظر گرفته شده است. این سه طرح از نظر انرژی نهفته مصالح و انتشار گازهای گلخانهای و مصرف انرژی در مرحله ساخت و بهرهبرداری مقایسه شده اند.
.4 روش تحقیق
روش تحقیق، مدلسازی یک ساختمان متداول در اقلیم آبو هوایی شهر تهران به کمک نرمافزار شبیهساز مصرف انرژی میباشد. برای شبیهسازی ساختمان پارامترهای مختلفی لازم است، مانند تعداد طبقات، مساحت ساختمان، نوع مصالح مصرفی، تعداد و جنس بازشوها، کاربری، نوع سوخت مصرفی، نوع سیستم حرارتی، اقلیم آبو هوایی، نوع و جهت ساختمان، شرایط آسایش حرارتی و ...، که در اینجا بعضی از پارامترها ثابت و بعضی دیگر متغیر هستند.
برای محاسبه بار حرارتی ساختمان روش های مختلفی وجود دارد. یکی از بهترین روش ها استفاده از نرمافزارهای شبیهسازی مصرف انرژی میباشد. یکی از این نرمافزارها، نرمافزار دیزاین بیلدر میباشد که نوع بسیار جامع و پیشرفتهای از نرمافزارهای انرژی پلاس بوده و قابلیت این را دارد که با دادن دادههای آبو هوایی برای هر اقلیم، بار سرمایشی و گرمایشی مورد نیاز را تخمین بزند.[8]
ساختمان مورد نظر از سه جهت شرق، غرب و شمال مشرف به همسایه است و نمای ساختمان رو به جنوب میباشد. عرض - نما - ساختمان 10 متر و طول آن 12 متر است. ارتفاع هر طبقه 3 متر و ارتفاع کل ساختمان 15 متر میباشد. ساختمان نمونه دارای 4 طبقه به همراه پیلوت است. کاربری ساختمان مسکونی و کاربری پیلوت پارکینگ و انباری میباشد. سطح زیربنای مفید ساختمان که با سیستم های گرمایش و سرمایش کنترل میشود 399/5 متر مربع و حجم آن 1078/6 متر مکعب است.
به مصالح یا سیستم مرکبی که انتقال گرما را از محیطی به محیطی دیگر به طور مؤثر کاهش دهد، عایق حرارتی گفته میشود. در شرایط ویژه، هوا نیز میتواند عایق حرارت محسوب شود. عایق حرارتی قابل استفاده در ساختمان به عایقی اطلاق میشود که دارای ضریب هدایت حرارتی کمتر یا مساوی 0/065 w/m.K باشد.[9]
فاکتور مهم در انتخاب عایقها، میزان مقاومت حرارتی آنها است. هر قدر این مقاومت بالاتر باشد، عایق حرارت را کمتر از خود عبور می دهد و صرفه جویی که به همراه دارد افزایش می یابد. پس به جای ضخامت عایقها، باید مقاومت حرارتی آنها با هم مقایسه شود. در جدول 1 مشخصات مصالح به کار رفته در ساختمان مشاهده میشود.
جدول -1 مشخصات مصالح به کار رفته در ساختمانهای مدلسازی شده
دیوارهای خارجی شامل آجر نما 5 - سانتی متر - ، ملات سیمان 3 - سانتی متر - ، لایه عایق 10 - سانتی متر - و لایه اندود گچ 2 - سانتی متر - است. دیوارهای داخلی شامل لایه اندود گچی 2 - سانتی متر - ، لایه عایق 10 - سانتی متر - و لایه اندود گچ 2 - سانتی متر - است. دیوار راهپله شامل لایه اندود گچ 1 - سانتی متر - ، ملات سیمان 2 - سانتی متر - ، لایه عایق 10 - سانتی متر - ، ملات سیمان 2 - سانتی متر - و اندود گچی 1 - سانتی متر - است. مشخصات دیوارهای خارجی، دیوارهای داخلی و دیوار راهپله به ترتیب در جداول 2، 3 و 4 نشان داده شده است.
جدول -2 مشخصات دیوارهای خارجی
