بخشی از مقاله
چکیده:
مصرف انرژی در سطح جهان به شکل روزافزونی روبه افزایش است. اصلیترین دلیل این رشد فزاینده را میتوان در روند روبه رشد جمعیت جهان جستجو نمود. مصرف بیرویه انرژی نگرانی های اساسی را نسبت به تامین منابع ایجاد نموده است. مطالعات مختلف نشان داده است که انرژی مصرفی ساختمانها در فاز بهرهبرداری در یک بازه زمانی 50 ساله، 80 تا 95 درصد کل انرژی مصرفی ساختمان را بهخود اختصاص داده است.
در این میان و در کشور ما بیش از 40درصد مصرف انرژی کل را بخش خانگی و تجاری به خود اختصاص داده که ناشی از طراحی نامناسب شهرها و ساختمانها است و در مقایسه با سایر بخشها نظیر حمل و نقل، صنعت و کشاورزی سهم قابل ملاحظه ای است.
هدف از انجام این تحقیق شناسایی مصالح ساختمانی بهینه در هزینههای ساخت و بهرهبرداری است. روش تحقیق، مدلسازی یک هندسه نمونه با استفاده از 5 مصالح مختلف در اقلیم آب و هوایی شهر اهواز به کمک نرمافزار شبیهساز مصرف انرژی دیزاینبیلدر است. هزینه ساخت و بهرهبرداری برای هر مدل محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. کمترین هزینه انرژی مصرفی و بیشترین هزینه ساخت ساختمان مربوط به مدلی است که در آن از عایق فوم پلییورتان استفاده شده است و بیشترین هزینه مصرف انرژی مربوط به مدلی است که در آن از آجر فشاری استفاده شده است.
کمترین هزینه ساخت و بهرهبرداری نیز مربوط به ساختمانی است که در آن از فوم پلیاستایرن استفاده شده است. با استفاده از فوم پلیاستایرن میتوان هزینه ساخت و بهرهبرداری ساختمان را نسبت به ساختمانی که در آن از آجر فشاری استفاده شده، حدود 40 درصد کاهش داد و این مقدار بیش از 150 میلیون تومان در یک ساختمان 4 طبقه میباشد.
.1 مقدمه
مصرف انرژی در سطح جهان به شکل روزافزونی روبه افزایش است. اصلیترین دلیل این رشد فزاینده را میتوان در روند روبه رشد جمعیت جهان جستجو نمود. مصرف بیرویه انرژی نگرانی های اساسی را نسبت به تامین منابع ایجاد نموده 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.
صرفهجویی و بهینهسازی مصرف انرژی که بیشتر به انرژیهای تجدیدناپذیر مربوط میگردد، از یک جهت به دلیل محدود بودن منابع چنین انرژی هایی حائز اهمیت میباشد و از طرف دیگر موجب کاهش آلودگی محیطزیست و گرمایش جهانی میگردد ؟ اثر مخرب این نوع انرژی انسان را بر آن داشته تا با رویکرد کاهش مصرف انرژیهای تجدیدپذیر این اثر را کاهش دهد.[
ضرورت صرفهجویی در مصرف انرژی در دنیا با بروز بحران انرژی در نیمه دوم دهه 1970 میلادی مطرح شد ؟ در سال 1973 کشورهای تولیدکننده نفت خام، قیمت محصولات نفتی خود را به شدت افزایش دادند و این امر باعث شد بسیاری از کشورهای جهان مخصوصا مصرف کنندگان عمده نفت خام، در جهت کاهش وابستگی به نفت و سایر منابع انرژی فسیلی گام بردارند؟ بحران انرژی، کشورهای صنعتی را مجبور کرد ضمن صرف هزینههای هنگفت و تحقیقات گسترده، مقررات و استانداردهای ویژهای را برای کاهش مصرف انرژی در بخشهای مختلف تدوین کرده و به کارگیرند.
مسئله انرژی در کشور ما سالها مورد توجه نبوده و یارانههای آشکار و پنهان دولتی همواره مردم را از توجه واقعی به ارزش انرژی در اشکال مختلف آن باز داشته است. در سالهای اخیر، به دلایل گوناگون لزوم محاسبه میزان صرفهجویی انرژی بعنوان یک ضرورت قطعی و چارهناپذیر، پدیدار گشته است. سرعت رشد مصرف داخلی انرژی به حدی است که با روند موجود توسعه منابع نفتی شاید با گذشت چند سال و اندی دیگر قادر به صادرات نفت نباشیم.
براساس آمارهای ارائه شده، به طور متوسط سالانه 1/6 درصد به میزان مصرف انرژی کشور اضافه شده است که اگر میزان مصرف انرژی با این روند ادامه یابد ایران تا افق سند چشم انداز 20 ساله یکی از واردکنندگان انرژی در دنیا میشود. کمبود منابع انرژیهای فسیلی، افزایش روزافزون قیمت انرژی، وابستگی اقتصاد کلان به تبادلات محصولات انرژی و به ویژه مسائل زیستمحیطی و آلودگیهایی که مرتب بر حجم و وسعتشان اضافه میشود و در مقیاس خردتر، هزینههای سنگین مصارف ناصحیح انرژی امروزه خانوارها، از مسائلی است که دنیای امروز با آن روبروست.
در این میان و در کشور ما بیش از 40درصد مصرف انرژی کل را بخش خانگی و تجاری به خود اختصاص داده که ناشی از طراحی نامناسب شهرها و ساختمانها است و در مقایسه با سایر بخشها نظیر حمل و نقل، صنعت و کشاورزی سهم قابل ملاحظه ای است.
در میان مؤلفه های مصرف انرژی در ساختمان، سیستم های گرمایشی که عمدتا از سوخت های فسیلی استفاده میکنند و از جمله مصرف کنندگان عمده انرژی هستند، از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند، چراکه 70درصد از گاز طبیعی مصرفی کشور به گرمایش ساختمان اختصاص مییابد.
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.
به کارگیری تجهیزاتی با ظرفیت مناسب و بهرهوری بالا سبب کاهش میزان بار حرارتی ساختمان میشود. بار حرارتی ساختمان در حقیقت میزان حرارتی است که به عناوین مختلف از ساختمان خارج میگردد. بطور کلی اتلاف حرارتی ساختمان از دو منبع اصلی ناشی میشود: اتلاف حرارتی از جدارهای ساختمان - نظیر دیوارها، سقف و کف - و اتلاف حرارتی در نتیجه ورود هوای سرد خارج به داخل ساختمان از طریق نفوذ و تجدید هوا.
در روشهای نوین ساخت و ساز، به منظور سبک سازی و افزایش بازدهی، مصالح نوین و بازیافتی جایگزین مصالح رایج میگردد6]و.[7 استفاده از این مصالح با توجه به دسترسی و سازگاری با محیط زیست راه حل مناسبی را به منظور استفاده کمتر از منابع طبیعی و انرژی فراهم میآورد.[5] از این رو رعایت عایق کاری حرارتی در طراحی و اجرای ساختمانها و استفاده از مصالح مصرفی مناسب که در وهله اول نیاز به گرمایش و سرمایش را کاهش میدهد و دوم از هدر رفتن گرما و سرمای تولید شده جلوگیری میکند، از اهمیت زیادی برخوردار بوده و باعث صرفهجویی قابل توجهی در مصرف انرژی خواهد شد.
با توجه به بالا بودن سهم قابل توجه مصرف نهایی انرژی در بخش خانگی در ایران، محاسبه دقیق بارهای حرارتی و برودتی یک ساختمان و تجزیه و تحلیل بارها و تلاش در جهت کاهش اتلاف انرژی در ساختمانها از جمله راههای مؤثر در کاهش مصرف انرژی سیستمهای گرمایش و سرمایش ساختمانها میباشد. یکی از ابزارهای ضروری برای مطالعه مصرف انرژی در ساختمانها، نرمافزارهای شبیه سازی مصرف انرژی در ساختمانها میباشد. وجود نرمافزارهای بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمان موجب می شود تا طراحان و مالکین ساختمانها بدون نیاز به انجام محاسبات پیچیده، قادر به انتخاب بهترین تجهیزات، اعمال روشهای بهینهسازی مصرف انرژی و برآورد صرفه جویی اقتصادی ناشی از آنها گردند.
به کمک عایق حرارتی میتوان یک ساختمان را در زمستان 5 درجه گرمتر و در تابستان 10 درجه خنکتر نگهداشت. به این ترتیب علاوه بر کم شدن مصرف انرژی، از آلودگی محیط زیست نیز کاسته میشود و منابع انرژی برای استفاده آیندگان حفظ میگردد. فاکتور مهم در انتخاب عایقها، میزان مقاومت حرارتی آنها است. هر قدر این مقاومت بالاتر باشد، عایق حرارت را کمتر از خود عبور میدهد و صرفهجویی که به همراه دارد افزایش می یابد. پس به جای ضخامت عایقها، باید مقاومت حرارتی آنها با هم مقایسه شود. عایقهای گوناگون با مقاومتهای حرارتی برابر، از نظر میزان صرفه جویی در انرژی همانند هستند و تنها اختلاف آنها در قیمت و محل کاربرد است.
.2 مبانی نظری
محدودیت و کمبود ذخایر انرژی امروزه بر کسی پوشیده نیست و آن قدر مورد اهمیت واقع شده که هر کسی به نوبه خود سعی در یافتن راه حلی برای مقابله با این موضوع دارد؟ مسئله انرژی در کشور ما سالها آنطور که باید مورد توجه قرار نگرفته و سرعت رشد مصرف انرژی داخلی به حدی است که با روند موجود توسعه منابع نفتی شاید با گذشت چند سال دیگر ایران قادر به صادرات نفت نخواهد بود. بخش ساختمانهای آموزشی، اداری و تجاری کشور بیش از یکسوم انرژی مصرفی کشور را به خود اختصاص داده است از این میزان حدود50 تا60 درصد صرف گرمایش و سرمایش ساختمان در فصول مختلف سال میشود و این بدان معنا است که از کل انرژی مصرفی بین 15 تا 20 درصد به مصرف گرمایش و سرمایش این ساختمانها اختصاص مییابد.
استفاده از روشهای طراحی معماری و شهرسازی برای صرفهجویی در مصرف سوخت و انرژی در ساختمان از هر دیدگاه و منظری که به آن نگاه کنیم، یک اصل و ضرورت مهم و اساسی چه در سطح ملی و چه در مقیاس بینالمللی میباشد. قسمت اعظم مشکلات زیست محیطی که هم اکنون جهان با آن روبروست، مربوط به مصرف سوختهای فسیلی به ویژه در بخش ساختمان میباشد. جدای از تاثیرات زیانباری که اتلاف انرژی و سوخت بر زیستبوم کره زمین دارد، از منظر اقتصادی اتلاف انرژی و سوخت یعنی از بین رفتن منابعی که میتوانست جهت تعالی و رفاه افراد جامعه به مصرف برسد. بطور کلی اگر میزان اتلاف انرژی و سوخت در ساختمانها را حداقل 30 درصد در نظر بگیریم هر یک درصد صرفه جویی و جلوگیری از اتلاف آن منافع مادی عظیمی را برای کشور دربر دارد.
