بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی هوا در شهرها و به ویژه کلانشهرها و مصرف سوخت های فسیلی همواره باهم ارتباط مستقیم دارند. افزایش مصرف سوخت های فسیلی علاوه بر تحلیل منابع، آیندگان را برای تامین انرژی با چالش مواجه میکند. پیامد غیر قابل انکار افزایش مصرف سوخت های فسیلی، که اثر آن در حال حاضر هم کاملا مشخص است آلودگی هوا است؛ که علاوه بر اثرات نامطلوب بر رشد کودکان، هزینه های درمانی بسیاری را برای نظام سلامت کشورها و افراد تحمیل میکند. در کشور ایران 42 درصد از کل مقدار مصرف انرژی سالانه کشور، در بخش ساختمان مصرف میشود؛ که در ساختمان هم بیشترین انرژی در تاسیسات سرمایشی گرمایشی استفاده میشود. با کاهش مصرف انرژی در بخش سرمایش و گرمایش ساختمان ها، میتوان کاهش چشمگیری در انتشار آلودگی هوا داشت.
برای کاهش مصرف انرژی، به روزسازی تجهیزات قدیمی و استفاده از ادوات کنترلی از راهکارهای مرسوم اما پرهزینه هستند. اما این تحقیق نشان میدهد که ساده ترین و کم هزینه ترین و اثرگذارترین روش، فرهنگ سازی مردم در راستای کاهش دمای ست پوینت در زمستان و افزایش آن در تابستان است.با مدل سازی یک ساختمان نمونه و بررسی اثر بهینه سازی ست پوینت در تاسیسات تهویه مطبوع، میزان انتشار سالیانه گاز منو اکسیدکربن توسط نرم افزار دیزاین بیلدر محاسبه شد. مشخص شد که راهکار بهینه سازی ست پوینت، تاثیر بسیار بیشتری نسبت به استفاده از عایق در جداره ها یا استفاده از پنجره های دوجداره دارد. بنابراین میتوان با کمترین هزینه، بیشترین مقدار کاهش در انتشار آلودگی هوا را به دست آورد. نتیجهی این تحقیق می تواند اهمیت الویت راهکارهای فرهنگی، در کاهش آلودگی هوا و دستیابی به جامعه ایمن را روشن سازد.
کلمات کلیدی :بهینه سازی، راهکار فرهنگی، کاهش آلودگی، تاسیسات، ست پوینت، دیزاین بیلدر، اندازه گیری و صحه گذاری
-1 مقدمه
مقدار مصرف انرژی در ساختمان های کشور در حدود 42 درصد از کل مقدار مصرف انرژی کشور است[1]،که این مقدار چشمگیر، الویت و اهمیت مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در این بخش را نشان می دهد.در بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان راهکارهای بسیاری را میتوان انتخاب کرد که در دسترس بودن، پایداری صرفه جویی و اقتصادی بودن آن راهکار از معیارهای برتری راهکار است. در بین راهکارهای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان انتخاب هایی مثل استفاده از پنجره دوجداره، عایقکاری پوسته ساختمان، بهینه سازی ست پوینت تاسیسات تهویه مطبوع از شاخص ترین راهکارهای پیش روی ممیزان و کارشناسان بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان است. مشخصهی اقتصادی بودن یک راهکار میتواند تضمینی برای انتخاب و اهتمام بر اجرای آن در طول مدت بهره برداری ساختمان باشد.
در این پژوهش با مدلسازی یک ساختمان در نرم افزار دیزاین بیلدر، اثر راهکارهای عایقکاری پوسته و بهینه سازی ست پوینت تاسیسات تهویه مطبوع به طورجداگانه بررسی میگردد. نتیجه این بررسی مشخص شدن میزان کاهش مصرف انرژی در برابر هزینهی انجام شده برای راهکار است. بنابراین در پایان میتوان موثرترین راهکار کاهش مصرف انرژی را با کمترین هزینه مشخص کرد.با توجه به نقش مهم عایق کاری در جلوگیری از هدر رفت انرژی و هم چنین بهینه سازی ست پوینت تاسیسات تهویه مطبوع در مدیریت مصرف انرژی، این دو راهکار به عنوان راهکارهای اصلی مورد بررسی قرار میگیرند. یک ساختمان به عنوان مدل انتخاب میشود و در مرحله اول با مدل سازی ساختمان در نرم افزار دیزاین بیلدر، مصرف انرژی سالیانه ساختمان محاسبه میشود.
در مرحلهی بعد برای بررسی راهکار عایقکاری پوسته ساختمان، اثر عایق فوم اکسترود حجیم شده با دی اکسید کربن بر کاهش مصرف انرژی ساختمان بررسی میگردد. سپس اثر راهکار بهینه سازی ست پوینت تاسیسات سرمایشی گرمایشی بررسی میشود. مصرف انرژی کل سالیانه ساختمان و مصرف انرژی به ازای هر متر مربع در حالتهای: بدون اجرای راهکار، پس از اجرای راهکار عایقکاری و پس از اجرای راهکار بهینه سازی ست پوینت سامانههای سرمایشی گرمایشی باهم مقایسه میشوند. نتیجهی این مقایسه میتواند راهکار مناسب و اقتصادی را برای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان مشخص کند.
2 مفاهیم اولیه مورد نیاز
ساختمان انتخاب شده برای شبیه سازی انرژی با کاربری اداری در شهر اصفهان واقع شده است؛ که شامل زیرزمین، پارکینگ و واحدهای اداری است. مجموع مساحت ساختمان 961 مترمربع است که 278,7 مترمربع فضای کنترل شده تحت سامانه سرمایش و گرمایش دارد. سقف تیرچه بلوک و دیوارها آجر سفالی 20 سانتی متری هستند. پنجره ها دوجداره و سامانه تهویه مطبوع از نوع هیت پمپ است که در واحدها مستقر شده است. برای سرمایش ست پوینت و ست بک به ترتیب 24 و 28 درجه در نظر گرفته شده است. برای گرمایش ست پوینت و ست بک به ترتیب 22 و 12 درجه در نظر گرفته شده است. میزان اشغال فضای انسانی ساختمان 0,1 نفر در هر متر مربع میباشد. ساختمان از روز شنبه تا چهارشنبه از 7 صبح الی 7 بعدازظهر مورد بهره برداری قرار میگیرد.
ساختمان مورد نظر با استفاده از نرم افزار دیزاین بیلدر مدل سازی میگردد. این نرم افزار مدل سازی که از پیشرفته ترین و به روزترین نرم افزارهای مدل سازی انرژی ساختمان است، جز مدل سازی بار گرمایشی و سرمایشی ساختمان، مصارف مختلف انرژی ساختمان از قبیل مصرف انرژی گرمایشی، سرمایشی، مقداردی اکسید کربن منتشر شده و غیره را به صورت دینامیک مدل سازی مینماید. موتور شبیه سازی این نرم افزار انرژی پلاس بوده که توسط بخش انرژی آمریکا در سال 2011 توسعه یافته و به عنوان یکی از معتبرترین نرم افزارهای مدل سازی انرژی شناخته شده است. اعتبار نرم افزار انرژی پلاس که موتور شبیه سازی دیزاین بیلدر است، بر اساس استانداردهای BESTEST و اشری- 14 تایید شده است. [2]
پس از مدل سازی ساختمان در نرم افزار دیزاین بیلدر، کاربری ساختمان، مصالح، بازشوها و نحوهی بهره برداری از ساختمان تعریف میگردد. شکل - 1 - نمای مدل ساختمان را نشان میدهد.
اولین قسمت از گزارش ارائه شده توسط نرم افزار دیزاین بیلدر، مساحت کل ساختمان و مساحت فضاهای کنترل شده و کنترل نشده را نشان میدهد. این اندازه ها در جدول - 1 - نمایش داده شده است.در مدل سازی های مربوط به این ساختمان و گزارش، تلاش شده از واقعی ترین و دقیق ترین اطلاعات مربوط به ساختمان، سامانه های تهویه مطبوع و غیره استفاده شود. بنابراین دریافت و استفاده از اطلاعات با دقت بیشتر و انطباق بیشتر با مقدار های واقعی در ساختمان، میتواند دقت مدل سازی ها را افزایش دهد. با انجام شبیه سازی و با توجه به مشخصه های فرض شده در مقدمه، برای این ساختمان مقدار مصرف انرژی ساختمان در یک سال به صورت زیر در جدول - 2 - نمایش داده شده است.
-3 طرح مساله
در این پژوهش، مدیریت مصرف و بهینهسازی مصرف انرژی، مجموعه ای از روش ها و اقداماتی هستند که برای بهینه سازی مصرف انرژی و بهبود بهره وری در وا حدهای اداری پیاده سازی میشوند. که نتیجهی آنها ارتقاء سطح کارآیی و نهایتا بهبود اقتصاد ملی است. این روش ها با توجه به مقدار هزینهی لازم جهت پیاده سازی دسته بندی میشوند.استفاده درست از وسایل و دستگاه ها و مراقبت و نگهداری از آنها از روش های بدون هزینه هستند. نظارت بر تغییر مصرف دستگاه ، عایق کاری لوله ها و کانال ها، اجرای برنامه های آموزشی از روش های با هزینهی کم هستند. و روش هایی که باید تغییرات اساسی جهت بهبود مصرف انرژی در دستگاه ها، تاسیسات و ساختمان ها به وجود آورد، از روش های پر هزینه هستند. با توجه به موارد بیان شده، راهکارهای مناسب برای اجرا در این ساختمان به شرح زیر در نظر گرفته شد.
الف - عایق کاری سمت داخلی دیوار های خارجی با توجه به کاربری اداری که ناپیوسته است.
ب - تغییر در ست پوینت سامانه تهویه مطبوع.
-1-3 راهکار اول عایقکاری پوسته خارجی
راهکار اول بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی، عایق کاری سمت داخلی دیوار های خارجی با استفاده از عایق فوم حجیم شده با دی اکسید کربن است. استفاده از عایق حجیم شده با دی اکسید کربن، با ضخامت 4 سانتی متر در جدار داخلی دیوارها باعث کاهش مصرف انرژی خواهد شد. شکل - 2 - مقطع دیوار را پس از اضافه کردن عایق نشان میدهد.
پوستهی این ساختمان از بیرون به سمت داخل شامل سنگ گرانیت، سیمان، آجر، عایق، گچ و خاک، پلاستر و رنگ روغن است. خواص فیزیکی مصالح در ضمایم آورده شده است. با اعمال راهکار عایق کاری و انجام شبیه سازی انرژی در یک سال، وضعیت مصرف انرژی کل این ساختمان در مدت یک سال به صورت زیر میباشد. مصرف انرژی کل ساختمان در یک سال، به ازای هر متر مربع از مساحت ساختمان هم محاسبه شده است و نتایج در جدول - 3 - نمایش داده شده است. راهکار عایق کاری برای این ساختمان توانسته است عملکرد قابل قبولی داشته باشد. [4].
