بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه در کنارمشکل پایان پذیری سوخت های فسیلی عواملی چون اقتصاد و محیط زیست باعث افزایش استفاده از انرژی های تجدید پذیردرجهت تأمین نیازهایی از قبیل سرمایش، گرمایش، تهویه و درنهایت آسایش فضاهای مصنوع شده است. در این بین میتوان به انرژی زمین گرمایی اشاره کرد که استفاده از آن به دو بخش عمده تولید برق و استفاده مستقیم از انرژی حرارتی طبقه بندی می گردد .درحال حاضردر مفید بودن و لزوم استفاده از این منبع انرژی تردیدی وجود ندارد وآنچه که از اهمیت خاصی برخوردار است، روش توسعه این گونه انرژی ها است. با وجود اینکه ساختمان از جمله پایگاه های اصلی مصرف انرژیست وگرمایش ساختمان متداولترین کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی می تواند باشد،ه مچنان این منبع با ارزش انرژی جدی گرفته نشده است. این مقاله بر آن است تا ضمن بررسی انرژی زمین گرمایی به بررسی کاربردی آن در بخش طراحی ساختمان بپردازد و چالش جدیدی در میان معماران و طراحان مطرح نماید .
روش تحقیق به کار رفته در این مقاله متکی بر اسناد و مدارک موجود و تجزیه و تحلیل چند نمونه موردی می باشد . بدین منظور با بررسی شیوه های بکاررفته در استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی و با معرفی برخی بناهای ساخته شده ،در کنار پتانسیل های معماری فعلی کشورمان، امکان استفاده بهینه از این منبع انرژی مطالعه می گردد. نتایج این مطالعات نشان می دهد که می توان به روش های مناسبی بر اساس پتانسیل ها و محدودیت های ایران، برای استفاده از انرژی زمین گرمایی جهت تامین گرمایش و سرمایش ساختمان ها دست یافت . استفاده ازاین انرژی در معماری جدید ایران می تواند جاگزین بخشی از نیاز به منابع فسیلی بکاررفته در بخش ساختمان گردد، امری که در نهایت هم باعث کاهش مصرف انرژی در این بخش و هم باعث کاهش آلودگی های ناشی از مصرف سوخت های فسیلی می گردد.
کلمات کلیدی: انرژی زمین گرمایی، کاهش مصرف سوخت ،استفاده مستقیم در ساختمان ، پمپ های حرارتی ، معماری ایران
مقدمه:
انرژی ژئوتر مال در لغت به معنای حرارت موجود در داخل زمین است که این حرارت به صور مختلف از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای گرم و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخشهای درونی به سطح زمین هدایت می شود]ٌُ.[ از این انرژی به شرط آنکه بیش از مقدار بازیابی آن بهر ه برداری نشود می توان به عنوان یکی از صور انرژی تجدید پذیر استفاده نمود.]ٌٍ[ در محدوده اعماق قابل دسترسی هبوسیل فنون هپیشرفت حفاری میانگین گرادیان ژئوترمال در حدودَ-ِ/ٍدرجه سانتیگراد بازای هر ًًٌ متر است ]ٌَ[اما در بعضی از مکانها فعالیتهای تکتونیکی باعث حرکت ماگما به طرف بالا و جاری شدن آن در سطح زمین می شود که این امر بیشتر در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی و در اطراف کوههای آتشفشانی و بر روی کمربندی جهانی زمین لرزه متمرکز شده است ]ْ[ در این مناطق با حفر چاههای کم ژرفا یا خیلی عمیق - ًًٍ الی ًًَ متری - می توان به منابع آب داغ یا بخار خشک با دمایًْ الی ًًَ درجه سانتیگراد دست یافت ]ْ.[
که ذخایربا دمای بالابرای تولید برق و ذخایر با برای بهره گیری مستقیم - حرارتی - به کار می رو دن.میزان به کارگیری انرژی زمین گرمایی در کشورهای جهان رو به افزایش است. برطبق اطلاعات مندرج در کنگره جهانی ژئوترمال سال ًًًٍ که در ژاپن برگزار شد، انرژی آب وبخار ژئوترمال حداقل در ًّ کشور جهان وجود دارد که بالغ بر بیش از ٌٌدرصد انرژی برق نصب شده وٍٍدرصد انرژی حرارتی مصرف شده جهان در یکسال است ]َ[ ایران یکی از پانزده کشور جهان، از لحاظ مصرف بالای مواد نفتی است وهر ده سال مصرف انرژی ما دو برابر میشود]ٌٌ[این درحالیست که با توجه به وجود آتشفشان های خاموش و چشمه های متعدد آبگرم در شمال , جنوب , جنوب شرق , شمال غرب و مرکزایران امکان استفاده از انرژی درون زمین و کاهش مصرف مواد نفتی در کشورفراهم می باشد ].ْ[
همانگونه که در معماری گذشته ایران به این موضوع توجه شده است ساختمان ها بیش از یک سوم تمامی انرژی مصرفی را استفاده می کنند ] َ[ و یکی از بهترین روش های بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان ها استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی و بخصوص انرژی زمین گرمایی است ]ًٌ[در این مقاله سعی بر آن است با شناخت انرژی حرارتی زمین گرمایی و راهکارهای متداول در زمینه استفاده از این انرژی جهت تامین گرمایش و سرمایش ساختمان ،روش هایی را برای توسعه این انرژی با توجه به محدودیت های کشور ایران،بازگو نماییم.اگرچه نگاه مقاله به این انرژی به لحاظ ارزش فنی و کاربردی آن است، اشاره ای کوتاه به جایگاه تاریخی آن خالی از لطف نخواهد بود
ٍ-تاریخچه توسعه انرژی ژئوترمال در جهان :
وجود کوه های آتشفشان باید نیاکان ما را از این حقیقت آگاه ساخته باشد که برخی نقاط درونی زمین داغ هستند .اوج این آگاهی بین قرن های شانزدهم و هفدهم بود یعنی زمانیکه اولین معادن تا عمق چند صد متری سطح زمین حفر گردیدند و بشر براساس ادراکات فیزیکی ساده ای استنباط نمود که دمای زمین با افزایش عمق آن زیاد می شود]ٌَ[ احتما لا"نخستین اندازه گیری ها بوسیله دماسنج در سال 1740 ودرمعدنی نزدیک به ناحیه بلفورت در کشور فرانسه انجام شد.درسال 1870 با روشهای پیشرفته علمی نوع رفتار حرارتی زمین مورد مطالعه قرارگرفت.]ّ[درسال ًٌُُ ، نخستین بار در شهر لاردرلوی ایتالیا از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق استفاده شد .تا سال ًٌُِبهره گیری از انرژی زمین گرمایی رشد چندانی نداشت، اما حد فاصل سال های ًٌُِ تا ٌَُْ به دلیل گران شدن بی سابقه و ناگهانی نفت، همه کشورها به فکر استفاده از انرژی های جایگزین افتادند.
مناطق مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی:
به طورکلی مناطقی از زمین که دارای سه ویژگی مهم زیر باشند می توانند دارای پتانسیل خوب جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی باشند:
-1 منبع حرارتیٍ-سیال حد واسط َ- محیط متخلخل]ّ[
موقعیت تکتونیکی ایران
مطالعات ژئوترمال در ایران از سال ٌَُِ توسط مهندسین مشاور تهران برکلی باهمکاری گروه های ایتالیایی شروع و علی رغم توقف آن در سال ٌَِْ ، منجر به معرفی چهار ناحیه پتانسیل دار گردید هک عبارتند از :دماوند ،سبلان ، ماکو ، خوی و سهند - تصویر ٌ - در طی سالهای اخیر - از سالٌَُْ - توسط مرکز انرژی های نو وزارت نیرو ًٌ ناحیه جدید و امید بخش معرفی شده است.] ٌٍ[تصویر ٌ:معرفی چهار ناحیه پتانسیل دار توسط مهندسین مشاور تهران برکلی باهمکاری گروه های ایتالیایی ] ٌٍ[هم اکنون نیز در سازمان انرژیهای نو ایران وابسته به وزارت نیرو پروژه پمپ حرارتی در شهر تبریز جهت تامین گرمایش و سرمایش ساختمان درحال انجام است. ]ّ[
ِ-منابع انرژی ژئوترمال:
انرژی ژئوتر مال به چهار صورت در طبیعت یافت میشود:
مخازن بخار داغ یا آب داغ انبار شده در اکیفرهای عمیق - انرژی هیدروترمال - ٍ. انرژی حاصل از سنگ داغ خشک اعماق زمین َ.انرژی منابع تحت فشار زمین ُ. انرژی حاصل از ماگماها ]ْ[که با توجه به تکنولوژی امروزه فقط از منابع هیدروترمال به جهت مصارف مستقیم و غیر مستقیم استفاده می شود. ]ُ[
کاربردهای انرژی زمین گرمایی:
بسته به میزان و شرایط انتقال گرما، فشار و عمق مخزن، انواع منابع هیدروترمال کم دما و پردما بوجود میاید که هر یک از آنها کاربرد خاص خود را دارد که در این بین بهترین راهنما نمودار لیندن میباشد.]ُ[اما به طور اختصار میتوان گفت منابع
