بخشی از مقاله
چکیده
مناطقی با آب و هواي خشک مانند ایران داراي محدودیتهاي آبی شدیدي میباشند، استفاده ي مؤثر از آب و حفظ آن به هر طریق ممکن، اهمیت بسیاري دارد. هدف اصلی این تحقیق بهینه سازي استفاده چند منظوره از آب در ساختمانهاي بلند مرتبه وتشویق سازندگان برجهاو خصوصاً ساختمانهاي سبز و حاوي فضاي سبز جهت اجرا و پیاده سازي سیستمهاي بهینه سازي مصرف آب در پروژههاي خود میباشد. یکی از راههاي بهینه سازي آب مورد نیاز، استفاده از آب خاکستري و آب باران به عنوان آب جایگزین در برخی از مصارف است.این راهکار نیاز به صرف هزینه هایی براي بخش هاي مختلفی همچون پمپ و تصفیه آب دارد. انرژي تولیدي از جریان آب جمع آوري شده در ارتفاع مشخصی در ساختمانهاي بلند و تبدیل این انرژي به انرژي الکتریسیته با استفاده از یک توربین مناسب و یک ژنراتور هزینه هايتامین برقیک سیستم آب یاري وتصفیه را کمتر خواهد کرد.در این تحقیق با بررسی نمونه اي برج سبز کوثر واقع در شهر مشهدمیزان انرژي تولید شده از یک توربین پلتون که حجم متوسط 20/5 متر مکعبآب از آن عبور کرده 2/7کیلووات/روزخواهد بود. این انرژي با بکارگیري یک منبع پاك بدست خواهد آمدو قابلیت راه اندازي یک پمپ با قدرت 0/75کیلووات را براي مدت سه ساعتو نیمدر روز دارا خواهد بود.
واژههاي کلیدي:آب خاکستري، آب باران، ساختمان هاي بلند مرتبه، ساختمان سبز،انرژي پایدار
-1 مقدمه
در مناطقی با آب و هواي خشک مانند ایران که محدودیت منابع آب دارند، استفاده ي مؤثر از آب و حفظ واستفاده از آن به هر طریق ممکن، اهمیت زیادي دارد. در این تحقیق سعی بر استفاده صحیح از آب و پساب در راستاي آبیاري فضاي سبز و بهینه کردن مصرف انرژي در ساختمانهاي بلند مرتبه و در نتیجه بهینه سازي مصرف آب وانرژي در ساختمانهاي بلند مرتبه شده است.یکی از راههاي بهینه سازي آب در ساختمانها ، استفاده از آب خاکستري به عنوانآب جایگزین در برخی از مصارف میباشد. آب خاکستري مجموعهاي از فاضلابهاي ظرفشویی، دستشویی و حمام است که با جدا سازي آن از فاضلاب توالتها مرسوم به آب سیاه قابل استفاده در مصارف گوناگونی میباشد.
میزان آب مورد نیاز براي بخشهاي شرب، پختوپز، استحمام و .... مقدار ناچیزي از مصرف کل ما یحتاج مصرف کنندگان خانگی و شهري را شامل میشود. این در حالی است که سایر مصارف غیر شرب که بخش عمده از مصارف خانگی را در بر میگیرد - مثل آب مورد نیاز براي آبیاري فضاي سبز، خنک کردن ساختمان، نظافت و... - میتواند از آب با کیفیت پایینتري براي مشترکین تامین گردد .[1]در ساختمانهاي بلند مرتبه امکان بهره گیري و استفاده از این آب براي تولید انرژي الکتریسیته نیز وجود دارد، این انرژي بسته به میزان آب مصرف شده و ارتفاع ساختمان ممکن است در بخشهاي مشاع ساختمان و همچنین براي خنثی کردن انرژي مصرف شده در تصفیه و پمپهاي مورد استفاده در آبیاري فضاهاي سبز مورد استفاده قرار گیرد.هدف اصلی این مقاله کمک در استفاده بهینه از آب و انرژي با تولید انرژي پاك از آبهاي خاکستري جاري از طبقات فوقانی به سمت زمین در یک ساختمان بلند می باشد.
-2 استفاده مجدد از فاضلاب
فاضلاب هاي تصفیه شده و آبهاي بازیافتیعملاً منابع آبی هستند که به راحتی و بدون صرف هزینه هاي زیاد در دسترس جوامعقرار دارد.
1-2 انواع فاضلاب
فاضلاب تولید شده در هر خانه شامل دو نوع میباشد که میتواند تصفیه شده و براي مصارف مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
1-1-2 آب سیاه
به آبی که با فاضلاب توالت مخلوط شده باشد آب سیاه گفته میشود. این آب به تصفیه بیولوژیکی و شیمیایی و عفونت زدایی قبل از استفاده مجدد نیازمند است. براي خانوادههاي تک خانوار تصفیه آب سیاه تنها براي استفاده مجدد در فضاي بیرون خانه مناسب بوده ولی حتی بعد از تصفیه در محلوعفونتزدایی، براي استفاده مجدد داخلی مناسب نمیباشد .[2]
2-1-2 آب خاکستري
ویرایش سال 2000 آیین نامه UPC١ آب خاکستري را بدین صورت تعریف میکند: " فاضلاب خانگی تصفیه نشده که با پسابهاي توالت تماسی نداشته باشد". آب خاکستري مجموعهاي از فاضلابهاي ظرفشویی، دستشویی و حمام میباشد و میتوان با ایجاد ساز و کاري جدید، براي آبیاري فضاهاي سبز مجتمعها مورد استفاده قرار گیرد. استفاده مجدد از آب خاکستري باعث کاهش مصرف آبهاي سطحی و زیر زمینی میشود. در این راستا میتوان با پیشبینی دستور العملهایی براي ساختمانهاي جدید الاحداث، امکان این نحوه صرفه-جویی را مهیا نمود. آب خاکستري حمام، ظرفشویی و لباسشوییتقریباً 50 تا 80 درصد فاضلاب شهري را تشکیل میدهد. میتوان از این آب بعد از تصفیه اولیه بعلاوه آبیاري فضاي سبز ساختمان در مصارف داخلی همچون فلش تانک استفاده کرد .[3]
-3 آب باران
در بسیاري از کشورهاي جهان، در مناطقی که منابع آب از نظر کیفی به مقدار کافی جهت مصرف ساکنان موجود نباشد، آب باران به عنوان یک منبع جایگزین مورد استفاده قرار میگیرد. با جمع آوري آب باران می توان نیاز آبی ساکنان را تا حدي تأمین کرد. استفاده از سیستم سطوح آبگیر پشت بام ساختمانهاي مسکونی این امکان را می دهد تا با جمع آوري آب باران در هنگام بارندگی ها، بخشی از نیاز آبیساکنان ساختمانهاي مسکونی تأمین شود و هزینه هاي تأمین آب براي شستشوي فضاهاي باز، سرویس هاي بهداشتی، آبیاري باغچه منازل و مانند آن، کاهش یابد.با توجه به اطلاعات بارندگی 35 ساله شهر مشهد، ماههاي آذر، دي ، بهمن، اسفند، فروردین و اردیبهشت داراي بیشترین مقدار بارندگی در طول سال میباشندکه متوسط 35 ساله بارندگی در این ماهها به ترتیب 22، 27، 36، 48، 46 و 32 میلی متر میباشد. در میان سالهاي مختلف سالهاي 1360 و 1378 با 449 و 139 میلی متر بارندگی به ترتیب پر بارانترین و کم بارانترین سالها در این 35 سال بودهاند و متوسط بارندگی این شهر 249 میلی متر در سال میباشد.[5]
1-3 سیستم سطوح آبگیر پشت بام ساختمان هاي مسکونی
در این روش، ابتدا آب باران از سطح پشت بام به سمت مخزن ذخیره آب هدایت می شود. سیستم سطوح آبگیر پشت بام ساختمانهاي مسکونی بر اساس آمار بارندگی منطقه، درصد تأمین نیاز آب غیر شرب ساکنان، مقدار مساحت استحصال آب باران و توجیهات اقتصادي سیستم، طراحی می شوند و این امر باعث می شود تا کارایی این نوع سیستم ها در شهرها افزایش یابد و از آب باران براي مصارف آبی ساکنان ساختمان هاي مسکونی به بهترین نحو در شهرها مورد استفاده قرار گیرد.
-4 مواد و روشها
در این مقاله سعی بر این گردیده تا علاوه بر استفاده از آب باران وآب خاکستري در آبیاري فضاي سبز ساختمان به بررسی استحصال انرژي الکتریسیته از این دو منبع آبی پرداخته شود، در این راستا میانگین 35 ساله سازمان هواشناسی استان خراسان رضوي - سالهاي - 1394-1360 مورد استفاده قرار گرفت - شکل - 1 و پتانسیل جمع آوري آب باران از پشت بام ساختمانها با استفاده از رابطه - 1 - محاسبه گردید:در فرمول مذکور P آب باران برداشت شده بر حسب متر مکعب، A سطح برداشت بر حسب متر مربع، R متوسط بارندگی بر حسب متر، C ضریب روان آب میباشد که
