بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه مفهوم ساختمان انرژی صفر در جوامع علمی شناخته شده و گسترش یافته است. اتحادیه اروپا برای سال 2050 اهداف بلند مدت نظر گرفته است. به منظور کاهش انتشار GHG خانگی از سال 1990 الی 2050 به میزان 80 تا 95 درصد، بخش ساختمانی باید مورد بازسازی عمیق قرار بگیرد. بنابراین تمایل به طراحی و راه حلهای تکنیکالی جهت دست یابی ساختمان به انرژی صفر زیاد شده است. این مقاله به بررسی چند تکنولوژی سازنده یا سیستم های تولید انرژی که در ساخت همچنین ساختمانهایی با قابلیت ذخیره سازی انرژی می پردازد که سعی در دستیابی به انرژی صفر دارند.
کلمات کلیدی: . ساختمان انرژی صفر، عملکرد انرژی، ذخیره سازی انرژی
.1 مقدمه
بنابر اظهار - EPBD1 - کشورهای عضو باید تمام ساختمانهای نوساز خود را تا 31 دسامبر 2020 از نوع ساختمان انرژی نزدیک صفر - - NZEB2 نمایند. [1] کشورهای عضو باید برای افزایش تعداد ساختمان انرژی صفر و تعریف این مفهوم در عمل، برنامه های ملی تدوین کنند. علاوه بر این کشورهای عضو بایستی سیاست های شامل و تعاریف ملی و معیارهای اجبار به با بازسازی ساختمان ها با هدف انرژی صفر را با جزئیات شرح دهند. متعاقباً هدف ساخت ساختمان انرژی صفر از ساختمانهای جدید یا موجود، یک اولویت ضروری برای معماران و محققان چند رشته ای مرتبط با مهندسی معماری و فیزیک ساختمان شده است. .[2] نظریه ساختمان انرژی صفر به ساختمانی با مصرف سالیانه صفر از شبکه اشاره می کند. این نظریه شامل ساختمانهایی می شود که می توانند تمام نیازهای انرژی مورد نیازشان را از طریق منابع تجدید پذیر، دسترسی محلی، غیر آلوده با هزینه کم برآورده سازند..[3] هدف از یک ساختمان انرژی صفر تنها به حداقل رساندن مصرف انرژی ساختمان با تکنیکهای گذشته، بلکه متعادل ساختن بهره وری از نیازهای انرژی سیستم های تولید از محل منابع تجدید پذیر - فتوولتاییک، انرژی خورشیدی، توربین بادی کوچک - [5][4] است. بنابراین ساختمان های انرژی صفر ، ساختمانهایی متصل به هر نوع تاسیسات زیر بنایی انرژی هستند که با آن انرژی را مبادله یا تبدیل می کنند. ارتباط با یک تاسیسات زیربنایی انرژی، موضوع رابطه شبکه با ساختمان و مسئله توازن بین انرژی وارده و صادره را تعریف می کند. شکل - - 1 ارتباط بین ساختمان و شبکه های انرژی را ترسیم می کند. [7]
شکل - : - 1 تبادل انرژی بین ساختمان انرژی صفر و شبکه
مصارف انرژی که بایستی در ارزیابی عملکرد انرژی ساختمان مورد بررسی قرار گیرد، آنهایی هستند که با گرمایش - H - ، سرمایش - - C، تولید آبگرم - - W، تهویه - - V و روشنایی ارتباط دارند. در نتیجه فرمول زیر بدست می آید: نتیجه معادله - 1 - بر اساس محور قراردان ساختمان های انرژی صفر،تقریباً صفر خواهد بود.مسئله مهم دیگر، امکان سنجی اقتصادی ساختمان انرژی صفر می باشد. آخرین گزارش از کمیته اروپا نشان می دهد که با توجه به آب و هوای معتدل و تشعشع خورشید در اروپای جنوبی، هزینه ساخت ساختمان انرژی صفر را با توجه به هزینه 30 ساله جهانی انرژی برابر و حتی کمتر از ساختمانهای معمولی است. [8] این مقاله چند راهکار که ساخت ساختمان انرژی صفر با حداقل هزینه را ممکن می سازد، شرح می دهد. دو اقدام هدفمند ارزیابی شدند: اولی مربوط به عملکرد انرژی پوشش ساختمان و بعدی مربوط به تکنیکهای سیستم های گرمایشی و سرمایشی می باشد. علاوه بر آن تا آنجا که ممکن بود افزایش بهره برداری از مصرف انرژی تجدید پذیر مورد تحلیل قرار گرفته و با توجه اینکه از لحاظ اقتصادی به صرفه ترین است، اعتبار سنجی شده است.
.2 راه حلهای طراحی برای افزایش بهره وری انرژی ساختمان
تکنیک های سازنده ای که اغلب برای افزایش راندمان انرژی ساختمانها بکار می روند، شامل سیستم های عایق بندی دیواره خارجی و کاهش پلهای حرارتی، پنجره های با قابلیت بازتابش نور و قابلیت تشعشع کم، نماهای تهویه دار، سقف سبز و امثالهم می باشند. که به اختصار در زیر مورد بررسی قرار می گیرند: .2,1 عناصر عایق بندی حرارتی : عایق بندی حرارتی قسمت خارجی پوشش ساختمان، اتلاف حرارت گرما را در هر دو نما و پل حرارتی سازه کاهش می دهد. به هر حال درجه عایق بندی حرارتی بایستی دقیق انتخاب می شود. زیرا در صورت افزایش بیش از حد عایق بندی می تواند ریسک گرمای بیش حد را در طول فصول گرم بالا ببرد. پلهای حرارتی بالکن ها و پشت بام ها می تواند با استفاده از عناصر خاص عایقی که قادر به تجزیه حرارت هستند، اطلاح شوند. در خصوص قطعات بالکن و پایه های سقف، با استفاده از اتصالات مخصوص حرارتی با راندمان حرارت بالا از پلهای حرارتی پرهیز می شود.[9]
این اتصالات از یک ماژول تحت فشار ساخته شده از میکرو فیبر سیمان با بهره وری بالا که به میله های فولادی ضد زنگ و عایق شده با فوم فشرده ی پولی استر متصل است، تشکیل شده اند. .2,2 پنجره های قابلیت بازتابش نور و قابلیت تشعشع کم : سطوح شیشه ای مات اتلاف گرما در زمستان را کنترل کرده و گرمای کسب شده در طی تابستان را کاهش می دهند. علاوه بر این این سطوح بایستی یک روشنی خوب و کافی از نور طبیعی را تضمین کند. بنابراین اولین قدم انتخاب ابعاد پنجره ها در هر جهت با در نظر گرفتن تناسب انرژی شیشه است. - انرژی مورد نیاز برای گرمایش، روشنایی و خنک سازی اتاق - شیشه با عایق بندی حرارتی تقویت شده با پوشش قابلیت تشعشع کم - low-E1 - بکار رفته در سطوح داخلی، اتلاف حرارت را کاهش می دهد. پوشش بازتابی منجر به کاهش تشعشعات خورشیدی در سطح نزدیک به مادون قرمز بدون تداخل با عبور نور - % - 77 می شود. به علاوه سطوح شیشه ای می تواند برای عایق سیستم فتوولتاییک کار رود..[10] جدول 1 ویژگی های پنجره هایی که در ساختمان مورد نظر بکار رفته اند را نشان می دهد.
.2,3 نماهای تهویه دار: نمای تهویه دار2 یک عبارت مرسوم با معنی یک روش ظاهری است که مستلزم استحکام صفحات روی یک قاب فرعی است که روی نمای ساختمان متصل شده و شکاف عریض انقطاع پیوستگی زیر بنای دیوار را مخفی و گردش جریان هوا را ممکن می سازد. این کار با استفاده از سایه دیوار بیرونی، جهت کاهش برخورد تشعشع خورشید و تهویه طبیعی مجرای هوا توسط اثر شناوری هوا بدست می آید. مطالعات کتابخانه ای نشان می دهد که به این طریق حدود 50 درصد بار سرمایشی کاهش می یابد..[12][11] جدول - 2 - خصوصیات نماهای تهویه دار را نشان می دهد.
