بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه به خاطر چالش تولید انرژی و افزایش مصرف و هزینههای آن کشورمان را به فکر چارهاندیشی برای کاهش مصرف این کالای گرانبها انداخته است. بخش ساختمان بیش از یکسوم انرژی مصرفی کشور را به خود اختصاص داده است . ازاینرو با بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمان با اجرای مبحث 19مقررات ملی ساختمان بیشک هزینههای انرژی کشور بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد. در این پژوهش ابتدا بابیان برخی از چالشهای بخش انرژی سعی داریم تا روشهایی کاربردی برای کاهش مصرف انرژی در ادارات و ساختمانها مسکونی و آموزشی ارائه نماییم.
کاهش مصارف انرژی در این ساختمانها از طریق دو راهکار فعال و غیرفعال موردبررسی قرارگرفته است همچنین بهصورت عملی نیز بررسیهایی روی تعدادی از ساختمانهای اداری و مسکونی ازجمله بیمارستان 126 تخت خوابی امام خمینی شهرستان اسفراین صورت گرفته که اقدامات اصلاحی را با توجه به هزینه به سه گروه بدون هزینه ،کمهزینه و اقدامات پرهزینه تقسیم نموده و مزایا و معایب هر گروه و همچنین زمان بازگشت سرمایه در مواردی ذکر خواهد شد و درنهایت مقادیر صرفهجوئی انرژی متناظر با اجرای هر یک از اقدامات بهینهسازی انرژی را محاسبه مینماییم .
مقدمه
مصرف انرژی در دنیا و ایران به دلیل افزایش جمعیت و افزایش تقاضای انرژی رو به فزونی دارد. مصرف بیرویه انرژی نگرانیهای اساسی را در خصوص ذخایر انرژی ایجاد نموده است که فرسودگی منابع و بروز آثار مخرب زیستمحیطی ازجمله آنها است. گزارشها آژانس بینالمللی انرژی رشد میانگین سالیانه مصرف انرژی %2 و رشد میانگین سالیانه %1/8 برای تولید گاز دیاکسید کربن در دو دهه اخیر و ادامه رشد را در هر دو زمینه با نرخ 3/2 درصد برای ایران تا سال 2020 نشان میدهد. همچنین وضعیت ایران در شاخص شدت انرژی بهعنوان یکی از شاخصهای توسعهیافتگیاصلاً مناسب نیست و متأسفانه بر اساس آمار و ارقام، میانگین مصرف انرژی در ایران حدود 4 برابر استاندارهای جهانی است.
هزینه مصرف انرژی در ایران معادل دو برابر بودجه سالانه کل آن بوده و ایران سیزدهمین کشور پرمصرف انرژی در جهان است.بر اساس اعلام موسسه مطالعات بینالمللی انرژی، پتانسیل کاهش مصرف انرژی تا حدود 47 درصد مصرف کنونی وجود دارد.اطلاعات ارائهشده در ترازنامه انرژی سال 1390 ایران از سوی وزارت نیرو بیانگر سهم % 40 ساختمانهای اداری، تجاری و مسکونی در کل مصرف انرژی هست که در آن گاز طبیعی با سهم %74 بیشترین سهم از مصرف انرژی را دارا بوده و فرآوردههای نفتی با %13 و انرژی الکتریکی با %12 در رتبههای بعدی قرار دارند. سیستم تهویه و روشنایی در ساختمانهای اداری بیشترین میزان مصرف انرژی را به خود اختصاص میدهند بهنحویکه مجموع انرژی مصرفی آنها حدود 70 درصد انرژی مصرفی ساختمانهای اداری را شامل میشود.
در سند چشمانداز 20 ساله کشور اهدافی در جهت کاهش مصرف انرژی ساختمانها در کشور ترسیمشده است. بر طبق این سند میزان مصرف انرژی در ایران در سال 2030 باید در حدود 50 درصد مقدار کنونی کاهش یابد.در عصر حاضر انرژی یکی از مهمترین شاخصهای اقتصادی و تأمین آن از ابزارهای سیاسی دولتها است. با توجه به محدودیت منابع انرژی،هزینههای استخراج بهرهبرداری و افزایش ناگهانی بهای انرژی در سال 1973 کشورهای اروپائی و توسعهیافته صنعتی اقدام به اجرای فعالیتهای صرفهجویانِ و تدوین قانون جامع انرژی اروپا نمودند.
شناخت پایانپذیر بودن ذخایر انرژی فسیلی،رشد بالای مصرف سالانه انواع انرژی در ایران، وابستگی شدید اقتصادی به فروش نفت و افزایش سطح آلایندههای زیستمحیطی سبب گردید تا از سال 1375 برنامهریزی گستردهای در کشور باهدف منطقی کردن مصرف انرژی در همه بخشها صورت پذیرد. عدم کارایی فنی و اقتصادی مصرف انرژی و هدر رفتن قریب به یکسوم از کل انرژی و مشکلات فزاینده زیستمحیطی ناشی از آن،ضرورت مدیریت مصرف انرژی و بالا بردن بازده بهرهوری انرژی را در کشورمان بیشازپیش آشکار ساخت.با تأسیس سازمان بهرهوری انرژی - سا با - در فروردین 1375اقدامات اساسی در محورهای اصلی آموزش و آگاهسازی،مدیریت انرژی و بازیافت انرژی در صنایع و کشور آغاز گردید.
در یک پژوهش بانام »بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمانهای آموزشی « در سال1394 میزان تلفات انرژی مشخص و سرانه مصرف آن به ازای هر دانشجو در سال معین گردید . در این مقاله مصرف سرانه انرژی در ساختمانهای آموزشی به ازای هر دانشجو 3036 کیلوکالری در ساعت تعیین گردید که با اعمال راهکارهای مدیریت انرژی میتوان آن را به 1633 کیلوکالری در ساعت کاهش داد.چنانچه راهکارهای ارائهشده در مبحث 19 از مقررات ملی ساختمان در فرایند ساخت رعایت شود این میزان تا حد 1190 کیلوکالری در ساعت تقلیل مییابد.
در این تحقیق بیشتر به اندازهگیری سرانه مصرف انرژی به ازای هر دانشجو و ارائه راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی برای ساختمانهای آموزشی موجود در دانشگاه پرداخته شد و برای ساختمانهای در حال ساخت یا در حال طراحی هیچ راهکاری ارائه نگردید. همچنین به راهکارهای غیرفعال و استفاده از انرژیهای تجدید پذیر در این پژوهشها اشارهای نگردید.در اوایل دهه 1980 میلادی مباحث ساختمانهای هوشمند و مسائل مرتبط با آن،مطرح شد. در سال 1984 مجله نیوروک تایمز مقالهای را در این خصوص به چاپ رساند و بیان کرد که طراحان ساختمان دست به طراحی نسل تازهای از سازهها زدهاند کهتقریباً میتواندکاملاً هوشمند عمل کنند. این ساختمانها را ساختمانهای هوشمند نامیدند. این فرایند شامل دو تکنولوژی مدیریت ساختمان و تکنولوژی مخابرات است.
پیشرفتهای عمده صنعت مخابرات آمریکا و ورود رایانههای شخصی دو تحول بنیادی در این صنعت بوده است. در دهههای بعد نیز توسعه فنّاوری سبب تغییرات جدیدی در برخی از قسمتهای ساختمان مانند:الگوهای سیمکشی، سیستمهای صوتی و تصویری، کنترلهای دیجیتال مستقیم جانمایی تجهیزات شبکه ، سیستمهای ویدئوئی و... گردید. ازاینرو در سال 1994 قوانین و استاندارد راهنما برای ساخت ساختمان در قالب - - Master Format در 16 مبحث انتشار پیدا کند که در نسخه نخست بحث بالا خیلی موردتوجه واقع نشد،اما پس از مدتی مبحث 17صرفاً جهت این مبحث منتشر گردید.
ساختمان هوشمند شامل نصب و استفاده از سیستمهای مبتنی برفنّاوری پیشرفته و تجمیع شده در کنار یکدیگر است که از طریق یک شبکه هوشمند دربرگیرنده سیستمهای اتوماسیون ساختمان، امنیتی و حفاظتی ، مخابرات و مدیریت منابع ساختمان میشود. در ساختمانهای هوشمند صاحبان و ساکنان امکان مدیریت بهتر و مناسبتری را میدهد. در ساختمانهای هوشمند بخش اصلی در بحث مصرف بهینه انرژی،و پایداری شبکههای هوشمند برق هست. سیستمهای اتوماسیون ساختمان همانند سیستمهای کنترل مدیریت سامانههای تهویه مطبوع ، کنترل روشنایی، مدیریت مصرف انرژی و سیستمهای اندازهگیری نقش مهمی در بهینهسازی مصرف انرژی ساختمان دارد.
از مباحث وابسته به این تکنیک میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- زیرساخت مجموعه
- سیستمهای کنترل روشنایی و گرمایش و سرمایش
- سیستمهای مدیریت انرژی الکتریکی
