چکیده

در سالهای اخیر رشد مصرف انرژی در جهان سالانه یک تا دو درصد و در ایران ۵ تا ۸ درصد بوده است. بهعبارتدیگر رشد مصرف انرژی در ایران ۵ برابر متوسط رشد مصرف در جهان میباشد. لازم به ذکر است حدود ۳۵ الی ۴۰ درصد از کل انرژی مصرفی در ایران در ارتباط با مصارف ساختمانی است. از سوی دیگر بهواسطه انتشار آلایندههای حاصل از احتراق، محدودیت و پیشبینی افزایش قیمتهای سوختهای فسیلی موجب گردیده است سیاستگذاران و برنامه ریزان بخش انرژی با انجام مطالعات ساختاری، سیاست بهینهسازی مصرف انرژی ساختمان را در رئوس برنامههای خود قرار دهند. نخستین گام جهت ارائه راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی، انجام ممیزی انرژی ساختمان میباشد. در این مقاله برخی از راهکارهای عملی برای حرکت به سمت صرفهجویی انرژی بررسی گردیده و تأثیر هر کدام از راهکارها نیز بر روی ساختمانی نمونه در اقلیم سمنان محاسبه گردیده است. در هر یک از راهکارها گواهینامه LEED بهمنظور استفاده حداکثری از نور خورشید برای تأمین روشنایی فضای داخل بررسیشده که در حالت بهینه با اعمال مؤثرترین راهکارها به صرفهجویی انرژی ۵۲ درصدی منجر شده است.

کلمات کلیدی: بهینه سازی مصرف انرژی،مبحث ۱۹، ممیزی انرژی، گواهینامه LEED، مدلسازی ساختمان

۱

.۱ مقدمه

مقررات ملی ساختمان مجموعهای است از ضوابط فنی، اجرایی و حقوقی لازم در طراحی، نظارت و اجرای عملیات ساختمانی اعم از تخریب، نوسازی توسعه بنا، تعمیر و مرمت اساسی، تغییر کاربری و بهرهبرداری از ساختمان که بهمنظور تأمین ایمنی، بهرهدهی مناسب، آسایش، بهداشت و صرفه اقتصادی فرد و جامعه وضع میگردد .[۱] تدوین مقررات و ضوابط فنی برای صرفهجویی در مصرف انرژی در ساختمانها در سال ۱۳۷۰ برای اولین بار در کشور با تدوین ضوابط فنی برای پوسته ساختمان (به نام مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان) آغاز شده و در اواخر دهه ۷۰ با انتشار راهنمای مبحث ۱۹ مهمترین رخداد در این زمینه روی داد .[۲] مبحث ۱۹ بهمنظور طراحی بهینه و جلوگیری از اتلاف انرژی در ساختمان وضع گردیده است. مطابق با ماده ۳۳ قانون نظاممهندسی کشور مسئولیت نظارت عالیه بر اجرای ضوابط و مقررات ملی ساختمان در طراحی و اجرای تمامی ساختمانها بر عهده وزارت مسکن و شهرسازی است. وزارت مسکن بر مبنای این ماده اقدام به انتشار مقررات ملی در بیست مبحث نموده است که مبحث ۱۹ آن مربوط به صرفهجویی در مصرف انرژی در ساختمان میباشد که اجرای آن در ساختمانهای کشور الزامی گردید .[۳]

انرژی در حیات اقتصاد صنعتی جوامع، نقش زیربنایی را ایفا میکند، به این معنا که هرگاه انرژی به مقدار کافی و بهموقع در دسترس باشد توسعه اقتصادی نیز میسر خواهد بود. نگاهی به معضلات گذشته نشان میدهد که همواره رقابتهای بزرگی در سطح جهانی بر سر تصاحب انرژی وجود داشته است چراکه امنیت ملی و پایداری نظامهای حکومتی تا حد زیادی درگرو دسترسی به این منابع است. خوشبختانه ایران ازنظر دارا بودن منابع و ذخایر متنوع انرژی از ثروتمندترین کشورهای جهان بهحساب میآید. این منابع در کشور ما باقیمتهایی بهمراتب نازلتر از سایر کشورها و با سهولت بیشتری به مصرفکننده عرضه میشود. اما میزان مصرف و اتلاف انرژی بهمراتب بالاتر از کشورهای صنعتی است و وضعیت مصرف انرژی در کشور ما با اصول مربوط به ارتقاء بهرهوری و بازدهی انرژی در جهان، مغایرت دارد. در ادامه به بررسی وضعیت موجود تولید و مصرف انرژی در منطقه و کشور پرداخته و ضرورت انجام ممیزی انرژی در راستای بهینهسازی مصرف تشریح میگردد.

با توجه به نکات بیانشده و از طرفی تصمیم صحیح دولت مبنی بر حذف یارانههای انرژی ضرورت بهینهسازی مصرف انرژی را در صنایع و ساختمانهای کشور واضح میگردد. لازم به ذکر است که تنها تابع هدف بهینهسازی مصرف انرژی کاهش هزینههای حاملهای انرژی نمیباشد بلکه تأمین فضای استاندارد نیز از پارامترهای مؤثر در بهینهسازی مصرف نیز میباشد. لذا بهینهسازی مصرف انرژی نیازمند شناسایی حالت استاندارد برای محیط موردنظر میباشد. هدف اصلی دراین تحقیق طراحی, بررسی عملکرد وبهینه سازی یک ساختمان با مصرف انرژی پایین در شرایط اقلیم سمنان میباشد. که در نتیجه بتوانیم این ساختمان را الگویی برای استفاده ازمعیارهای مصرف بهینه سازی انرژی آن برای ساخت ساختمان های دیگر قراردهیم.

.۲ نقش طراحی معماری ساختمان در کاهش مصرف انرژی مطابق مبحث ۱۹

طراحی معماری ساختمان باید حتیالامکان همساز با اقلیم باشد، بهنحویکه از شرایط مطلوب طبیعی، حداکثر استفاده به عمل آید و در ضمن ساختمان در برابر شرایط نامطلوب اقلیمی محافظت گردیده تا مقدار انرژی موردنیاز برای تأمین گرمایش و سرمایش به حداقل رسیده و بخشی از آن از طریق منابع طبیعی تأمین گردد. بهاینترتیب شرایط آسایش و رفاه ساکنین به نحو مطلوبتری در داخل فضای معماری تأمین میشود .[۱]

در اقلیم گرم و خشک, زمستان بسیار سرد و تابستان بسیار گرم است, لذا ساختمان باید جهت مقابله با هر دو معضل طراحی شود. وزش باد نامطلوب و پر گردوغبار از سمت کویر و یا مناطق خشک, دیگر معضل اقلیمی در این منطقه است.

۲

نکات معماری اقلیم گرم و خشک
❖ شفاف نموده سطح جنوبی ساختمان

❖ اجازه نفوذ آفتاب مایل زمستان به داخل بنا

❖ طراحی ساختمان رو به باد مناسب تابستان

❖ استفاده از پنجره آفتابی, گلخانه و دیوار حرارتی در قسمت جنوبی ساختمان

❖ تأمین بخشی از حرارت ساختمان توسط خورشید

❖ عایقبندی پوسته خارج بنا,خصوصاً بام ساختمان

❖ سایهبان با عمق مناسب بر بالای پنجره است بهنحویکه سایبان مانع تابش عمودی آفتاب در تابستان میشود, ولی آفتاب مایل زمستان به داخل بنا تابش میکند.

نخستین گام جهت ارائه راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی، انجام ممیزی انرژی ساختمان میباشد. ممیزی انرژی ساختمان کمک میکند تا پتانسیلهای کاهش مصرف انرژی و علل اصلی افزایش مصرف انرژی در ساختمانها تعیین و راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در مجموعه ارائه شود. بدین منظور، مصارف انرژی در ساختمان ازنظر کمی و کیفی موردبررسی و اندازهگیری قرارگرفته و راهکارهای کاهش مصرف انرژی ساختمان ارائه میشود. در راستای انجام ممیزی انرژی ساختمان، نیاز به شناسایی حوزههای مصرف آن میباشد.
.۳ راهکارهای عملیاتی بهمنظور بهینهسازی مصرف و مدیریت انرژی با توجه به مبحث ۱۹
-۱-۳ عایقکاری حرارتی پوسته خارجی

ساختمان بهواسطه نوع مصالح مصرفی و گونگی قرارگیری اجزاء پوسته خارجی میتواند دمای داخل خود را تا مدتی حفظ نماید به دلیل اینکه همواره ساختمان با محیط اطراف خود مشغول تبادل دمایی است در تابستان گرمای بیرون از طریق سقف، دیوارها و پنجرهها به داخل ساختمان نفوذ میکند و در زمستان هوای داخل ساختمان که با صرف هزینه و مصرف سوخت گرم گردیده است از طریق پنجرهها و سقف و کف با بیرون تبادل حرارتی نموده و فضای داخل سرد میشود و ما دوباره باید برای گرم کردن آن سوخت مصرف کنیم. اقدامات بهینهسازی سعی بر آن دارند که این تبادل گرمایی بین فضای کنترلشده داخل ساختمان و فضای بیرون را به حداقل برسانند.
-۲-۳پنجرهها

حدود % ۴۰ از اتلاف انرژی از طریق پنجرهها صورت میگیرد دلیل آنست که تبادل حرارتی بین قاب پنجره و شیشه با فضای بیرون صورت میگیرد. برای رفع این مشکل با استفاده از شیشههای دوجداره تبادل حرارتی از طریق شیشه به حداقل ممکن خواهد رسید. برای کاهش تبادل حرارتی از طریق قاب پنجره دو راهحل وجود دارد:
• استفاده از قاب پنجره که ضریب حرارتی بسیار پائینی دارد (مانند قابهای پیویسی)
• استفاده از نوعی قاب که بخش درونی و خارجی آن بهوسیله یک عایق حرارتی از یکدیگر جداشدهاند