نکاتی برای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان

باتوجه به تجربه‌های که در قطعی برق داشتیم و درک کردیم که نبود این انرژی چه تاثیری بر عملکرد کاری و حرفه‌ای و همچنین کیفیت زندگی ما دارد، احتمالا به این فکر کرده‌اید که چگونه می‌توان در مصرف برق بهینه‌تر عمل کرد؟ در مورد سایر انرژی‌ها مانند گاز یا مایه حیات آب، هم ممکن است به فکر فرورفته باشید. در همین راستا در این مقاله قرار است تا به بررسی چند روش بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان بپردازیم.

در ابتدا پوسته ساختمان و راه‌های بالا بردن کارایی حرارتی پوسته ساختمان مورد بحث قرار گرفته است. سیستم‌های الکتریکی از جمله روشنایی، تجهیزات اداری و موتورها مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین در ادامه سیستم‌های HVAC و راه‌های معمول بهینه سازی آنها، کنترل‌های مدیریت انرژی نیز از جمله مواردی هستند که به آنها پرداخته شده است. مدیریت مصرف آب به لحاظ بهینه سازی مصرف انرژی نیز ارایه شده است.

سعی شده است تا موارد اعلامی برای مکان‌های مانند تاسیسات صنعی، مسکونی و تجاری راهگشا باشد. در عین حال باید توجه داشت که با پیشرفت تکنولوژی امکان جایگزینی روش‌های جدید نیز وجود دارد و نمیتوانیم یک پیشنهاد جامع و دارای تمام جزییات را در این مطلب پوشش دهیم. با لوگرانو همراه باشید.

» پوسته ساختمان

برای برخی ساختمان‌ها پوسته (مانند دیوارها، سقف‌ها، کف‌ها، پنجره‌ها و درها) می‌تواند بر روی میزان مصرف انرژی بسیار تاثیرگذار باشد. ممیز انرژی باید تمامی خصوصیات پوسته ساختمان را در گزارش خود لحاظ کند. در طول تحقیقات، گزارشی جامع شامل مصالح ساختمانی به کار رفته (به عنوان مثال میزان عایق‌بندی دیوارها، کف‌ها و سقف‌ها) سطح و تعداد اجزا پوسته ساختمان (به عنوان مثال نوع و تعداد قاب‌های پنجره‌ها باید ارایه گردد.

علاوه بر این باید توضیحاتی در مورد تعمیرات مورد نیاز و یا تغییرات و جایگزینی‌های انجام شده در حین تحقیق باید مورد توجه قرار گیرد.

برخی از روش‌های بهینه سازی مصرف انرژی جهت بالابردن کارآیی حرارتی پوسته ساختمان عبارتند از:

• اضافه کردن عایق حرارتی: برای سطوح ساختمانی که دارای عایق حرارتی نیست، این روش می‌تواند بسیار موثر باشد.
• تعویض پنجره‌ها: زمانی که پنجره‌ها بخش عمده‌ای از سطح خارجی ساختمان را در بر می‌گیرند، استفاده از پنجره‌های مطابق با استانداردهای بهینه سازی مصرف انرژی، می‌تواند در جهت مصرف انرژی و بالا بردن سطح آسایش داخلی بسیار کارآمد باشد.
• کاهش نشتی هوا: وقتی بار حاصل از نفوذ هوا به داخل قابل توجه باشد، بخشی از سطح پوسته ساختمان که باعث نشتی هوا می‌شود می‌تواند به وسیله تکنیک‌های ساده و کم هزینه‌ی هوابندی کاهش یابد.

ممیزی انرژی پوسته، به ویژه برای ساختمان‌های مسکونی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. باتوجه به اینکه میزان مصرف انرژی ساختمان‌های مسکونی با شرایط آب و هوایی تغییر می‌کند. انتقال حرارت به داخل و یا خارج از طریق هدایت مستقیم و یا نفوذ هوا به داخل یا خارج از طریق سطوح ساختمان بخش عمده‌ای از مصرف انرژی را (۵۰ درصد تا ۸۰ درصد‌) در برمی‌گیرد.

برای ساختمان‌های اداری و تجاری بالا بردن خصوصیات بهینه پوسته ساختمان چندان سودآور نیست. تعویض پنجره‌ها و اضافه نمودن عایق به دیوارها برای این گونه ساختمان‌ها بسیار پرهزینه است.

با مقالات جامع و معتبر تهویه مطبوع لوگرانو همراه باشید:

1. چیلر
2. کولر گازی
3. داکت اسپلیت
4. فن کویل

» سیستم‌های الکتریکی

برای بیشتر ساختمان‌های تجاری و تعداد زیادی از دستگاه‌های صنعتی هزینه‌های انرژی الکتریکی قسمت عمده صورت حساب ماهیانه را تشکیل می‌دهد. روشنایی، تجهیزات اداری و موتورها، سیستم‌های الکتریکی هستند که قسمت عمده‌ی مصرف انرژی را در ساختمان‌های تجاری و صنعتی شامل می‌شوند.

الف) روشنایی:

برای یک ساختمان اداری، روشنایی به طور متوسط ۴۰ درصد انرژی الکتریکی مصرفی کل را به خود اختصاص می‌دهد. روش‌های ساده و ارزان مختلفی برای ارتقاء بازده سیستم‌های روشنایی وجود دارد. برخی از این روش‌ها شامل استفاده از لامپ‌های کم مصرف، استفاده از لوازم منعکس کننده نور، رعایت حدود روشنایی مشخص شده در استانداردها ( عدم استفاده از ابزارآلات روشنایی اضافه و استفاده از کنترل های روشنایی می‌باشند.

بیشتر روش‌های فوق به ویژه برای ساختمان‌های اداری به لحاظ هزینه کارآیی لازم را دارا است و دوره‌ی برگشت سرمایه‌ای کمتر از یک سال دارند.

ب) تجهیزات اداری:

تجهیزات اداری که باعث رشد سریع میزان مصرف انرژی الکتریکی در ساختمان‌ها می‌گردند شامل رایانه‌ها، نمابرها، چاپگرها و دستگاه‌های تکثیر است. امروزه سازندگان بسیاری در جهت تولید تجهیزات اداری بهینه از نظر مصرف انرژی تلاش می‌کنند، به عنوان مثال کامپیوترهای با مصرف بهینه انرژی دارای یک سیستم کنترلی مخصوص جهت قطع انرژی ورودی به هنگام حالت انتظار و عدم استفاده هستند.

ج) موتورها:

انرژی مصرفی در موتورهای الکتریکی بخش قابل توجه‌ی از هزینه‌ها را در ساختمان‌های تجاری و صنعتی در برمی‌گیرد، روش‌های کاهش هزینه انرژی مصرفی موتور‌ها عبارتند از:

• کاهش ساعات کارکرد (خاموش کردن تجهیزات غیر ضروری)
• بهینه کردن عملکرد موتور
• استفاده از کنترل‌هایی برای افزایش راندمان موتور برابری خروجی موتور و نیاز سیستم
• به کارگیری موتورهای دور متغیر در فن‌های سانتریفیوژ و پمپ‌ها و نصب موتورهای مطابق با استانداردهای بهینه سازی انرژی

با کاهش میزان مصرف انرژی تجهیزات بار سرمایش فضا نیز تا حد قابل توجه‌ی کم می‌شود. این مساله به دلیل کاهش گرمای حاصل از تجهیزات در فضای تهویه شده است که باعث کاهش مصرف انرژی در ایجاد سرمایش می‌شود. کاهش انرژی مصرفی در فرآیند سرمایش به این روش باعث افزایش میزان انرژی حرارتی در هنگام گرمایش می‌شود که این مساله باید در تحلیل‌های اقتصادی بهینه سازی لحاظ گردد.

» سیستم های HVAC

انرژی مصرفی توسط سیستم‌های HAVC حدود ۴۰ درصد انرژی مصرفی کل در ساختمان‌های اداری و تجاری را شامل می‌شود. ممیز انرژی باید به چگونگی عملکرد هریک از اجزای سیستم‌های HAVC برای مشخص کردن کارآیی سیستم، زمان بندی عملکرد، کیفیت نگهداری و شیوه‌های کنترل اشراف کامل داشته باشد.

روش‌هایی جهت بهینه سازی مصرف انرژی در سیستم های HAVC عبارتند از:

الف) استفاده از ترموستات:

با توجه به دماهای مورد نیاز در هنگام گرمایش و سرمایش می توان بدین وسیله، دوره فعالیت سیستم HAVC را با توجه به حضور یا عدم حضور افراد، فعالیت یا عدم فعالیت تجهیزات مختلف، تنظیم نمود.

ب ) ارتقاء سیستم‌ها با هوادهی ثابت (CAV):

برای ساختمان‌های تجاری سیستم‌های با هوادهی متغیر (VAV) باید مورد استفاده قرار گیرند. لازم به ذکر است که سیستم VAV در جهت تکمیل سیستم CAV کارآیی مناسبی دارد.

• Constant Air Volume
• Variable Air Volume

ج) نصب سیستم‌های بازیاب حرارتی:

حرارت می‌تواند در برخی تجهیزات HVAC بازیابی شود. به عنوان مثال مبدل‌های حرارتی می‌توانند در جهت بازیاب حرارت از جریان هوای خروجی هواساز و اگزوز بویلر کاربرد داشته باشند.

د) ارتقاء سیستم‌های گرمایش مرکزی:

راندمان بویلرها می‌تواند به وسیله تنظیم نسبت هوا به سوخت برای احتراق کامل به میزان قابل توجه‌ی افزایش یابد، در ضمن نصب بویلرهای جدید مطابق با بهینه سازی انرژی به لحاظ اقتصادی در هنگام تعویض بویلرهای قدیمی بسیار مناسب است.

ه) ارتقاء سیستم‌های سرمایش مرکزی:

در حال حاضر انواع مختلفی از چیلرهای مطابق با بهینه سازی انرژی، با قابلیت کنترل آسان و دارای عملکرد مناسب وجود دارند. تقابل و تاثیرگذاری اجزای سیستم‌های سرمایش و گرمایش بر روی یکدیگر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به همین دلیل تجزیه و تحلیل کلی سیستم‌های HVAC در هنگام عملیات ارتقاء آنها به لحاظ بهینه سازی مصرف انرژی، ضروری است.

بهینه سازی مصرف انرژی یک سیستم سرمایش مرکزی (که ممکن است شامل چیلرها، پمپ‌ها و برج‌های خنک کن باشد) یک مثال ساده از بررسی کلی مصرف انرژی یک سیستم است.

» کنترل‌های مدیریت انرژی

با کاهش هزینه استفاده از تکنولوژی کامپیوتر، کنترل اتوماتیک سیستم‌های مصرف کننده‌ی انرژی در ساختمان‌های تجاری و صنعتی گسترش زیادی یافت. مدیریت انرژی و سیستم کنترل در جهت کنترل و کاهش انرژی مصرفی با استفاده از نظارت پیوسته بر تجهیزات گوناگون و چگونگی عملکرد آنها و انجام تنظیم‌های لازم طراحی می‌شوند.

به عنوان مثال EMCS (Energy Management and Control System) می‌تواند به صورت اتوماتیک دمای طرح داخل، سرعت فن، دمپرهای هواساز و سیستم‌های روشنایی را کنترل کند. اگر EMCS در ساختمان نصب گردد، تنظیم این سیستم برای عملکرد مناسب کنترلرها توصیه می‌گردد، برای نمونه سنسورها با توجه به دستورالعمل سازنده باید از مدت مشخصی کالیبره شوند. عدم کالیبره کردن سنسورها می‌تواند باعث افزایش بارهای گرمایی و سرمایی و کاهش آسایش ساکنین گردد.

» استفاده از تکنولوژی برای کاهش مصرف انرژی

درادامه برخی موارد که برگرفته از تکنولوژی و علوم جدید برای کاهش مصرف انرژی است را بیان کرده‌ایم.

• ✅ تکنولوژی‌های مربوط به پوسته ساختمان:

اخیرا چندین سیستم و مدل مختلف در جهت بهینه سازی مصرف انرژی در پوسته ساختمان و به ویژه پنجره‌ها معرفی شده‌اند که عبارتند از:

1. شیشه‌های مخصوص که می‌توانند انرژی دریافتی از خورشید و تاثیرات سایه را بهینه سازند‌.
2. شیشه‌های کروموژنیک که می توانند با توجه به دما و یا میزان نور خصوصیات خود را تغییر دهند (مشابه عینک‌هایی که در نور خورشید تیره می‌شوند)
3. استفاده از پنل‌های فوتوولتاییک که می‌توانند با جذب تشعشع خورشید تولید الکتریسیته کنند و در ضمن میزان حرارت ورودی به پوسته ساختمان را کاهش دهند (معمولا در سقف ها استفاده می شوند)

• ✅ تکنولوژی‌های لوله‌های نوری:

با توجه به این که فضاهای کنار پنجره‌ها به وسیله نور خورشید روشن می‌گردند، برای فضاهای داخلی همیشه معضل روشنایی وجود دارد. لوله‌های نوری که در سقف و یا دیوارها قرار گیرند، جهت روشنایی فضاهای داخلی کاربرد بسیار موثری دارند.

• ✅ سیستم‌های HVAC و کنترل‌ها:

استراتژی‌های گوناگونی برای ارتقاء مصرف انرژی در این بخش وجود دارند:

1. استفاده از تکنولوژی بازیاب حرارتی که می تواند ۵۰ درصد تا ۸۰ درصد انرژی مورد نیاز گرمایش را تامین کند.
2. سیستم‌های سرمایشی بر مبنای خشک کننده هم اکنون در دسترس هستند و برای ساختمان هایی با بارهای نهان بالا (مثل بیمارستان ها و استخرها) قابل استفاده هستند.
3. پمپ‌های زمین گرمایی که امکان استفاده از حرارت ذخیره شده در زمین برای تهویه‌ی فضاهای ساختمان را فراهم می‌سازند.
4.  سیستم‌های ذخیره انرژی حرارتی TES (Thermal Energy Storage) که میزان انرژی مصرفی برای گرمایش و سرمایش را در زمان اوج نیاز کاهش می‌دهند. استراتژی‌های کنترلی بهینه بسیاری در سال‌های اخیر در جهت کاهش هزینه‌های انرژی به وسیله سیستم‌های TES ارایه گردیده است.

• مدیریت هوشمند ساختمان BMS و تهویه مطبوع HVAC
• نگهداری از تجهیزات تهویه مطبوع در ساختمان اداری و مسکونی
• سیستم‌های کنترل تهویه بر حسب نیاز(DCV)
• نکات مهم در انتخاب داکت‌اسپلیت