صرفه جویی در مصرف انرژی

صرفه جویی انرژی و مصرف بهینه انرژی

صرفه جویی در مصرف انرژی Reduce energy consumption و بهینه مصرف کردن انرژی امروزه به عنوان یک اصل پذیرفته شده در ساختمان سازی مدرن امری الزامی است. مصرف انرژی و هزینه های مربوطه در هنگام بهره برداری از ساختمان ایجاب میکند جدا از لزوم اقتصادی بودن خرید مصالح با در نظر گیری قیمت مصالح ساختمانی و شیوه های ساخت و طراحی بایستی تدابیر لازم به منظور کاهش مصرف انرژی در حین بهره برداری صورت گیرد. اگرچه ممکن است تا حدودی هزینه ساخت و قیمت تمام شده را افزایش دهد ولی در دراز مدت و حتی چند سال اولیه بهره برداری هزینه اولیه اضافه را به صرفه جویی لازم می توان تبدیل نمود و موجبات آسایش و صرفه اقتصادی را فراهم کرد. انواع انرژی مصرفی در ساختمان عمدتاً شامل کلیه موارد مصرف انرژی در ساختمان از صوت، الکتریسیته و حرارت از جمله انرژی های مورد استفاده در ساختمان است. ولی از جنبه بهره برداری ساختمانی عمده ترین مواد کاربرد انرژی شامل گرمایش و سرمایش، هوا، تهویه، روشنایی، امور صوتی تصویری و مخابراتی و ماشین های خانگی میشود. روش های صرفه جویی در مصرف انرژی بر دو پایه استوار است که عبارتند از : ۱- استفاده حداکثری از انرژی مصرفی از طریق انتخاب سیستم های کم مصرف تر و پر بازده در طراحی و اجرا تاسیسات برقی و مکانیکی مناسبی که به اختلاف انرژی گرما و سرما در آن ها به حداقل رسیده باشد. ۲- رعایت ضوابط در طراحی و اجرای ساختمان همراه با انتخاب مصالح مناسب که بتواند نیاز به گرمایش سرمایش را کاهش داده و از هدر رفتن گرما و سرمای حاصل از مصرف انرژی جلوگیری کند قابل توجه آنکه مجموعه مقررات ملی ساختمان در مورد بحث اول دستورالعمل در زمینه طراحی سیستم ها و اجرای اصولی ارائه کرده است و در مورد بحث دوم مجموعه مطالب حاضر ارائه توسعه لازم را بر عهده خواهد گرفت. در همین زمینه میتوانید اقدام به دانلود مقررات ملی ساختمان ایران نموده و با توجه به مباحث 22 گانه اقدام به طراحی و اجرا ساختمان شود. همچنین مبحث 19 مقررات ملی ساختمان به صورت تخصصی بحث صرفه جویی در مصرف انرژی را مورد بررسی قرار داده است.

عوامل موثر در صرفه جویی مصرف انرژی

مواد و مصالح مصرفی در سطح خارجی ساختمان، میزان نفوذ هوا از درز ها و بازشوی سطح خارجی، نسبت سطح خارجی ساختمان به حجم مفید فضای آن، نسبت سطح بام به سطح مفید ساختمان، نسبت سطح بازشو در نما به سطح مفید ساختمان، جهت استقرار ساختمان نسبت به چهار جهت جغرافیایی، خصوصیات جذب تشعشعات خارجی در سطح خارجی ساختمان، روش های عایق کاری ساختمان مانند استفاده از ایزوگام که از بهترین آن میتوان به ایزوگام شرق اشاره کرد، میزان استفاده از سیستم های غیرفعال خورشیدی و میزان استفاده از سیستم های فعال خورشیدی به عنوان جمع آورنده انرژی خورشیدی از جمله عوامل کلیدی در کاهش نیاز ساختمان به انرژی گرمایی و سرمایش که در نتیجه آن منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی خواهد شد.

1- تدابیر کلی لازم برای کاهش مصرف انرژی : به منظور تعدیل میزان مصرف باید عوامل افزاینده و کاهنده مصرف انرژی کنترل شوند تا در نهایت صرفه جویی در مصرف انرژی صورت گیرد. این عوامل عبارتند از خصوصیات اقلیمی منطقه استقرار ساختمان مانند دما، رطوبت، نزولات جوی، شدت و جهت وزش باد، شدت و مدت تابش خورشید، عرض جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، ساعات گرمایش و سرمایش در سال، پوشش گیاهی منطقه، میزان آلودگی هوا، بافت شهری محیط استقرار ساختمان و وضعیت توپوگرافی یا عوارض منطقه‌ای استقرار ساختمان اشاره کرد. به عبارت دیگر ضمن کنترل موارد اصلی ذکرشده طراحان باید انتخاب فرم کالبدی و حجم مناسب نسبت سطح بام به سطح مفید ساختمان، جهت استقرار و میزان بازشو مناسب محیط را در طراحی لحاظ نمایند.

2- پوسته خارجی ساختمان : کلیه سطوح پیرامونی ساختمان اعم از دیوار، سقف، کف، بازشو و نظایر آنها که در یک طرف فضای خارج و در طرف دیگر فضاهای داخلی ساختمان قرار داشته باشند. دیوارچینی به روش مهندسی و استفاده از مصالح استاندار یکی از مهمترین راهکارها در جهت صرفه جویی انرژی است. با توجه به اینکه دیوار ساختمان اصلی ترین راه تبادل حرارتی میان داخل ساختمان و خارج ساختمان است توصیه میشود از مصالح استاندارد در این زمینه استفاده شود. هبلکس به عنوان یکی از بهترین انواع بلوک ساختمانی به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی در دیوارچینی کاربرد گسترده ای دارد. بلوک هبلکس در واقع بلوک توپر بتنی است که در دستگاه مخصوص کاملاً خشک شده است. هبلکس از انواع بلوک AAC ساختمانی محسوب میشود. بلوک AAC یا بلوک هوادار اتوکلاو شده از مخلوط سیمان و پودر آلومینیوم و پودر سیلیس و آهک با طرح اختلاط مهندسی و در کارخانه تولید میشود. پس از تولید مواد بلوک هبلکس یا بلوک AAC در تونل اتوکلاو قرار میگیرد و محصول به دست آمده یکی از بهترین انواع بلوک ساختمانی مورد استفاده در ایران و جهان است.

3- فضای کنترل شده : به بخش هایی از فضای داخلی ساختمان گفته می شود که از نظر گرمایش و سرمایش تحت کنترل قرار می گیرد و شرایط حرارتی آنها در محدوده آسایش مصرف‌کننده نگه داشته میشود.

4- فضای کنترل نشده : بخش هایی از فضای داخلی ساختمان گفته می‌شود که در نقاط گرم یا سرد سال نیاز به سرباز های گرمایش ندارند مانند پارکینگ و انباری های که از سه طرف دیوار با انواع بلوک ساختمانی دالانها و راه پله و نظایر آنها.

5- محدوده آسایش : شرایطی را که در آن 80 درصد انسان ها احساس آسایش نمایند گویند که طبق استانداردهای پذیرفته شده بین المللی این محدوده بین 22 تا 25.5 درجه سانتیگراد دمای موثر، 5 تا 14 میلیمتر جیوه فشار بخار آب و سرعت جریان هوای 22 متر بر ثانیه قرار دارد.

6- گرمای ویژه ساختمان : مقدار انرژی لازم برای گرمایش یک متر مکعب محیط ساختمان در واحد زمان است مشروط بر آنکه اختلاف دمای داخل و خارج ساختمان برابر با یک درجه کلوین یا سانتیگراد باشد

7- ضریب انتقال حرارتی : مقدار حرارتی را که بر حسب ژول در یک ثانیه از واحد سطح یا واحد حجم هر عنصر ساختمانی عبور می کند ضریب انتقال هدایت حرارتی گویند.

8- توان حرارتی : عبارت است از مقدار انرژی حرکتی لازم بر حسب ژول در واحد زمان که به میزان یک متر مربع سطح ساختمان را به مقدار یک درجه کلوین یا سانتیگراد گرم می کند.

مقررات و ضوابط طراحی و اجرا برای صرفه جویی در مصرف انرژی

مطابق با استاندارد ها و مقررات ملی ساختمان ایران طراحان و سازندگان ساختمانی موظفند برای صرفه جویی در مصرف انرژی و فراهم نمودن آسایش ساکنین فرم فضاهای انسانی و گرما بین داخل و محیط خارج و برعکس بر حسب نوع گروه ساختمان با استفاده از تدابیری نظیر عایق بندی کنترل کنند. یکی از مهمترین مصالح عایق بندی حرارتی ساختمان ایزوگام است. ایزوگام پشم شیشه ایران با توجه به استاندارد بودن و همچنین قدمت شرکت پشم شیشه ایران یکی از بهترین ایزوگام موجود در بازار ایران است. همچنین دیگر مصالح عایق کاری ساختمان نظیر انواع پوشش پشم سنگ و پشم شیشه به منظور کنترل تبادل حرارتی ساختمان با محیط خارج منجر به مصرف بهینه انرژی و در نتیجه صرفه جویی در مصرف انرژی میشود. گروه بندی ساختمانها از نظر کنترل محدوده آسایش در زمینه عایق کاری حرارتی ساختمان و کنترل گرمایش و سرمایش به این شرح است : ساختمان های با صرفه جویی زیاد مصرف انرژی، متوسط، قابل قبول و بدون نیاز به صرفه جویی. ولی از نظر کلی عناصر ساختمان در گروه های 1 و 2 و 3 باید به گونه‌ای طراحی می‌شوند که ضریب انتقال حرارت آنها از حد مقرر در ضوابط تجاوز نماید. ولی در صورت عدم امکان تامین مصالح مناسب لازم است به کمک تعیین سطح پوست خارجی و میزان باز شو پوسته خارجی ضریب انتقال حرارتی را در کل ساختمان به حد مجاز برسانیم.

ضوابط اجباری و اختیاری صرفه جویی در مصرف انرژی در طراحی و اجرای ساختمان ها

ضمن رعایت و کنترل مطالب گفته شده به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی باید توجه خاصی به تطبیق شرایط طراحی با شرایط محیطی صورت گیرد و به نقشه پهنه بندی اقلیمی و جداول تعیین اقلیم منطقه توجه ویژه شود. البته ضوابط و دستورالعمل های ابلاغی توسط دستگاه اجرایی کشور مانند مقررات ملی ساختمان ایران و در نظر گیری مطالعات و دفترچه مشخصات فنی عمومی و خصوصی ساختمان می تواند توصیه‌ها و معیارهای اجباری در طراحی و رعایت ضوابط صرفه جویی در مصرف انرژی را ارائه کند. از نظر کلی وضعیت استقرار، میزان و شدت وزش باد، وضعیت عوارض و شرایط تحویل زمین و توجه به شرایط بومی و گونه شناسی ساختمان می‌تواند به نحو موثر در طراحی و معماری ساختمان و هماهنگی آن با محیط و شرایط طبیعی منطقه تاثیرگذار باشد. استفاده از مصالح نوین ساختمانی به شرطی که در حدود ضوابط استاندارد باشند یکی از راهکارهای موثر در مصرف بهینه انرژی است. به عنوان مثال دیوار کناف یکی از پر مصرف انواع دیوار در ساختمان است. با توجه به اینکه دیوار کناف از دو لایه گچ برگ گچ برگ کناف تشکیل شده است از این نظر برای کنترل مصرف انرژی و صرفه جویی در مصرف انرژی از لایه عایق حرارتی پشم سنگ و برای عایق بندی صوتی از پشم شیشه استفاده کرد. هر گچ برگ کناف 12.5 میلیمتر ضخامت دارد و معمولاً در مابین دو لایه گچ برگ کناف از پشم سنگ به ضخامت 5 سانتیمتر استفاده میشود. استفاده از انرژی طبیعی و کاهش اتلاف انرژی های تولید شده در داخل ساختمان تاثیر گذارد مهمترین هدف از مصرف بهینه انرژی در ساختمان است و از این نظر منجر به کاهش هزینه های جاری در ساختمان و برای ساکنین آن میشود.

توصیه های طراحی در اقلیم سرد : به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هوای سرد باید نسبت سطح خارجی ساختمان در برابر حجم آن به حداقل رسانده شود. توصیه می شود از فرم های ساختمانی متراکم و فشرده با پلان مربع و حجم نزدیک به مکعب و حجم هایی که اثر وزش باد را به کالبد ساختمان کاهش می‌دهند استفاده شود. استفاده از مصالح مناسب در اقلیم سرد برای دیوارچینی ساختمان یکی از مهمترین نکاتی است که باید مورد توجه قرار گیرد. در شرایطی که مجبور به استفاده از بلوک سبک سیمانی برای کاهش وزن ساختمان هستیم استفاده از انواع بلوک سبک سیمانی و یا بلوک سفالی فوم دار توصیه میشود. بلوک سفالی به علت ضعف در کنترل تبادل حرارتی با محیط در این مناطق کاربرد کمتری نسبت به بلوک سبک سیمانی دارد. همچنین برای جلوگیری از افت ناگهانی دمای داخل بنا و ورود با تعبیر ورودی های کنترل شدت توصیه می شود میشود. سطح پوسته خارجی از بافت خشن و رنگ های تیره برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی استفاده می گردد و مساحت سطوح بازشو به حداقل ممکن کاهش یابد و شیشه‌ای چند جداره برای پنجره را به کار برد و با افزایش سرما تعداد جداره های شیشه در پنجره را در شیشه ها بیشتر کردند.

توصیه های طراحی در اقلیم گرم و خشک : گسترش پلان در جهت شرقی – غربی می‌تواند سطوح خارجی مشرف به حرارت را کاهش دهد و با محصور نمودن ساختمان با دیوار های یکپارچه نسبتاً بلند با پیش بینی فرم های حیاط مرکزی، گشایش فضای داخلی به این حیاط، احداث زیر زمین، استفاده از عناصر محوطه و آبنما های واقع در سایه و در مسیر حرکت هوا می تواند از طریق تبخیر را خنک کرد و از این حیث منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی میشود. همچنین به منظور تهویه با استفاده از سیستم بادگیر جهت خنک و مرطوب کردن هوای داخل ساختمان، کاهش سطح و تعداد بازشو و نصب آنها در قسمت‌های فوقانی، استفاده از مصالح متناسب با آب و هوا مانند انواع بلوک سفال و یا بلوک سیمانی، دیوارها استفاده از رنگ‌های روشن و سطوح نه چندان خشن در سطح بام و دیوارهای خارجی در معرض آفتاب تابستان، اجتناب از پنجره های شرقی غربی و استفاده از سایبان برای پنجره ها توصیه میشود.

ضوابط مربوط به عایق کاری حرارتی و رطوبتی صوتی و صرفه جویی مصرف انرژی

در رابطه با دیگر صور انرژی باید توجه نمود که ایجاد مانع و ممانعت از نفوذ انرژی مانند صوتی، الکتریسیته، رطوبت در اثر روش های اصولی اجرای ساختمان و مهارت فنی صورت می گیرد. به عنوان مثال نصب آنتن صاعقه گیر ساختمان در مقابل رعد و برق عایق می گردد. با استفاده از مصالح ضد رطوبت مانند قیرگونی و ایزوگام، پوشش های عایق و ضدآب و ساختمان در مقابل نفوذ آب مقاوم می شود. با استفاده از مصالح با ضریب هدایتی صوتی و پایین و انواع قطعات و مواد به مجوف پوچ و توخالی و یا فایبر سمنت برد در دیوار، سقف و جداکننده ها از عبور اصوات مزاحم در بین فضاهای داخلی جلوگیری می‌شود و کنترل شدت صوت عبوری برای فضاهای حساس به کمک ضخامت لازم اسم و مصالح مناسب در لایه های جداکننده تحت کنترل درآورده شود.

ضوابط عایق کاری حرارتی در ساختمان

به منظور جلوگیری از تبادل حرارتی اضافی در ساختمان و صرفه جویی در مصرف انرژی بایستی مسیرهای عبور انرژی گرمایی که عبارتند از زیرزمین، کف، دیوار، بام، در و پنجره های سطح خارجی، ترک و درزهای پوسته خارجی تحت کنترل درآید. وضعیت و جهت وزش باد در اطراف ساختمان مدنظر قرار گیرد و نهایتاً عایق بندی متناسب به کار رود. به عبارت دیگر لازم است که از تبادل حرارتی زیرزمین ها با محیط جلوگیری شود و کف زیر زمین پوشش مناسب داشته باشد و کف پیلوت های روی زیرزمین عایق بندی شود. ضخامت دیوار خارجی باید 20 سانتی متر باشد و از مصالح عایق حرارتی مناسب ساخته شده باشد. از پوشش مناسب در بام استفاده شود درزبندی مناسب برای درها و پنجره ها کار گرفته شود.

مصالح مصرفی برای عایق کاری حرارتی باید به گونه ای انتخاب شود که در صورت نمور بودن محل مورد نظر امکان نم بندی در آن فراهم باشد و پیوستگی قشر عایق و محل نم دار فراهم شده باشد. لایه های عایق بندی عمود بر هم وصل شوند و عایق رطوبتی به صورت بدون تراکم و پف کرده مصرف شود و امکان تعویض در مناطق مرطوب و جلوگیری از تجمع رطوبت و سرایت آن به دیگر قسمت ها جلوگیری و اصول صرفه جویی در مصرف انرژی رعایت شود. روی سطوح عایق رطوبتی ایزوگام دلیجان نباید رنگ روغنی به کار رود زیرا امکان تشکیل آتش سوزی وجود دارد. در محل دیوار زیرزمین عایق حرارتی با لایه عایق رطوبتی به صورتی اجرا شود که در محل تقاطع محوطه و دیوار لایه عایق داخل دیوار برگردانده شود. در موضع کف زیر زمین حدود 30 تا 60 سانتیمتر در محله کف برگردانده شود. در مورد کف ها باید لایه عایق رطوبتی زیر سقف و در سمت گرم عایق قرار گیری و سمتی از عایق که در معرض دید قرار می‌گیرد با سیم توری رابیتس و ملات کشی سیمان و یا گچ پوشیده شود. در محل دیوار خارجی می توان با استفاده از ایجاد فاصله بین جداره های دیوار و قرار دادن لایه عایق بین آنها با رعایت فاصله حداقل 20 و 50 میلی متر ضروری است. حداقل فاصله شیشه پنجره دوجداره 50 میلی متر است و فاصله بین جداره دیوار و مصالح عایق در دیوار خارجی باید 25 میلیمتر باشد.

ضوابط صرفه جویی مصرف انرژی در عایق کاری صوتی ساختمان

به منظور جلوگیری از بروز هرگونه صدای ناخواسته در محیط زندگی انسان ایجاد ایجاد عایق و مانع صوتی ضروری به نظر می‌رسد. در این رابطه انتقال انرژی صوت ممکن است از طریق هوا و اجسام جامد و مادی صورت گیرد. به این منظور می‌توان از جداکننده های تک لایه مانند در پنجره دیوار جداکننده و سقف کاذب و غیره استفاده کرد.

به هر حال باید به روشی استاندارد و مهندسی کاهش ورود سر و صدای مزاحم از بیرون و جلوگیری از خروج صدای تولید شده به بیرون با استفاده از انواع عایق صوتی صورت پذیرد. هرچه ضخامت دیوار بیشتر باشد میزان کاهش انتقال صوت به همان نسبت بیشتر می‌شود.دیوار با ضخامت بیشتر همچنین میتواند منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی نیز شود. زیرا امکان ارتعاش دیوار سنگین کمتر است به ازای هر 50 کیلوگرم در هر متر مربع دیوار و مصالح بنایی میتوان 26 دسی بل از ورود سر و صدا جلوگیری کرد. اگر ضخامت دیوار دو برابر شود تنها 9 دسی بل به قدرت کاهش صدا به آن افزوده می شود. از طرفی به منظور جلوگیری از لرزش ها و اصوات لرزه زمین ناشی از ضربه حرکت وسایل نقلیه، دستگاه مکانیکی و تاسیسات مکانیکی، تاسیسات در معرض ضربه و لرزه قسمت های محکم ساختمان نصب شوند. با استفاده از کفپوش های نا متراکم و فوم دار از ضربه های کوبه ها روی سقف تیرچه بلوک جلوگیری نمایند. به کمک سقف کاذب و دو پوش کردن سقف ها و نصب اتصالات فلزی از انتقال ضربه جلوگیری می شود. همچنین استفاده از لاستیک، فنر، بالش ها در محل تکیه گاه تاسیسات مکانیکی و برقی مانند آسانسورها و بالابر هیدرولیکی و به ویژه کولر ها و برج‌های خنک‌کننده نصب کرد با نصب لوله ها و داکت های تهویه به دیوار سقف از ایجاد لرزش در سازه جلوگیری کرد.