مطالعات ساختمان انرژی صفر ؛ منابع انرژی ، راهکارها ، نمونه ها ( 189 اسلاید )

• با در نظر گرفتن کلیه حالات ۴ گروه برای ساختمانهای زیرو انرژی ZE ارائه شده است :

Energy  Net Zero Site : یک ساختمان با مکان انرژی خالص صفر - انرژی بیشتری از میزان مصرفش در طی سال تولید می کند ، وقتی که در آن مکان (سایت ) محاسبه می شود .

Energy  Net Zero Cost : در یک ساختمان با هزینه انرژی صفر - مقدار پولی که شبکه سراسری به ازای انرژی صادر شده از ساختمان به شبکه به مالک ساختمان می پردازد ، برابر است با پولی که مالک به شبکه برق به ازای خدمات انرژی و انرژی مصرفی خود در یک سال می پردازد .

Energy  Net Zero Source : یک ساختمان با منبع انرژی خالص صفر - انرژی بیشتری از میزان مصرفش در طی سال تولید می کند ، وقتیکه در آن منبع محاسبه شود . منبع انرژی اشاره دارد به انرژی اولیه استفاده شده برای تولید و تحویل انرژی به سایت

Energy  Net Zero Emission : یک ساختمان که انرژی خود را از طریق منابع تجدیدپذیر تولید می کند و بیشتر از میزان مصرفش در طی سال است .

• ساختمان های انرژی صفر از لحاظ اتصال به شبکه :

- ساختمانهای انرژی صفر (Off Grid)  : ایده ال ترین نوع این ساختمانها ساختمانهای انرژی صفر (Zero Energy Buildings  ) می باشد که باید بدون اتصال به شبکه برق و یا استفاده از سوخت فسیلی کلیه احتیاجات خود به انرژی را از انرژی های پاک و تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی تامین کند که به این نوع طراحی Off Grid  گفته می شود.

- ساختمانهای انرژی صفر (Net Zero Energy )  : نوع دیگر این ساختمانها ساختمانهای Net Zero Energy  می باشند (NZEB) این ساختمان ها به شبکه متصل می باشند و در مواقعی که مازاد انرژی دارند این انرژی را به شبکه انتقال می دهند و در زمانی که نیاز به جبران کمبود انرژی دارند از شبکه انرژی می خرند ولی در یک دوره یک ساله میزان انرژی گرفته شده از شبکه مساوی ( و گاهی کمتر ) از انرژی تحویلی به شبکه می باشد .

-به طور خلاصه می توان موارد کلی که باید در طراحی ساختمان انرژی صفر در نظر گرفت ، به شرح ذیل دسته بندی نمود:

• ۱ - استفاده از سیستم های غیر فعال خورشیدی
• ۲- استفاده از تجهیزات با بازدهی بالا از جمله چراغهای کم مصرف ، یخچال های پر بازده
• 3- تولید انرژی برق از طریق باد، نور خورشید و .... انرژیهای تجدیدپذیر پاک
• ۴- کنترل و مانیتورینگ مصارف انرژی در ساختمان
• ۵- اصلاح فرهنگ افراد در زمینه انرژی

-در این پاورپوینت ابتدا به انواع منابع انرژی تجدیدپذیر که برای تأمین انرژی مورد نیاز یک ساختمان انرژی صفر (برق، انرژی گرمایی ) به کار می روند پرداخته می شود .

-سپس راهکارهای استفاده از پدیده های طبیعی مانند نور خورشید در روز برای روشنایی ، استفاده از مصالح جدید ، پنجره های هوشمند ، تهویه طبیعی هوای ساختمان و .... ارائه می گردد .

-در بخش های انتهایی چند نمونه از ساختمان های انرژی صفر معرفی و مورد بررسی قرار می گیرد .

-در این مقاله انرژیهای تجدید پذیری که بیشترین استفاده را در ساختمانهای انرژی صفر دارند ، توضیح داده شده است که شامل موارد ذیل می باشند :

• 1- تولید برق از نور خورشید و سلولهای فوتوولتاییک
• 2- تولید برق از انرژی باد و توربین های بادی
• 3- تأمین انرژی گرمایی از نور خورشید

تولید برق از نور خورشید :

یکی از راه های تولید انرژی برق در ساختمانهای انرژی صفر استفاده از نیروی خورشیدی است. به این منظور می توان از سلولهای فوتوولتاییک (PV) استفاده نمود. این سلولها نور خورشید را مستقیما به جریان مستقیم برق تبدیل می کنند و سپس این جریان توسط یک تبدیل کننده به جریان برق متناوب تبدیل می شود و در ساختمان توزیع می گردد .

تکنولوژی اکثر سلولهای فوتوولتاییک بر مبنای مواد نیمه رسانا می باشد. طول عمر این سلولها معمولا زیاد و در حدود ۳۰ سال می باشد و نیاز به تعمیر و نگهداری ندارد. اما عمر دستگاه های تبدیل کننده حدود ۵ تا ۱۰ سال است.

تولید برق از باد :

یکی از منابع انرژی تجدید پذیر که از زمان های قدیم نیز توسط انسان استفاده می شده است ، نیروی باد است. امروزه با کمک ژنراتورها میتوان حرکت دوار ایجاد شده توسط باد را به انرژی برق تبدیل نمود.  هر چند بهره گیری از این نوع انرژی بیشتر در مناطقی که بادهای دائمی و یکنواخت دارند بازدهی مناسب دارد. در حال حاضر توربینهای بادی و ژنراتورهای مختلفی وجود دارد که توان تولید برق از چند صد وات تا چندین مگاوات را از انرژی باد ممکن ساخته است. یکی از موارد مهم مربوط به انرژی باد، محل قرار گیری و ارتفاع نصب توربین است. به گونه ای که حتی برای ژنراتورهای کوچک که تا چند کیلووات برق تولید می کنند ، توربین باید حدود ۱۰ تا ۱۵ متر بالاتر از تمام سازه ها و موانع طبیعی مانند درختان موجود در شعاع حدود ۱۵۰ متری باشد.

تأمین انرژی گرمایی از نور خورشید :

یکی دیگر از موارد استفاده از انرژی خورشیدی تهیه آب گرم بهداشتی می باشد . آب گرم بهداشتی برای مصارفی مانند حمام ، شستشو و گرم کردن آب استخر به کار می رود. برای گرم کردن آب با کمک نور خورشید نیاز به یک جمع کننده انرژی می باشد که به آن Collector  گفته می شود.  این تجهیز بر خلاف سلولهای فوتوولتاییک که نور را به انرژی برق تبدیل میکند ، مستقیما از گرمای خورشید برای گرم کردن استفاده می کند.

سیستم سرمایش خورشیدی با کمک چیلر جذبی :

به دلیل وجود آفتاب فراوان در تابستان می توان از انرژی نور خورشید برای راهبری سیستم سرمایشی استفاده نمود. روشهای مختلفی برای این کار موجود است :

• روش اول تبدیل نور خوشید به برق و استفاده از برق برای سرمایش می باشد.
• در روش دیگر با استفاده از کلکتورهای خورشیدی و چیلرهای جذبی میتوان سیستم سرمایشی برای ساختمان های انرژی صفر طراحی نمود که در ادامه برخی دیاگرام های آن ارائه می شود .

سیستم های تامین روشنایی طبیعی : 1- سیستم روشنایی آنیدولیک

- متمرکز کننده های نور آنیدولیک (Anidolic ) بر اساس اصول لنزهای غیر تصویر برداری طراحی می شوند.  این سیستم در بالای پنجره ترکیب شده تا بیشترین جریان نوری بیرون ساختمان را جمع کند و با کمترین تعداد بازتاب آن را در داخل پخش کند و نور شدید نزدیک پنجره را کاهش داده و عملکرد روشنایی در انتهای اتاق را افزایش دهد . متمرکز کننده های نور آنیدولیک از لنزهایی با منحنی های شناخته شده چون سهمی ، هذلولی ، دایره ای ، صاف یا منحنی های مناسب دیگر با توجه به موقعیت استفاده می کند .  افزایش تعداد بازتاب ها و عبورها به موجب دست یابی به درجات بیشتر آزادی در طراحی ، باعث کاهش نور نیز می شود که فیلم های انعکاسی جدید این مشکل را نیز برطرف کرده است .

سیستم های تامین روشنایی طبیعی : 2- لوله های نوری

- استفاده از نورگیرها نیز برای روشنایی از قدیم مرسوم بوده است و اکنون نیز یکی از روش های تأمین روشنایی ساختمان در طول روز می باشد ، اما برای نوردهی به فضاهایی که دسترسی به پنجره یا نورگیر ندارد ، می توان از لوله های نوری (Light Pipes or Light Tubes) استفاده نمود که نور را از سقف ساختمان با کمک صفحات شفاف منتقل کننده نور و همچنین بازتاب دهنده ها به داخل اطاق هدایت می کند.

• استفاده از آفتابگیر در ساختمان :

استفاده از آفتابگیر بالای پنجره ها باعث کاهش ورود گرمای ناخواسته به درون ساختمان در فصل تابستان شده و در نتیجه باعث کم شدن انتقال حرارت بین ساختمان و هوای محیط می گردد .   این امر باعث کاهش نیاز به مصرف انرژی برای خنک نگه داشتن هوای ساختمان می شود . یکی دیگر از مزایای آفتابگیر ، امکان نصب سلولهای فوتوولتاییک روی آن به منظور تولید بیشتر برق می باشد.

• تهویه طبیعی هوای ساختمان :

یکی دیگر از راههای کاهش مصرف انرژی به خصوص در فصولی از سال که هوای بیرون از ساختمان مناسب می باشد ، استفاده از یک سیستم تهویه طبیعی هوای درون ساختمان است. در واقع این سیستم ایده جدیدی نمی باشد و در طول تاریخ توسط معماران خلاق در سراسر دنیا طرح و اجرا می شده است.  در این سیستم هوا باید از محل های مشخصی وارد ساختمان شده و پس از طی مسیر مشخص در ساختمان از محل دیگری خارج شود . با اجرای این سیستم هوای داخل ساختمان مطبوع شده و نیاز کمتری به مصرف انرژی برای تهویه مطبوع می باشد.

تهویه طبیعی شیوه ای است که در آن بدون استفاده از دستگاه های تهویه مطبوع و گونه های دیگر تجهیزات مکانیکی به هوای تازه بیرون اجازه داده می شود تا به فضاهای داخلی وارد شود.

هدف تهویه طبیعی :

• الف- استفاده از بادهاي مطلوب براي خنك كردن محيط
• ب- پرهيز از بادهاي مزاحم
• ج - ایجاد گرمای مناسب

عوامل موثر بر تهویه طبیعی در ساختمان  :

• 1-جهت استقرار
• 2- محوطه و فرم ساختمان
• 3- كوران

پنجره ها یا شیشه های هوشمند Smart Glasses  :

استفاده از پنجره های دو یا چند جداره با روکش هایی که میزان عبور نور خورشید را کاهش می دهد، مدتی است که در ساختمانها رواج یافته است ، ولی یک نوع جدید از پنجره ها که به پنجره ها یا شیشه های هوشمند معروف هستند ، قابلیت بیشتری برای استفاده در ساختمان های انرژی صفر دارند. این پنجره ها ضمن اینکه عایق بندی بسیار خوبی دارند می توانند میزان عبور نور ، تشعشع و حرارت را از پنجره کنترل و تنظیم کنند.

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت کامل 189 اسلایدی قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.