کاهش مصرف انرژی

پوسته های ساختمان در تقابل بین محیط خارجی و فضاهای ساخته شده داخلی هستند که ما اغلب آنها را به عنوان مانع یا حفاظ در نظر گرفته ایم و راه حل های محدودی در تطابق با تغییرات محیطی در ساختمانها لحاظ کرد ه ایم. نماها نقش مهمی در اتلاف انرژی در ساختمانها دارند. این مصرف انرژی برای تأمین راحتی فضای داخلی است. ایده های مختلفی برای عملکرد بهتر پوسته خارجی-نمایی ساختمان وجود دارد. یکی از این ایده ها طراحی نماهای دو پوسته هستند. این نماها برای دو لایه کردن نماهای معمول امروزی است. نماهای دو پوسته براساس ساختاری که دارند می توانند مصرف انرژی را به میزان قابل توجه ای کاهش دهند. هدف از این مقاله بررسی چگونگی تاثیر نمای دو پوسته بر کاهش مصرف انرژی بر پایه منابع مختلف می باشد. شیوه تحقیق نیز براساس روش توصیف و تحلیل است که با جمع آوری اطلاعات توسط مقالات و کتب مختلف شکل گرفته است. در پایان نیز با جمع بندی و بررسی تحلیل ها، مشخص شد که با تعبیه نمای دو پوسته برروی ساختمان های تجاری_اداری علاوه بر افزایش کیفیت معمارانه و شفافیت فضا، باعث کاهش مصرف انرژی نیز می شود.

باتوجه به آگاهی روز افزون بشر از بحران های زیست محیطی، کاهش ذخایر سوخت های فسیلی و انتشار گازهای دی اکسید ناشی از ساخت و سازهای بی رویه، معماران را به ساخت و ساز برپایه اصول پایداری و کاهش مصرف انرژی سوق داده است. در حال حاضر بسیاری از کشورها از راهکارهای موجود در معماری انرژی کارا به جهت کاهش مصرف انرژی درساختمان ها بهره می بردند. با این حال معماری انرژی کارا به تنهایی در کاهش مصرف انرژی کافی نمی باشد و بایستی ارتباط انسان با طبیعت بیشتر گردد. با توجه به اینکه فاصله میان انسان و طبیعت روز به روز در حال افزایش می باشد، می بایست از راهکارهای بهره گرفت که با طبیعت ارتباط بیشتری برقرار کند. هدف این پژوهش مطالعه پیرامون راهکارهای موثر کاهش مصرف انرژی در بناهای مسکونی می باشد زیرا اگر طراحان و معماران این راهکارها را در بخش های مختلف ساختمان ها استفاده کنند، می توان گامی بنیادی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی برداشت. این مقاله با توجه به موضوع کلی و ماهیت آن، از نوع مطالعات کاربردی بوده و به روش توصیفی- تحلیلی انجام گرفته است. کلیه داده های تحقیق به روش گردآوری کتابخانه ای- اسنادی (مقالات، پایان نامه ها، کتب، طرحهای پژوهشی) می باشد و برخی از راهکارها با استفاده از نرم افزار climate consultant معرفی شده است. در انتها این نتیجه حاصل شد که می توان با رعایت راهکارهای موثر و متناسب با اقلیم منطقه، مصرف انرژی را در بخش ساختمان های مسکونی کاهش داد و گامی اساسی در بهینه سازی مصرف انرژی در کشور برداشت.

جداره های ساختمانی یکی از اصلی ترین اجزا و عناصر ساختمان هستند که در مبحث طراحی اقلیمی در نظر گرفته می شوند. نادیده گرفتن و عدم توجه به چگونگی ساختار جداره ها، می تواند اتلاف و هدر رفت چشم گیر انرژی را در پی داشته باشد. در این پژوهش در نظر است تا یک نمونه جداره ساختمانی الهام گرفته شده از طبیعت (ساختار دیاتوم های سلسله مراتبی) طراحی و از نظر شرایط مصرف انرژی در مقایسه با حالات دیگر مورد ارزیابی قرار گیرد. با توجه به تجارب موفق طبیعت در شیوه صحیح مصرف انرژی، به نظر می رسد که با مشاهده و کشف طبیعت به منظور الگوبرداری از آن، نتایج قابل قبولی در مدیریت مصرف انرژی حاصل گردد. در این پژوهش یک جداره ساختمانی در اقلیم معتدل و مرطوب به کمک نرم افزار Rhino و پلاگین Grasshoper با الهام از نوعی دیاتوم - ساختاری از جلبک ها-طراحی و به کمک نرم افزار Ecotect Analysis 2010 مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که دیوارهای الگوبرداری شده از طبیعت در فصول سرد سال گرمای کمتری را ازدست داده و همچنین در فصول گرم سال گرمای کمتری را در مقایسه با سایر حالت ها به دست می آورند؛ بنابراین این دیوارها عملکرد بهتری در مصرف انرژی سالیانه خواهند داشت. همچنین یافته ها حاکی از آن است که در حالتی که از دیوارهای تطبیقی بیومیمتیک استفاده شود، دمای داخل فضا در ساعات بیشتری از سال به دمای آسایش نزدیک خواهد بود. بدیهی است که با رجعت به طبیعت و شناسایی الگوهای نهان موجود در آن می توان گامی به سوی پایداری و ماندگاری هرچه بیشتر بناها و توجه به مقوله حفاظت از زیست بوم برداشت.

غالب ساختمان های امروزی به علت نداشتن طراحی اقلیمی، ناگزیر از مصرف بالای انرژی جهت تهویه، گرمایش، سرمایش، روشنایی و آسایش حرارتى هستند. این پژوهش به این سؤال پاسخ می دهد که در بین مصالح و جزییات اجرائی رایج نماسازی در شهر تهران، حالت بهینه در کاهش مصرف انرژی ساختمان های مسکونی چیست و تأثیر جهت گیری نما در مصرف انرژی ساختمان های مسکونی چقدر است. به این منظور، شبیه سازی با نرم افزار Energy plus v8.6 جهت تحلیل حرارتی و مصرف انرژی ساختمان انجام شده است. نتایج پژوهش نشان می دهد که در میان 13 نوع نمای رایج، بهترین مصالح نما در میان مصالح متداول، آجر و پانل بتنی و بهترین نحوه اجرا، اجرای خشک این مصالح می باشد. واحدهای جنوبی کمترین مجموع بار سرمایشی و گرمایشی مصرفی رادارند و بعدازآن به ترتیب واحد های شرقی (16% بیشتر از واحدهای جنوبی)، غربی (15 تا 17% بیشتر واحدهای جنوبی) و شمالی (18 تا 20% بیشتر از واحدهای جنوبی) قرار دارند.

در این پژوهش که با تمرکز بر مناطق شرق، غرب و جنوب شهر تهران انجام شده، میزان بار سرمایشی و گرمایشی در ساختمان های رو به جهات مختلف جغرافیایی مقایسه شده و در رابطه با بخش صلب جداره، در میان مصالح و روش های ساخت متداول، جنس نما و جزئیات ساخت مناسب جداره های جداکننده خارجی در هر جهت جغرافیایی مشخص شده است. به این منظور از ابزار شبیه سازی با استفاده از نرم افزار Energy plus با واسط گرافیکیDesign builder جهت تحلیل حرارتی و مصرف انرژی ساختمان استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که واحدهای جنوبی کمترین مجموع بار سرمایشی و گرمایشی مصرفی را دارند و بعدازآن به ترتیب واحدهای شرقی (16 درصد بیشتر از واحدهای جنوبی)، غربی (17 درصد بیشتر واحدهای جنوبی) و شمالی (20 درصد بیشتر از واحدهای جنوبی) قرار دارند. نتایج شبیه سازی در نماهای مختلف نشان می دهد که به طورکلی، بار گرمایشی ساختمان در واحد شمالی 30 تا40 درصد در نماهای دارای مصالح مختلف بیشتر از واحد جنوبی است. این درصد در واحدهای غربی 20 تا 25 درصد و در واحدهای شرقی 19 تا 22 درصد بیشتر از واحد جنوبی است. در واحدهای رو به شمال با توجه به نوع نما بار سرمایشی ساختمان 5/0 تا 5/7 درصد در نماهای با مصالح مختلف بیشتر از واحد جنوبی است. این درصد در واحدهای غربی 5/6 تا 7 درصد و در واحدهای شرقی 5/10 تا 11 درصد بیشتر از واحد جنوبی است. علاوه بر این تأثیر استفاده از انواع مختلف مصالح رایج در نماهای شهر تهران شامل نماهای کامپوزیت فلزی، سرامیک با روش اتصال خشک، سرامیک با روش اتصال چسبیده، سیمانی، پانل های بتنی با روش اتصال خشک، آجری با روش اتصال خشک، آجری با روش اتصال چسبیده، سنگی با روش اتصال خشک (سنگ گرانیت، مرمر، کوارتزیت و ماسه سنگ)، سنگی با روش اتصال چسبیده بر مصرف انرژی ساختمان بررسی شده و نتایج تحقیق نشان می دهد که بهترین مصالح نما در میان مصالح متداول، آجر و بعدازآن پانل بتنی و بهترین نحوه اجرا، اجرای خشک این مصالح است.

یکی از راهکارهایی که برای کاهش مصرف انرژی در شهرهای کلان پیشنهاد می شود، احداث بام سبز است. این پژوهش با هدف معرفی سامانه بام سبز و نقش آن در کاهش انتقال انرژی حرارتی و پدیده جزیره حرارتی شهری، به بررسی تأثیر حرارتی استفاده از بام سبز در مقایسه با بام معمولی رایج می پردازد. روش تحقیق در بخش های مربوط به مزایای بام سبز، توصیفی و نوع تحقیق، کیفی و در بخشهای مربوط به تحلیل نرم افزاری نوع تحقیق کمی و روشی تحلیلی بوده است وبرای اثبات این فرضیه که «بام سبز و چگونگی طراحی آن نقش مؤثری درکاهش انتقال حرارت دارد» از نرم افزاری شبیه سازی دیزاین بیلدر1 استفاده شده است. یک نمونه بام معمولی با بام سبز باجزییات اجرایی خاصی (پلی استایرن و پلی اتیلن) آنالیز شده و انتقال حرارت آنها در چهار شهر به نمایندگی ازاقلیم های عمده در ایران (تهران، تبریز، بندرعباس و رامسر) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج پژوهش نشان می دهد که بام سبز نسبت به بام معمولی، بیشترین تاثیر را دراقلیم سرد و مرطوب (رامسر) با 22% و کمترین تاثیر را در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) با 14%در کاهش مصرف انرژی دارد. به علاوه میزان کاهش بار سرمایشی در اقلیم گرم و مرطوب (بندرعباس) نسبت به سه اقلیم دیگرایران (تهران، تبریز، رامسر) کمتر و در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) نسبت به سه اقلیم دیگر (تهران، رامسر، بندرعباس) بیشتر بوده است و همینطور بیشترین میزان کاهش بار گرمایشی در اقلیم سرد و مرطوب (رامسر) وکمترین میزان آن در اقلیم گرم وخشک (تهران) است.

ارزیابی دیوار خارجی ساختمان به جهت دستیابی به ساخت و سازی پایدار در صنعت ساختمان سازی مسکونی ودر راستای کاهش مصرف انرژی وایجاد شرایط آسایش ساکنین دراقلیم های مختلف همواره دارای اهمیت است. پژوهش حاضر تلاش داردتا رفتار حرارتی مصالح به کاررفته دردیوارهای خارجی ساختمان های مسکونی واقع درشهر دزفول رامورد بررسی قراردهد. مدل های آزمایشی مورد بررسی جمعا شامل دوازده نوع دیوار با مصالح: آجر سوراخدار، بلوک سفالی، بلوک هبلکس و بلوک لیکا به همراه عایق های حرارتی ETICS و XPS هستند. در انتها به منظور شناسایی شرایط آسایش در درون فضاهای مسکونی با در نظر گرفتن مقیاس هفت گانه اشری بهینه ترین دیوار معرفی می گردد. پژوهش فوق دارای روش شناسی کمی و مقایسه ای است که بر پایه مطالعات کتابخانه ای و میدانی با شبیه سازی 12 نوع دیوار در اقلیم گرم و نیمه خشک دزفول توسط نرم افزار دیزاین بیلدر به تجزیه و تحلیل پرداخته است.نتایج شبیه سازی در حالت ناپایدار مغایر با شرایط پایدار در اقلیم گرم و نیمه خشک است. براساس روش محاسباتی شرایط پایدار، دیوار با ضریب هدایت حرارتی کمتر دارای رفتار حرارتی بهینه تری است. در حالی که در شرایط ناپایدار، دیوار با جرم حرارتی بالاتر نقش موثرتری را به جهت دستیابی به شرایط آسایش حرارتی ساکنین ایفا می کند. از میان 12 دیوار بررسی شده، با توجه به شرایط آسایش نشان داده شده در شاخص PMV و نظر به نیاز غالب سرمایش اقلیم گرم و نیمه خشک دزفول می توان نتیجه گرفت که دیوارهای دارای عایق حرارتی ETICS و XPS دارای عملکرد مناسبی نیستند. در حالی که دیوارها با آجر سوراخدار، بلوک سفالی، بلوک هبلکس و بلوک لیکا بدون عایق حرارتی عملکرد بهتری را دارا هستند؛ از میان این دیوارها، دیوار با بلوک لیکا بدون عایق حرارتی مناسب ترین رفتار حرارتی و دیوارها با بلوک هبلکس و آجر سوراخدار هر دو بدون عایق حرارتی به ترتیب در رتبه دوم و سوم در جهت دستیابی به آسایش حرارتی و کاهش مصرف انرژی قرار می گیرند.

راهکارهای معماری نمای ساختمان به شکل سایه انداز، مصالح و ابعاد بازشو بر کاهش انتقال حرارت و کاهش تقاضای مصرف انرژی فعال در ساختمان تأثیرگذار است. استان بوشهر با اقلیم گرم و مرطوب بیشترین سرانه مصرف انرژی در کشور را به خود اختصاص داده، لذا بررسی تأثیر راهکارهای معماری بومی در نما جهت کنترل دمای هوای داخلی ضروریست. در راستای اهداف تحقیق، ابتدا به بررسی عملکرد حرارتی مدلهای بومی در راستای کاهش تقاضای بارسرمایشی و سپس به مقایسه نتایج آن با عملکرد حرارتی مدل پایه تحقیق پرداخته شد. سپس تأثیر متغیرهای ابعاد بازشو و مصالح در نما به شکل جداگانه بر عملکرد حرارتی مدل پایه بررسی و متغیر بهینه از هر گروه انتخاب و سپس به شکل ترکیبی در 5 حالت مختلف سایه اندازی بررسی و متغیرهای بهینه از بین سایه اندازها انتخاب و رفتار حرارتی آن جهت بهبود عملکرد حرارتی فضای داخلی بررسی شد. پژوهش حاضر به مطالعه شرایط اقلیمی بوشهر با استفاده از داده های اقلیمی انرژی پلاس و مدل آسایش حرارتی اشری پرداخت. شبیه سازی با نرم افزار دیزاین بیلدر انجام شد. نتایج نشان می دهد که تقاضای بارسرمایشی در حالت بهینه عملکرد نما با پنجره 2×2 و مصالح سیمانی سفید در حالت سایه اندازی با تیغه های مشبک تا 33 درصد نسبت به مدل پایه در طول سال کاهش یافت.

هدف این مقاله، بهینه یابی فرم گلخانه خورشیدی در یک ساختمان مسکونی کارآمد انرژی در شهر تبریز است. برای این منظور از روش تحقیق توصیفی تحلیلی و همچنین نیمه تجربی (شبیه سازی) استفاده گردیده است. بدین ترتیب که ابتدا اطلاعات از طریق مطالعات کتابخانه ای جمع آوری و دسته بندی شده و سپس در نرم افزار دیزاین بیلدر و با استفاده از موتور شبیه ساز انرژی پلاس تحلیل گردیده و مصرف انرژی در حالت های مختلف: شرایط استفاده از گلخانه خورشیدی، استفاده از عایقکاری و پنجره دوجداره، بهره گیری از گلخانه خورشیدی همراه با عایقکاری (در دو حالت تهویه طبیعی و مصنوعی) بررسی و حالت های مختلف گلخانه از نظر مصالح، فرم و ابعاد با هم مقایسه شده و شرایط بهینه سامانه استخراج گردیده است. نتیجه آن که با مقایسه حالات مختلف می توان گفت حالت بهینه بهره گیری از گلخانه خورشیدی برای یک ساختمان کارآمد انرژی در اقلیم سرد و خشک تبریز، گلخانه ای با فرم مستطیل با ضلع بیشینه 30 متر رو جنوب و با عایق پشم سنگ است که در آن از پنجره دوجداره با شیشه به ضخامت 4و 6  میلیمتر و گاز آرگون استفاده شده است.