دراین سلسله مطالب برآنیم بـه آموزش ممـیزی انرژی درون ساختمان بپردازیم. نقاشی بهینه انرژی و منبع آن تعریف انرژی درون ساختمان، نقاشی بهینه انرژی و منبع آن معرفی ممـیزی انرژی  و بررسی روشـهای ممـیزی انرژی ساختمان، تحلیل مراحل ممـیزی انرژی درون بخشـهای مختلف عمده مصرف کننده انرژی درون ساختمان و در نـهایت مدیریت مصرف انرژی درون ساختمان های مختلف درون این رشته مطالب ارائه مـی گردد.

مصرف انرژی بـه چه معناست

پیش از اینکه موضوع انرژی ساختمان را  شروع کنیم بهتر هست یک بار دیگر مفهوم انرژی را با یکدیگر مرور کنیم.

همـه ما با کلمـه انرژی آشنا هستیم چراکه از کتاب های علوم دوره ابتدایی و کتاب های فیزیک دبیرستان گرفته که تا کتاب های دوره دانشگاه همواره درون مورد انرژی و انواع آن صحبت شده هست اما تعداد اندکی از افراد هستند کـه ماهیت واقعی انرژی را درک کرده باشند. نقاشی بهینه انرژی و منبع آن درون کلام کلمـه انرژی بسیـار راحت و بی ملاحظه استفاده مـی شود و عموما کلماتی مانند کار، توان، سوخت و انرژی مترادف همدیگر بـه کار مـی روند کـه صحیح نیست. به منظور مـهندسین و فیزیکدانان، انرژی یک کلمـه بسیـار واضح و مشخص هست که بهترین توصیف آن بـه مثال زیر برمـی گردد.

در نظر بگیرید جرمـی بـه وزن یک کیلوگرم بـه اندازه یک متر، درون سطحی مشخص را بـه بالا مـی بریم. مسلم هست که به منظور بالا بردن این وزنـه یک کیلوگرمـی بـه اندازه یک متر، بایستی یک شخص یـا یک ماشین کاری را انجام دهد. بـه معنای دیگر کاری بـه سیستم اعمال مـی شود که تا وزنـه را از سطحی بـه سطح دیگر ببرد. این کار مقدار انرژی هست که بـه سیستم تزریق شده است.بنابراین وقتی وزنـه درون ازتفاع یک متر نسبت بـه سطح اولیـه باشد در سطح بالاتری از انرژی نسبت بـه وضعیت اولیـه قرار دارد. درون واقع این مثال اساس سیستم بین المللی (SI) را به منظور تعریف واحد انرژی شکل مـی دهد و واحد انرژی “ژول” را مـی توان بدین صورت شرح داد:

یک ژول (J) کار حاصل نیرویی بـه قدرت یک نیوتن (N) هست که بر جسمـی وارد شده و آن را بـه اندازه یک متر (m) درون جهت نیرو بـه حرکت درون مـی آورد.

و یک نیوتن (N) نیرویی هست جهت افزایش یـا کاهش سرعت یک جسم یک کیلوگرمـی درون یک متر بر ثانیـه درون هر ثانیـه.

مقدار نیوتن لازم جهت شتابدهی بـه یک جسم از فرمول زیر محاسبه مـی گردد:

F=m*a

در این فرمول m جرم جسم هست (kg) و a شتاب آن(متر بر مجذور ثانیـه).

فرض کنیم کـه شتاب نسبت بـه جاذبه برابر هست با ۹/۸۱  متر بر مجذور ثانیـه،جرمـی بـه وزن یک کیلوگرم نیرویی برابر ۹/۸۱ نیوتن بکار خواهد گرفت بنابراین نیروی لازم به منظور بالابردن یک متری آن جسم برابر ۹/۸۱  نیوتن خواهد بود.

اگر جرم یک کیلوگرمـی را از فاصله یک متری سطح رها کنیم وقتی جسم بـه سطح مـی رسد انرژی پتانسیلی کـه در جرم درون زمان بالا رفتن ذخیره شده بود آزد مـی گردد. توجه داشته باشید کـه انرژی آزاد شده برابر با کاری هست که وزنـه را بالا است.به همـین دلیل درون برخی مواقع کلمـه کار بـه جای انرژی استفاده مـی شود. یکی از نگرشـهای مطلوب به انرژی اینست کـه آنرا بـه عنوان کار ذخیره شده قلمداد مـی کنند. بنابراین انرژی پتانسیل معرف کاری هست که پیش از این انجام شده هست و به منظور مصرف آینده انبار یـا ذخیره گردیده است. از فرمولهای محاسبه انرژی پتانسیل فرمول زیر است:

انرژی پتانسیل= m*g*h

که m  جرم جسم برحسب کیلوگرم و g شتاب جاذبه و h  ارتفاعی هست که جسم بالا مـی شود.

جسمـی کـه در حال افتادن هست در واقع انرژی ذخیره شده را تبدیل بـه انرژی ی مـی کند. انرژی ی یک جسم متناسب با جرم جسم و مجذور سرعت آن است.

انرژی ی= m*V^2*1/2

که V سرعت جسم برحسب متر بر ثانیـه است.

بنابراین درون هنگام افتادن جسم انرژی پتانسیل ذخیره شده درون آن کم شده و انرژی ی آن افزایش مـی یـابد و حاصل جمع هر دو شکل از انرژی جسم ثابت است. بـه این حالته ثبات انرژی، قانون بقای انرژی مـی گویند و مشخص مـی کند کـه مجموع مقدار انرژی درون هر جسمـی ثابت است.

این موضوع قابل توجه هست که مقدار انرژی مصرف شده جهت بالا بردن وزنـه، از زمان انجام کار مستقل است. اگر این کار درون یک ثانیـه یـا یک روز انجام شده باشد تفاوتی درون انرژی پتانسیل ذخیره شده ایجاد نمـی شود.اما درون توان شخص یـا ماشین انجام دهنده کار تاثیر دارد. واضح هست که به منظور سریعتر بالا بردن جسم حتما از شخص یـا ماشین قدرتمند تر و پر توان تر استفاده شود. بنابراین توان بـه عنوان نرخ تولید یـا مصرف انرژی تعریف مـی شود و واحد بین المللی (SI) آن، وات (W) است. ماشینی با توان یک وات مـی تواند انرژی برابر یک ژول را درون یک ثانیـه بـه سیستم اعمال کند( وات برابر هست ژول بر ثانیـه).از نظر علم الکترونیک یک وات، انرژی رها شده درون یک ثانیـه با یک جریـان یک آمپری درون گذر از مقاومتی یک اهمـی است.

واضح هست که اگر دو سطح را با هم بساییم کار لازم به منظور غلبه بر اصطکاک بین دو سطح بـه حرارت تبدیل مـی شود و همچنین الکتریسته مـی تواند جهت انجام کار مکانیکی توسط بهره گیری از یک الکتروموتور مورد استفاده قرار گیرد.بنابراین انرژی اشکال مختلفی بـه خود مـی گیرد (انرژی الکتریکی، کار مکانیکی و حرارت) و قابل تبدیل از شکلی بـه شکل دیگر است. مثلا یک سوخت فسیلی با سوختن درون یک نیروگاه برف تبدیل بـه حرارت مـی شود. بعد از آن انرژی حرارتی تولید شده توسط توربین بـه انرژی مکانیکی تبدیل شده و در ژنراتور تبدیل بـه انرژی الکتریکی مـی گردد. درون نـهایت برق تولید شده بـه منازل و کارخانجات انتقال مـی یـابد و توسط الکتروموتورها بـه کار مکانیکی،توسط المانـهای گرمایی بـه گرما و توسط لامپهای الکتریکی بـه روشنایی تبدیل مـی گردد.

مصرف انرژی چگونـه اندازه گیری مـی شود

واحد های مختلفی چهت معرفی انرژی های مختلف مورد استفاده قرار مـی گیرد. از معروفترین و پر کاربرد ترین این واحد ها مـی توان:

کیلو وات ساعت (kWh)

کیلو وات ساعت (kWh) یکی از واحدهای پرکاربرد انرژی هست که درون صنعت برق بسیـار زیـاد و نسبتا درون صنعت گاز بکار مـی شود و به مقدار انرژی مصرفی درون یک ساعت توسط یک دستگاه کـه دارای نرخ توان کیلو وات هست گفته مـی شود.

یک کیلو وات ساعت معادل   ۳^۱۰*۳/۶ ژول مـی باشد.

کیلووات ساعت در بررسی مصرف انرژی ساختمان بسیـار پرکاربرد است.

کیلووات ساعت یکی از واحد های پرکاربرد درون انرژی ساختمان

واحد حرارتی انگلیسی(BTU-British Termal Unit)

واحد حرارتی انگلیسی (BTU) یک واحد انرژی سلطنتی قدیمـیست، کـه هنوز بسیـار کاربرد دارد و در ایـالات متحده امریکا بسیـار پر طرفدار است.

یک BTU معادل ۳^۱۰*۱/۰۵۵ ژول است.

کالری

صنعت غذایی کالری بیشترین کاربرد را دارد. بـه مقدار انرژی گرمایی لازم کـه درجه حرارت یک گرم از آب را یک درجه سانتیگراد بالا ببرد کالری مـی گویند.

یک کالری معادل ۳^۱۰*۴/۲ ژول مـی باشد.

بشکه

واحد بشکه درون صنعت نفت بسیـار پر کاربرد است. یک بشکه معادل ۹^۱۰*۶ ژول است.

انرژی درون ساختمان چگونـه مصرف مـی شود

ساختمان بناییست كه بوسيله ديوار از محیط اطراف خود جداشده است و تشکیل دهنده فضای مستقل و مجزا مـی باشد. هر ساختمان شامل يك يا چند اطاق و یـا فضاهای مسقف دیگر بوده كه برای سكونت، كسب و کار و يا ديگر مقاصد ساخته شده باشد. یکی از وظایف اصلی هر ساختمان تامـین شرایط زیستی به منظور ساکنین هست که شامل وضعیت مناسب به منظور زندگی و فعالیت مربوط بـه کاربری آن و ایجاد شرایط آسایش بدن مـی باشد.

مصرف انرژی درون ساختمان به منظور تامـین آسایش

برای آنکه درون ساختمان بتوانیم شرایط آسایش و زیستی افراد را تامـین نماییم نیـاز بـه مصرف انرژی هستیم. از این رو تاسیسات و تجهیزاتی درون هر ساختمان تعبیـه مـی شود که تا بوسیله آنـها بتوان ساختمان را بـه محیطی مناسب به منظور زندگی تبدیل نمود. بخش های عمده مصرف کننده انرژی درون هر ساختمان شامل تجهیزات مربوط بـه تامـین آسایش حرارتی و برودتی ( سیستم های سرمایش و گرمایش)، تاسیسات تامـین کننده آب و آبگرم بهداشتی، تاسیسات مروبط بـه روشنایی و … مـی باشد. علاوه بر آنـها درون هر ساختمان تجهیزاتی متفاوتی با توجه بـه کاربری نصب گردیده کـه هر یک بـه نوبه خود انرژی مصرف مـی کند. بنابراین درون هر ساختمان به منظور تامـین نیـازهای ساکنین انرژی بـه اشکال مختلف مصرف مـی شود.

اجاق گاز مصرف کننده انرژی درون ساختمان

مصرف انرژی درون ساختمان چگونـه افزایش مـی یـابد

پیش از وارد شدن بـه مقوله ممـیزی انرژی ساختمان و تجزیـه و تحلیل انرژی، شناسایی دلایل هدر رفت انرژی درون ساختمانـها ارزشمند هست چرا کـه با شناخت آنـها هدف گذاری تجزیـه و تحلیل مصرف انرژی درون ساختمان مشخص مـی گردد.

  • یکی از عمده ترین دلایل هدر رفت انرژی درون ساختمان ها، طراحی و ساخت ضعیف و بی کیفیت ساختمانـها و تاسیسات آنـها. طراحی معماری نامتناسب با اقلیم جغرافیـایی ساختمان، عایق بندی ضعیف ساختمانـها و تاسیسات، جانمایی نامناسب فضاها، استفاده از مصالح و تجهیزات نامرغوب و غیر استاندارد و … این موارد علاوه بر اینکه هزینـه جاری مصرف انرژی ساختمان را بـه شدت بالا مـی برد، هزینـه های تعمـیر نگهداری هنگفتی را نیز بـه مرور زمان بـه ساکنین تحمـیل مـی کند. همچنین عموما سیستم های تاسیساتی بی کیفیت و نامرغوب امکان ایجاد آسایش حرارتی و برودتی و زیستی مورد نیـاز ساکنین را ندارند.برکسی پوشیده نیست کـه ساخت ساختمان خود مستلزم صرف سرمایـه و انرژی زیـادی هست که با پایین آمدن عمر مفید ساختمانـها هزینـه و انرژی زیـادی بـه هدر مـی رود. طراحی و ساخت با کیفیت ساختمانـها باعث بالا رفتن عمر مفید ساختمان نیز مـی گردد. در واقع طراحان یک ساختمان مـی توانند درون هنگام طراحی بخشی از هزینـه های انرژی ساختمان را بدون هیچ پول اضافه ای بپرازند. طراحان نباید درون طرح خود بـه سراغ راه حل هایی بروند کـه هزینـه های سرمایـه گذاری کمتری دارد و مـی توانند با طراحی بهینـه تر علاوه بر کنترل هزینـه های ساخت و ساز، از هزینـه جاری مصرف انرژی و نگهداری ساختمان درون طول دوره بهره برداری نیز بکاهند.
  • عدم استفاده سیستم های کنترلی و یـا وجود سیستم های کنترلی نامناسب و ضعیف بر روی تاسیسات و تجهیزات ساختمان نیز یکی از دلایل اصلی هدر رفت انرژی مـی باشد.
  • استفاده از تجهیزات با راندمان پایین و بعضا با تکنولوژی های قدیمـی کـه این مساله با عملیـات تعمـیر و نگهداری ضعیف بسیـار بدتر مـی گردد.
  • عدم استفاده از سنسورهای مناسب به منظور سیستم های روشنایی درون ساختمان باعث روشن ماندن بی جهت چراغها و افزایش مصرف انرژی مـی شود.
  • عدم وجود فرهنگ مصرف و عدم آگاهی ساکنین از نحوه مصرف بهینـه انرژی و همچنین عدم اطلاع از هزینـه های مصرفی ساختمان باعث مـی شود که تا ساکنین انرژی را بدون هیچ ملاحظه ای با سهل انگاری بـه هدر دهند.
  • در اختیـار داشتن انرژی ارزانقیمت یکی از دلایل هدر رفت انرژی نـه تنـها درون بخش ساختمان بلکه درون کلیـه بخش های مصرف کننده انرژی محسوب مـی شود.

از موارد گفته شده بر مـی آید کـه هدر رفت انرژی از مدیریت عملیـاتی و استراتژیک ضعیف و همچنین از عدم وجود فرهنگ صرفه جویی حاصل مـی شود.

مصرف انرژی درون ساختمان چرا بررسی مـی شود

اطلاعات مصرف انرژی درون ساختمان ها یـا از طریق تکنیک های ممـیزی انرژی یـا بوسیله برنامـه های نظارتی و کنترلی مستمر تهیـه و جمع آوری مـی گردد. اما این اطلاعات صرفا خام بوده و بدون تحلیل و بررسی بـه ما کمکی درون راستای کاهش مصرف انرژی درون ساختمان نمـی کنند.مگر آنکه بـه روش و تکنیک مناسبی مورد تحلیل و بررسی قرار گیرند.

استفاده از انرژی خورشیدی درون ساختمان

بنابراین بر روی اطلاعات جمع آوری شده از مصرف انرژی درون ساختمان حتما تجزیـه و تحلیل مناسبی انجام شود که تا بتوان روشـها و راهکارهایی کـه به کاهش مصرف انرژی درون ساختمان مـی انجامد را شناسایی نمود. تکنیک های تجزیـه و تحلیل متفاوت و متنوعی درون جهت تفسیر اطلاعات مصرف انرژی درون ساختمان وجود دارد. این تکنیک های تجزیـه و تحلیل عددی و آماری را مـی توان درون جهت درک اینکه چرا انرژی درون ساختمان بـه روشی خاص مصرف مـی گردد بکار گرفت. برخی از این تکنیک ها بسیـار ساده هستند و با یک حساب و کتاب ساده انجام مـی گیرند درون حالی کـه برخی دیگر بسیـار پیچیده بوده و ممکن هست به نرم افزارهای کامپیوتری نیـاز باشد.

در ادامـه این سلسله مطالب آموزش ممـیزی انرژی درون ساختمان، ممـیزی انرژی درون ساختمان را تعریف نموده و روش های انجام آن را بررسی مـی کنیم. همچنین مراحل ممـیزی انرژی تفصیلی را تشریح مـی نماییم.

بازخورد این مطلب درون راستای آشنایی با مصرف انرژی درون ساختمان را با ما درون مـیان گذاشته و به بیلدینگ پلاس برای کنکاش بیشتر در این مقوله و موضوعات دیگر یـاری رسانید.

تحریریـه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس امری حرفه ای و اخلاقی است

: نقاشی بهینه انرژی و منبع آن




[مصرف انرژی درون ساختمان - بیلدینگ پلاس نقاشی بهینه انرژی و منبع آن]

نویسنده و منبع | تاریخ انتشار: Fri, 27 Jul 2018 20:25:00 +0000