گرمایش جهانی، تغییرات آب و هوایی و اثرات گاز‌های گلخانه‌ای در دهه‌های گذشته به دغدغه‌ی محققان زیادی تبدیل شده اند. ساختمان‌های مسکونی و تجاری از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی محسوب می‌شوند. انرژی زیادی در این ساختمان‌ها به منظور تامین نیاز و آسودگی کاربران مصرف می‌شود. ساخت و ساز بهینه به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک می‌کند. به همین دلیل بهینه سازی در ساختمان مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است.
تعریف بهینه سازی در ساختمان
بهینه سازی در ساختمان به معنای هدفمند کردن مصرف انرژی در ساختمان‌ها است. به عبارت دیگر، طی این فرایند میزان انرژی مصرفی در ساختمان کاهش پیدا خواهد کرد. لازم به ذکر است که با وجود کاهش مصرف انرژی از میزان رفاه و رضایت کاربران در خصوص شرایط محیطی کاسته نخواهد شد. استفاده از سیستم‌های جدید خدمت رسانی در کنار وسایل دوستدار محیط زیست از ابزار‌های کاهش مصرف انرژی به شمار می‌روند.
زمانی که صحبت از ساخت و ساز می‌شود، تیم‌های طراحی، مشاوره، تاسیسات، سازه و مهندسی خاک به ذهن افراد خطور می‌کند. در حالی که با توجه به کمبود منابع انرژی و نیز تغییرات شدید آب و هوایی لزوم به کار گیری تیم متخصص انرژی جهت بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها به شدت احساس می‌شود.
لزوم به کارگیری بهینه سازی در ساختمان
بخش ساختمان در هر کشور از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی در آن کشور محسوب می‌شود. به صورت تقریبی 1 سوم از انرژی مصرفی در ساختمان‌ها مصرف می‌شود. ارزش این انرژی مصرف شده در کل جهان حدود 6 میلیون دلار می‌باشد که بسیار قابل توجه است. به همین دلیل بهینه سازی در ساختمان به معنای کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از هدر رفت سرمایه‌های ملی خواهد بود.
از طرف دیگر، منابع تامین انرژی با محدودیت مواجه است. لازم است تا برنامه‌ای وجود داشته باشد تا از هدر رفت این منابع با ارزش جلوگیری نماید. از طرف دیگر، مصرف هر چه بیشتر انرژی به آلوده شدن محیط زیست منجر می‌شود. مصرف بیشتر انرژی تهدیدی برای سلامتی محیط زیست و به خطر افتادن حیات گیاه‌ی، حیوانی و انسانی به شمار می‌رود.
تاثیر بهینه سازی در ساختمان بر میزان مصرف انرژی
کشور‌هایی که فاقد هر گونه سوخت فسیلی بوده اند از پیشگامان بهینه سازی مصرف سوخت در دنیا به شمار می‌روند. بخش مسکونی دصد قابل توجه‌ی از مصرف انرژی را به خود اختصاص داده است. به همین دلیل، محققان زیادی توجه خود را به بهینه سازی در ساختمان مسکونی متمرکز کرده اند. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که با به کارگیری اصول مهندسی مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی تا 40 درصد کاهش داشته است. این کاهش مصرف با کمک روش‌های بهینه سازی در ساختمان اتفاقی قابل ملاحظه است.
ابعاد موثر جهت بهینه سازی در ساختمان
بهینه سازی در ساختمان فرایندی است که در طول عمر پروژه قابل اجرا خواهد بود. در هر یک از مراحل تعریف، طراحی و اجرای ساختمان می‌توان به بهینه سازی در ساختمان دست یافت. 5 فاز اصلی بهینه سازی در ساختمان در ادامه آورده شده است.
شهر سازی
در این مرحله لازم است تا ضوابط شهر سازی در هر منطقه با توجه به شرایط اقلیمی آن تعریف شود. در این ضوابط به مواردی مانند ارتفاع و حجم ساختمان و نحوه‌ی استقرار ابنیه در زمین اشاره می‌شود.
طراحی معماری ساختمان
این مرحله یکی از فاز‌های تعیین کننده‌ی مصرف انرژی در ساختمان محسوب می‌شود. این مرحله تاثیر زیادی در میزان مصرف انرژی ساختمان‌ها دارد. محل و اندازه‌ی بازشو‌ها، نورگیر، استقرار فضا‌ها با توجه به جهت تابش نور خورشید از جمله مواردی است که در این مرحله بررسی می‌شود.
اجزای به کار رفته در ساختمان
نوع مصالح و اعضای به کار رفته در ساختمان تاثیر زادی در مصرف انرژی و ایجاد آسایش برای کاربران آن ساختمان دارد. این عناصر به کنترل فضای داخلی ساختمان می‌پردازند. به بیان دیگر این اجزا عامل جدا کننده‌ی فضای داخلی و خارجی ساختمان هستند. انتخاب هوشمندانه‌ی این اجزا به بهینه سازی در ساختمان کمک زیادی خواهد کرد. به همین دلیل استاندارد‌های مختلفی در خصوص این مصالح وجود دارد. باید توجه کرد که اجزای ساختمان مشمول تاییدیه و استاندارد‌های تعریف شده شوند.
دیوار‌ها، پنجره‌ها، درب، عایق‌ها و سایر اجزا و نحوه‌ی تعامل آن‌ها بر میزان مصرف انرژی تاثیر زیادی دارند. مطالعات گسترده‌ای در زمینه‌ی طراحی اجزای استاندارد انجام شده است. در هر منطقه و با توجه به اقلیم آب و هوایی آن مطالحی طراحی شده است. لازم است تا در ساخت ساختمان به این مهم توجه شود.
سیستم تاسیسات به کار رفته در ساختمان
سیستم تاسیساتی به کار رفته در ساختمان بر میزان مصرف انرژی ساختمان تاثیر زیادی دارد. امروزه راندمان سیستم‌های تاسیساتی افزایش داده شده است. این تغییر موجب کاهش میزان مصرف انرژی در ساختمان می‌شود. افزایش طول عمر مفید این سیستم‌ها از دیگر تغییرات مهم در زمینه بهینه سازی در ساختمان است. کاهش ابعاد سیستم‌های انرژی از دیگر مواردی است که هزینه تعمیر و نگهداری این سیستم‌ها را کاهش داده است.
اجرا
روش‌های اجرای ساختمان تنوع زیادی دارند. هر یک از این روش‌ها اثرات زیست محیطی متفاوتی خواهند داشت. استفاده از روش‌های ساخت و ساز سبز جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان دارد. لازم است تا تلاش شود که تما‌می مراحل ساخت و ساز کنترل شوند. تما‌می عوامل دخیل در پروژه باید تلاش کنند تا میزان مصرف انرژی را کاهش دهند. کاهش میزان آلاینده‌ها از جمله کربن دی اکسید در فرایند ساخت به نوعی بهینه سازی در ساختمان به شمار می‌رود.
اقدامات لازم جهت بهینه سازی در ساختمان
اولین مرحله جهت بهینه سازی انرژی در ساختمان‌ها تعیین نقشه کلی راه است. به همین منظور، لازم است تا به تعیین طرح کلی پرداخت. از طرف دیگر، تصمیم گیرندگان باید مقدار بودجه‌ی در نطر گرفته شده برای این عملیات را معین کنند. مطلع بودن تما‌می ذینفعان از مزایای بهینه سازی در ساختمان‌ها به اجرای هر چه بهتر این امر کمک می‌کند.
بهینه سازی در ساختمان‌ها در حوزه‌ی انرژی از مراحل چند گانه تشکیل شده است. در ادامه به هر یک از این مراحل اشاره شده است.
- ارزیابی عملکرد ساختمان و نظارت مقدماتی
- بهینه سازی در ساختمان با بهبود عملکرد سیستم روشنایی
- بهینه سازی در ساختمان با کنترل بار‌های جانبی آن
- ارتقای سیستم توزیع
- بهبود عملکرد سیستم گرمایشی و سرمایشی
استراتژی کلی بهینه سازی در ساختمان
همان طور که در مراحل 5 گانه بیان شده است، اولین مرحله‌ی بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها بررسی عملکرد آن است. به این منظور لازم است تا سیستم انرژی ساختمان به درستی بررسی و ارزیابی شود. با کمک شناخت به دست آمده از این مرحله نقاط ضعف و نقاط قوت سیستم انرژی ساختمان شناسایی می‌شود.
در گام دوم، تلاش می‌شود که عملکرد سیستم روشنایی بهینه شود. روش‌های مختلفی برای انجام بهینه سازی در ساختمان‌ها با کمک سیستم‌های روشنایی وجود دارد. هر یک از این روش‌ها تاثیر زیادی بر مصرف انرژی ساختمان خواهد داشت. پس از بهینه سازی سیستم روشنایی تلاش می‌شود که میزان بار‌های جانبی وارده بر ساختمان کنترل شود. بعد از انجام این مراحل سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی متناسب با شرایط جدید به روز رسانی می‌شوند.
با انجام این مراحل الگوی مصرف جدیدی از ساختمان به دست خواهد آمد. لازم است که‌این روش به صورت سیستماتیک انجام شود تا بتوان به نتیجه‌ی بهتری دست پیدا کرد. از مزایای این روش قابلیت به کار گیری آن به صورت دوره‌ای است. ذینفعان هر ساختمانی می‌توانند به منظور بهینه سازی در آن ساختمان در هر زمانی این روش را اجرا کنند.
سیستم‌های هوشمند روشی نوین برای بهینه سازی در ساختمان
یکی از روش‌های بهینه سازی مصرف انرژی که در سال‌های اخیر با استقبال خوبی روبرو شده است، استفاده از سیستم‌های هوشمند در ساختمان‌ها می‌باشد. سیستم‌های هوشمند می‌توانند مصرف انرژی را به مقدار قابل توجه‌ی کاهش دهند. به همین دلیل، استفاده از این سیستم‌ها آورده‌های زیادی را به همراه خواهد داشت.
سیستم‌های هوشمند سطح عملکرد مختلفی دارند. اساس کلی در این سیستم‌ها ایجاد تعامل با محیط و کاربران است. این سیستم‌ها اطلاعات محیطی را دریافت می‌کنند. پس از دریافت این اطلاعات و با توجه به متغیر‌های تعریف شده برای این سیستم‌ها به کنترل و تنظیم شرایط محیطی بپردازند. در نوع پیشرفته از این سیستم‌ها می‌توان میزان آسایش و راحتی کاربران را نیز به عنوان ورودی به سیستم‌ها معرفی کرد.
مزایای بهینه سازی در ساختمان با کمک سیستم‌های هوشمند
استفاده از سیستم‌های هوشمند در ساختمان مزایای زیادی خواهد داشت. در ادامه به صورت خلاصه به بیان مزیت‌های استفاده از این سیستم‌ها اشاره شده است.
افزایش آسایش
با کمک سیستم‌های هوشمند میزان آسایش و راحتی کاربران تا حد زیادی افزایش پیدا می‌کند. هر یک از کاربران انتظاراتی از دما، روشنایی و سایر پارامتر‌های محیطی ساختمان خود دارد. این اطلاعات به عنوان ورودی و عامل تنظیم سیستم‌های هوشمند تعریف می‌شوند.
بهینه سازی مصرف سوخت و ذخیره مالی
سیستم‌های هوشمند به کنترل تما‌می همه جانبه‌ی ساختمان می‌پردازند. به همین دلیل میزان مصرف انرژی در این ساختمان‌ها به مقدار زیادی کنترل می‌شوند. نتایج یکی از مطالعات انجام شده در این زمینه موید این نکته است. طبق تحقیقات ثابت شده است که سیستم هوشمند تا 40 درصد میزان مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. کاهش مصرف انرژی به معنای پس انداز برای کاربران خواهد بود.
قابلیت به کار گیری راحت
سیستم‌های هوشمند از انعطاف پذیری بالایی برخوردار هستند. این سیستم‌ها می‌توانند مطابق با نیاز کاربران به راحتی تنظیم و کنترل شوند. جهت کنترل شرایط محیطی با کمک این سیستم‌ها نیازی به اعمال تغییرات فیزیکی و سخت افزاری وجود ندارد.
کنترل یکپارچه
با کمک سیستم‌های هوشمند کنترل کردن تما‌می محیط ساختمان می‌سر است. این سیستم‌ها با در نظر گرفتن کل ساختمان به کنترل یک پارچه‌ی آن کمک می‌کنند. به همین دلیل ایجاد آسایش و نیز کنترل هزینه در کل ساختمان وجود دارد.
متخصصان بهینه سازی در ساختمان با کمک رشته‌ی سیستم مدیریت ساختمان
مصرف بالای انرژی در ساختمان و نیز کمبود منابع انرژی دغدغه‌ی اکثر افراد فعال در صنعت ساختمان است. به همین دلیل در سال‌های اخیر رشته‌ی سیستم مدیریت ساختمان با تقاضای زیادی مواجه شده است. با کمک سیستم مدیریت ساختمان امکان بررسی وضعیت سیستم‌های روشنایی، سرمایشی، گرمایشی، امنیت تردد، سیستم اعلام حریق و نیز ارتباط بین زیر ساخت‌های این سیستم‌ها در ساختمان وجود دارد.
از ویژگی‌های برجسته‌ی سیستم مدیریت ساختمان قابلیت استفاده‌ی آسان برای کاربران است. اغلب این سیستم‌ها به صورت گرافیکی طراحی شده اند. این قابلیت به کاربران اجازه می‌دهد تا به راحتی شرایط محیطی ساختمان را تحت کنترل خود داشته باشند.
مزایای به کارگیری سیستم‌های مدیریت ساختمان
با استفاده از دانش سیستم مدیریت ساختمان می‌توان به کاهش مصرف انرژی و ساخت و ساز سبز نزدیک شد. به بیان دیگر، این علم به کمک ذینفعان آمده است تا با کمک آن به بهینه سازی در ساختمان بپردازند. در ادامه مزایای این دانش مدیریتی به صورت خلاصه بیان شده است.
- کاهش مصرف انرژی در ساختمان
- کنترل و نظارت بر سیستم‌های انرژی در ساختمان
- افزایش طول عمر تجهیزات رفاهی ساختمان
- کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
- افزایش بازدهی سیستم‌های انرژی در ساختمان
- افزایش میزان رفاه و رضایت کاربران از سیستم‌های انرژی
- قابلیت تنظیم عملکرد هر سیستم متناسب با سایر سیستم‌ها
منابع
http://www.behsa.ir/index.php/energy-tip/196-building-energy-conservation
تقوی، مسعود،1393،روش‌های بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان،نخستین همایش ملی سیستم های هوشمند مدیریت ساختمان با رویکرد بهینه سازی مصرف انرژی ،قزوین،،،https://civilica.com/doc/317015
جعفری، وحید و توسلی، حامد و زینلی، ایمان،1390،بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان های هوشمند،اولین همایش اقلیم، ساختمان و بهینه سازی مصرف انرژی (بارویکرد توسعه پایدار)،اصف‌هان،،،https://civilica.com/doc/126639
