مروری بر تکنیک‌های بهره‌وری انرژی در ساختمان

مروری بر تکنیک‌های بهره‌وری انرژی در ساختمان

موضوع بهره‌وری انرژی در ساختمان با توجه به اهمیت آن موضوع بسیاری از تحقیقات بوده است. بنابراین، تلاش‌های بسیاری از سوی دولت‌ها و دانشمندان بر افزایش مطالعات در این‌ حوزه معطوف گردیده است. هدف اصلی تمام این مطالعات و تحقیقات، کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از مصرف غیرضروری انرژی است.

یکی از مهمترین مباحث کلیدی که در زمینه بهره‌وری انرژی توسط محققان مورد بررسی قرار گرفته،  انتشار مقادیر عظیم گاز دی اکسید کربن در نتیجه مصرف انرژی در ساختمان‌ها است که بین 30 تا 40 درصد مصرف کل انرژی در جهان را شامل می‌شود.

در این مقاله، تکنیک‎‏‎‏‌های مرتبط با بهینه‌سازی مصرف انرژی به اختصار عنوان می‌گردد.

تکنیک‌های جدید طراحی داخلی ساختمان‌های تجاری برای بهره‌وری انرژی

  • یکی از روش‌های پیشنهادی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی داخلی ساختمان، طراحی و بکارگیری سیستم روشنایی کنترلی است که وظیفه اندازه‌گیری روشنایی محیط اطراف را برعهده دارد. این کار به منظور تعیین میزان نور موردنیاز برای آسایش ساکنین با مصرف بهینه انرژی انجام می‌پذیرد. به منظور بررسی همه خصوصیات مربوط به روشنایی مورد نیاز برای تمامی فضاهای مسکونی و اتاق‌ها، روش پیشنهادی شامل تعدادی پارامتر کنترل روشنایی می‌باشد. این پارامترها به بررسی تحرکات ساکنین برای تطبیق میزان روشنایی (L) از حداکثر به حداقل طی یک بازه زمانی (T) مناسب می‌پردازند که در نهایت منجر به تأمین آسایش ساکنین می‌گردد.
  • روش دیگر به بررسی خصوصیات و عادات ساکنین برای ارائه مدلی برای کاهش مصرف انرژی می‌پردازد. روش مذکور به جمع‌آوری داده‌های مشخص از خصوصیات و رفتارهای ساکنین به منظور اتخاذ راهکار چند جانبه می‌پردازد که در نهایت به کاهش مصرف انرژی و ارائه راه حل مصرف بهینه با منابع مالی موجود برای استفاده در ساختمان موردارزیابی منجر می‌گردد. هدف دیگر این تحقیقات ارائه راهکارهای بیشتر برای سطوح مدیریتی و با هدف اتخاذ تصمیمات بهینه در راستای بهینه‌سازی مصرف انرژی است. یکی از گام‌های تحقق این امر، بررسی معیارهای از پیش تعیین شده از قبیل خصوصیات محیطی فضای داخلی و میزان مصرف ایده‌آل انرژی می‌باشد. گام دیگر اطمینان از تطابق معیارها با وضعیت ساختمان براساس کاربردهای ارزیابی شده در رابطه با مصرف انرژی و خصوصیات محیطی فضای داخلی می‌باشد. این مرحله به ارائه طرحی می‌پردازد که بر اساس آن، همه معیارها می‌بایست به منظور بهینه‌سازی طرح‌های چندمعیاره برای مجتمع‌های ساختمانی لحاظ گردند. در گام بعدی، تمهیداتی برای هرکدام از ساختمان‌ها برای تولید فهرستی برای کاهش مصرف انرژی اعمال می‌گردد، که براساس بهینه‌سازی شرایط ساختمان‌های موجود می‌باشد. هدف این اقدام، بهره‌وری مصرف انرژی و کاهش آن با توجه به خصوصیات سایر ساختمان‌ها می‌باشد. در این مرحله می توان جایگزینی تعدادی از تجهیزات پرمصرف رایج از قبیل HVAC (Heating, ventilation, and air conditioning) (سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع) را مورد بررسی قرار داد. مرحله بعدی به ارائه پیشنهاد برای راه حلی جایگزین می‌پردازد که از بررسی شرایط و خصوصیات ساختمان‌‌های دیگر به منظور ایجاد یک راهکار و طرح بهینه شده بدست آمده است که منجر به بهینه‌سازی مصرف انرژی خواهد گردید.

تحلیل تکنیک‌های بهره‌وری انرژی

برخی از تکنیک‌های پیشنهادی، عملکرد مطلوبی در زمینه ارزیابی بهره‌وری و مصرف انرژی داشته‌اند. این بخش به بررسی خلاصه‌ای از یافته‌ها می‌پردازد و عملکرد آنها را براساس محدودیت‌هایی که منجر به ایجاد چالش برای نیل به سطوح بالای عملکرد می‌گردد، مورد تحلیل و بررسی قرار می‌دهد.

ارزیابی بهره‌وری انرژی

زمانی که تکنیکی پیشنهادی بر روی یک ساختمان و یا گروهی از ساختمان‌ها به کار گرفته می‌شود، برخی از عوامل مهم تأثیرگذار، میزان عملکرد تکنیک اعمال شده را کاهش می‌دهند. از جمله چالش‌های موثر بر نتایج به دست آمده می‌توان به طرح ساختمان و سن بنا به لحاظ مدرن یا قدیمی‌ساز بودن اشاره نمود. این مسئله در شکل زیر قابل نمایش است. همانطور که ملاحظه می‌شود فرآیند نصب سنسورهای جدید که به کنترل و کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌های قدیمی‌ساز کمک می‌کنند، با مشکلاتی همراه است. اما درمورد ساختمان‌های مدرن این فرآیند با چالش‌ها و هزینه‌های کمتری روبرو است.

مصرف انرژی

تاکنون چندین روش پیشنهادی به منظور اتخاذ تمهیداتی برای کاهش مصرف انرژی  در ساختمان‌ها ارائه گردیده‌اند که جوانبی از جمله میزان مصرف انرژی ساختمان، هزینه ساخت و ساز و میزان انتشار گاز دی اکسید کربن را مدنظر داشته‌اند. مطالعات دیگر، به ارائه ابزارهای تصمیم‌گیری چندمعیاره پرداخته‌اند که تمهیدات بخصوصی را مورد بررسی قرار می‌دهد. این تحقیقات در حمایت از تصمیماتی است که به طراحی سیستمی موثر برای بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌پردازد که در آن برخی ملاحظات مهم دخیل بوده‌اند. از آن جمله می‌توان به تأثیرات محیطی در برابر هزینه‌های نوسازی، خصوصیات طراحی داخلی ساختمان‌ها در مقابل ذخیره انرژی پایدار و  انتخاب  ساختمان مناسب برای بازسازی در برابر چگونگی طراحی بهینه بهره‌وری انرژی برای مجتمع‌های ساختمانی اشاره نمود. تمامی این ملاحظات در تحقیقات بسیاری موردبررسی قرار گرفته‌اند، با این وجود نتیجه اجرای آنها بخاطر وجود برخی اشکالات با ضعف و محدودیت همراه بوده است.

ارزیابی مطالعات مرتبط با QR-Code و IoT (Internet of Things)(اینترنت اشیاء)

اجرا و بکارگیری تجهیزات مبتنی بر اینترنت اشیاء در وسایل هوشمند خانگی به دلیل تأثیر آنها بر مصرف و بهره‌وری انرژی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. مطالعات انجام شده پیشنهاد استفاده از سیستمی تعاملی مبتنی بر اینترنت اشیاء را می‌دهد که مصرف بهینه انرژی را موجب می‌گردند. در این مطالعه یکی از وسایل برقی هوشمند خانگی برای آزمایش انتخاب شده است. این وسیله (یخچال) به دلیل صرف بخشی از انرژی ساختمان گزینش گردیده است.

مبحث “سرویس‌های هوشمند در بهره‌وری انرژی ساختمان” توسط تعدادی کمپانی فعال در این زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و در ساختمان‌های کوچک برای اجرای سرویس‌های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء  به صورت محدود به کار گرفته شده‌اند. به منظور بکارگیری مفید و موثر از اینترنت اشیاء، ایده استفاده از تکنیک QR-Code برای انجام همزمان چندین کار مطرح گردیده است. به عنوان مثال می‌توان به گرفتن اطلاعات از سیستم اندازه‌گیری هوشمند (AMI) (Advanced Metering Infrastructure) ساختمان و آگاه‌سازی ساکنین از میزان و هزینه مصرف انرژی اشاره نمود. نمونه‌ای از سیستم AMI در تصویر نمایش داده شده است.

مزایا و معایب

در این بخش مقایسه‌ای خلاصه‌وار میان انواع متفاوت روش‌های پیشنهاد شده برای ارتقاء بهره‌وری مصرف انرژی و همچنین ذخیره انرژی با استفاده از تکنیک‌های مختلف نمایش داده شده است.

ردیف

هدف تحقیق مزایا

معایب

1

ارزیابی مصرف و بهره‌وری انرژی در مجتمع‌های مسکونی هزینه پایین طراحی در مقایسه با تکنیک‌های دیگر که مستلزم تغییر و جایگزینی بخش‌های از طراحی داخلی ساختمان می‌باشد. عدم آزمایش و اجرای کامل بر روی انواع ساختمان با طراحی‌های گوناگون

2

طراحی سیستم کنترلی سبک طراحی قابل انطباق سیستم روشنایی – استفاده مکرر از سیستم روشنایی

– سیستم سخت‌افزاری پیچیده، به عنوان مثال سنسورها

3

تصمیم‌گیری درمورد مصرف انرژی برمبنای مدل رفتاری ساکنین – طرح‌ریزی موثر و پربازده برای طراحی‌های داخلی

– مناسب برای مجتمع‌های ساختمانی

هزینه بالا

4

اینترنت اشیاء برای ساختمان‌های هوشمند – اپلیکیشن تعاملی برای کاربران تلفن هوشمند

– کمک به ذخیره انرژی به وسیله اشتراک اطلاعات مصرف با کاربران

عدم دسترسی ساده به اطلاعات وسایل برقی

 

نتیجه‌گیری

با نگاهی به مباحث مطرح شده در رابطه با بهینه‌سازی مصرف انرژی، واضح است که تکنیک‌های مناسبی برای انواع متفاوت ساختمان، برای ایجاد سطح مطلوب بازدهی وجود دارد. بدیهی است نمی‌توان یک روش یا تکنیک مشخص را برای طیف وسیعی از ساختمان‌ها بکار برد و همچنین استفاده از یک روش برای شرایط و موقعیت‌های متفاوت دشوار به نظر می‌رسد. بنابراین اولین و اساسی‌ترین گام، مطالعه موقعیت ساختمان‌ها براساس شرایط موجود و اتخاذ راه حل بهینه می‌باشد. سرویس‌های هوشمند می‌توانند برای ساکنین از طریق تلفن‌های هوشمند سیستم اعلان انرژی را فراهم آورند. به طور متقابل این ایده به لحاظ دریافت اعلانات مشکلات فنی مرتبط با AMI از طرف کاربران به وسیله اسکن QR-Code نیز مفید می‌باشد.

 

برگرفته از:

A Review on Building Energy Efficiency Techniques
Abbas M. Al-Ghaili1
*, Hairoladenan Kasim2
, Marini Othman3
, and Zainuddin Hassan4

International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.35) (2018)

https://www.researchgate.net/publication/330192627_A_Review_on_Building_Energy_Efficiency_Techniques

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.