با سحافایل در خدمت شما هستیم با «پیشینه پژوهشی انرژی سرمایشی و گرمایشی در ساختمان های تجاری با انرژی صفر (رشته مکانیک)» که بطور کامل و جامع به این مبحث پرداخته و نیاز شما را به هرگونه جستجوی بیشتری برطرف خواهد نمود.

فهرست محتوا

فهرست محتوا

• 2-1- مقدمه. 10
• 2-2-عوامل موثر در مصرف انرژی ساختمان‌ها 11
• 2-2-1- آب ‌و هوای محلی. 11
• 2-2-2- مکان و جهت قرارگیری ساختمان. 12
• 2-2-3- محل قرارگیری ساختمان. 13
• 2-2-4-فرم ساختمان. 15
• 2-3-  گرمایش و سرمایش در ساختمان. 15
• 2-4-مصرف انرژی در بخش گرمایش ساختمان. 16
• 2-4-1-گرمایش با شعله. 16
• 2-4-1-1-معایب گرمایش باشعله. 16
• 2-4-1-2- گرمایش با بخار 16
• 2-4-1-2-1-مزایای و معایب گرمایش با بخار 17
• 2-4-1-3- گرمایش با گرمگن های الکتریکی. 17
• 2-4-1-4-مصرف انرژی در بخش سرمایش ساختمان. 18
• 2-5- پارامترهاي مؤثر بر ميزان مصرف انرژي ساختمان. 20
• 2-5-1- عايق كاري ديوارهاي خارجي. 20
• 2-5-2- عايق كاري سقف… 21
• 2-5-3- انواع شيشه. 23
• 2-5-4- اندازه پنجره‌ها 24
• 2-6-ساختمان‌های باانرژی صفر. 27
• 2-7-ساختمان سبز 28
• 2-8- طراحی ساختمان‌های انرژی صفر. 29
• 2-9- بایسته‌های ساختمان‌های انرژی صفر ‌ 31
• ‌2-9-1- جلوگیری از اتلاف انرژی‌ 31
• 2-9-2-مزایای استفاده از ساختمان‌های انرژی صفر. 32
• 2-10- معایب ساختمان‌های انرژی صفر. 33
• 2-11- دسته‌بندی ساختمان‌های انرژی صفر. 34
• ‌2-11-1- انرژی صفر خالص سایت.. 34
• ‌2-11-1-2- انرژی صفر خالص منبع‌ 34
• ‌2-11-1-3- انرژی صفر خالص هزینه‌ها ‌ 34
• 2-11-1-4- انرژی صفر خالص انتشار   35
• 2-11-1-5- بحران انرژی و ضرورت ساختمان‌های انرژی صفر. 35
• 2-12- شبیه‌سازی مصرف انرژی ساختمان. 36
• 2-13- المان‌های اصلی شبیه‌سازی انرژی در ساختمان. 38
• 2-14- مبانی محاسبات بار حرارتی. 41
• 2-15- انتقال حرارت در ساختمان. 42
• 2-15-1- هدایت.. 42
• 2-15-2- جابه‌جایی. 49
• 2-15-3- تشعشع. 50
• 2-16- اتلاف حرارتی ساختمان. 51
• 2-17- مبانی نظری مدل. 52
• 2-17-1-ساختمان باانرژی صفر. 54
• 2-17-1-1- معیار تعادل. 55
• 2-17-1-2- دوره ی تعادل. 55
• 2-18- پیشینه تحقیق. 60
• منابع و مآخذ. 115

مقدمه

ساختمان انرژی صفر^[1]، به ساختمان‌هایی اطلاق می‌شوند که مصرف سالانه انرژی آن‌ها صفر و آلاینده‌های کربنی تولید نمی‌کنند. در دنياي امروز، با توجه به محدود بودن منابع سوخت فسيلي، ساختمان‌ها، صنايع و دیگر ارگان‌ها به سمت استفاده از ديگر انرژی‌های موجود در زمين مانند انرژی خورشیدی، بادی، بیولوژیکی و آبی حركت نموده‌اند. ایده و اصل مصرف انرژی خالص صفر به دلیل اینکه برداشت از انرژی‌های تجدید پذیر وسیله و راهکاری برای حذف آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای است، توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. امروزه، طرح‌های مرتبط با اصول “انرژی صفر” به دلیل افزایش هزینه‌های سوخت‌های فسیلی و تأثیرات مخرب آن‌ها بر روی محیط‌زیست و شرایط آب‌وهوایی و بر هم زدن تعادل اکولوژیک، بسیار کاربردی و از محبوبیت خاصی برخوردار شده‌اند. این ساختمان می‌تواند از شبکه تأمین انرژی جدا و مستقل باشد. بدین ترتیب، انرژی به‌صورت محلی و از طریق ترکیبی از فناوری‌های تولید انرژی‌های نو از قبیل خورشیدی، بادی و ببو سوخت‌ها تأمین می‌گردد. این در حالی است که با استفاده از تکنولوژی‌های خاص برای سیستم‌های روشنایی و گرمایش و سرمایش فوق پربازده، در مصرف هرچه کمتر انرژی تلاش شده است. به‌عبارت‌دیگر، در یک ساختمان انرژی صفر قبل از تولید انرژی پاک به بهینه‌سازی مصارف انرژی در بخش‌های مختلف ساختمان پرداخته‌شده است و با استفاده هوشمندانه از تکنولوژی‌های تجديد پذير، تعادل ميان توليد و مصرف انرژي برقرار می‌گردد.

    در حال حاضر، بخش ساختمان‌های اداری و مسکونی در حدود ۴۰ درصد از مصرف انرژی‌های فسیلی کشور را به خود اختصاص داده است. اگرچه ساختمان‌های با مصرف انرژی صفر حتی در کشورهای پیشرفته امروز بسیار کمیاب و حتی نایاب می‌باشند، اما به دلیل مستقل بودن از سوخت‌های فسیلی و کمک در کاهش آلاینده‌های کربنی، در حال رشد بوده و توجه بسیاری را به خود جلب نموده است[22].

عوامل مؤثر در مصرف انرژی ساختمان‌ها

در تاریخ آمده است که نخستین مصارف انرژی بشر برای گرم کردن و حفاظت از خود بوده و بعدهـا نیز برای پخت‌وپز و حمل‌ونقل بوده است. بدون شک انسان در مراحل اولیـه تکـامل خـود به فکر ساختن پناهگاه نیز افتاده است [10]. امروزه عملکرد ساختمان‌ها به‌طور غیرمستقیم حـدود 2/1 مصـرف انرژی مورداستفاده کشورهای مختلف را شامل می‌گردد . بیــش از نصـف انـرژی مصرف‌شده در ساختمان‌ها گرمایش و سرمایش، معادل 10درصــد آن بـرای روشنایی و بقیـه آن بـرای سـایر
مصارف انرژی بکار می‌رود [11]. انرژی مصرفی ساختمان‌ها تحت تأثیر عوامل گوناگونــی قـرار دارنـد کـه عبارت‌اند از:

آب ‌و هوای محلی

مصرف انرژی ساختمان به دلیل رابطه‌ی مستقیم بین دمای خارج و سیستم گرمایش/سرمایشی فضا، نسبت به تغییرات آب‌وهوایی حساس است. پژوهش ها نشان داده اند که چگونه رابطه ی بین تغییر آب‌وهوا  با مصرف انرژی ساختمان در طیف وسیعی از انواع ساختمان در مقیاس‌های مختلف فضایی و زمانی، بنا به ارزیابی‌های 925US، تغییر می‌کند. افزایش زیادی در مصرف انرژی ساختمان در تابستان مشاهده‌شده است (به‌عنوان‌مثال افزایش %39 در ماه آگوست برای ساختمان دبیرستان) بخصوص در طول روز (یعنی %100 افزایش برای انبار، 5 تا 6 بعدازظهر)، درحالی‌که در زمستان مصرف انرژی، کاهش داشته است. در مقیاس فضایی نواحی اقلیمی، مصرف انرژی سالانه در محدوده¬ی %17- تا %21+، درحالی‌که در مقیاس محلی، تغییرات در محدوده %20- تا %24+ می‌باشد. ساختمان‌ها در مناطق آب‌وهوایی گرم و مرطوب (جنوب شرقی) تغییرات بزرگ‌تری را نسبت به سایر نواحی از خود نشان می‌دهند. تأثیر تغییرات در درون مناطق آب‌وهوایی می‌تواند نسبت به تغییرات بین مناطق آب‌وهوایی، بزرگ‌تر باشد که این به وجود یک تمایل بالقوه حین برآورد تغییرات درجه آب‌وهوایی منطقه با تعداد کمی از مکان‌های مشخص‌شده، اشاره دارد. تغییرات بزرگ یافت شده در رابطه¬ی بین تغییر آب‌وهوا با مصرف انرژی، اهمیت ارزیابی تأثیرات تغییر آب‌وهوا بر مقیاس‌های محلی و نیاز به استراتژی‌های سازگاری/کاهش متناسب با انواع مختلف ساختمان را، برجسته می‌کند[12].

مکان و جهت قرارگیری ساختمان

بر اساس فرهنگ هواشناسی اقلیمی ) (w.m.o.182اقلیم عبارت از تفسیر مجموعه شرایط جوي که توسط کیفیت و تکامل وضع هواي منطقه معین مشخص می‌رود. اقلیم به‌عنوان یک پدیده طبیعی همواره موردتوجه شهر سازان و معماران بوده است هدف از اقلیم‌شناسی عبارت است از کشف و تعیین رفتار طبیعی اتمسفر و بهره‌برداری ازآن‌جهت منافع انسان ،تقریباً تمام فعالیت‌های بشري براي تداوم چرخه زندگی به‌طور کامل مستقیم یا غیرمستقیم تحت تأثیر هوا و اقلیم می‌باشد . در تمام طول تاریخ معماري و ساختمان‌سازی طراحان همواره درصدد پاسخ‌گویی به شرایط آب‌وهوایی بوده‌اند حتی معماران به‌اصطلاح سنتی طراحی اقلیمی داراي بیان دقیق و استادانه‌ای بوده است. خواه در ساختم آن‌های واقع در شهرهاي کوهستانی که در مقابل باد محافظت‌شده و رو به جنوب می‌باشند و خواه در پلان خانه‌هاي حیاط مرکزي سنتی که جهت حفظ سرماي شب در اقلیم گرم و خشک طراحی‌شده‌اند.در این بناهاي بومی و سبک‌های محلی، اقلیم و آب‌وهوا به‌عنوان مبناي حیات و فعالیت‌های انسان در نظر گرفته‌شده که نهایتاً فرم و زیبایی ساختمان‌ها از آن منتج شده است. طراحی اقلیمی ساختمان نیز نامیده می‌رود. شامل یک سري اصول در طراحی ابنیه توسط طراحان و معماران می‌تواند منجر به طراحی فضاهای بهینه ازنظر آسایش انسان و صرفه‌جویی در مصرف انرژي شود . طراحی اقلیمی روشی است براي کاهش همه‌جانبه انرژي یک ساختمان طراحی ساختمان اولین خط دفاعی در مقابل عوامل اقلیمی خارجی بنا است).شمس،خداکرمی،(3:13894) در تمام آب‌وهواها ساختمان‌ها که بر طبق اصول طراحی ساخته‌شده‌اند. ضرورت گرمایش و سرمایش مکانیکی را به حداقل مکانیکی را به حداقل کاهش می‌دهند و در عوض از انرژي طبیعی موجود در اطراف ساختمان استفاده می‌کنند. طراحی اقلیمی موجب می‌گردد که ساختمان‌ها داراي شرایط آسایش بهتري باشند و به‌جای این‌که به سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی فشار زیادي تحمیل شود، خود ساختمان بدون سروصدا و بدون پنکه و کولر یا دستگاه‌ها و بدون اینکه حداکثر به دستگاه‌هاي مولد مرکزي وارد شود ،شرایط آسایش را فراهم می‌کند. ساختم آن‌های ساخته‌شده بر اساس اقلیم نه‌تنها در مقابل عوامل نامساعد جوي عملکرد خوبی دارند بلکه یک محیط انسانی سالم و زیبا نیز فراهم می‌کنند. عواملی چون حرارت ،رطوبت،با دو … غیره در نوع و سبک معماري بناهاي شهر مؤثر می‌باشد[13].

منابع و مآخذ

1. بیرانوند، مسلم (1389)، طراحی مجموعه مسکونی با رویکرد پایدار،پایان نامه کارشناسی ارشد ،دانشگاه آزاد واحد خوارسگان.
2. S. Department of Energy website. 2015 9 Aug; Available from: http://energy.gov/eere/wipo/weatherization-assistance-program
3. Ellabban, Omar; Abu-Rub, Haitham; Blaabjerg, Frede (2014). “Renewable energy esources: Current status, future prospects and their enabling technology”. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 39: 748–764 .
4. http://geography-dept.talif.sch.ir/index.php.
5. آژانس بین‌المللی انرژی، غلامپور،مرضیه، کاظمی،عالیه، کاظمی،محمد،«،1393مدرنیزه کردن کدهای انرژی ساختمان برای حفظ امنیت آینده انرژی جهانی»، تهران،نشر آمه.
6. مرتضایی، نسرین، بررسی دلایل عدم استفاده از انرژي خورشیدي در معماري ایران و ارائه راهکارها و طراحی یک نمونه موردي در تبریز، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید رجایی،1390.
7. بختیاری، حامد ،بررسي فني و اقتصادی ساختمان با مصرف انرژی صفر به‌منظور کاهش مصرف گاز طبیعي،پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود،1391.
8. آزاده.سعيد، بيوگاز، ضرورتها و نيازها، نخستين همايش بيوانرژي ايران،مهرماه1389
9. عباسپور، م،. “انرژي محيط زيست و توسعه پايدار”، موسسه انتشارات علمي دانشگاه صنعتي شريف، چاپ اول، جلد اول،
10. کتاب اصول مدیریت انرژی – گرگ . بی . اسمیت.
11. واتسون, کنت , لب, کنت- طراحی اقلیمی اصول اجرای کــاربرد انـرژی در سـاختمان- وحید قبادیان, محمد فیض مهدوی – چاپ دوم انتشارات دانشگاه تهران1375.
12. مزریا, ادوارد- راهنمای کاربرد غیرفعال انرژی خورشیدی در ســاختمان- ترجمـه علـی مهدوی- چاپخانه کتیبه- 1376
13. نویفرت, ارنست-نویفرت اطلاعات معماری ویرایش سوم -2000ترجمه حسین مظفری ترشیزی- چاپ اول- انتشارات آزاده.
14. کسمایی مرتضی – راهنمای طراحــی اقلیمـی- چـاپ اول- انتشـارات مرکـز تحقیقـات ساختمان و مسکن.
15. مجتبی طباطبایی، محاسبات تأسیسات ساختمان، چاپ پانزدهم، انتشارات روزبهان، .1390.
16. ابراهیم پور عبدالسلام، کریمی واحد یوسف (1391)، روش هاي مناسب بهینهسازي مصرف انرژي در یک ساختمان دانشگاهی در تبریز، مهندسی مکانیک مدرس، دوره12، شماره 4.
17. – Lane G.A., Solar Heat Storage: Latent Heat Material, Technology, CRC Press (Florida, USA), vol. II, 1986.
18. – عظمتی، علی اکبر؛ حسین حسینی و بهزاد شیرکوند هداوند (1390)، بررسی رنگ پوشش ساختمان در اقلیم هاي مختلف کشور و مقایسه با پوشش هاي معدنی از دیدگاه صرفه‌جویی درمصرف انرژي، سومین کنفرانس بین‌المللی گرمایش، سرمایش، و تهویه مطبوع، تهران.
19. Handbook of Air Conditioning System Design, Carrier Air conditioning company, New York Mc Graw-Hill, 1965.
20. کوچريمختار بيدي ، آلبرت ، بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان‌ها با استفاده از نرم افزارهاي شبيه سازي و تحليل انرژي ساختمان، اولين همايش بهينه سازي مصرف سوخت در بخش ساختمان ، تهران، اسفند 1380.
21. A.Florides; S.A Tassou; S.A Kalogirou; L.C. Wrobel, “ Measures used to lower building energy consumption and their cost effectiveness “, Applied Energy 73, PP.299-328, 2002.
22. A.Florides; S.A Tassou; S.A Kalogirou; L.C. Wrobel, “ Measures used to lower building energy consumption and their cost effectiveness “, Applied Energy 73, PP.299-328, 2002.
23. ریاحی زانیانی، جواد، نگارندگان،ً ساختمان‌های صفر انرژی مولفه ها و راهکارهای رسیدن به آن،ً کنفرانس بین‌المللی و دستاوردهای نوین عمران ، معماری، محیط‌زیست و مدیریت شهری . خرارداد1394.
24. محمد فرخزاد ، بهنود تاجر، ،2014 مقایسه شاخص هاي LCAو LEED در نحوه سياستگذاري طراحي معماري سبز، سومين كنفرانس بين المللي رويكردهاي نوين در نگهداشت انرژي.
25. حسین منتظر، “صرفه جویی انرژي در سیستمهاي گرمایشی و سرمایشی روشنایی”، دوره مدیریت انرژي موسسه مطالعات بینالمللی انرژي وزارت نفت.
26. Anderson, D. Roberts, Maximizing Residential Energy Savings: Net Zero Energy Home
    Technology Pathways, Technical Report, NREL/TP-550-44547, Nov 2008.
27. Appleby, Integrated Sustainable Design of Buildings, Earthscan, London, UK, 2011.
28. Attia et al., “Architect Friendly”: A Comparison of Ten Different Building Performance
    Simulation Tools, Eleventh International IBPSA Conference, Glasgow, Scotland, 2009.
29. – BREEAM, Code for Sustainable Homes, Community and Local Government Publications, Technical Guide, United Kingdom, 2010.
30. – L. Capehart, Encyclopedia of Energy Engineering and Technology, CRC Press – Taylor & Francis Group, Florida, USA, 2007.
31. (2009). Preliminary Performance Evaluation of a Near Zero Energy Home in
    Gainesville, Florida. Retrieved on May 10, 2009.
32. Torcellini, P. & Crawley, D. *(2006). Understanding Zero-Energy Buildings. ASHRAE
    Journal September 2006, Vol. 48 Issue 9, pp. 62-69.
33. Saitoh, T., Matsuhashi, H. & Ono, T. (1985). An energy-independent house combining solar
    thermal and sky radiation energies. Solar Energy 35, Issue 6, 1985, pp. 541-547.
34. تقی نظر پور ، محمد یاوري ،الهام ،استفاده از نماهاي هوشمند جنبشی در طراحی موزه ها به‌منظور کاهش مصرف انرژي، سومین همایش ملی فناوری های نوین صنعت ساختمان مشهد مقدس – سالن صبا ١٣٩٣.
35. زهراسادات زمردیان، محمد تحصیلدوست، اعتبار سنجی نرم افزارهاي شبیه سازي انرژي در ساختمان: با رویکرد تجربی و مقایسه اي، نشریه انرژي ایران / دوره 18شماره 4، زمستان
36. Reeves, T., S. Olbina, and R. Issa, (2012)”Validation Of Building Energy Modeling Tools: Ecotect™, Green Building Studio™ And IES” , Proceeding of Winter Simulation Conference, Berlin, German.
37. Ryan, E.M. and T.F. Sanquist, “Validation of building energy modeling tools under idealized and realistic conditions”, Energy and Buildings, Vol. 47, pp. 375-382, 2012.
38. Gold, Mary. 1999. Sustainable Agriculture: Definitions and Terms, Special Reference Briefs Series no. SRB 99- 02 Updates SRB 94-5 September 1999. National Agricultural Library, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture.
39. ابومحبوب، تینو، شبیه‌سازی انرژی یک ساختمان مسکونی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، 1386.
40. Catherine Slessor, 2000, Eco-Tech: Sustainable Architecture and High Technology,Thames & Hudson.
41. شاهمحمدی، فاطمه، شبیه‌سازی مصرف انرژی گرمایشی ساختمان در اقلیم های مختلف آب‌وهوایی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف،1383.
42. Skelly M, Essay competition: The individual and the intelligent façade, Building Research & Information, 28(1), pp 67-69, 2000.
43. – Tzempelikos A, Athienitis AK, Karava P, Simulation of facade and envelope design options for a new institutional building, Solar Energy, 81, pp 1088-1103, 2007.
44. نغمه جمشیدي ، 1زهره اسدي، بررسی روشهاي مختلف بهینهسازي مصرف انرژي در یک ساختمان دانشگاهی،دومین کنفرانس تهویه مطبوع و تأسیسات حرارتی و برودتی دانشگاه بیرجند، 1395.
45. Emdadi, A. Libernilasen, M. Nemati, H. DorMohammadi, The effect of extrior wall inulation in walls composed of light concerete in reducing fuel consumption and final cost, Second intenational conference in optimizing fuel consumption in buildings, Tehran, 1381.
46. Amiri, N. Nasrolahi, and H. Sadeghi. The feasibility of recycled materials replace traditional materials and their role in reducing energy consumption, National Conference on climate, building and energy efficiency. 2013. Isfahan: Iran Energy Efficiency Organization.
47. Khazaee, I. and A. Khazaee. The use of agricultural waste for sustainable building materials: reviews, The first national conference materials and structures in civil engineering. 2012. Kerman: Graduate University of Advanced Technology.
48. شاهمحمدی، فاطمه، شبیه‌سازی مصرف انرژی گرمایشی ساختمان در اقلیم های مختلف آب‌وهوایی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف،1383.
49. The Potential Impact of Zero Energy Homes” (2006). NAHB Research Center, the U.S. Department of Energy, and the National Renewable Energy Laboratory (NREL), Web address.
50. Khair-el-Din, A. M. (1991). Earth Sheltered Housing: An Approach to Energy Conservation in Hot Arid Areas. Architecture and Planning, 3, 3-18.
51. Dascalaki, E., & Santamouris, M. (2002). On the potential of retrofitting scenariosfor offices. Building and Environment, 37, 557–567.
52. Fluhrer, C., Maurer, E., & Deshmukh, A. (2010). Achieving radically energy efficientretrofits: The Empire State Building example. ASHRAE Transactions, 116,236–243.
53. Cooperman, A., Dieckmann, J., & Brodrick, J. (2011). Commercial envelopes. ASHRAEJournal, 53, 134–136.
54. فرزاد رضوانی، حسن نادری مهابادی، فرهاد مینایی و غلامرضا نصیری (1393). طراحی جامع یک ساختمان اداری با مصرف انرژی نزدیک به صفر. پنجمین کنفرانس بین‌المللی گرمایش، سرمایش، و تهویه مطبوع.
55. سیما دلشاد و حجت ا… رشید کلویر (۱۳۹۳). طراحی ساختمان مسکونی با تئوری صفر انرژی نمونه موردی شهر اردبیل. اولین همایش ملی معماری، عمران و محیط‌زیست شهری.
56. باقری سارا و سید مجید مفیدی شمیرانی.(1392)، از ساختمان‌های انرژی صفر تا ساختمان‌های انرژی مثبت، دومین همایش ملی انرژی های نو و پاک.
57. مهیاری. مسعود، محاسبات بارهاي سرمایشی و گرمایشی ساختمان مسکونی 4 طبقه با نرم افزار کریر به همراه کلیه نقشه هاي تاسیساتی ساختمان، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ازاد واحد خمینی شهر 1393.
58. بختیاری. حامد، بررسی فنی و اقتصادی ساختمان‌های با مصرف انرژی صفر به‌منظور کاهش مصرف گاز طبیعی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود،1391.
59. خیاطیان، فاضل، طراحی و مدلسازی یک خانه صفر انرژی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه گیلان 1392.