استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در ساختمان ها (ساختمان های انرژی صفر)

این تحقیق در مورد استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در ساختمان ها می باشد که به بیان مزایا ، معایب ، روش ساخت ، طراحی ، مقایسه و برخی نمونه های اینگونه ساختمان ها می پردازد. این تحقیق به دانشجویان رشته های عمران – ساختمان ، معماری و دیگر رشته های مرتبط پیشنهاد می گردد.

مقدمه
نیاز به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای رسیدن به تولید توان الکتریکی بیشتر، یکی از مهمترین و اساسی ترین زمینه ها برای یافتن منابع جدیدِ انرژی های تجدید پذیر می باشد. بهره برداری بهینه از منابع طبیعی نه تنها پاسخگوی نیاز بشر در تولید الکتریسیته می باشد، بلکه موجب برقراری تعادل میان تأمین نیازهای انسان و استفاده بهینه و عدم آسیب رسانی به محیط طبیعی شده که خود از مباحث اصلی پایداری محیطی است.

اما در بین منابع موجودِ انرژی های تجدید پذیر، انرژی بادی و خورشیدی به دلایل فراوانی، دسترسی آسان و سهولت تبدیل شدن به انرژی الکتریکی از محبوبیت ویژه ای برخوردارند. امروزه با تولید انبوه و اقتصادی انواع توربین های بادی و سلول های خورشیدی یا فتوولتیک (PV)، استفاده از انرژی های بادی و خورشیدی برای تأمین نیاز انرژی ساختمان ها و استقلال انرژی آنها و حتی فروش انرژی مازاد نیاز ساختمان به شرکت های برق بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

در این مقاله ابتدا به معرفی انرژی باد پرداخته، سپس راه کارهایی جهت نحوه استفاده از توربین های بادی در ساختمان ها با توجه به جهت و میزان وزش باد، همچنین تأثیر شکل و فرم ساختمان بر ایجاد خرد اقلیم و استفاده از آن جهت نصب توربین های بادی ارائه می شود. در انتها چند نمونه موردی از طرح های در دست انجام ارائه می گردد.

ساختمان انرژی صفر که بصورت ساختمان انرژی شبکه صفر (ZNE)، ساختمان انرژی صفر شبکه (NZEB) یا ساختمان صفر شبکه شناخته می‌شود، ساختمانی با مصرف انرژی صفر با الاینده کربن صفر سالیانه می‌باشد. ساختمانهایی که انرژی مضاعفی را در طول سال تولید می‌کنند ممکن است، ساختمانهای انرژی مضاعف و ساختمانهایی که انرژی نسبتاً بیشتری را نسبت تولید می‌شود مصرف می‌کنند، ساختمان انرژی نزدیک به صفر یا خانه‌های انرژی خیلی کم نامیده شوند.

در دنیای امروز با توجه به محدود بودن منابع سوخت فسیلی ساختمان‌ها صنایع و دیگر ارگانها به سمت استفاده از دیگر انرژی‌های موجود در زمین مانندانرژی خورشیدی، بادی، بیولوژیکی و آبی حرکت نموده‌اند.

ساختمانهای قدیمی ۴۰ درصد کل انرژی سوخت فسیلی را در آمریکا اتحادیه اروپا مصرف می‌کنند و کمک کننده‌های مهمی از گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شوند. اصل مصرف انرژی شبکه صفر بعنوان یک ابزار برای کاهش آلایندگی کربن و وابستگی به سوخت‌های فسیلی در نظر گرفته می‌شوند. گرچه ساختمانهای انرژی صفر حتی در کشورهای توسعه یافته غیر متداول می‌باشند ولی روز به روز اهمیت و محبوبیت پیدا می‌کنند.

اکثر ساختمانهای انرژی صفر از شبکه الکتریکی برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند ولی بعضی از آنها هم مستقل از شبکه می‌باشند. انرژی معمولاً در مکان از طریق ترکیب تکنولوژی تولید انرژی همچون تکنولوژی خورشیدی و باد تولید می‌شود، در حالیکه مصرف کل انرژی را با HVAC به شدت کارآمد و تکنولوژیهای روشنایی کاهش می‌یابد. هدف انرژی صفر با کاهش هزینه تکنولوژیهای انرژی جایگزین و افزایش هزینه سوخت‌های فسیلی کاربردی تر می‌شود.

ایجاد ساختمانهای مدرن انرژی صفر نه تنها از طریق پیشرفت صورت گرفته در تکنولوژیها و تکنیک‌های انرژی جدید و ساخت و ساز امکانپذیر شده است بلکه بوسیله تحقیقات دانشگاهی پیشرفت قابل توجه‌ای داشته است. این تحقیقات اطلاعات دقیق عملکرد انرژی را در ساختمانهای قدیمی و آزمایشی جمع آوری می‌کنند و پارامترهای عملکردی را برای مدلهای کامپیوتری پیشرفته جهات پیش بینی کارآمدی طراحی‌های مهندسی ارائه می‌دهند.

مفهوم انرژی صفر بعلت گزینه‌های زیاد برای تولید و نگهداری انرژی همراه با روش‌های متعدد اندازه‌گیری انرژی (مرتبط با هزینه، انرژی یا انتشار کربن) برای روش‌های متعددی پذیرفته می‌شود.

ایده واصل مصرف انرژی خالص صفر به دلیل اینکه برداشت از انرژی‌های تجدیدپذیر وسیله و راهکاری برای حذف الاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ایاست توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است امروزه طرحهای مرتبط با اصول انرژی صفر به دلیل افزایش هزینه‌های سوختهای فسیلی و تاثیرات مخرب انها بر روی محیط زیست و شرایط آب و هوایی و برهم زدن تعادل اکولوژیکبسیار کاربردی و از محبوبیت خاصی بر خوردار شده است.

این ساختمانها می‌توانند از شبکه تامین انرژی جدا ومستقل باشد بدین ترتیب انرژی به صورت محلی و از طریق ترکیبی ار فناوری‌های تولید انرژی‌های نو از قبیل خورشیدی، بادی و بیوسوختها تامین می‌گردد. آن در حالیست که با استفاده ازتکنولوزی‌های خاص برای سیستم‌های روشنایی و گرمایش و سرمایش فوق پربازده در مصرف هر چه کمتر انرژی تلاش شده است. به عبارت دیگر در یک ساختمان انرژی صفر قبل از تولید انرژی پاک به بهینه‌سازی مصارف انرزی در بخش‌های مختلف ساختمان پرداخته شده است و با استفاده هوشمندانه از تکنولوژی تجدیدپذیر تعادل میان تولید و مصرف انرژی برقرار می‌کند.

در حال حاضربخش ساختمان‌های اداری و مسکونی در حدود ۴٪ از مصرف انرژی‌های فسیلی کشور را به خود اختصاص داده است اگر چه 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 وتوجه بسیاری را به خود جلب نموده است.

فهرست مطالب
مقدمه
طراحی ساخت
استفاده از انرژی
مصرف انرژی در مقابل حفظ انرژی
عملکرد اشغال کنندگی
مزیت‌ها و معایب
مزیت‌ها
معایب
گواهی انرژی
ماهیت ساختمانه‌های انرژی صفر
مزایای ساختمان‌های انرژی صفر
معایب ساختمان‌های انرژی صفر
تفاوت ساختمان‌های انرژی صفر و ساختمان‌های خالص انرژی صفر
برخی نمونه‌های اجرا شده از ساختمان‌های صفر انرژی
ساختمان انرژی صفر در مقابل ساختمان سبز
نتیجه گیری