نقش به کارگيري ابزارهاي معماري در کاهش اتلاف انرژي

Using Architectural tools in energy saving

چکيده
 

نگاهي به معضلات گذشته نشان مي دهد که بخش خانگي و تجاري يکي از عمده ترين بخش هاي مصرف کننده انرژي است. مصرف انرژي در اين بخش با رشد 7/5 درصد در دهه ي گذشته 39 درصد از کل انرژي مصرفي را در کشور به خود اختصاص مي دهد، بيش ترين سهم حامل هاي استفاده شده در اين بخش در سال 1380 شامل 52 درصد گاز طبيعي و 36 درصد فرآورده هاي نفتي، 11 درصد برق و 1 درصد سوخت هاي جامد بوده است.
به کارگيري ابزارهاي مختلف معماري در ساختمان کمک مي کند که در هزينه هاي انرژي خود کاهش قابل ملاحظه اي ايجاد نماييم، بدون اين که شرايط آسايش خود را کاهش دهيم. راه هاي مختلفي براي بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان و اجزاي آن وجود دارد، به عنوان مثال از اصلي ترين راه هاي کاهش مصرف سوخت در ساختمان مي توان به عايق کاري و درزگيري ساختمان اشاره نمود و يا با استفاده از پنجره ي دو جداره به ميزان زيادي مصرف انرژي را کاهش داد.
در اين مقاله سعي شده است راه هاي جلوگيري از اتلاف انرژي در بناها با استفاده از برخي از مهم ترين ابزار و متدهاي معماري ارائه شود و عوامل تأثير گذار طراحي معماري روي مصرف انرژي ذگر گردد.

مقدمه
 

انرژي در حيات اقتصاد شهري جوامع، نقش زيربنايي را ايفا مي کند، به اين معنا که هرگاه انرژي به مقدار کافي و به موقع دردسترس باشد توسعه ي اقتصادي نيز ميسر خواهد بود. نگاهي به معضلات گذشته نشان مي دهد که همواره رقابت هاي بزرگي در سطح جهاني بر سر تصاحب انرژي وجود داشته است، چرا که امنيت ملي و پايداري نظام هاي حکومتي تا حد زيادي در گرو دسترسي به اين منابع است. خوشبختانه ايران از نظر دارا بودن منابع و ذخاير متنوع انرژي، از ثروت مندترين کشورهاي جهان به حساب مي آيد. اين منابع در کشور ما با قيمت هايي به مراتب نازل تر از ساير کشورها و با سهولت بيشتري به مصرف کننده عرضه مي شود. اما جاي بسي تأسف است که ميزان مصرف و اتلاف انرژي به مراتب بالاتر از کشورهاي صنعتي است و وضعيت مصرف انرژي در کشور ما با اصول مربوط به ارتقاي بهره وري و بازدهي انرژي درجهان، مغايرت دارد. مسلماً اين منابع انرژي نيز، مانند تمامي پديده هاي طبيعي ديگر، روزي پايان خواهد پذيرفت و از آن جايي که ديگر حتي تصور زندگي عادي انسان امروزي بدون استفاده از منابع انرژي ممکن نيست، اين بحران را قبل از وقوع بايد علاج کنيم و همزمان با توسعه فن آوري هاي نوين به سرمايه گذاري در روش هاي استفاده ي بهينه از انرژي و گسترش آن ها دست بزنيم و سعي کنيم با کمک ابزارهاي مختلف معماري در طراحي ساختمان هاي خود گامي موثر در جهت بهينه سازي مصرف انرژي برداريم.

آمار و ارقام
 

در کشور ما بيش تر برق توليد شده به مصرف روشنايي و حرارت مي رسد که از اين مقدار 70 درصد فقط براي روشنايي منازل به کار مي رود. برق مصرف شده براي روشنايي در سال 1380 در بخش خانگي و تجاري در حدود 20 ميليون بشکه معادل نفت خام يعني در حدود 40 ميليارد تومان (با احتساب هر دلار 800 تومان و هر بشکه نفت خام 23 دلار) است.
کل برق مصرفي در بخش خانگي و عمومي در سال 1380 حدود 51/4 ميليارد کيلووات ساعت است که جهت توليد اين مقدار 110 ميليون بشکه معادل نفت خام سوخت مصرف شده است و ارزش برق مصرفي اين بخش 2024 ميليارد ريال بوده است. بدين ترتيب، اگر فقط 10 درصد در مصرف برق اين بخش صرفه جويي کنيم، سالانه حدود 202 ميليارد ريال صرفه جويي کرده ايم. از اين رو توجه به بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان سازي از درجه اهميت بالايي برخوردار است.

سهم بالاي بخش ساختمان در مصرف انرژي کشور، بهينه سازي مصرف سوخت در اين بخش و به کارگيري ابزارهاي مختلف معماري در اين خصوص را بسيار منطقي و ضروري ساخته است و دستيابي به آن مستلزم اتخاذ سياست ها و برنامه ريزي بلندمدت در کشور مي باشد.

نقش طراحي معماري و محيط اطراف ساختمان در کاهش مصرف انرژي
 

طراحي ساختمان با توجه به بهينه سازي مصرف انرژي به ما کمک مي کند که در هزينه هاي انرژي به ميزان قابل توجهي صرفه جويي نماييد و در تابستان و زمستان دماي مطلوبي در منزل احساس کنيد. همچنين منابع زيست محيطي نيز به ميزان قابل ملاحظه اي با کاهش ميزان گازهاي گل خانه اي حفاظت مي شوند.
طراحي ساختمان با توجه به بهينه سازي مصرف انرژي از نور و گرماي خورشيدي کمک مي گيرد و با اين خصيصه منزل شما را در تابستان خنک و در زمستان گرم و روشن نگه مي دارد.

انتخاب زمين
 

زميني که دسترسي خوبي به آفتاب زمستاني دارد زمين خوبي است.

مصالح ساختماني
 

ديوارها و کف (ديوارهاي آجري و کف موزاييک يا سنگ) مي توانند دما را ثابت نگه دارند. اين حالت براي ساختمان هايي که پنجره هاي جنوبي دارند بسيار بهتر است.
مصالح سبک مانند ديوارهاي چوبي و پلاستيکي (مصالح پيش ساخته) فرصت سريع گرم و سرد شدن را به اتاق ها مي دهند. اين ويژگي براي مکان هايي که به ندرت استفاده مي شود مناسب است.

طراحي داخلي ساختمان و محل قرارگيري اتاق ها
 

قسمت هايي از منزل که زياد از آن ها استفاده مي کنيد مانند اتاق ناهارخوري و اتاق نشيمن را در قسمت جنوبي ساختمان قرار دهيد. اگر فضاي کافي براي تمام موارد بالا وجود نداشت، اتاق نشيمن را حتماً در جنوب ساختمان قرار دهيد.
فضاي داخل ساختمان را با توجه به استفاده ي مشابه از آن ها طبقه بندي نماييد و آن ها را با درهاي داخلي پيش ساخته از هم جدا کنيد.

تا حد ممکن سعي شود فضاي قسمت نشيمن کوچک تر باشد و همچنين سقف آن را زياد بلند در نظر نگيريم. بهتر است ارتفاع سقف در اين قسمت حدود 2/9 متر باشد. اين کار به منظور کاهش مصرف سوخت مورد نياز براي گرمايش، پيشنهاد مي شود. لازم به ذکر است با توجه به اين که توليد سرما بسيار گران تر از توليد گرما است، در ارتفاع بهينه ي سقف بايد با توجه به اقليم هر منطقه تامل کافي نمود.

اندازه و محل قرارگيري پنجره ها
 

اندازه و محل قرارگيري پنجره ها بايد با توجه به محل قرارگيري زمين ساختمان و نوع مصالح ساختماني، طراحي و نصب شوند. سرمايش مناسب در تابستان ها با استفاده از پنجره هاي بازشو قابل حصول است. استفاده از سايه بان نيز در مقابل پنجره پيشنهاد مي شود. در اين قسمت برخي از پارامترها در انتخاب و طراحي پنجره آورده شده است:

تأثير پنجره بر روي ميزان مصرف انرژي در ساختمان
 

يکي از مهم ترين اجزاي معماري ساختمان ها «پنجره» است. پنجره تأمين کننده ي نور، گرما و زيبايي در ساختمان است و همچنين مي توان با باز و بسته کردن پنجره به محيط بيروني دسترسي داشت و ضمن تهويه ي مناسب، هواي مطلوب به دست آورد. البته اگر پنجره به طور صحيح ساخته و به کار گرفته نشود و يا در طراحي ساختمان ديدگاه هاي انرژي رعايت نشود و پنجره در موقعيت مناسب قرار نگيرد، عامل اصلي افت حرارتي و برودتي در فصول سرد و گرم سال مي شود.
از نظر ميزان مصرف انرژي، پنجره اي که مقاومت حرارتي آن بيش تر باشد مناسب تر است و به طور کمّي ميزان مقاومت حرارتي پنجره به عوامل زير بستگي دارد:
1- نوع شيشه ي مورد استفاده (شيشه، پلاستيک، شيشه هاي با ضريب صدور انرژي و شيشه هاي هوشمند)؛
2- تعداد لايه هاي شيشه ي موجود در پنجره (شيشه ي تک جداره، دو جداره و ...)؛
3- ضخامت لايه هوايي ايجاد شده بين دو شيشه؛
4- مقاومت حرارتي يا ضريب هدايتي قاب پنجره؛ و
5- درزبندي و هوابندي در هنگام نصب.
هر يک از پارامترهاي فوق نيز وابسته به مواد تشکيل دهنده ي پنجره و کيفيت ساخت آن مي باشد.

پارامترهاي اساسي جهت دسته بندي پنجره ها از نظر کارايي انرژي در معماري
 

نرخ نشت هوا (Air Leakage)
 

اتلاف حرارتي و گرماي خورشيد ورودي به ساختمان سبب جابه جايي هوا از روزنه ها و درزهاي موجود در قسمت هاي مختلف پنجره مي شود. براي مقايسه کارآيي پنجره ها از پارامتر نرخ نشت هوا (AL) استفاده مي شود. نرخ نشت هواي کم تر بيان گر جابه جايي کم تر هوا از ميان درزهاي پنجره است.

ضريب عبور نور (vISIBLE tRANSMITTANCE)
 

ضريب عبور نور به خصوصيات اپتيکي لايه ي شيشه مورد استفاده در پنجره بستگي دارد و ضريب عبور نور بيش تر در پنجره بيان گر عبور نور مرئي در طول روز است. پنجره هاي با عبور نور بيش تر به منظور ديد بهتر و حداکثر استفاده از روشنايي در طول روز مناسب تر مي باشد.

ضريب عبور گرمايي تابش خورشيد (Solar Heat Gain Coefficient)
 

ضريب عبور گرماي خورشيد (SHGC) بيان گر بخشي از انرژي گرمايي تابش مستقيم خورشيد است که از ميان پنجره عبور مي کند و وارد اتاق مي شود و يا در شيشه جذب مي شود و سپس به اتاق انتقال مي يابد.

ضريب انتقال حرارتي کلي (U-Factor)
 

ميزان افت حرارت داخل از طريق پنجره با ضريب انتقال حرارت کلي پنجره بيان مي شود. مقدار عايق بودن پنجره در برابر عبور گرما با ضريب عايق حرارتي (R-Value) بيان مي شود که ضريب عايق حرارتي عکس ضريب انتقال حرارت است. ضريب عايق حرارتي بزرگ تر در پنجره ها بيان گر تبادل حرارت کم تر ميان اتاق و محيط بيرون از طريق پنجره مي باشد.

سايه بان تابستاني
 

سايه بان هاي خارجي تجهيزاتي هستند که مي توانند منزل شما را در تابستان خنک نگه دارند. بهتر است پنجره هاي جنوب غربي و شرقي نسبت به آفتاب تابستاني با سايه بان ها تجهيز شوند. با استفاده از اين گونه سايه بان ها علاوه بر اين که در زمستان ها از نور خورشيد استفاده مي شود، در تابستان نيز فضاي داخلي منزل خنک مي ماند.

عايق کاري
 

عايق کاري کاراتر تکنيک به منظور استفاده هوشمندانه ي انرژي است. يک منزل عايق کاري شده درزمستان دما را 5 درجه گرم تر و در تابستان 10 درجه خنک تر نگه مي دارد. از اين رو تمام سقف ها، ديوارها و کف ساختمان را بايد عايق بندي نمود.

آب گرم
 

با درست مصرف کردن انرژي در بخش گرمايش آب به ميزان قابل ملاحظه اي مصرف انرژي در اين بخش کاهش مي يابد. سيستم گرمايش آب را تا حد امکان به آشپزخانه، دستشويي و حمام نزديک کنيد.

روشنايي
 

از روشنايي طبيعي کمال استفاده را ببريد (به خصوص از پنجره هاي جنوبي). رنگ آميزي روشن ديوارها و سقف نيز به اين امر کمک بسياري مي کند. در فضاي اتاق نشيمن از لامپ هاي فلورسنت استفاده کنيم و براي هر لامپ از کليدهاي جداگانه استفاده نماييم.

فضاسازي اطراف ساختمان
 

استفاده از درخت هاي بلند در فضاي اطراف ساختمان اجازه ي استفاده از نور خورشيد در زمستان و سايه در تابستان ها را به شما مي دهند.

نتيجه گيري
 

امروزه به دليل محدوديت منابع انرژي و به جهت مسايل محيط زيست، تمامي کشورها اعم از صنعتي و درحال توسعه استفاده از بهينه انرژي را در دستور کار خود قرار داده اند. با توجه به اين که منابع مختلف آماري، طراحي معماري ساختمان هاي مسکوني را يکي از عمده ترين بخش هاي تلف کننده ي انرژي معرفي نموده اند، لذا ضرورت ارائه ي پيشنهادهاي سودمند براي مالکان و سازندگان اين اماکن جهت صرفه جويي و کاربرد منطقي انرژي بسيار با اهميت است و مي تواند باعث صرفه جويي قابل ملاحظه اي در استفاده از انرژي گردد. لذا با استفاده از مطالب ذيل مي توان با استفاده از ابزارهاي مختلف معماري مصرف انرژي را در خانه به حداقل رسانيد.
* مکاني يابي مناسب کاربري هاي مختلف در طراحي معماري؛
* محاسبه بار حرارتي و برودتي و تعيين اندازه و انتخاب تجهيزات سرمايشي و گرمايشي و ميزان گشودگي در و پنجره؛
* تعيين جزئيات راه کارهاي ارائه شده و تعيين مشخصات فني و بهينه آن ها از قبيل عايق کاري، پنجره دو جداره؛ و
* اصلاح سيستم روشنايي و محاسبه شرايط و پارامترهاي بهينه آن با توجه به استاندارد، موقعيت و مشخصات فضاي مورد نياز و ...

پي‌نوشت‌ها:
 

1- کارشناس ارشد معماري، کارشناس ارشد شهرسازي، مدرس دانشگاه آزاد اسلامي
 

منابع و مآخذ
1- ويژه نامه وضعيت منابع و ذخاير انرژي در ايران به مناسبت همايش علمي تخصصي صنعتگران (3/4/81).
2- ويژه نامه بهينه سازي مصرف انرژي در بخش صنعت، نشر سازمان بهينه سازي مصرف سوخت کشور.
3- قرداقلي، محسن، مقاله: «نگاهي به ضرورت بهينه سازي مصرف سوخت در شهرها از جنبه ي توسعه ي پايدار شهري»
4- www.saba.org.ir/kh.htm
5- www.asw.org
دانش نما شماره پياپي 166-165