پیمانکار رتبه یک تاسیسات

سیستم مدیریت انرژی ساختمان ACIS™
2016-12-27
گل های آفتابگردان IBM با کنترل توان 2000 برابری خورشید
2016-12-29

بررسی تاثیر کنترل تهویه با باز کردن پنجره ها بر مصرف انرژی ساختمان های مسکونی

(قسمت اول)
گردآورنده: حسین حاجی زین العابدینی
دی ماه 95

مقدمه

در سال های اخیر، بسیاری از کشورها مانند پرتغال، برزیل و استرالیا، در جهت صرفه جویی در مصرف انرژی مقرراتی بر اساس بهره وری انرژی ساختمان تنظیم کرده اند. مصرف انرژی ساختمان وابسته به الزامات زیست محیطی و با هدف تامین آسایش ساکنین است. بسیاری از مقررات وضع شده، شامل مصرف انرژی در حیطه گرمایش، سرمایش، تهویه، روشنایی و تامین آب گرم و برای تعیین سطح بهره وری ساختمان است.

بررسی تاثیر تهویه طبیعی بر مصرف انرژی ساختمان

مصرف انرژی در ساختمان را می توان با در نظر گرفتن استراتژی های پسیو کاهش داد. در کشورهای با آب و هوای گرمسیری، با استفاده از استراتژی تهویه طبیعی می توان در کاهش مصرف انرژی نسبت به خنک کننده های مصنوعی ساختمان کمک شایانی کرد. تهویه طبیعی در ساختمان دارای ابعاد کارکردی مهمی است، از جمله حصول اطمینان از کیفیت هوا و تأمین آسایش حرارتی ساکنین، در زمانی که شرایط آب و هوا محیط بیرون مساعد است.

عملکرد حرارتی و انرژی ساختمان های مسکونی تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله : ویژگی های معماری ، خواص ترموفیزیکی مواد بکار رفته، جهت گیری، تجهیزات تاسیساتی نصب شده، تاسیسات روشنایی، استفاده از تجهیزات تهویه و تهویه مطبوع، سایه بان ها و شرایط آب و هوایی خارجی است. علاوه بر همه این عوامل، تأثیر رفتار ساکنین بر عملکرد حرارتی و انرژی در ساختمان نیز باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، باز و بسته کردن پنجره ها توسط ساکنین، برای تامین آسایش حرارتی ساختمان های با استراتژی پسیو، مانند تهویه طبیعی، اهمیت زیادی دارد. نیاز به آسایش حرارتی در ساختمان ها، عامل اساسی برای تقویت انگیزه ساکنین است تا اینکه تعامل مناسبی در ارتباط با استفاده از دستگاه های تهویه با کارکرد ترکیبی داشته باشند.

در یک بررسی، اطلاعات مربوط به رفتار ساکنین در بهره برداری از ساختمان های مسکونی در دانمارک مورد مطالعه قرار گرفت. نویسندگان نتیجه گرفتند که عملکرد ساکنین درمورد باز کردن پنجره بستگی به درجه حرارت محیط بیرونی دارد. علاوه بر این، مشاهده شد که ویژگی های سازه ای و طراحی تاسیساتی ساختمان، درعملکرد باز کردن پنجره توسط ساکنین تاثیر دارد. بسیاری از مطالعات نشان داده اند که رفتار ساکنین می تواند تاثیر زیادی بر مصرف انرژی ساختمان بگذارد. عوامل مؤثر که مصرف انرژی ساختمان را تحت تاثیر قرار می دهند شامل : وضعیت خانواده، سن، عادات، آداب و رسوم، شیوه زندگی، سلامت و ایمنی ساکنین؛ و آسایش حرارتی، بصری و صوتی است.

بررسی تاثیر تهویه طبیعی بر مصرف انرژی ساختمان

در تحقیقی دیگر مصرف انرژی مربوط به تهویه مطبوع (تاسیسات مکانیکی) ساختمانی با 25 آپارتمان واقع در پکن بررسی شد. همه آپارتمان ها دارای ویژگی های حرارتی یکسانی بودند. نتایج مصرف انرژی که توسط شرکت طراح و مجری تاسیسات در یک بازه زمانی تهیه شده بود شامل عدم مصرف تا 14 کیلووات ساعت بر متر مربع بود، با میانگین 2.3 کیلووات ساعت بر متر مربع،  این تفاوت در مصرف انرژی مربوط به رفتار ساکنین آپارتمانها بود.

در برزیل، بیشتر ساختمان های مسکونی دارای تهویه طبیعی مناسبی هستند. گسترده کشور برزیل شامل تنوع آب و هوایی بسیار زیادی است با توجه به اینکه در نیمکره جنوبی قرار دارد. بسیاری از مناطق، در برزیل زمستان های معتدل و تابستان های گرم به همراه وزش باد دارند. استفاده از تهویه طبیعی در طول روز به تامین آسایش حرارتی ساکنین کمک می کند بدون اینکه نیاز به خنک کننده مکانیکی داشته باشند. مطابق با فرهنگ غالب مردم برزیل، در طول روز با باز کردن پنجره ها، از تهویه طبیعی استفاده می کنند و در طول شب از تاسیسات مکانیکی تهویه مطبوع استفاده می کنند. متاسفانه، برزیل هیچ استاندارد رسمی در مورد کیفیت هوای داخل ندارد.

بررسی تاثیر تهویه طبیعی بر مصرف انرژی ساختمان

 یکی دیگر از ویژگی ساختمان ها در برزیل، اینرسی حرارتی اجزای ساختمان است. استانداردهای برزیل حداقل ظرفیت حرارتی اجزاء ساختمان را  kJ/m2K 130توصیه می کند. اینرسی حرارتی یک استراتژی مهم برای تامین آسایش حرارتی پسیو در ساختمان های با تهویه طبیعی است و مناسب آب و هوای گرمسیری است، و در نتیجه بستگی به رفتار ساکنان دارد. در فصول گرم، ساکنین می توانند در بازه های زمانی که درجه حرارت محیط بیرون کمتر از دمای داخلی ساختمان است از تهویه طبیعی استفاده کنند. انتخاب ویژگی های حرارتی اجزای ساختمان باید متناسب با شرایط فرهنگی و رفتاری ساکنین باشد. هر چند، در سال های اخیر استفاده از تاسیسات مکانیکی تهویه مطبوع در ساختمان های مسکونی برزیل افزایش یافته است. به گزارش انجمن تبرید، تهویه مطبوع (HVAC)، تهویه و گرمایش برزیل (ABRAVA)، در بین سالهای 2012 و 2013، فروش انواع اسپلیت تهویه مطبوع در حدود 33.5٪  و انواع تجهیزات سرمایشی پنجره ای حدود 15٪ افزایش یافته است. در سال 2013، مجموعاً 4.3 میلیون سیستم تهویه مطبوع در بخش مسکونی فروخته شد. تعداد زیادی از انواع سیستم تهویه مطبوع با توجه به ترکیبی از عوامل مختلف برای استفاده در ساختمان های مسکونی به فروش می رسند: دسترسی آسان، کاهش در هزینه تهویه هوا و استانداردهای مطرح زندگی برای طبقات مختلف اجتماعی در برزیل، که در نتیجه باعث افزایش قدرت خرید شده است.

مساحت پنجره، تهویه طبیعی و سایه

در برزیل، معمول ترین نوع پنجره استفاده شده در ساختمان های مسکونی پنجره تک کشویی می باشد. پنجره ها  نیمه باز هستند، که بسته به مساحت پنجره، 50٪ سهم تهویه طبیعی  را به خود اختصاص می دهند. با توجه به نوع ساختمان های محلی شهر فلوریانوپولیس، حداقل مساحت پنجره اتاق، متناسب با مساحت طبقه و نوع استفاده از آن تعریف شده است. برای اتاق هایی که زیاد استفاده می شوند(اتاق نشیمن و اتاق خواب) درصد مساحت پنجره نسبت به مساحت طبقه 15٪ بود، درصد مساحت یک پنجره به مساحت دیوار بسته به نوع اتاق، 20٪ برای اتاق خواب زوجین، 19.3٪ اتاق خواب کودکان، 18.4٪ برای اتاق نشیمن بود. برای اتاق هایی که مدت کوتاه تری استفاده می شوند(آشپزخانه و حمام) درصد مساحت پنجره نسبت به مساحت طبقه 10٪ بود، درصد مساحت پنجره به مساحت دیوار 14٪ برای آشپزخانه و 7٪  برای حمام بود. در اینجا هنگامی که گفته می شود پنجره ها باز هستند، بدان معنی است که تمام پنجره ها باز است.

پرده کرکره برای پنجره ها در اتاق خواب و نشیمن مدلسازی شد. دوره سایه از 21 سپتامبر تا 20 مارس از 08:00 صبح. تا 06:00عصر در نظر گرفته شد، و شامل فصل بهار و تابستان است. جنس پرده کرکره پنجره ها ازچوب با ضخامت  5 میلی متر ، و با رنگ متوسط و ضریب بازتابش 0.5 و زاویه ◦45 در نظر گرفته شد.و کارکرد پرده کرکره در برنامه انرژی پلاس به منظور ایجاد سایه بود. با فرض این که پرده بین 8:00 صبح تا 06:00 عصر استفاده شده، بدان معنی است که پرده، تابش خورشید را محدود کرده است. پس از 6:00 عصر پرده هنوز در پنجره استفاده می شود، اما مانع تابش خورشید نمی شود.

سناریوهای مختلف رفتار ساکنین در رابطه با کنترل تهویه ساختمان

این مطالعه بر حالات مختلف رفتار ساکنین در رابطه با بهره برداری از تهویه طبیعی تاکید دارد که به احساس حرارتی افراد در ساختمان های مسکونی مرتبط است. سه سناریو مختلف رفتار ساکنین با توجه به درز نفوذ هوا ساختمان مدلسازی شد: تهویه صبح تا شب؛ کنترل تهویه خودکار و تهویه در شب.

تمام استراتژی های مذکور شامل رایج ترین مورد استفاده شده در ساختمان های مسکونی برزیل است و نشان دهنده عملکرد ساکنین پیرامون  تهویه طبیعی از طریق درز نفوذ هواست: تهویه صبح تا شب (باز کردن پنجره وقتی از خواب بیدار می شوند و بستن پنجره های فقط در شب )؛ کنترل خودکار تهویه مطبوع (استفاده از سیستم خودکار برای باز کردن پنجره ها) و تهویه در شب (باز کردن پنجره زمانی که از محل کار به خانه می رسند – که البته بستگی به درجه حرارت محیط بیرون دارد).

با توجه به منابع موجود، رویکردهای پیچیده تری در رابطه با باز کردن پنجره و حضور ساکنین وجود دارد. با این حال، همانطور که قبلا ذکر شد، مردم برزیل عادات فرهنگی خاصی دارند و توجه به دیگر الگوریتم های باز و بسته کردن پنجره توسط ساکنین، به درستی نشان دهنده استراتژی های خنک کاری در برزیل نخواهد بود.

منبع:

  • Fabi, R.V. Andersen, S. Corgnati, B.W. Olesen, Occupants’ window opening behaviour: a literature review of factors influencing occupant behaviour and models, Build. Environ. 58 (0) (2012) 188–198.
  • Fabi, R. Andersen, S. Corgnati, B. Olesen, A methodology for modelling energy related human behaviour: application to window opening behaviourin residential buildings, Build. Simul. 6 (4) (2013) 415–427.

یک دیدگاه