ساختمان های سبز مسکونی جدید

ساختمان های سبز مسکونی جدید

مصرف انرژی در ساختمان نقش کلیدی در خصوص نیازهای انرژی در سطح جهان دارد.  صرفه جویی چشمگیری در مورد انرژی از طریق ساختمان ها قابل دستیابی است در صورتیکه ساختمان ها به  درستی طراحی و ساخته شده  و مورد بهره برداری صحیح قرار گیرند. به همین دلیل، کارآمدی انرژی در ساختمان ها راه  کار کلیدی در مقابله با کمبود انرژی، کاهش آلایند های کربن وتأثیرات منفی آن بر محیط زیست شناخته شده است. تلاش های چشمگیری در بکارگیری فناوری های صرفه جویی انرژی و قانونمند سازی ساختمان های سبز بعمل آمده است. در این میان مفهوم  ساختمان انرژی صفر (ZEB) در دهه اخیر  به طور فزاینده مورد توجه قرار گرفته است. مفهوم ساختمان انرژی صفر (ZEB) برای اولین بار در سال ۲۰۰۰ معرفی شد و در سال ۲۰۰۶ بعنوان یک ایده مبنایی  تثبیت پیدا کرد.  ZEBها هم اکنون یک راه حل تثبیت شده برای مقابله با اثرات منفی  ناشی از مصرف انرژی ساختمان ها در آینده در نظر گرفته می شوند.

دستورالعمل عملکرد انرژی ساختمان (EPBD) در اتحادیه اروپا، ZEB را  الگوی تمام ساختمان های جدید تا سال ۲۰۲۰ معرفی کرد.

 در آمریکا، با تصویب قانونی ۵۰% ساختمان های تجاری جدید تا ۲۰۴۰ و تمام ساختمان های تجاری جدید تا ۲۰۵۰ مطابق با مفهوم ساختمان انرژی صفر (ZEB) طراحی و اجراء می شوند.

توسعه ساختمان انرژی صفر (ZEB) در چین با تأخیر و سازماندهی ضعیف روبرو است. با این حال کشور چین از پتانسیل بالا و منابع کافی برای پیاده سازی پروژه های  ساختمان انرژی صفر در مقیاس کلان برخوردار می باشد. طبق آخرین برنامه پنج ساله  چین، ۲۰% از کل زیربنای ساختمان های  نوساز تا ۲۰۲۰  به ساختمان های سبز اختصاص یافته است.

ساختمان انرژی صفر (ZEB) نسل جدیدی از مفاهیم انرژی است که تولید انرژی تجدید پذیر را با ایده های سنتی و راه کارهای پسیو ترکیب می کند.  روش های محاسباتی و تعاریف متعددی برای ZEBها وجود دارد که جنبه های مختلفی نظیر معیارهای توازن، دوره های توازن، نوع توازن، گزینه های تأمین انرژی تجدیدپذیر و تعاملات با زیر ساخت های انرژی (شبکه سراسری انرژی) را در نظر می گیرد.

معیارهای توازن شامل انرژی تحویلی، انرژی اولیه، آلاینده های کربن و هزینه انرژی می باشد.  ZEB می تواند به نوعی «ساختمان آلاینده صفر» از نظر آلاینده کربن تعبیر شود: آلایند های کربن تولید شده از انرژی سوخت فسیلی در محل ساختمان یا خارج از آن با تولید انرژی تجدید پذیر متوزان می شود . آلاینده های کربن می تواند شامل آلاینده های ناشی از ساخت، انرژی نهفته در اسکلت، بهره برداری و برچیدن ساختمان بسته به شرایط مرزی تعریف شده باشد.

دوره های توازن می تواند ماهانه، سالانه یا کل عمر ساختمان باشد. توازن سالانه، رایج ترین دوره برای توازن می باشد. دو نوع توزان وجود دارد:

  • انرژی مورد نیاز در برابر انرژی تجدید پذیر تولید شده (فاز طراحی)
  • انرژی دریافتی در برابر انرژی تحویل شده به شبکه سراسری (فاز پایش در دوره بهره برداری)

نوع اول توازن برای استفاده در فاز طراحی متداول تر  می باشد. ZEB جدا از شبکه سراسری (off-grid) تنها از توازن نوع اول می تواند استفاده کند. گزینه های تولید انرژی تجدیدپذیر می تواند هم به صورت در محل (خورشید، باد) و هم به صورت خارج از محل ساختمان  (زیست توده، انتقال مورد نیاز است) باشد.

First certified Passive House building in Dubai, UAE. Photo: MBRSC/Dubai

سرمایه گذاری در فناوری های تجدیدپذیر خارج از محل ساختمان یا خرید مستقیم انرژی سبز یا امتیاز CO2 می تواند مصرف انرژی را به طور قابل توجهی جبران کند.

از نظر اتصال به شبکه سراسری دو نوع ZEB وجود دارد:

  • ZEB متصل به شبکه سراسری
  • ZEB مستقل

ZEB متصل به شبکه سراسری، ساختمان انرژی صفر خالص (NZEB) نیز نامیده می شود. که به ZEB هایی که به دیگر زیرساخت های انرژی متصل می باشد اطلاق می شود.
شکل زیر اجزاء اصلی ZEB متصل به شبکه را نشان می دهد. ساختمان انرژی صفر یا انرژی تقریبا صفر از طریق توازن بین ساختمان و شبکه حاصل می شود .

typical NZEB

ZEB مستقل، ساختمان خودکفا از نظر انرژی می باشد که توان ذخیره کافی انرژی برای مصرف داخلی را دارد.معمولا طراحی ساختمان خود کفا بدلیل متصل نبودن به شبکه و وابستگی زیاد آن به سیستم ذخیره انرژی چالشی تر می باشد. به طور کلی، NZEBها بدلیل تعامل شان با شبکه های سراسری شهری مورد توجه بیشتری قرار دارند. ZEBهای خودکفا تنها زمانی که دسترسی به شکبه سراسری وجود ندارد نظیر جزیره ها یا مناطق روستایی، در نظر گرفته می شود .

مطابق تعریف ارائه شده توسط EPBD، ساختمان انرژی تقریبا صفر ساختمانی است که از کارآمدی انرژی خیلی بالایی برخوردار می باشد. در این نوع ساختمان انرژی خیلی کم یا تقریبا صفر موردنیاز ساختمان باید از طریق منابع تجدید پذیر شامل منابعی که در محل ساختمان نصب شده اند تأمین شود. ساختمان انرژی تقریبا صفر و بهینه از نظر اقتصادی به ساختمانی اطلاق می شود که انرژی لازم برای سرمایش/گرمایش کمتر از ۳۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در سال می باشد. بر اساس این تعریف، دو رویکرد برای دستیابی به ساختمان انرژی صفر می تواند استفاده شود:

  • اقدامات کارآمدی انرژی
  • تولید انرژی تجدیدپذیر

نخست با بکارگیری اقدامات مناسب جهت افزایش کارآمدی انرژی ساختمان، مصرف انرژی ساختمان کاهش می یابد و در مرحله بعد منابع تجدیدپذیر برای تأمین میزان حداقل انرژی مورد نیاز ساختمان به صورت اقتصادی بکار گرفته می شود. از این طریق مصرف انرژی تقریبا صفر یا صفر خالص ساختمان از توازن بین انرژی موردنیاز آن و انرژی تولید شده در یک دوره زمانی مشخص ، معمولا دوره یکساله یا در دوره عمر ساختمان حاصل می شود. ساختمان انرژی صفر می تواند به ساختمان موجود نیز اطلاق شود که انرژی مورد نیاز آن از طریق سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر بزرگ تأمین می شود. با این حال بکارگیری اقدامات کارآمدسازی انرژی در ساختمان های ZEB یک الزام می باشد تا تولید انرژی تجدیدپذیر به لحاظ اقتصادی و از نظر معیار های توازن توجیه پذیرباشد.