ساختمان کارامد

بطوركلي در طراحی و ساخت ساختمانهای کارامد بايد همواره ميان سرمايه‌گذاري و اقدامات بهينه‌سازي متناسب با درخواست مشتري تعادل لازم برقرار گردد. توجه به اين نكته لازم است كه در تمامي ساختمانهايي كه طراحي‌ خوبي دارند، همواره كارايي انرژي مهمترين نقش را ايفا مي‌كند و بررسيها نشان مي‌دهد كه تمامي طرحهاي كارايي انرژي از نظر اقتصادي نيز در طول عمر مفيد ساختمان، كاملا مقرون به صرفه مي‌باشند. در يك نگرش كلي طراحی ساختمان با رويكرد انرژي مشتمل بر موارد زیر میباشد.

• شناخت الزامات مشتري و نيازهاي مصرف کننده
• تهيه طرح اوليه جهت تامين نيازهاي مصرف كننده با حداقل مصرف انرژی
• تخصيص تيم كاري متخصص و تدوين قرارداد اجرايي منطبق بر كارايي انرژي
• تعيين اهداف كارايي انرژي به تفكيك حاملهاي انرژي و مصرف کننده­­های نهایی و اعلام به مشتري
• طراحی ساختمان براساس اصول مديريت‌پذيري، نگهداشت، قابليت بهره‌برداري و انعطاف پذیری
• بررسی طرح نهايي از منظر دستيابي به اهداف تعيين شده و تطابق تجهيزات متناسب با معيارهاي عملكرد هدف‌گذاري شده

همانگونه که در شكل 1 نشان داده شده است موفقیت نهايي هر طرحي و دستيابي به اهداف تعيين شده بستگی به درك و اثر متقابل ميان پوسته ساختمان، تاسیسات و ساكنين دارد. اجراي موفق طرح جامع و برآورد نیازهاي طرح با تعامل اولیه و همکاری مشتری، مدیر پروژه، مهندسين معماري، مهندسين و كارشناسان انرژي و کارشناسان متره و برآورد و يك برنامه‌ريزي صحيح ميسر مي‌گردد.

یکي از عوامل تأثیرگذار بر کارایی انرژی، شیوه بهره‌برداري از ساختمان توسط مدیریت و ساکنان می­باشد. فعالیتها، ساعات استفاده و بهره‌برداري از ساختمان، تنظیمات سيستم کنترل و موارد مشابه در هنگام بهره‌برداري از ساختمان تغييرات بسيار زيادي خواهند داشت و در نتيجه مجهولات متعددي را در مرحله طراحی، پديد مي‌آورند. كه در طراحي با رويكرد انرژي با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك ساختمان، تمامي این متغیرها مدنظر قرار گرفته و از طریق بهينه‌سازي طرح­ها، بهترین شیوه مدیریت ساختمان ایجاد مي‌گردد. توجه به اين مطلب ضروري است كه یک روش مدیریت مناسب که پاسخگوی نیاز ساکنان و کنترل ساختمان است، می­تواند تاثير قابل ملاحظه‌اي بر مصرف انرژی، داشته باشد. در طراحي ساختمان با رويكرد انرژي تمامي جوانب مربوط به پوسته ساختمان، تاسیسات و خدمات ساختمان و فاکتورهای انسانی بررسي مي‌گردد و در خلاصه طرح، ترسيم و همچنين در قسمتهاي كليدي و مهم طراحي ساختمان تشريح مي‌گردد و متناسب با آن طراحي بمنظور تامين تمامي الزامات ساختمان صورت پذيرد. در شكل 2 و 3 بترتيب فرايند طراحي رايج ساختمان و طراحي با رويكرد انرژي آورده شده است، همانطور كه مشخص است جهت دستيابي به يك طرح مناسب لازم است تغييراتي در فرايند طراحي ساختمان بعمل آید.

در فرايند طراحي نوين، تيم طراحي مديريت اجراي طراحي و ساخت ساختمان را برعهده دارد كه با قسمتهاي مختلف بويژه مهندسين انرژي كه علاوه بر انجام تحليلهاي انرژي وظيفه ارزيابي فني و اقتصادي طراحي و ساخت ساختمان را برعهده دارند، تعامل دارد و با اين روش مديريت، ساخت ساختمانها با رويكرد انرژي تسريع مي‌گردد. در طراحي با رويكرد انرژي تمامي شرایط زیست محیطی، فاکتورهایی مانند آب و هوا و وضعیت کاربری، بهره‌گيري از نور طبیعی، تهویه، ميزان اكتساب خورشید و شرايط سایه اندازی بررسي مي‌گردد. به عنوان مثال، تصمیم­ گیری برای شرایط روشنایی روز، به طور مستقیم در طراحی پنجره­ها، سطح شیشه­‌خور و نوع شیشه­ ها، تأثیرگذار می­باشد. همچنین بر قابلیت ساختمان برای اكتساب ميزان گرماي خورشید تأثیر گذاشته و در نتيجه مواردي نظير كنترل ميزان اكتساب گرماي خورشيدي و يا تهويه مطبوع، ابعاد و ظرفيت تجهيزات مركزي و فضاي مورد نياز براي آنها، سيستم توزيع هوا و ... را متاثر مي‌نمايد.

در جدول 1 نمونه‌هايي از تاثير متقابل تاسيسات و معماري ساختمان آورده شده است. عدم توجه به اين پارامترها، افزايش مصرف انرژي و در نتيجه عدم امكان دستيابي به رده‌هاي بالاي انرژي در استاندارد برچسب انرژي ساختمان مي‌گردد.

در مطالعات اوليه در طراحي با رويكرد انرژي تمامي پارامترهاي تاثيرگذار نظير ابعاد زمين و ساختمان، اقليم، فرصتها و محدوديتها، بررسي و تاثير متقابل بخشهاي مختلف بر يكديگر تعيين مي‌گردد. شرایط زمین ساختمان بر ساخت تاثیرگذار بوده و می­تواند به عنوان مزیت برای ترویج تهویه طبیعی و استراتژی­های استفاده از روشنایی روز، مورد استفاده قرار گیرد. در شكل 4 پارامترهاي اساسي در مطالعات اوليه براي تهيه يك طرح جامع با رويكرد انرژي آورده شده است.

در طراحي ساختمان با رويكرد انرژي، انتخاب جهت مناسب براي ساختمان و بهره‌گيري از عوامل اقليمي به عنوان اولين گام جهت كاهش مصارف انرژي ساختمان مي‌باشد. در شكل 5 نمونه‌اي از پارامترهاي تاثير‌گذار در اين بخش آورده شده است. موقعیت جغرافیایی، شرایط مکانی، منظره طبیعی، سایه­اندازی و محیط اطراف ساختمان­ها به طرق مختلف در نماهای مختلف بر ساختمان و تاسیسات آن، تاثیرگذار می­باشند. این اثرات می­تواند با آرایش ساختمان و اضافه کردن چشم انداز به آن، بیشتر گردد.

انتخاب بهینه جهت­ گیری ساختمان بمنظور به حداکثر رساندن استفاده از روشنایی روز و به حداقل رساندن گرماي اکتسابی در تابستان و اتلاف­های حرارتی در زمستان می­تواند تاثیر به سزایی در کارآیی انرژی داشته باشد، به خصوص در صورتیکه استفاده از سيستمهاي تاسيساتي را متوقف نموده و یا به حداقل برساند. به عنوان مثال مي‌توان گفت.

• پنجره­های رو به شمال گرماي اکتسابی کمتری را فراهم می­آورند و مزیت آنها در ساختمان­های با محور اصلی شرقی- غربی، نمایان می­شود.
• با توجه به اينكه زاویه تابش در برخی از زمان­های سال، کم می­باشد، سایه­اندازی برای پنجره­های شرقی- غربی، در برابر تابش مستقیم خورشید، دشوار است.
• پنجره­های رو به جنوب، تابش مستقیم و پراکنده را دریافت نموده و به سادگی نيز ميزان گرماي اكتسابي قابل كنترل مي‌باشد.
• در هواي سرد كاهش اتلاف حرارتي ساختمان، تامين حداکثر حرارت اکتسابی از خورشید و امكان بهره‌برداري از حداكثر حرارت اكتسابي از سيستمهاي داخلي، کاهش تلفات نفوذ هوا از ساختمان
• فراهم کردن سطح بهینه تهویه طبیعی
• فراهم کردن سطح بهینه از روشنایی روز

پوشش ساختمان در تعديل شرايط جوي و همچنين كارايي انرژي ساختمان بسيار موثر مي‌باشد. به طور کلی چهار عملکرد اصلی زیر از پوشش­ ساختمان مدنظر مي‌باشد و فرم كلي ساختمان نيز از طريق پارامترهايي نظير شكل، اينرسي حرارتي، عايق‌كاري، پنجره‌ها و شيشه‌ها، شيوه تهويه و استرتژي بهره‌گيري از روشنايي روز بر کارآیی انرژی ساختمان تاثیرگذار می­باشد. براين اساس لازم است كه در مطالعات اوليه تمامي پارامترهاي فوق بررسي و در تهيه طرح اوليه ساختمان لحاظ گردد تا طرح نهايي ساختمان داراي كارايي انرژي مطلوبي باشد.

در شكل 6 تمامي پارامترهاي موثر در مصارف انرژي سيستمهاي گرمايش و سرمايش ساختمان آورده شده است كه در طراحي ساختمانهای کارامد بطور دقیق ارزیابی و بررسی می گردند.