تکنولوژی و بومی سازی

بومی سازی و انتقال تکنولوژی

روشهای بومی سازی و انتقال تکنولوژی های نوین مدیریت انرژی در ساختمان

با گسترش روز افزون فناوری ها،کاهش منابع هیدروکربوری،بالا رفتن سطح رقابت ،رفاه ساکنین و افزایش تقاضا، انتقال و بومی سازی تکنولوژی های نوین بعنوان یک فناوری که مدام قیمت آن در حال افزایش برای کشورهای خواهان پر اهمیت شده است.

من باب نمونه در کشور ایران بیش از۲۰ درصد از کل انرژی صرف سرمایش و گرمایش ساختمانها می شود حال با عنایت به این رقم می توان میزان اتلاف انرژی در بخش مسکونی و تجاری را ۴۰ درصد تخمین زد که بدلیل کاهش انرژی های مختلف (بویژه سوختهای فسیلی) در دنیا خود یک چالش سرسام آور است که همین بحث سرسام آور بودن در مصرف انرژی، ایران را بعنوان یک الگوی پرمصرف در دنیا معرفی و سایر ممالک را مجاب به مدیریت صحیح و هوشمندانه در جهت جایگزینی انرژی های نوین بجای انرژی فسیلی تا رسیدن به بهره مطلوب از منابع کرده است. در کشور آلمان کاهش مصرف انرژی به معنای کاهش مصرف سوختهای فسیلی است که همین معیار،شدت مصرف انرژی را طی چند دهه گذشته کاهش داده و این کشور را به کشوری پیشرو در صرفه‌ جویی انرژی اروپا تبدیل کرده است، در سوئد با بکارگیری انرژی های تجدیدپذیر از انتشار کربن جلوگیری و به کمک انرژی خورشیدی برق بیشتر ساختمانها را تامین می کنند،در ایتالیا برای مدیریت انرژی در تاسیسات و ساختمان ها بویژه در ساختمان های بلند مرتبه در طبقات و واحد ها با نصب دستگاه انرژی سنج و یک اپراتور در موتورخانه مرکزی میزان مصرف انرژی در هر واحد را نظارت و مدیریت می کنند،در انگلیس با اجرای قوانین خاص در امر ساختمان سازی ، بکاربردن عایق های حرارتی،بهبود روش گرمایشی و سرمایشی و ساختارکلی ساختمان در جهت مدیریت و بهینه کردن مصرف انرژی مدل هایی را کاربردی نموده اند

با این تعاریف و با توجه به مصرف بالای انرژی در ساختمان های ایران لازم است که استفاده از تکنولوژی نوین اما کاربردی نه بعنوان هدفی بعید بلکه بعنوان راهکاری مناسب سرلوحه کار قرار گرفته و برخی از فن آوری های نوین و کاربردی جهت استفاده در مناطق دارای نیازهای سرمایی و گرمایی مختلف معرفی و بدین وسیله سازندگان به ساخت بناهای دارای نیاز اندک انرژی هدایت شوند.

در این پژوهش به برخی از تکنولوژی های نوین با قابلیت کاربرد در مناطق دارای نیاز سرمایی-گرمایی کم ، زیاد و متوسط جهت بومی سازی اشاره می شود:

الف) تکنولوژی قابل استفاده در مناطق دارای نیاز سرمایی زیاد:

برخی از فن آوری های مختلف که در ساختمان ها و بناهای مسکونی مناطق دارای نیاز سرمایی زیاد می باشند به شرح ذیل می باشند:

۱- استفاده از تکنولوژی فتوولتائیک (PV):

همانگونه که اثبات شده است قلمرو آب و هوایی گرم و خشک،بخش اعظم کشور ایران را در برمیگرد.این بخش شامل بیابانها و استپ هاست و به تدریج از کنار مناطق گرم و مرطوب آغاز می شود.طی تابستان دما غالبا حدود ۴۰ درجه سانتیگراد و گاهی بالاتر بوده و شب هنگام ۱۰ تا ۱۵ درجه کاهش می یابد. مناطق گرم و خشک کشور ایران از عرض های ۲۶ تا ۳۶ درجه شمالی ادامه می یابند که مهمترین منبع انرژی در این مناطق همانا انرژی خورشید است که می توان از وجود آن به شکل های مختلف در رفع نیاز به سایر شکل های انرژی برای ساکنان این مناطق استفاده کرد.

تکنولوژی فتوولتائیک (PV) امروزه بعنوان بخشی از تامین کننده انرژی ساختمانها تلقی شده و در برخی از کشورهای اروپایی کاربرد آن در ساختمان اجباری گردیده است.البته استفاده از این سیستم در پوشش ساختمان بسیار متنوع بوده و روش های نوینی در استفاده از این سیستم وجود دارد که از آن جمله می توان به کاربرد چتر خورشیدی اشاره نمود.

پانل های فتوولتائیک از ۴ جزء اصلی تشکیل شده است که عبارتند از پانل های خورشیدی،باتری،تبدیل کننده برق و شارژ کنترلر.

استفاده از پنل های خورشیدی خصوصا در ساختمان های مناطق گرم و خشک که از مزیت انرژی سرشار خورشیدی بهره مند می باشند،دارای مزیت های فراوان می باشند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود: ۱- سهولت در نصب ۲- عدم نیاز به کاربرد سوختهای فسیلی و سایر موارد ۳- عدم نیاز به سرویس و تعمیرات خاص ۴- تامین رایگان انرژی الکتریکی پس از نصب و حذف هزینه های جاری ۵- استهلاک کم و طول عمر بالا

هرچند که هم اکنون کم و بیش از این تکنولوژی در تولید انرژی مورد نیاز ساختمانهای کشور استفاده می شود اما می توان انتظار داشت که با بومی سازی و فرهنگ سازی بیشتر در آینده ای نزدیک کاربرد آن رواج بیشتری یابد

۲- استفاده از فناوری جمع کننده گرمایی و نانو ذرات گرافیت:

یکی ازمحدودیت های پانل های فتوولتائیک این است که تنها از کسری از انرژی پرتوهای خورشید که به آنها می رسد استفاده می کنند در حالیکه بقیه انرژی به گرما تبدیل شده و این گرما خود باعث کاهش بازده پیل ها می شود.

روش دیگری که امکان جمع آوری بخش اعظمی از پرتوهای خورشیدی را امکان پذیر می سازد و می توان آن را بعنوان مکمل روش قبل به حساب آورد،استفاده از فناوری جمع کننده های گرمایی (کلکتور گرمایی) است.

این دستگاه به اشکال دیسک پانل،لوله های خلاء و… گرما را برای گرم کردن آب یا تولید بخار و در نتیجه تولید برق جمع می کند. به منظور افزایش میزان اثربخشی جمع کننده های خورشیدی محققان نانو ذراتی به قطر یک میلیاردم متر را که در سیال استفاده شده در جمع کننده های گرمایی پخش کردند پیش ماده این نانوذرات گرافیت بود که پرتوها را به روش بسیار موثری جذب می کند.

در تست های آزمایشگاهی که بر روی جمع کننده های کوچک به شکل دیسک انجام شد محققان در یافتند که نانوذرات میزان اثربخشی جمع آوری گرما را تا ۱۰ درصد افزایش دادند.این نانوذرات بسیار ارزان هستند و قیمت کمتر از یک دلار در گرم دارند.اما همان سطح جمع اوری گرما را دارند که ماده کلسیم قادر به جمع آوری آن است،هر چند این روش هنوز بصورت انبوه به بازار ارائه نشده است اما با توجه به کارایی بالای آن پیش بینی می شود به زودی با بومی سازی و تولید گسترده مورد استفاده قرار گیرد

۳- استفاده از سیستم های تهویه مطبوع خورشیدی:

یکی دیگر از سیستم هایی که می توان از آن در جهت تهویه مطبوع هوا در مناطق بهره مند از انرژی سرشار خورشیدی استفاده کرد،سیستم تهویه مطبوع خورشیدی است که به تازگی در ایران در حال بومی سازی است.این سیستم ها دارای مزایای بسیاری در صرفه جویی سوخت ساختمان و حفظ محیط زیست هستند.

با استفاده از این تکنولوژی تامین هوای مطبوع در ساختمان با استفاده از محلول نمک های جاذب و عمدتا در آب و هوای گرم و مرطوب امکان پذیر می باشد.

این دستگاه شامل واحدهای اصلی خشک کن هوا،تغلیط کننده محلول رقیق شده دسکینت مایع و خنک کننده تبخیری است که در آن از مبدل تقاطعی لانه زنبوری استفاده شده است.برخی از اجزای دیگر این سیستم شامل دمنده،پمپ آب و دسکینت،شیپورهای اسپری دسکینت و لتیم کلراید است که از محلول آن بعنوان دسکینت استفاده می شود. در این سیستم سامانه دریافت داده ها جهت ثبت اطلاعات نصب شده و همراه با سیستم کنترل بر روی دستگاه موجود می باشد.

۴- ذخیره سازی سرما به روش یخ بسته بندی شده:

بطور کلی در سیستم های ذخیره سازی امکان تولید و ذخیره انرژی سرمایشی در بازه زمانی غیر پیک مصرف برق وجود دارد.انرژی سرمایشی ذخیره شده تامین کننده قسمتی و یا همه بارسرمایش ساختمان در ساعات پیک مصرف برق و اوج بار خنک کنندگی ساختمان می باشد.

بدلیل محاسبه مصرف برق براساس تعرفه متغیر بکارگیری سیستم ذخیره سازی انرژی سرمایشی کاهش هزینه مصرف برق را به دنبال خواهد داشت زیرا هزینه تولید انرژی سرمایشی در ساعات پرباری ده برابر بیشتر از بازه زمانی کم باری می باشد.

سیستم یخ بسته بندی شده با بهره گیری از گرمای نهان ذوب یخ توان ذخیره سازی بیشتری را در فضای یکسان نسبت به سایر سیستم های ذخیره سازی را داراست لذا توجه به اینکه اغلب مناطق گرم در کشور ایران دارای اختلاف دمای زیاد در شب و روز می باشند و دما در شب بین ۱۰ تا ۱۵ درجه کاهش می یابد ذخیره سازی سرما به روش تکنولوژی های نوین در بسیاری از نقاط در طول شب کاملا امکانپذیر است

ب) تکنولوژی های قابل استفاده در مناطق دارای نیاز گرمایی زیاد:

فن آوری های نوینی که در ساختمانها و بناهای مسکونی مناطق دارای نیاز گرمایی زیاد کاربردی می باشند به قرار زیر می باشند:

– سیستم های تولید همزمان انرژی الکتریکی و انرژی گرمایی:

این روش یکی ازجدیدترین روشهای تولید انرژی است که توجه جهانیان را بخود معطوف کرده است، استفاده از روش CHP یا سیستم های تولید همزمان انرژی الکتریکی و انرژی حرارتی است (Combined Heat Power)

سیستم تولید انرژی به روش CHP برای تولید همزمان الکتریسیته و گرما استفاده می گردد،وقتی سوختهایی مانند (نفت،گاز،زغال سنگ و..) به منظور تولید انرژی سوزانده می شوند بخش عمده ای از انرژی که معمولا بصورت گرماست با پس دادن به محیط از دست می رود در حالیکه می توان آن را با استفاده از یک مبدل گرمایی و بازگرداندن به چرخه دوباره برای تولید انرژی و گرما استفاده کرد.

نکته قابل توجه این است که با این کار بازده چرخه های تولید انرژی را می توان بین ۳۵ تا ۹۰ درصد افزایش داد هم اکنون دربسیاری از کشورها این تکنولوژی مورد استفاده گرفته است.این روش انواع مختلفی دارد که نوع بزرگ و کوچک آن برای کاربردهای صنعتی و بیمارستانها و مجتمع های بزرگ کاربرد دارد و نوع میکرو آن مورد استفاده در بخش خانگی است

– استفاده از نور خورشید و صرفه جویی در برق با کاربرد سیمان شفاف:

محققان موفق به ساخت دیواری سخت سیمانی شده اند که به نور اجازه عبور می دهد. راز این شفافیت در آرایه ای از حفره های کوچک داخل دیوار نهفته است که توسط نوعی رزین نرمش پذیر در اثر حرارت پر شده اند.پیش از این از عبور رشته های فیبر نوری از میان ترکیب بتن برای ساخت دیوارهای مشابهی استفاده شده بود اما ساخت این دیوار شفاف به مراتب کم هزینه تر است و از زوایای متعددی به نور اجازه تابیدن به فضای داخلی را می دهد.

این ماده استثنایی که ای-لایت نامیده شده بزودی برای ساخت دیوارهای شفافی که می توانند استفاده از انرژی الکتریکی برای تامین روشنایی خانه ها در طول روز را به حداقل برسانند مورد استفاده قرار می گیرد.

پیش بینی می شود که بزودی استفاده از سیمان شفاف خصوصا درمناطق دارای نیاز گرمایی بالا به عنوان یکی از مصالح مورد مصرف در ساختمانها و منازل رواج یافته و سبب تامین هرچه بیشتر نیاز گرمایی درطول روز گردد

سرمایش از کف:

پدیده سرمایش موضعی یکی از عوامل عمده ایجاد نارضایتی حرارتی در ساکنین ساختمان است،مچ و ساق پا نسبت به سایر اندام های بدن نسبت به سرما حساسیت بیشتری دارد،بنحوی که هرگونه احساس سرمای موضعی در این ناحیه باعث ایجاد احساس سرما در کل بدن می شود.این احساس اغلب باعث می شود که افراد دمای هوای اتاق را افزایش دهند که این مساله باعث افزایش مصرف انرژی خواهد شد. بنابراین کنترل پدیده سرمایش موضعی و عوامل موثر بر آن در طراحی سیستم های گرمایشی ساختمان نقش موثری ایفا می کند.

بررسی ها نشان می دهد که امکان رخداد سرمایش موضعی در نزدیکی پنجره در حالت گرمایش به کمک پانلهای گرمایشی عمودی نسبت به حالت گرمایش کفی بیشتر است. در ساختمانهایی که از کف گرم می شوند به دلیل کنترل پدیده سرمایش موضعی،مصرف انرژی در انها نسبت به سایر ساختمانها کمتر است،اجرای گرمایش از کف شیوه ای از لوله کشی است که در زیر سنگفرش ساختمان مورد اجرا گذاشته می شود.

این سیستم لوله کشی دقیقا در بخش ۳ الی۴ سانتیمتری از کف ساختمان قرار می گیرد و با عبور آب گرم از داخل لوله های اجرا شده در زیر کف موجب انتشار گرمای تابشی می گردد

یکی دیگر از روشهای مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی که نیاز به هیچگونه هزینه اولیه ای ندارد،استفاده از تعدیل دمایی است.انسان ها بطور متوسط در دمایی ۲۲ درجه سانتیگراد احساس آسایش می کنند و دمای واحدهای مسکونی خود را در تابستان تا ۲۰ درجه سانتیگراد خنک و در زمستان تا ۲۵ درجه سانتیگراد گرم می کنند علاوه بر آن عموما کل واحد مسکونی را در تابستان خنک و در زمستان گرم نگه می دارند،این رفتار باعث بالا رفتن شدید بار سرمایش و بار گرمایش خانه مسکونی می شود.

در قوانین نظام مهندسی دمای طرح داخل در تابستان ۲۸ درجه سانتیگراد و در زمستان ۲۰ درجه سانتیگراد پیشنهاد می شود.

اگر همین دماها مدنظر قرار گیرد و گرمایش و سرمایش فضاهایی که کمتر مورد استفاده قرار می گیرند حذف شود باعث کاهش جدی در مصرف انرژی می شودکه بعنوان روش تعدیل دمایی می توان آنرا بعنوان یک تکنولوژی نوین فرهنگ سازی و اجرا نمود

سناریوی دیگر در زمینه مدیریت و بهینه سازی انرژی که جهت بومی سازی قابل بحث است تولید و اجرای انبوه آبگرمکن های خورشیدی است،سیستم های آبگرمکن خورشیدی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و گزینه مناسبی برای توسعه انرژی های تجدید پذیر می باشند که باعث صرفه جویی در مصرف برق و کاهش انتشار آلاینده های هوا و co2 می گردد

ج) هوشمند سازی ساختمان ها به روش BMS (Building-Management System)

سیستم مدیریت و اتوماسیون ساختمان علاوه بر کنترلی کردن تمام تجهیزات داخل یک خانه،سیستم های ایمنی و امنیتی کاملی را ایجاد می کند که در برابر سرقت،آتش سوزی،نشت گاز و… می تواند خانه را محافظت کنند

این سیستم ها عبارتند از: سیستم تهویه،سیستم ایمنی،سیستم اعلام و اطفای حریق،سیستم مدیریت روشنایی و انرژِی. سیستم های کنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی خواهند بود که می توان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود،همچنین در هنگام بهره برداری براحتی می توان عملیات تغییر و بهینه سازی برای راهبری بهتر و کاهش هزینه های انرژی و کاهش هزینه های تعمیراتی را انجام داد

در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت و بصورت غیر ارادی انجام می دهند توسط سیستم های هوشمند انجام می دهد که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه نیروی انسانی می گردد

با بکارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی در داخل و خارج ساختمان و بکارگیری یک شبکه و سیستم واحد می توان بصورت دائمی و بلادرنگ اطلاعات دما،فشار،رطوبت،دبی هوا،میزان اکسیژن و دی اکسید کربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده آل استفاده کرد.

د) کاهش مصرف انرژی الکتریکی:

سیستم های تهویه مطبوع،سیستم های روشنایی و تجهیزات برقی از مصرف کنندگان عمده انرژی الکتریکی در ساختمانها می باشند که در این زمینه تنها با بهینه سازی سیستم روشنایی و بکارگیری سیستم های کنترل و تجهیزات پربازده می توان به بیش از ۷۵% صرفه جویی دست یافت

بنابراین باید توجه داشت که بهینه سازی سیستم روشنایی می تواند بر عملکرد بهینه سایر تاسیسات جانبی از جمله سیستم سرمایش نیز تاثیر بگذارد،لذا در مرحله طراحی و انتخاب تاسیسات روشنایی عوامل بسیاری تاثیر دارد که بعنوان نمونه می توان به مواردی همچون نوع و شدت روشنایی مورد نیاز،میزان ساعات استفاده از روشنایی،رنگ محیط،درجه حرارت و رطوبت هوا،میزان کثیفی لامپ،امکان استفاده از نور طبیعی،ملاحظات مربوط به سلامتی و راحتی کاربران و تنظیم درخشندگی و انعکاس نور اشاره کرد

روش دیگر مدیریت و کاهش انرژی الکتریکی در ساختمان فن کوئل ها می باشند که با کنترل صحیح درجه حرارت اتاق ها و با استفاده از ترموستاتهای مدرن با کنترلرهای یکپارچه و یکنواخت در تمام سطح اتاق یا (MET) مصرف انرژی را در فن کوئل ها ۸ تا ۱۰% کاهش می دهد

بطور کلی برای نیل به اهداف صرفه جویی انرژی باید عواملی همچون شناساندن اهمیت موضوع به مدیریت سیستم و جلب نظر و پشتیبانی آنها-گردآوری اطلاعات و داده های مورد نیاز-انجام ممیزی انرژی و…را مدنظر قرار داد

ه) سیستم مدیریت مصرف انرژی Energy Management System یا (EMS):

این سیستم مجموعه ای از محصولات است که میزان مصرف انرژی را در هر لحظه به سادگی تعیین می کند و به کاربران سیستم این امکان را می دهد که مصرف برق بخشهای مختلف ساختمان را مدیریت نموده،در ساعات پیک مصرف انرژی کمتری مصرف کنند و در هزینه های برق مصرفی صرفه جویی قابل ملاحظه ای نموده و از مزایایی مانند تخفیف های پله ای هزینه های برق بهره مند گردند.

این سیستم همچنین یک ابزار ارتباطی بسیار با ارزش بین ساکنین و تجهیزات برق انهاست که هشدارهای مناسب را در شرایط لازم به ساکنین اعلام و یا سیگنالی برای تجهیزات هوشمند مانند ترموستات ارسال می کند

سیستم EMS همچنین امکان کنترل هوشمند سیستم هایی نظیر HVAC،روشنایی،پمپ های استخر،خشک کن لباس،مشعل و… را از طریق Interface های ساده فراهم می آورد.

از منظر زیست محیطی هم با استفاده از دیمرها،تایمرها،سنسورهای حرکتی و… از اتلاف انرژی جلوگیری می کند بگونه ای که وقتی یک خانه معمولی ۳ خوابه را که از سیستم هوشمند استفاده می کند،درنظر بگیرید در چنین خانه ای میزان تولید CO2 ناشی از مصرف سالانه حدود kg390 کمتر از خانه ای مشابه فاقد سیستم هوشمند است. این میزان برابر است با استفاده نکردن از خودروی شخصی به مدت یک ماه کامل در سال است،با این سیستم هوشمند میتوان میزان وات مصرفی لامپ های منزل را تعیین کرد.

این بدان معناست که علاوه بر صرفه جویی در مصرف برق و نیز کاهش هزینه برق مصرفی در صورتحساب ماهیانه،عمر لامپ های ساختمان هم طولانی خواهد بود

ص) مدیریتحریق

در مدیریت حریق در ساختمان، تشخیص به موقع حریق و محل اصلی بروز آن، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در کلیه واحدها بستگی به نوع کاربری واحد، حسگرهایی مربوط به تشخیص دود و حرارت نصب شده که به کنترل کننده محلی آن واحد متصل میباشد.در صورتیکه هر گونه دودی که نشانگر آتش سوزی باشد، و یا حرارتی که نشانگر حریق است، احساس شود، کنترل کننده محلی آژیری پخش مینماید که نشانگر وقوع حریق میباشد و به نرم افزار مرکزی هم اطلاع میدهد. با آتش نشانی و صاحب واحد تماس گرفته شده و اطلاع رسانی لازم انجام میگردد. تصاویر صحنه حریق نمایش داده شده و ذخیره میگردد. بر روی مونیتور

اصلی نیز محل دقیق وقوع حادثه روی نقشه ساختمان نمایش داده شده و مشخص میگردد. در صورتیکه آن واحد مجهز به تجهیزات اطفاء حریق باشد و سیستم بر روی کنترل خودکار قرار داشته باشد و یا دستوری از اتاق کنترل دریافت نماید، اطفاء حریق به صورت خودکار انجام و آب پاشها و کپسولهای خودکار منطقه آتش به کار میافتد مدیریت دوربینهای مدار بسته در هر واحدی که احساس گردد نیاز به کنترل از طریق دوربین میباشد، یک یا چند دوربین مدار بسته تحت شبکه نصب میگردد که امکان چرخش و بزرگنمایی نیز میتواند داشته باشد. هر صاحب واحدی میتواند در کنترل کننده محلی خود تعیین نماید که مایل هست که از اتاق کنترل، دوربینش کنترل گردد یا خیر.در اتاق کنترل، مدیر سیستم میتواند هر دوربینی را که مجاز به دیدنش باشد در هر زمان رویت کرده و در صورت لزوم فیلم مربوط به آن را ذخیره نماید. در صورت بروز هر واقعه مهم در ساختمان، فیلم آن واقعه به صورت خودکار ذخیره میگردد. برخی از واحدها و یا راهروها که اهمیت و یا رفت و آمد زیادی دارند و ممکن است نیاز باشد که همیشه در حال فیلم برداری باشند را میتوان به صورت تک فریم در فواصل خاص و یا به صورت تمام فریم، فیلم برداری نمود. فیلمهای ذخیره شده، توسط نرم افزار خاصی قابل نمایش و انتقال میباشند.

– احداث ساختمان پایدار و حافظ محیط زیست:

استفاده از مصالح سازگار با محیط و جلوگیری از هدر رفتن انرژی در این نوع ساختمان ها باعث شده است تا در این بناها انرژی زیادی صرفه جویی شود.

این ساختمانها تا ۹۰% از پرت انرژی اجتناب می کند.یکی از رازهای ذخیره انرژی در ساختمان سبز در دیوارهای آن نهفته است چرا که دیوارها بگونه ای طراحی شده اند که ضخامت آنها بحدی است که نیازی به سیستم سرمایش در تابستان نیست و در زمستان انرژی به هدر نمی رود و به این ترتیب در ماههای سرد نیازی نیست خیلی ساختمان را گرم کنیم و هزینه های مصرف انرژی به این شکل پایین می آید

– کنترل وسایل خانه با امواج وای فای:

در این روش که wisee نام دارد بوسیله دوربین هایی با قابلیت دید نور معمولی یا مادون قرمز طول امواج وای فای در محیط ردیابی می شود.

طبق اطلاعاتی که از این محصول منتشر شده است،این نرم افزار تاکنون توانسته ۹ اشاره و حرکت مختلف را تشخیص دهد که البته در حال توسعه است

نکته قابل توجه اینکه این نرم افزار در خانه ای با چندین اتاق که چند نفر ساکن هم دارد تاکنون به ۹۴ درصد می رسد.

– پنجره های هوشمند:

در این پنجره ها که از ماده جدیدی ساخته شده اند می تواند با کنترل نور مرئی و گرمازای فرو سرخ،پنجره های هوشمند را هوشمندتر سازد

در این شیوه نوین شیشه پنجره ها با لایه نازکی از نانوکریستال های پوشش داده می شوند،این لایه می تواند به طور پویایی نور خورشید را در هنگام عبور از پنجره بنا به دلخواه کاربر تغییر دهد تا هم در مصرف انرژی صرفه جویی شود و هم راحتی و آسایش ساکنین را در گستره وسیعی از اقلیم ها در پی داشته باشد . مهار نور نزدیک به فرو سرخ به معنای آن است که ساکنین یک ساختمان می توانند به طور طبیعی محیط داخل ساختمان را بدون ایجاد گرمای اضافی و ناخواسته روشن کنند و از این رو نیاز به تهویه هوا و نور مصنوعی کاهش می یابد

براساس این فناوری جدید، طراحی نوین از ماده الکتروکرومیک است که از نانوکریستال های اکسید ایندیوم و قلع تعبیه شده در ماتریکس شیشه ای اکسید نیوبیوم ساخته شده است و می تواند نور مرئی و نزدیک به فرو سرخ را در واکنش با یک شارژ الکتریکی به کار گرفته شده در پنجره ها کنترل کند

با این پوشش جدید یک پنجره می تواند کاملا به حالت تاریک درآید و مانع از عبور نور و گرما شود و یا به حالت کاملا درخشان و شفاف تبدیل شود

– سرمایش ساختمان با تعریق :

موسسه فناوری فدرال سوییس واقع در زوریخ،نوعی پلیمر مخصوص تولید کرده اند که در زمان بارندگی آب را جذب می کند و وقتی هوا گرم می شود به اصطلاح عرق می کند.از تبخیر آب می توان برای خنک کردن خانه استفاده کرد و در نتیجه در مواقع زیادی،نیاز به استفاده از سیستم های تهویه مطبوع و کولر از بین می رود و در نتیجه در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

این پلیمر که پلی ان-ایزوپروپیلاکریلامید یا به اختصار پی.ان.آی.پی.ای.ام نامیده شده بصورت پوشش ساخته شده که روی آن را روکشی پوشانده که به آب باران اجازه می دهد پلیمر جذب شود،وقتی باران می بارد پوشش پلیمری مانند یک اسفنج عمل کرده و آب را به درون خود می کشد.اما وقتی در معرض تابش مستقیم آفتاب و دمای ۳۲ درجه سانتیگراد قرار می گیرد فشرده می شود و ویژگی های آب گریز آن باعث می شود آب را از خود بیرون دهد و در نتیجه مانند این است که عرق کرده باشد.با این حال می توان گفت که این پوشش پلیمری برای افرادی که در مناطق استوایی بارانی زندگی می کنند،جاهایی که هم باران و هم گرما فراوان وجود دارد و در مناطقی که نصب یک دستگاه تهویه مطبوع یا کولر می تواند خیلی پرهزینه باشد،مفید واقع شود.

– کنترل آلودگی هوا با قفل هوشمند:

محققان آلمانی نوعی قفل هوشمند ساخته اند که امکان کنترل جریان هوا و میزان دی اکسید کربن را در محیط فراهم می کند.این قفل هوشمند قابلیت تنظیم میزان اکسیژن را بدون ایجاد تغییر در دمای محیط فراهم می کند.این قفل هوشمند به یک حسگر الکتریکی مجهز است که بطور مداوم میزان دی اکسید کربن محیط را اندازه گیری می کند و در صورت افزایش آن در اتاق،تدابیری را برای ورود هوای تازه به محیط اتخاذ می کند.

با پیشرفت فناوری در زمینه عایق بندی در و پنجره ها،جریان هوا در ساختمانهای جدید کاهش و در نتیجه امکان افزایش میزان دی اکسیدکربن در فضای بسته اتاق ها بیشتر می شود.این قفل هوشمند در صورت افزایش میزان دی اکسید کربن در هوا،دریچه ای را که در قسمت پایین در تعبیه می شود،باز و سیستم تهویه ساختمان را فعال می کند تا با ایجاد جریان هوا،میزان دی اکسید کربن محیط کاهش یابد و اکسیژن موجود در اتاق به میزان مناسب برسد.

افزایش دی اکسید کربن در محیط موجب بروز سردرد و سرگیجه،آثار خستگی و خواب آلودگی در افراد می شود.

بنابراین قفل هوشمند جدید می تواند ابزار مناسبی برای جلوگیری از اتلاف انرژی در روزهای سرد و افزایش دمای ساختمان در روزهای گرم باشد

– حسگرهای حضور:

حسگرهای حضور را می توان برای تامین روشنایی محیط ساختمان و در هنگامی که شخصی وارد ناحیه کنترل شونده می شود مورد استفاده قرار داد.

لامپ ها مجدداً زمانی خاموش می شوند که شخصی در ناحیه مورد نظر حضور نداشته باشد. البته یک بازه زمانی نیز برای جلوگیری از کاهش عمر لامپ ها جهت قطع روشنایی در نظر گرفته می شود زیرا معمولاً شخص پس از خروج از مکان مورد نظر بعد از زمان کوتاهی دوباره به آن مکان باز می گردد. معمولاً این بازه زمانی حداقل ۱۰ دقیقه و حداکثر ۳۰ دقیقه می باشد. یک استراتژی دیگر استفاده از کلیدهای دستی برای روشن کردن لامپ ها و استفاده از سنسورهای حضور برای خاموش کردن لامپ ها پس ازسپری شدن زمان تنظیم شده می باشد . این موضوع با نام تشخیص عدم حضور نیز شناخته می شود. حسگرهای حضور بیشتر در مکان هایی مانند انبارها که به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند نصب می شوند.

اغلب آشکارسازهای مادون قرمز پسیو می باشند به شکلی که عبور حرارت بدن را از جلوی میدان دید حسگر خود تشخیص می دهند.میدان دید این آشکار سازها در حدود ۱۰ متر می باشد.برای فواصل بیشتر می توان از آشکارسازهای میکروویو که میدان دید آنها تا ۵۰ متر می باشد استفاده نمود.

حسگرهای صوتی نیز برای پاسخ دهی به نویزها نیز وجود دارند. آشکارسازهای حضور معمولاً به شکل ترکیبی با فتوسل ها مورد استفاده قرار داده می شوند تا از تامین روشنایی اضافی زمانی که روشنایی محیط توسط رو شنایی روز فراهم است جلوگیری شود

– کلیدهایزمانی:

برای ساختمان هایی که دارای زمان اشغال ثابتی می باشند،استفاده از کلیدهای زمانی مناسب می باشد . زمان عملکرد کلیدها را می توان طوری تنطیم کرد که روشنایی اندکی قبل از شروع کار تامین و اندکی بعد از اتمام کار متوقف گردد .

البته باید روشنایی کافی جهت تامین امنیت و ایمنی بعد از اتمام کار نیز برای افرادی که امکان دارد بیشتر از زمان تنظیم شده در آن ساختمان باقی بمانند در نظر گفته شود. کلیدهای زمانی برای محیط های بیرون ساختمان ها نیز بسیار مناسب می باشند، هر چند که باید مطابق با هر فصل سال تنظیم شوند.

برخی از کلیدهای زمانی نیز دارای تنظمیات پیش فرض می باشند،زیرا در بعضی از مواقع برخی افراد خارج از برنامه تنظیم شده کلیدهای زمان نیاز به تامین روشنایی دارند.در این حالت ساکنان می توانند هر چراغ را به شکل جداگانه و گروهی مطابق با نیازشان به شکل محلی کنترل نمایند.کلیدهای زمان نهار و کلیدهای عمل کننده اندکی بعد از اتمام زمان کار و نظافت محیط نمونه هایی از کلیدهایی زمانی می باشند. انواع مختلفی از تجهیزات بازگردانده تنظیمات از قبیل طناب های کشیدنی و فرستنده های مادون قرمز وجود دارند

نتیجه گیری

بخش مسکونی هر کشور از جمله مصرف کنندگان اساسی انرژی آن کشور است، از این رو از مراکز اصلی توجه پژوهشها در زمینه مصرف انرژی محسوب میشود که در این زمینه محدودیت منابع اولیه قابل تبدیل به انرژیهای تجدید ناپذیر، همچنین هزینه بالای تولید و پائین بودن راندمان پروسه تبدیل و توزیع، دست اندرکاران امور انرژی جهان را به اتخاذ سیاست های بهینه جهت استفاده کارامد از انواع انرژی تولید شده ترغیب نموده است.
مدیریت و هوشمندسازی ساختمان ها بواسطه بومی سازی موجب کاهش مصرف انرژی می گردد که با توجه به تجربه ی موفق دیگر کشورها در زمینه ی اجرای ساختمان های هوشمند انتظار می رود با افزایش قیمت انرژی و به دنبال آن سیاست های حذف تدریجی یارانه ها، همچنین با مطرح شدن طرح نظارت بیش تر سازمان های مربوط بر فرایند ساخت، به ویژه عایق کاری و مباحث انرژی و احتمال صدور برچسب انرژی برای ساختمان ها قدرت تشخیص مصرف کنندگان از میزان مصرف انرژی ساختمان ها افزایش یافته و در نتیجه ی آن انبوه سازان، نسبت به کارگیری فن آوری اطلاعات و هوشمند سازی سازه های مسکونی، اداری و تجاری ترغیب شوند تا با بکارگیری تکنولوژی های نوین ضمن بازنگری در نحوه استفاده و نوع بکارگیری تکنولوژی مورد استفاده و با اولویت قراردادن هزینه ها راهکارهای مذکور برای انواع ساختمانها تدابیر مفیدی بیاندیشند.

نتیجتا و در این مقاله ضمن بررسی سیستم ها و ویژگی های برشمرده شده ی آنها تکنولوژی فتوولتائیک،فناوری جمع کننده گرمایی و نانوذرات گرافیت،سیستم های تهویه مطبوع خورشیدی،ذخیره سازی سرما به روش یخ بسته بندی شده،استفاده از سیمان شفاف،سرمایش از کف،سیستم EMS ،پنجره های هوشمند،ساختمان های سبز و… مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند

مراجع

مطلب میری، غلامرضا بیاتی، محمد حسن زربخش.(۱۳۸۸)- مقدمه ای بر سیستم های تولید مشترک برق و حرارت،وزارت نیرو ، سازمان بهر ه وری انرژی ایران،ص۱۳و۲۳
عتابی فریده،کعبی نژادیان عبدالرزاق،موسی زاده نمینی المیرا ۱۳۹۰: آنالیز فنی ، اقتصادی و زیست محیطی استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی در ساختمان های مسکونی،نشریه انرژی ایران شماره ۴
علی آبکار ( ۱۳۹۱): بررسی روند تبدیل ساختمانهای با حیات طولانی به ساختمانهایی با مصرف انرژی صفر )نمونه موردی: آکادمیBCA در سنگاپور( ، اولین همایش ملی اندیشه ها و فناوری های نو در معماری
فرنوش منصوریان (۱۳۹۱):مشارکت شهروندی و بومی سازی ضوابط نمای ساختمان ها و سیمای کالبدی شهرها،نخستین همایش بومی سازی مقررات ملی ساختمان
روح اله رستمی- لیلا انصاری( ۱۳۹۱ ): لزوم بومی گرایی در مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان،نخستین همایش بومی سازی مقررات ملی ساختمان
مجتبی ثمره،سیدمحسن بنی فاطمه (۱۳۹۱): روشهای نوین بکارگیری انرژی خورشیدی در روشنایی ساختمان،اولین کنفرانس ملی تاسیسات نوین ساختمانی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته
رسول رشیدی فر-نفیسه ابراهیمی (۱۳۹۲): بررسی سیستم های گرمایشی نوین در ساختمان های مسکونی و شبیه سازی المان محدود فرآیند انتقال حرارت در سیستم گرمایش از کف،کنفرانس سراسری مهندسی مکانیک ایران
– نصرت اله سیفی. (۱۳۹۴): تامین انرژی مورد نیاز ٢٠٠ سال جهان با استفاده از ذخایر اثبات شده اورانیوم ،پایگاه اطلاع رسانی شرکت بهینه سازی مصرف سوخت ایران،بخش ساختمان

۹ .P.Bertoldi (2001): Energy Efficiency in Household Appliances and Lighting ,Library of Congress Cataloging – Energy And Building

۱۰٫ R.Lindberg,A.Binamu, and M.Teikari (2004):Five-Year Data of Measured Weather, Energy Consumption, and Time-Dependent Temperature Varioations Whithin Different Exterior Wall Structures, Energy and Buildings

۱۱٫ A. Praditsmanont, S. Chungpaibulpatana, (2008) :Performance analysis of the building envelope: a case study of the Main Hall, Shinawatra University, Energy and Buildings

۱۲٫J.Kneifel (2009):Life-Cycle Carbon and Cost Analysis of Energy Efficiency Measures in New Commercial Buildings, Office of Applied Economics, Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899, United States,Energy and Buildings

۱۳٫ P.Pinel , C.A.Cruickshank , L.Beausoleil-Morrison, A.Wills (2011):A Review of Available Methods for Seasonal Storage of Solar Thermal Energy in Residential Applications,Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Carleton University, Ottawa, Ontario, Canada,Renewable and Sustainable Energy Reviews

۱۴- M.Tom,E.B.J Bruintjes Andr, Kokkeler, Georgios Karagiannis and J.M,Gerard Smit(2012): Survey of Energy E_cient, Tracking and Localization Techniques in Buildings Using Optical and Wireless Communication Media-University of Twente, Hall enweg 19, 7522 NH, The Netherlands

گردآوری توسط: تحقیقستان