بهینه سازی مصرف انرژی

slide-fb27484

مقدمه

وجود منابع فراوان انرژي در کشور و ارزان قيمت بودن آن باعث شده تا در اکثر موارد مصرف انرژي به صورت بي رويه افزايش يابد و به مقدار قابل توجهي نيز اتلاف انرژي داشته باشيم.

ساختمان‌ها از جمله مکان‌هايي هستند که انرژي به مقدار زيادي در آن‌ها مصرف و اتلاف مي‌شود. در حال حاضر انرژي مصرفي در بخش ساختمان و خانگي نزديک به 30 % از کل مصرف انرژي در کشور را در بر مي‌گيرد، که بيشترين سهم را در ميان بخش‌هاي مختلف به خود اختصاص داده است. اين در حالي است که با رعايت الگوي بهينة مصرف انرژي، مي‌توان 35 % تا 40 % از انرژي مصرفي در بخش ساختمان را کاهش داد. لذا علاوه بر کاهش هزينه‌ها، از استفاده بی رویه  ذخائر پايان‌پذير انرژي جلوگيري شده و آلودگي‌هاي زيست محيطي و پيامدهاي ناگوار آن نيز به ميزان قابل ملاحظه اي کاهش خواهد یافت.

در اکثر مناطق کشورمان، در بخش قابل توجهي از سال شرايط دمايي در فضاي خارج به گونه‌اي است که نياز است با گرم يا سرد کردن فضاهاي کنترل شدة داخل ساختمان، شرايط آسايش حرارتي براي ساکنين و کاربران تأمين گردد. اين اقدام در اکثر موارد با مصرف بيش از حد انرژي صورت مي‌گيرد. هرچه ميزان انتقال حرارت از پوستة خارجي ساختمان بيشتر باشد، انرژي مورد نياز براي تأمين شرايط آسايش حرارتي افزون‌تر بوده و لازم است براي جبران انرژي هدر رفته، به صورت مداوم انرژي براي گرمايش يا سرمايش مصرف شود؛ در صورتي که مي‌توان با تمهيداتي، انتقال حرارت از پوستة خارجي ساختمان را کاهش داده و به ميزان قابل توجهي در مصرف انرژي صرفه جويي کرد.

خواص حرارتي مواد و مصالح

ضريب هدايت حرارتي مواد

مقدار حرارتي که در مدت يک ثانيه از يک متر مربع مادة همگن به ضخامت يک متر در حالت پايدار عبور کند و اختلافي برابر با يک درجه کلوين بين دماي دو سطح ماده ايجاد نمايد را ضريب هدايت حرارتي آن ماده مي‌نامند. ضريب هدايت حرارتي را با λ نشان مي دهند و واحد آن، وات بر متر درجه کلوين است.w/m.k

■ هرچه ضريب هدايت حرارتي يک ماده کمتر باشد، آن ماده عايق بهتري است.

مقاومت حرارتي يک لايه يا پوسته

نسبت ضخامت يک لايه (بر حسب متر) به ضريب هدايت حرارتي آن را مقاومت حرارتي آن لايه می‌نامند R=d/λ مقاومت حرارتي را با R نشان مي دهند و واحد آن، متر مربع درجه کلوين بر وات است m2.k/w . مقاومت حرارتی يک پوستة تشکيل شده از چند لايه، مساوی است با مجموع مقاومت‌های حرارتی هر يک از لايه های تشکيل دهنده آن پوسته.

■ مقاومت حرارتي، قابليت عايق بودن (حرارتي) يک لايه يا پوسته را مشخص مي کند. هرچه مقاومت حرارتي يک لايه يا پوسته بيشتر باشد، آن لايه يا پوسته عايق بهتري است.

■ استفاده از عايق حرارتی، موجب صرفه جويي در مصرف مصالح، افزایش سطح مفید زیربنا و کاهش وزن ساختمان‌ها می‌شود.

انواع عايق‌کاري حرارتي در ساختمان‌ها

عايق‌کاري حرارتي همگن

نوعي عايق کاري حرارتي است که در آن، مصالح مصرفي در بخش اعظم پوسته داراي ضریب هدايت حرارتی کم مي‌باشند. يعني مصالح تشکيل دهنده ديوار، خود داراي خواص مناسب عايق حرارتي مي‌باشند. اين نوع ديوارها در صورت جذب رطوبت، کارآيي خود را از نظر حرارتي از دست مي‌دهند.

■ ديوار دو لايه از مصالح بنایی با لایه میانی هوا یا عایق

  • در اين نوع ديوار، عايق حرارتي بر روي ديوار داخلي نصب و سپس لايه خارجي با مصالح بنايي اجرا مي‌گردد. براي ديوارهايي که مقاومت حرارتي بالا در آ نها مورد نظر نيست، در لايه مياني فقط 10 سانتيمتر لايه هوا در نظر گرفته مي‌شود. ضخامت تمام شدة ديوارها در اين حالت نسبتاً زياد بوده و اجراي چنين ساختارهايي دشوار مي‌باشد.

عايق کاري حرارتي از خارج

  • اين نوع ساختار، اينرسي حرارتي ساختمان را به حداکثر مي‌رساند و باعث مي‌شود که نوسان‌هاي دماي داخل ساختمان کاهش يابد و تنظيم دما به سادگي انجام پذيرد؛ زيرا انرژي حرارتي توسط جداره‌ها جذب، و براي ايجاد تعادل حرارتي در محيط، به تدريج آزاد مي‌شود. اين روش عايق کاري براي ساختمان‌هايي که به طور مداوم مورد استفاده قرار مي‌گيرند مناسب است (مانند ساختمان‌هاي مسکوني).

ساختارهاي خشک در رابطه با عايق کاري حرارتي از داخل

ديوارهاي پوششي خشک

  • ديوارهاي پوششي، ساختارهاي بسيار مناسبي جهت عايق کاري حرارتي جداره هاي ساختمان‌هاي در حال ساخت و يا بهسازي حرارتي جداره‌هاي ساختمان‌هاي در حال بهره‌برداري مي‌باشند.

    انواع ساختارها در اين روش عايق کاري شامل موارد زير مي‌باشد:

ديوارهاي پوششي بدون سازه:

  • در اين ساختار، از يک لايه صفحه روکش‌دار گچي پوشش شده با لاية عایق پلي استايرن يا پشم معدنی (در ضخامت‌هاي مختلف) استفاده مي‌شود. این صفحات به وسيله چسب خميري مخصوص اسکیم لایت مستقیما به ديوار زمينه متصل مي‌شوند(اسکیم لایت از گچ ويژه و مواد افزودني خاص ساخته مي‌شود). درزهای ميان اين صفحات به وسيله نوار و بتونه مخصوص درزگيری شده، به نحوی که در انتهای کار يک سطح يکپارچه و بدون درز حاصل می‌گردد.

    مزيت‌های اصلي اين ساختار، سهولت و سرعت در اجرا، قابليت رنگ آميزی بلافاصله پس از نصب و دور ريز کم مصالح مي‌باشد. به علاوه، در اين ساختار مي‌توان صفحه گچي را با فاصله از ديوار زمينه اجرا نمود, تا ضمن رفع مشکلات اجرايي آن (مانند ناشاقولی و ناهمواری)، فضای مناسبی برای عبور آسان تأسيسات الکتريکي و مکانيکي نيز ايجاد گردد.

     ديوارهاي پوششي با سازه: در اين ساختار، صفحات روکش‌دار گچي (پانل گچی) بر روي زيرسازي فلزي پيچ مي‌شوند. اين زيرسازي مي‌تواند به صورت متصل به ديوار يا مستقل از ديوار اجرا شود. در اين ساختار، عايق حرارتي در فاصلة آزاد ميان صفحه روکش دار گچي و ديوار زمينه (17 تا 73 ميليمتر) قرار داده مي‌شود.

    وجود فاصله آزاد، علاوه بر ايجاد فضاي مناسب جهت نصب لاية عايق با ضخامت‌هاي مختلف؛ راه‌حل مناسبي جهت غلبه بر مشکلات اجرايي ديوار زمينه مانند ناشاقول بودن ديوار و حذف شيارزني جهت عبور تأسيسات الکتريکي و مکانيکي محسوب مي‌شود. از مزاياي ديگر اين ساختار، امکان اجرا در ديوارهاي با شرايط زمينه متفاوت و اجراي پوشش‌هاي با ارتفاع 10 متر مي‌باشد.

    علاوه بر عايق‌کاري حرارتي، از اين ساختارها مي‌توان براي عايق‌کاري صوتي ساختمان‌ها، عایق‌کاری دیوارها در برابر رطوبت و بخار، ایجاد فضای تاسیساتی در دیوارها و دستیابی به پوشش های با کد حریق نیز استفاده نمود.

    قرارگيري تأسيسات در فضاي خالي ديوار و دفن نشدن آن در داخل ديوار، علاوه بر رفع مسئله خوردگي و کاهش هزينه تعميرات، دسترسي به تأسيسات و تعميرات و نگهداري را در مرحله بهره برداري نیز آسان مي‌کند.

ديوار خارجی خشک با استفاده از پانل سیمانی

  • سيستم ديوار خارجی خشک با پانل سیمانی ، ساختار بسيار مناسبي جهت ساخت جداره‌هاي ساختمان‎‌هاي در حال احداث مي‌باشد. اين ساختار متشکل از قاب‌های فولادی سبک (به عنوان زيرسازی)، صفحات روکش‌دار گچی (به عنوان پوشش داخلی)، صفحات مسلح سيمانی (به عنوان پوشش خارجی) و لايه پشم معدنی (به عنوان عايق) می‌باشد. استفاده از لايه پشم معدنی، به طور همزمان موجب عايق کاري حرارتی و صوتی جداره می‌شود.

    از جمله مزايای مهم ديگر این ديوار، ايمنی آن در برابر زلزله می‌باشد.

سقف کاذب خشک

  • سقف کاذب ، ساختار بسيار مناسبي جهت عايق‌کاري و يا بهسازي حرارتي سقف و کف ساختمان‌ها، به ويژه سقف نهايي و پيلوت مي‌باشد. این ساختار شامل يک زيرسازي فلزي است (متصل به سقف اصلي) که صفحات روکش‌دار گچي به وسيله پيچ مخصوص به آن متصل مي‌شوند. فضاي خالي ميان سقف کاذب و سقف اصلي، اجراي عايق حرارتي با ضخامت‌هاي بيش از 17 ميليمتر را امکان پذير مي‌سازد (حداقل فاصله ميان سقف کاذب و سقف اصلي حدود 17 ميليمتر مي‌باشد).

    اجراي سريع و آسان، عبور آسان تاسيسات مکانيکي و الکتريکي، انعطاف معماري بالا و امکان دستيابي به مشخصاتي نظير عايق صوتي و مقاومت در برابر حريق از ويژگي‌هاي اين ساختار مي‌باشد.

ديوار گرم Warm Wall

  • دیوار گرم، ساختار بسيار مناسبي جهت عايق‌کاري حرارتي جداره‌هاي ساختمان از خارج مي‌باشد. در اين ساختار، از عايق حرارتی پلي استايرن به علت سبکي وزن و عدم جذب آب استفاده مي‌شود. قطعات عايق به وسيله چسب سیمانی مخصوص و بست‌هاي پلاستيکي ويژه Termofix به ديوار زمينه متصل مي‌شوند (چسب سیمانی مخصوص از سيمان، الياف و مواد افزودني خاص ساخته مي‌شود). بعد از نصب عايق حرارتي، مجدداً يک لايه اندود چسب سیمانی مخصوص به ضخامت حدود 5 ميليمتر به وسيله ماله شانه اي بر روي عايق اجرا و شبکه توري از جنس الياف شيشه Fiberglass بر روي اين لايه فشرده مي‌شود تا به اندازة یک سوم ضخامت لايه در آن فرو برود. در انتها، سطح کار به وسيلة ماله پرداخت و پس از خشک شدن به وسيله رنگ يا پوشش هاي استاندارد نماي خارجي پوشانده مي‌شود.

    سهولت و سرعت در اجرا، کاهش نوسانات دماي داخل ساختمان و سهولت در تنظيم دمای محيط از جمله مزايای اين ساختار می‌باشند.

    در اين ساختار از قطعات فشرده عايق‌هاي معدني نيز مي‌توان استفاده نمود که در اين صورت، به واسطة آسيب‌پذير بودن اين نوع عايق‌ها در برابر رطوبت، پيش بيني لايه آب بند بر روي سطح عايق ضروري خواهد بود.