نکات برجسته
- •
تجزیه و تحلیل انرژی، زیست محیطی و اقتصادی تاسیسات پلاس انرژی.
- •
اعتبارات انرژی محدود برای اکثر مطالعات موردی.
- •
مزایای بالاتر برای سیستم های عملکردی متمرکز.
- •
مزیت های زیست محیطی و اقتصادی وابسته به بافت ملی است.
- •
کوپلینگ PV و پمپ حرارتی در آب و هوای سرد بهبود می یابد.
چکیده
هدف
ساختمان های پلاس انرژی (PEB) در ساخت و ساز به دلیل ارائه مزایای نه تنها در ساختمان های منفرد، بلکه در سطوح بالاتر، یعنی محله ها و شبکه های ملی، مورد توجه قرار گرفته اند. برخلاف استاندارد فعلی ساختمان‌های با انرژی صفر خالص ، PEB فاقد تحقیقات گسترده‌تر و جامع‌تر است که شاخص‌های عملکرد انرژی، زیست‌محیطی و اقتصادی را در نظر می‌گیرد. اینها برای ارزیابی اثربخشی و پایداری محیطی مورد بحث اغلب آنها مورد نیاز است . برای این منظور، این کار سیستم‌های عملکردی تجهیزات فنی را با در نظر گرفتن شاخص‌های عملکرد انرژی، زیست‌محیطی و هزینه و با انجام یک بررسی چند موردی و چند دامنه‌ای با هدف PEBها ارزیابی می‌کند.
روش
یک مدل‌سازی پارامتریک بر اساس شبیه‌سازی انرژی ساختمان و مدل‌سازی پروفایل انرژی کاربر در 16 مطالعه موردی انجام شده است. شاخص‌های کلیدی عملکرد مرتبط مشتق شده و دنبال می‌شوند تا خوشه‌بندی نتایج و استخراج ملاحظات کلی برای راه‌حل طراحی‌شده انجام شود.
پیدا کردن
این مطالعه نشان داد که اگر ماژول های PV منحصراً روی سقف قرار گیرند، اثربخشی چنین سیستم هایی محدود است. علاوه بر این، پمپ های حرارتی و فن آوری های PV باید در مناطق زیر قطبی بهتر جفت و هماهنگ شوند . به طور کلی، سیستم های متمرکز عملکرد بهتری دارند و مزیت های زیست محیطی و اقتصادی به انرژی و زمینه اقتصادی ملی بستگی دارد. چنین نتایجی را می توان تحت شرایط و شرایط یکسان معتبر دانست. بنابراین، گسترش مطالعات موردی مورد نیاز است.
چکیده گرافیکی
کلمات کلیدی
به علاوه ساختمان های انرژی
PEB
بهره وری انرژی
شبیه سازی انرژی ساختمان
ارزیابی چرخه زندگی
هزینه چرخه زندگی
فهرست اختصارات و نامگذاری
| APL | لوازم خانگی |
| BoM | لایحه مواد |
| DHW | آب گرم خانگی |
| DIS | سیستم توزیع |
| GWP | پتانسیل گرمایش جهانی |
| HMS | سیستم مدیریت خانه |
| HP | پمپ حرارتی |
| منابع انسانی | ساختمان مرتفع |
| KPI | شاخص کلیدی عملکرد |
| LGT | رعد و برق |
| LCA | ارزیابی چرخه زندگی |
| LCC | هزینه چرخه زندگی |
| LCI | موجودی چرخه زندگی |
| LCIA | ارزیابی تاثیر چرخه زندگی |
| LOD | سطح جزئیات |
| LR | ساختمان کم ارتفاع |
| NFA | مساحت طبقه خالص |
| NPV | ارزش فعلی خالص |
| nZEB | ساختمان انرژی خالص صفر |
| PEB | ساختمان انرژی مثبت (یا مثبت). |
| PIP | لوله کشی (شامل شیرها، مبدل های حرارتی و پمپ های گردشی) |
| PWG | تولید برق |
| PV | سیستم های فتوولتائیک |
| SC | خنک کننده فضا |
| SH | گرمایش فضا |
| SS1 | مجموعه راه حل، سیستم عملکردی ساختمان با نصب – متمرکز |
| SS2 | مجموعه راه حل، سیستم عملکردی ساختمان با نصب – غیر متمرکز |
| TES | ذخیره سازی انرژی حرارتی |
| VEN | سیستم تهویه |
1 . مقدمه
بهبود بهره وری انرژی ساختمان در حال حاضر یکی از متداول ترین سیاست های اتخاذ شده در سطح ملی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است، همانطور که برای کشورهای تحت توافقنامه پاریس لازم است [ 1 ]. در زمینه اروپایی، اتحادیه اروپا یک چارچوب قانونی ایجاد کرده است که شامل دستورالعمل عملکرد انرژی ساختمان ها (EPBD) (دستورالعمل 2010/31/EU) و دستورالعمل بهره وری انرژی 2012/27/EU است. این دستورالعمل‌ها با هم، سیاست‌هایی را برای کشورهای اتحادیه اروپا ترویج می‌کنند که به 1) دستیابی به یک ساختمان بسیار کارآمد و کربن‌زدایی تا سال 2050 کمک می‌کند. 2) محیط سرمایه گذاری آگاه تر از محیط زیست ایجاد کنید. 3) مصرف کنندگان و مشاغل را قادر می سازد تا انتخاب های آگاهانه تری برای صرفه جویی در انرژی و پول داشته باشند [ 2 ]. در این زمینه، ساختمان‌های انرژی صفر (ZEB) به عنوان حداقل استاندارد برای ساختمان‌های جدید و بازسازی‌شده مورد نیاز هستند و به بخشی از سیاست انرژی در چندین کشور تبدیل شده‌اند [ 3 ، 4 ]. برای مثال، تمام ساختمان‌های جدید و بازسازی‌های عمیق ساخته شده در اتحادیه اروپا از سال 2021 باید تا سال 2050 تقریباً به ساختمان‌های انرژی صفر (nZEB) تبدیل شوند [ 3 ]. با این حال، هنوز تلاش بیشتری لازم است. بخش ساخت و ساز یکی از عوامل اصلی انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) است و عملکرد انرژی بالاتر باید بررسی شود، به ویژه برای ساختمان های جدید، با هدف کاهش اثرات زیست محیطی تجسم یافته و عملیاتی [ 5 ، 6 ].
به لطف تحقیقات گسترده برای بهبود عملکرد ساختمان و فناوری‌ها و تجهیزات کارآمد برای بخش ساختمان، nZEB را می‌توان یک قدم بیشتر برای دستیابی به ساختمان انرژی مثبت (PEB) بهبود بخشید [ 7 ، 8 ] . موضوع PEB در سال های اخیر مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته است و پیش بینی می شود که بخشی از سیاست انرژی در چندین کشور شود. یکی از موانع اصلی برای گنجاندن PEB در سیاست انرژی، فقدان ادبیات در مورد یک تعریف هماهنگ است [ 8 ]. این منجر به شیوه‌ها و استراتژی‌های متفاوتی برای دستیابی به PEB می‌شود [ 9] ، [10] ، [11 ]. بررسی ادبیات ارائه شده توسط Hawila و همکاران. [ 9 ] نشان داد، به عنوان مثال، که اکثر مطالعات بر روی nZEB و PEB یک راه متداول برای متعادل کردن مصرف انرژی با تولید انرژی تجدیدپذیر (RE) ارائه نمی دهند. مرزهای فیزیکی را می توان به روش های مختلفی ایجاد کرد [ 12 ]، و مصرف انرژی مربوط به کاربر به طور متفاوتی ارزیابی می شود [ 9 ]. در نتیجه، برخی از نمونه‌های موجود در ادبیات کاهش سود انرژی را نشان دادند. ساختمان‌هایی که به‌عنوان PEB طراحی شده‌اند، به دلیل مصرف انرژی عملیاتی اضافی مربوط به کاربر، مانند nZEB عمل می‌کنند [ 13 ، 14 ].
برای مقابله با این مسائل، تعریف و رویکرد ارزیابی متفاوتی برای PEB توسط Hawila و همکاران ارائه شده است. [ 9 ]، و در CULTURAL-E نشان داده شده است. همانطور که در CULTURAL-E تصور می شود، PEB ها از به اصطلاح “رویکرد عملیاتی” استفاده می کنند، که در آن تعادل انرژی با در نظر گرفتن انرژی نهایی بین بار و تولید مربوط به هر بردار انرژی اندازه گیری یا پیش بینی می شود [ 9 ]. علاوه بر این، به منظور ارائه امتیاز قابل توجهی در حوزه‌های مختلف، الزامات عملکردی کلیدی ساختمان‌های پلاس انرژی ایجاد می‌شوند، به عنوان مثال، تعامل با شبکه انرژی، مقرون‌به‌صرفه بودن، پایداری محیط‌زیست و کیفیت محیط داخلی [ 9 ].
ارزیابی مبتنی بر دیدگاه‌های مختلف برای چنین سیستم‌های PEB تعریف‌شده مورد نیاز است تا معیارهای اثربخشی، مقرون‌به‌صرفه و پایداری محیطی را نشان دهد. به طور کلی، چند اثر در ادبیات، ارزیابی جامع تری از PEBها را انجام دادند [ 15] ، [16] ، [17] ، [18 ]. در نتیجه این بررسی‌ها، مزایای زیست‌محیطی PEBها به دلیل مقدار بیشتر اجزای آنها و در نتیجه افزایش اثرات تجسم‌یافته مورد تردید قرار می‌گیرد [ 18 ]. به طور مشابه، به دلیل مقرون به صرفه بودن قابل اعتراض [ 10 ، 15 ]، استراتژی های بهینه سازی مورد نیاز است. به طور کلی، کمبود مطالعاتی وجود دارد که حداقل سه حوزه انرژی، زیست محیطی و عملکرد اقتصادی را در نظر بگیرد که برای ارزیابی سیستم های PEB ضروری هستند.
با توجه به موارد فوق، مشکل اصلی این مطالعه بررسی اثربخشی PEBs است، همانطور که در CULTURAL-E [ 9 ] تصور شده است. اثربخشی از نظر عملکرد انرژی و تعادل انرژی ساختمان همراه با شاخص‌های عملکرد کلیدی اقتصادی و زیست‌محیطی (KPI) ارزیابی می‌شود که پایداری زیست‌محیطی و مقرون‌به‌صرفه بودن آنها را اندازه‌گیری می‌کند. اهداف تجزیه و تحلیل، به ویژه، مجموعه های راه حل (SS) با هدف PEBs هستند. بسته به منطق عملکردی کلی آنها، آنها گروهی از تاسیسات ساختمانی هستند که به عنوان متمرکز یا غیرمتمرکز طبقه بندی می شوند. این مشکل به ویژه چالش برانگیز است زیرا همه تأسیسات فنی می توانند بر اساس شرایط آب و هوایی و فرهنگی و کهن الگوهای ساختمانی که در آن تخصیص داده شده اند عملکرد متفاوتی داشته باشند. یک چالش اضافی در عملکرد انرژی با استفاده از فناوری‌های خاص نشان داده می‌شود، به عنوان مثال، فتوولتائیک ، که فقط اطمینان می‌دهند که یک ساختمان گاهی اوقات مانند یک PEB رفتار می‌کند. بنابراین، این فناوری‌ها باید به درستی جفت شوند و به روشی هماهنگ کنترل شوند.
برای مقابله با این مشکل و چالش‌های متعاقب آن، پژوهش از رویکردی مبتنی بر تحقیقات چند موردی و چند دامنه‌ای پیروی می‌کند ( شکل 1 را ببینید ). تجزیه و تحلیل چند موردی در این مطالعه برای ارائه نمونه‌های مختلف با انواع مجموعه راه‌حل‌های مختلف، کهن الگوهای ساختمانی، اقلیم و زمینه‌های فرهنگی (ملی) ارائه شده است. همچنین به ما اجازه می دهد تا یک مدل سازی پارامتریک مجموعه راه حل را انجام دهیم. به عنوان تازگی این مطالعه، در مقایسه با کارهای قبلی [ 19 ، 20 ]، مجموعه بزرگ‌تری از KPIها برای ارزیابی چنین سیستم‌هایی ایجاد شده است. اینها بر اساس شبیه‌سازی انرژی ساختمان، مدل‌سازی پروفایل انرژی کاربر، ارزیابی چرخه زندگی محیطی (LCA) و هزینه چرخه عمر (LCC) هستند. نتایج ابتدا برای هر حوزه (عملکرد انرژی، زیست محیطی و اقتصادی) ارزیابی می شوند. تجزیه و تحلیل در حوزه‌های مختلف امکان تأیید اثربخشی و پایداری راه‌حل، شناسایی معاوضه‌ها و هماهنگ‌سازی و پیوند راه‌حل‌های مختلف فناوری را فراهم می‌کند. در نهایت، بررسی چند موردی و چند دامنه ای به ما اجازه می دهد تا خوشه بندی نتایج را امتحان کنیم و ملاحظات کلی را برای نوع SS طراحی شده، نوع ساختمان، آب و هوا و زمینه های فرهنگی استخراج کنیم.
شکل 1 . رویکرد تحقیق برای بررسی مجموعه های راه حل با هدف PEB.
این تحقیق فرصت هایی را در زمینه کنونی کربن زدایی بخش ساختمان و انرژی فراهم می کند. فرض کنید مزایای چنین سیستم های PEB از نظر عملکرد انرژی، اقتصادی و زیست محیطی نشان داده شده است. در آن صورت، PEB می تواند راه حلی معتبر برای طراحان برای کاهش مصرف انرژی ساختمان و افزایش سهم انرژی تجدیدپذیر تولید شده برای شبکه های ملی باشد. با تمرکز ویژه بر نتایج به دست آمده توسط شبیه سازی انرژی، LCA و LCC و جفت شدن نتایج به ما امکان می دهد درک کنیم که در چه شرایطی مجموعه راه حل های طراحی شده بهتر عمل می کنند و در کجا به بهبود نیاز است.
Leave A Comment