مصرف انرژی و ساختمان های اداری

[وحید 0319]

مصرف انرژی و ساختمان های اداری انرژی كه برای گرمایش، سرمایش، روشنایی فضای كاری و خانه‌ها مصرف می‌شود، حدود یك سوم مصرف انرژی در ایالات متحده آمریكا را تشكیل می‌دهد.

خانه‌ها و فضاهای كاری با این كه بزرگ‌ترین مصرف كنندگان انرژی در این كشور هستند قرار است بیشترین كاهش در مصرف انرژی را نیز به نام خود ثبت كنند.

برنامه‌هایی مانند ENERGY STAR و «راهبری در طراحی زیست محیطی و انرژی (LEED)» كاهش مصرف انرژی را از جنبه‌های سبز و پایانی ساختمانی مورد هدف قرار داده‌اند.

ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1 با نام «استاندارد انرژی برای ساختمان‌ها به استثنای ساختمان‌های كوچك مسكونی» و همچنین دستورالعمل‌های انرژی ایالتی، استانداردها و قواعد محرك این حركت به شمار می‌آیند.

افزایش هزینه‌های انرژی نیز این حركت را از نظر جنبه‌های اقتصادی آن تسریع می‌كنند. بنابراین انتظار می‌رود نتایج خوبی از این برنامه‌ها حاصل شود.

در طول پانزده سال گذشته تقاضای برق مورد نیاز برای روشنایی فضاهای تجاری به نصف كاهش یافته است. استفاده از روشنایی روز، چراغ‌های كم نور شونده، حسگرهای حضور افراد و غیره توانسته‌اند این كاهش قابل توجه را ایجاد كنند.مصرف انرژی رایانه‌ها، نمایشگرها، دستگاه‌های كپی، فكس و دیگر لوازم اداری نیز كاهش چشمگیری یافته است. كاهشی چهل تا شصت درصدی نیز در میانگین بارهای سرمایش داخلی به چشم می‌خورد.

به عنوان مثال بازسازی یك ساختمان اداری با مساحت 10هزار فوت مربع با سن ده سال با به كارگیری تجهیزات روشنایی و اداری جدید می‌تواند 20 كیلو وات از بار الكتریكی اوج و بیش از 5/5 تن بار تهویه مطبوع را كاهش دهد. مسلم است كه این صرفه‌جویی‌های انرژی با گذشت زمان بیشتر مصرف انرژی مطلوبی را نیز به نام خود ثبت كنند.

اما عدم ارزیابی تاثیراتی كه بر روی سیستم‌های تهویه مطبوع رخ خواهند داد می‌تواند منجر به بروز مشكلاتی در زمینه آسایش ساكنین و كیفیت هوای داخلی ساختمان شود.

قواعد سرانگشتی كه برای دهه‌های متمادی تقریبا ثابت باقی مانده بودند به نظر می‌رسد كه دیگر صحت گذشته را از دست داده‌اند. آنچه كه ممكن است از نظر صرفه‌جویی در انرژی بسیار ایده‌آل به نظر برسد شاید سیستم تهویه مطبوع ساختمان را تبدیل به دستگاه تولید شكایات ساكنین كرده و در برخی موارد كابوسی واقعی در مورد كیفیت هوای داخلی به هوای تهویه مطبوع ساختمان را به‌دنبال خواهد داشت.



تغییر الگوی مصرف داخلی
بارهای موجود در فضای داخلی از قبیل روشنایی، تجهیزات و ساكنین، با پیدایش دفاتر كاری تا حدودی تغییر كرده‌اند. سطوح روشنایی در این اماكن كمتر شده است (كه البته به دلیل الزامات موجود در دستورالعمل‌های جدید است) ولی بار مصرف انرژی الكتریكی توسط دستگاه‌های جدید اداری تا حدودی افزایش یافته است.

گرمای محسوس به ازای هر نفر به میزان 250 BTUH در این محل معادل w73/0 بر هر فوت مربع تغییر باقی مانده بر روی سیستم‌های سرمایشی است.
در اواسط دهه 1980 لامپ‌های دارای چگالی 2/2 تا 5/2 وات به ازای فوت مربع معمول بودند. استارت‌های الكترونیكی لامپ‌های فلوئورسنت نسبت به استارت‌های مغناطیسی دارای مزیت‌های زیادی هستند. لامپ‌های چهل واتی T12 جای خود را به لامپ‌های 34 واتی T8 و سپس لامپ‌های T5 داده‌اند.

میزان روشنایی در صفحات رایانه‌ای كاهش پیدا كرده و استفاده از روشنایی مستقیم / غیر مستقیم با انرژی پایین تبدیل به روشی استاندارد شده است.

برخی از دستورالعمل‌های انرژی در‌حال‌حاضر میزان روشنایی در ساختمان‌های اداری را به 2/1 وات به ازای هر فوت مربع محدود می‌كنند.
طراحی دقیق (چراغ‌ها، طرح مبلمان، انتخاب رنگ‌ها و غیره، این امكان را ایجاد می‌كند كه بدون اینكه كیفیت روشنایی از دست رفته و یا هزینه‌های بالایی تحمیل شود، مقدار w0/1 به اززای هر فوت مربع به راحتی به دست آید. برخی از مالكان ساختمان در حال كار بر روی روش‌هایی برای كاهش بار روشنایی ساختمان‌هایشان تا میزان w5/0 در هر فوت مربع می‌باشند. هر چند بار روشنایی پایین آمده است، اما استفاده از تجهیزات به مراتب نسبت به گذشته افزایش داشته است. تعداد دستگاه‌های كپی، فكس، اسكنر، رایانه‌های شخصی و چاپگرها طی سال‌های اخیر افزایش قابل‌توجهی را نشان می‌دهد. حتما به یاد دارید كه قبلا رایانه‌های معدودی در هر شركت وجود داشت، ولی حالا روی هر میز یك رایانه وجود دارد. به همین قیاس، قبلا از یك یا دو چاپگر مشترك در شركت‌ها استفاده می‌شد، اما حالا تقریبا برای هر اتاق، حداقل یك چاپگر در نظر گرفته شده است. بار تجهیزات دفتری از 75/0 تا w0/1 به ازای هر فوت مربع، به 5/1 تا w0/2 در هر فوت مربع افزایش یافته است.

چاپگرهای لیزری و همچنین دستگاه‌های كپی كوچك، در این اواخر قیمت‌های بسیار مناسبی پیدا كرده‌اند. حتی بسیاری از دستگاه‌های فكس نیز به صورت لیزری درآمده‌اند. نمایشگرهای رایانه‌ای، از نوع تك‌رنگ سبز 12اینچی به حداقل 17اینچ رنگی ارتقا یافته و به همین دلیل برق مصرفی این نمایشگرها به مراتب بالاتر رفته است. تحقیقات انجام‌شده نشان داده است كه تا سال 1994، نمایشگرهای رایانه‌ای بیشترین انرژی كاركرد رایانه‌ها را تشكیل می‌دهند.

این تحقیقات همچنین نشان داده كه اطلاعات موجود بر روی برچسب مشخصات تجهیزات اداری، بسیار بالاتر از مصرف انرژی واقعی آنها است. هر چند چگالی تجهیزات اداری در چند سال گذشته حدود 4/1 تا w8/1 بر فوت بوده است، اما این مقدار در حال كاهش یافتن است. بهبودهای صورت‌گرفته در مواردی مانند حالت آماده‌به‌كار (stand-by) به خصوص حالات صرفه‌جویی‌كننده در انرژی، به این مساله كمك زیادی نموده‌اند. تجهیزاتی كه دارای مشخصه Energy Star هستند، تبدیل به تجهیزات استاندارد شده‌اند. استفاده از تجهیزات به صورت شبكه نیز در كاهش بارهای مضاعف نقش بسزایی دارد.

دستگاه‌های جدیدی كه نقش دستگاه كپی، اسكنر، فكس و چاپگر را به طور همزمان بازی می‌كنند، بسیار رایج شده‌اند. تونرهای جدید دستگاه كپی، نیاز به حرارت كمتری برای نشستن بر روی سطح كاغذ دارند. این دستگاه‌های جدید، در عین اینكه فضایی نصف فضای تجهیزات ده ساله گذشته را اشغال می‌كنند، مصرف انرژی بسیار كمتری نیز پیدا كرده‌اند. در حال حاضر، حداكثر چگالی تجهیزات به سمت w0/1 بر فوت مربع پیش می‌رود و بزرگ‌ترین تغییری كه در این رابطه قابل‌ذكر است، پیدایش نمایشگرهای كریستال مایع (LCD) است. این نمایشگرها، مصرف برق بین 35 تا 50وات دارند، در حالی كه نمایشگرهای اشعه كاتدی (CRT) معمولی با همان اندازه، بین 120 تا 150وات مصرف دارند. با پایین‌تر آمدن قیمت این نمایشگرها، به نظر می‌رسد كه در آینده به صورت نمایشگرهای استاندارد در فضاهای اداری و همچنین خانگی مطرح شوند.



تولید گرمای كمتر سرمایش مورد نیاز پایین‌تر
در اوایل دهه 1990، فضاهای خالی معمولی با استفاده از اختلاف دمای «تغذیه به فضا»ی معادل F20، برای بارهای اوج 8/0 تا cfm0/1 به ازای فوت مربع طراحی شده بودند. مقادیر هوای تغذیه برای بار ناشی از حضور افراد، با روشنایی و همچنین بار دستگاه‌های موجود، تا اواخر دهه 1990 یعنی زمانی كه پیشرفت‌های قابل‌توجهی در زمینه روشنایی به وجود آمد و كاهشی 30 تا 40درصدی را باعث شد، تقریبا ثابت باقی ماند. فضاهای جدید و بازسازی‌شده با استفاده از سیستم‌های روشنایی پیشرفته و همچنین بار كاهش یافته‌ نمایشگرهای LCD، می‌توانند در شرایط اوج سرمایشی بین 35/0 تا cfm4/0 به ازای هر فوت مربع كاهش ایجاد نمایند. اما در این مقدار پایین cfm به ازای فوت مربع، مشكل آغاز می‌گردد. برنامه‌ریزی در این زمینه كار ساده‌ای نیست، زیرا موارد صرفه‌جویی در انرژی روشنایی و تجهیزات رایانه‌ای، تنها با گذشت زمانی طولانی از مرحله تكمیل طراحی و ساخت امكان‌پذیر خواهد بود.

اغلب دیفیوزرها قادر نیستند cfm4/0 به ازای فوت مربع هوای تغذیه را به مقدار كافی برای پوشش‌دهی مناسب محل مورد نظر تامین كنند. هوای كم‌سرعت به مقدار كافی در محیط پراكنده نشده و فقط در همان راستا به سمت پایین حركت خواهد كرد. بنابراین افرادی كه زیر دریچه‌های هوای تغذیه قرار می‌گیرند احساس سرماكرده و دیگران، هیچ حركت هوایی در اطراف خود نداشته و بنابراین احساس گرما و كلافگی خواهند كرد. هوای سردتر از سمت سقف حركت كرده و با هوای گرم مخلوط می‌شود. در ارتفاع 6فوتی، دمای هوا F75 است. اثربخشی تهویه می‌تواند رفاه مناسب را در فضای مورد نظر حفظ كند.
یك سیستم حجم هوای متغیر (VAV) می‌تواند به كمتر از 20.0 cfm بر هر فوت‌مربع در بارهای كاهش‌یافته نیاز داشته باشت. تنها انواع معدودی از دیفیوزرهای القای بالا/دمای پایین و دیفیوزرهای چندشبكه‌ای قابل تنظیم می‌توانند در این مقدار جریان هوا را، شرایط مناسب را تامین كنند و البته این نوع دیفیوزرها در بسیاری از ساختمان‌های اداری نصب نشده‌اند. در اختلاف دمای F20 و جریان هوای 0.35 cfm در فوت‌مربع، یك دیفیوزر 150 cfm بایستی 430فوت‌مربع را پوشش دهد كه حداقل 10فوت خواهد داشت.

دریچه‌های خطی و برخی دریچه‌های القای بالا، جزو معدود ابزارهایی هستند كه این الزامات را برآورده می‌سازند. اگر توزیع هوا در نظر گرفته نشود، اولین نشانه بروز مشكل در ساختمان‌هایی كه از انرژی‌ پایینی استفاده می‌كنند، وجود شكایاتی در مورد سرد‌و‌گرم بودن یك محل خاص خواهد بود.







منبع: سایت خبری معماری نیوز