ساختمان های قرن بيست و يكم

ساختمانها كه بيشتر كارآئي انرژي دارند. راحت هستند و مي توانند از عهده برآيند. اينها هدف تكنولوژي ساختمان اداره ي DOE برنامه هاي كشور و جامعه هستند (BTS). براي شتاب دادن به توسعه و استمال گسترده از كارآيي انرژي و ارزيابي آن BTS:

* RED را براي تكنولوژيها و مفاهيم را براي كارآئي انرژي هدايت كنيد. دقيق تر با صنعت ساختمان و با توليدكنندگان مواد، تجهيزات و كارافزارها همكاري داشته باشيد.

* فرصت ذخيره پول / انرژي را براي سازندگان و خريداران خانه و ساختمانهاي تجاري ارتقاء دهيد.

* با گروههاي منظم كشوري و محلي جهت توسعه كدهاي ساختماني، استانداردهاي كارافزار و راهنمايي هايي براي استفاده از كارآئي انرژي همكاري كنيد.

* حمايت ها و اعطا كار در مورد كشور و جوامع جهت توسعه و تكنولوژي هاي موثر و عملكردها فراهم نماييد.

انتخاب وسيله گرمايي و خنك كننده

دقت در انتخاب كليدي براي عملكرد با هزينه كمتر مي باشد

يك خانواده شاخص ممكن است 60 درصد يا بيشتر از درآمد سالانه خود را جهت گرمادهي و خنك كنندگي صرف كند. انتخاب دقيق و اندازه گيري در گرما و خنك كنندگي (تهويه) مي تواند هزينه هيا اوليه را كاهش دهد، راحتي صاحب خانه را افزايش مي دهد، كارآئي عملكردي را افزايش مي دهد و در حد زيادي هزينه هيا استفاده را كاهش مي دهد.

چرا اندازه گيري مهم است

اشتباه متداول در گرمادهي، تهويه و جريان مطبوع هوا (HVAC) صنعت، گرمادهي بيش از اندازه و سرمادهي و وسيله خنك كنندگي خارج از اندازه است مخصوصاً در مورد تهويه مطبوع و پمپم هاي گرما بيشتر صدق مي كند. چيز بزرگتر هميشه به مفهوم بهتر نيست. وسيله خارج از ظرفيت داراي هزينه اوليه بيشتر، هزينه اضافي براي عملكرد، و ممكن است داراي كارآئي كمتر نسبت به وسيله داراي اندازه بهينه باشد.

از آنجا كه وسيله تهويه به نهايت كارآئي خود در عملكردش فقط بعد از 5 تا 10 دقيقه به جريان مستمرش مي رسد، بخش هاي بيش از اندازه، كه اغلب در دوره هاي كمتري جريان دارند، نسبت به واحدهاي داراي اندازه مناسب كارائي كمتري نشان مي دهند.

اين چرخه كوتاه مي تواند منجر به سرما، آرامش شرايط درون در طول فصول خنك كننده مي شود، گردش دماي فضاي بزرگ تهويه، خراب شدن مكانيكي (به علت شروع مكرر / توقف مكرر در چرخه) كوره ضعيف زندگي مبادله كننده گرما (به علت دودكش گاز غلظت تبخير آب) و هزينه هاي عملكردي بالا را باعث شود. وسيله بيش از اندازه همچنين ممكن است به علت پره هاي بزرگ و غير اندازه بودن صداي زيادي دهد و ممكن است جهت وزيدن پره ها مقدار برق استفاده شده نيز زياد است.

انتخاب سيستم

انتخاب صحيح سيستم گرمادهي و خنك كننده منابع سوختي را مورد توجه قرار مي دهد (مثل گاز طبيعي و برق)، همچنين مكانيزم هاي توزيع (مثل هوا و هيدرونيك) اختيارهاي وسيله (كوره و پمپ گرما) و كارآئي وسيله ها را اهميت مي دهد.

تجزيه و تحليل چرخه زندگي اختيارهاي متنوع با سايزهاي صحيح تنظيم شده را اجرا كنيد تا سيستم با هزينه مناسب را انتخاب نماييد. ملاحظات قيمت شامل تجهيزات و قيمت هاي نصب، هزينه هاي گرمايي و خنك دهي سالانه و هزينه هاي نگهداري مي باشند. اگرچه براي ارزيابي مشكل مي باشند اما اعتماد داشتن به تجهيزات، عمر دراز داشتن پوشش تضميني و سالم بودن نيز عناصر مهم مي باشند.

به عنوان مثال، منبع سوخت گرمادهي مستقيماً هزينه هاي عملكردي را تحت تأثير مي گذارد. همچنين، كارآئي بالاي وسيله هاي گرمادهي اغلب بيشتر از مدلهاي استاندارد كارده هزينه دارند، اما هزينه آن براي اجرا كم مي باشد. بنابراين هزينه چرخه زندگي – بجاي هزينه اوليه خريد – ممكن است در وسيله كارآئي بيشتري ايجاد كند يا يك سوخت بجاي ديگري انتخاب اقتصادي تلقي شود.

بعضي از معامله كنندگان HVAC، و استفاده هاي ملي، تجزيه و تحليل هاي چرخه زندگي از اختيارهاي متنوع تجهيزات را فراهم مي كنند. خلاصه توليدات نرم افزاري آسان براي استفاده جهت ارزيابي هزينه هاي گرمادهي و سرمادهي بوسيلة DOEWSBTS تأليف شده است. (www.even.die.gob building).

انواع سيستم

كوره هاي گاز

با گاز مشتعل، كوره هواي فشرده، وزنده، هواي مطبوع را از طريق عرضه كنندگان كار مجرايي به فضاهاي داخلي وادار مي كنند. هوا به گيرنده هوا از طريق كار مجراي برگشتي با فضاي اشغال شده به عقب كشيده مي شود. هوا مطبوع مركزي مي تواند بآساني با سيستم گاز كوره جهت خنك كردن تركيب شود. كوره گاز، داراي زندگي متوسطي در حدود 18 و 20 سال عمر دارد.

فروبري به طرف عقب، فشار ريختگي القا شده، تهي كردن گازها در فضاي داخلي زندگي – غيرمتداول است اما مي تواند وقتي در كوره هاي گاز در تركيب با خانه سخت محافظ شده استفاده شوند. سالم و بهداشتي تلقي شوند. براي به حداقل رساندن خطر، يكي از سيستم هاي توصيف شده در ليست زيري را انتخاب كنيد و نشان دهنده سخت سيم پيچي شده كربن منواكسيد (CO) را نصب كنيد؛ و سالانه (تميزي، تنظيم، اگر نياز به تعمير داشته باشد) سوزنده ها، گرما، مبادله كننده، اتاق احتراق، لوله را بررسي كنيد.

وقتي كارافزارهاي احتراق استفاده مي شوند، موارد زير ممكن است مقاومت را در فروبري به عقب توسعه دهد. وسيله هاي احتراق در داخل تهويه ممكن است نيروي خالي كردن راهكارهاري دهد كه در آن پره بيرون زني گازهاي را از طريق لوله، و / يا سيستم پلمپ شده احتراق كه به طور جداگانه در داخل هواي احتراق مي آيد، تهي مي كند و يا اينكه گازهاي احتراقي را از طريق لوله ها تهي مي كند.

• وسيله هاي احتراق ممكن است در خارج فضاي تهويه خانه قرار گرفته باشند (مثل گاراژ)

• وسيله هاي احتراق ممكن است در داخل و در اتاق پلمپ شده مكانيكي كه داراي تهويه كافي بيروني مي باشد، قرار گرفته باشند.

پمپ هاي الكتريكي گرمادهي

پمپ هاي الكتريكي هم گرما و هم خنك كنندگي را از واحد مجزا فراهم مي‌كند. از آنجا كه در حالت گرمادهي، پمپ هاي منبع گرما، انرژي را از هواي خارج بدست مي آورد، وقتي كه دماي بيرون بالاي 30 تا 35 باشد، گرما بيشتر كارآيي دارد. در دماي پايين تر هواي بيرون، گرمادهندگي الكتريكي مقاوم داراي هزينه هاي اجرايي مي باشند، به هواي تحويل داده شده جهت انفجار ضربه مي زنند. پمپ منبع گرمادهي هوا دوره زندگي در حدود 15 سال را دارا مي باشد.

تيم منبع زميني، يا گرماي زميني، پمپ هاي گرمادهي هستند كه نسبتاً از دماي ثابت خاك يا آب زميني به عنوان منبع گرما و فروبري استفاده مي كنند. اگرچه هزينه هاي حفاري جهت حلقه هاي زميني ممكن است بالا باشند، اما سيستم هاي حرارتي زميني نسبت به منبع گرماي پمپ هوا داراي كارآئي بيشتري مي باشند چرا كه زمين يا آب زميني نسبت به هوا منبع گرماي گرمتري در زمستان مي باشد و گرماي خنك تر در تابستان فرو مي رود  كارآئي از 5/1 تا 2 بيشتر از واحدهاي منبع هوا مي باشد. اطلاعات اضافي در مورد سيستم هاي زمين حرارتي مي تواند از DOE (WWW.eren.doe.gov/gethernal) بدست ايند.

پمپ هاي گرمايي (و تهويه مطبوع) با دستگيره هاي وسيع تر ترمواستاتيك براي تنوعات جريان هوا و بار خنك كنندگي بهتري نسبت به آنهايي كه داراي دستگيره ثابت سوراخ دار مي باشند بهتر عمل مي كنند. پمپ گرما با كنترل آب كردن يخ ريزپردازنده مي تواند با يادگيري آب كردن يخ هروقت كه نياز باشد، انرژي را ذخيره كند. پمپ گرمادهي بايد ترموستات بيروني، قفل كردن را هم داشته باشد كه گرماي تكميلي را قفل مي كند (اما نه گرماي خودي را) و اين در شرائطي است كه دماي بيروني بيشتر از نقطه تعادل پمپ گرمادهي باشد (معمولاً 25 تا 40 بستگي به آب و هوا دارد) بجز در چرخه آب كردن يخ خروجي مارپيچي.

ساير اختيارهاي سيستم

سيستم هاي هيدرونيك كاملاً سيستم هاي موثر گرمادهي هستند كه در بين مردم رشد مي كنند. با گرمادهي هيدرونيكي، آب جوشانده گرم از طريق لوله هايي به رادياتورها، صفحه هاي اصلي يا مدارهاي گنجانده شده در كف اتاق حمل مي شوند. در آب و هواي خيلي سرد، سيستم هاي هيدرونيكي مي توانند براي خنك كردن نيز استفاده شوند، در آب و هواي رطوبي، براي خنك كردن توصيه نمي شوند چرا كه تراكم و غلظت مي تواند در لوله هاي سرد يا كف اتاق اتفاق بيفتد.

سيستم هاي تركيب يافته، آب خانگي داغ و فضاي گرم كنندگي را به كار افزار منفرد درمي آورد. آب در واحدي گرم مي شود و در لوله قرار مي گيرد كه بوسيله نگهدارنده هوا جهت عرضه گرماي فضا استفاده مي شود. سيستم هاي متداول در دسترس كه داراي كارآئي بيشتر مي باشند واحدهاي پلمپ شده احتراق هستند. بعضي از سيستم ها، نگهدارنده هواي موثر را با سيستم قراردادي كارآئي بالاتر، گرم كننده آب داغ، يكي مي كنند.

سيستم هاي الكتريكي ستوني چوبي و سيستم كوره الكتريكي، هزينه هاي اوليه كم را با هزينه هاي اجرائي بالا رفته تلفيق مي كنند. سيستم هاي گرمادهي ستوني چوبي، از مجراها استفاده نمي كنند بنابراين زيانهاي انرژي مجرايي را از بين مي برند. آنها همچنين در تنظيمات دما اتاق به اتاق ها اجازه مي دهد كه بتوانند نيازهاي انرژي را از طريق محوطه سازي كاهش دهند. كوره هاي الكتريكي هيچكدام از اين معناست را پيشنهاد نمي كنند. هرجا كه تهيه مطبوع مركزي مطلوب باشد، پمپ گرمادهي مي تواند براي گردش خيلي باصرفه از كوره برقي باشد.

سطوح كارآئي

كارآئي تجهيزات اندازه اي است براي دانستن اينكه چقدر انرژي بطور موثر به گرم كردن و خنك كردن اتاق تبديل شده است. سيستم هاي با كارآئي بيشتر، از انرژي كمتري براي رسيدن به همان اندازه تهويه استفاده مي كنند. كارآئي با شرايط عملكردي متنوع مي شود بنابراين اندازه گيري سالانه يا فصلي از كارآئي بر اساس تست هاي استاندارد در برچسب هاي توليد جهت كمك به خريداران گنجانده شده است. برچسب زرد راهنمايي انرژي به مصرف كنندگان كمك مي كند تا كارآئي انرژي را با توليدات مشابه مقايسه كنند. آن مصرف سوخت سالانه را در مقياس با توليدات مشابه مقايسه كرده و ارزيابي آن را نشان مي دهد.

دستگاه با كارآئي متوسط داراي برچشب Energy stor، بهترين انتخاب از نظر كارآئي هزينه در بسياري از استعمالات مي باشد. دستگاههاي با كارآئي بيشتر داراي كارآئي هزينه در خانه ها با هزينه هاي بالاي گرمادهي و خنك كنندگي و خنك كنندگي مي شوند. هزينه بالاتر مي تواند ناشي از لفاف ساختاري غير موثر باشد كه بعلت آب و هواي خيلي سرد يا خيلي گرم، هزينه هاي بالاي سوخت يا اندازه خانه بزرگتر هزينه بالا بدست آيد.

كوره هاي گاز

كارآئي استفاده سالانه سوخت (AFUE) كارآئي انرژي سالانه يا فصلي از كوره هاي سوخت فسيلي 78%AFUE – حداقل – AFUE كوره هاي طبيعي

80-82%AFUE – متوسط – بكارگيري كوره ها با كارآئي موثر مبادله كننده هاي گرما، كنترل هواي جذب بهتر، و / يا دهندگان به تهي كردن توليدات احتراقي.

AFUF 90%<0 كارآئي بالاتر (تغليظ كردن) كوره ها

پمپ هاي گرمادهي

فاكتور اجراي گرمادهي فصلي (HSPF) كارآئي انرژي پمپ گرمادهي در طول كامل گرمادهي فصل:

6.6 , 6.8 HSPF – حداقل – كارآئي بسته بندي منفرد و سيستم هاي جداكننده بترتيب

7.2 – 7.8 HSPF – متوسط – واحدهاي كارآئي متوسط

-HSPF 8.0 <0 واحدهايي با كارآيي بيشتر. سرعت گرمادهي پمپ ها متغير هستند و اندازه گيري HSPF به بلندي 10 مي بانشد.

نسبت كارآئي انرژي فصلي (SEER) – پمپ گرمادهي و كارآئي انرژي تهويه كننده هوا در طول خنك كنندگي كامل فصل

9.7 , 10 SEER – حداقل كارآئي بسته بندي مستقل و سيستم هاي جداگانه بترتيب

-SEER 14<0 واحدهاي با كارآئي بيشتر بعضي ها داراي كارآئي بيشتر به اندازه بلندي SEER 18 هستند.

هزينه هاي اجرائي

استفاده از هزينه هاي سوخت ايالات متحده در سال 2000 هزينه گرمادهي و خنك كني سالانه براي منابع متنوع سوختي و كارآئي تجهيزات در جدول 1 در سه نوع آب و هوا آورده شده است. انتخاب سيستم شامل توجهات به هزينه هاي عملكردي با قيمت وسيله، طول عمر آن، و ساير عوامل مي باشد. 0/1/500 فوت مربع خانه با پوشش ساختماني كه محافظت بين المللي انرژي 2000 را برآورده مي سازد كه در اجراي محاسبات جدول 1 فرض شده است.

توجه, هيچيك از مقامات دولتي امريكا و نه هيچيك از نماينگان مكربوط به آن و كارمندان مربوط به آنها تضميني را در اين مورد انجام نداده اند، بيان كرده اند يا اشاره نكرده اند و يا هيچگونه مسئوليتي جهت صحيح بودن مطالب كامل بودن آنها، يا مفيد بودن آنها در مقابل دستگاهها، توليدات يا پروسه هاي ضميمه شده از طرف آنها احساس نمي شود. ديدگاه و نظريه نويسندگان در اين جا ضرورتاً نظريه دولت و كشور امريكا را بيان نكرده و انعكاس نمي كنند همه ديدگاه خود آنها مي باشد.

اندازه گيري

اندازه سيستم هاي شخصي در مورد گرمادهي و خنك كني بايد براساس بارهاي طراحي ساختمان براي خانه انتخاب شده باشد. از استفاده قوانيني ساده شده اجتناب كنيد (مثل Btu براي هر فوت مربع از ناحيه كف زمين تهويه) بعضي از معامله گران HAVC و استفاده كنندگان محلي از محاسبات اندازه گيري براي مشتريان استافده مي كنند از قطعات اندازه كوچكتر را بريا كوچك پيدا مي كمند. بهرحال خانه داري انرژي كارآئي ممكن است مشكل باشد.

معامله كنندگان تهويه مطبوع هوا (ACCA) مانوئل J و مانوئل S استانداردهاي صنعتي شده اند. راهنمايي و دستورالعمل ACCA بار محاسبه مسكوني J، طراحي بار هاي گرمادهي و خنك كني را با مو رد توجه قرار دادن آب و هواي و متغيرهاي بخصوص خانه مثل سطوح عايق سازي، اندازه هاي پنجره، رنگ مايه و جهت يابي، سايه، تصفيه سازي هوا، موقعيت مجرا، و شماري از اشغال كننده هاي ديگر ارزيابي مي كند. دستورالعمل انتخاب تجهيزات مسكوني S، ACCA تجهيزات انتخاب شده را با بارهاي طراحي محاسبه شده جورسازي مي كند. عوامل ساختار كافي در سلامتي در متدلوژي هاي ACCA بيشتر نيازهاي تهويه را در خود جاي مي دهد بنابراين از توصيه هايASCCA منحرف نشويد و / يا از طرف خودتان حاشيه هايي براي سلامتي اضافه نكنيد. خلاصه برنامه هاي تجزيه و تحليل انرژي كه محاسبه هاي دستورالعمل J را ساده مي كند بوسيله  (BOES BTS) تاليف شده اند.

معيار دستورالعمل S براي اندازه گيري سيستم هاي HVAC شامل:

كوره گاز

واحدي كه با ظرفيت كلي گرمادهي بين 40 و 100 درصد از گرماي طراحي شده، انتخاب گرديده است. بعضي از متخصصين انرژي توصيه انتخاب مقدار بزرگتري را (ظرفيت بين 120 و 150 درصد از بار طراحي گرمادهي بعمل آورده اند تا تنظيم به عقب كشيدن مسلط ترموستات را بدون اجراي تأثيرگذارنده قابل توجه مورد تشويق قرار دهند. (چرا كه خانه مي تواند بسرعت گرم شود).

تهويه هوا

واحد با ظرفيت هاي حساس و پوشيده خنك كنندگي انتخاب شده است كه از بارهاي طراحي شده خنك دهي حساس و پوشيده مورد احترام تجاوز نكرده است و با ظرفيت كل خنك كنندگي بين 100 و 115 درصد از كل بار طراحي شده خنك كنندگي مي باشد. تهويه مطبوع هوا با ظرفيت مكنون 25 تا 30 درصد از كل ظرفيت (ميزان گرماي حساس از 75 تا 70 درصد بترتيب) مي تواند در بسياري از نواحي موثر باشد، گرچه متغير بودن رطوبت يا خشكي هوا ممكن است بترتيب نيازمند ظرفيت پوشيده بالاتر يا پايين تر بشود.

پمپ گرما

واحدي انتخاب مي شود كه نيازمندي هاي تهويه مطبوع هوا را در مورد قبلي برآورده سازد. گرمادهندگان مقاوم به ظرفيت واحد گرم كننده جهت تكميل كردن و برآورده كردن بار طراحي گرمادهي اضافه مي شود، اما آنها را نبايد از 120 درصد نيازمندي هاي طراحي تجاوز كنند. در آب و هواي سرد، كل ظرفيت خنك كنندگي مي تواند بالاي 125 درصد از كل بار طراحي شده خنك كنندگي باشد. اين ساختار در بيشتر ظرفيت گرمادهي و گرمادهي بزرگ فصلي كارآئي دارد اما رطوبت زدائي در تابستان را محدود مي كند.

ترموستات ها

ترموستات هاي قابل برنامه ريزي خودكار به تنظيمات دمايي متفاوت در طول روز و هفته براي ذخيره انرژي اجازه مي دهند، اگرچه تمام كاربران با پيچيدگي آنها راحت نيستند. معكوس بودن مي تواند با استفاده از مدلهاي ترموستات استاندارد بطور دستي اجرا شوند، ترموستات بايد با سوئيچ فوري فوري گرمادهي مجهز شود كه به تمام گرمادهندگان تكميلي اجازه مي دهد وقتي كه سيستم خنك كننده در جريان اجراست، و نشان دهنده نور داخلي را فعال مي كند، انرژي زا بشود.

مدلهاي قابل ذبرنامه ريزي براي پمپ هاي گرمادهي كه نيازمندي Energy stor را برآورده مي كنند. مطمن مي سازند كه گرماي معكوس تحت شرايط جريان يا در استفاده از عملكردهاي متعهد نيست.