راهکارهای نوآورانه زیست سازگاردر کاهش مصرف انرژی ساختمان
Creators: name: Fakharan, Zahra
name: Dabirian, Ali
name: Mousavi, N. S. Susan
Publisher: name: Zenodo
Year: 2023
Subjects: کاهش مصرف انرژی ساختما نها، کاهش بار سرمایش، خنک کنندههای تشعشعی، انرژی تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی

description: <strong>Abstract</strong> Paris Agreement (2015) is the most important international agreement to reduce carbon and green-house gas emission aimed at reducing global warming. Iran is among the 197 countries signed the Agreement, however it has not yet been listed in the 191 countries who officially committed to the Agreement. Among the six countries who are not committed to the Agreement, Iran (1.66%), Turkey (1.04%) and Iraq (0.48%) have the highest green-house gas emissions. International Energy Agency (IEA) estimates that global carbon emission to be doubled by 2050. British Petroleum (BP) anticipates that global demand for oil to increase 30% by 2035 whilst the values are to be 50% for natural gas and coal. In addition, IEA report on World Energy Vision establishes the energy consumption as the main cause of air pollution. Thus it proposes three actions to reduce air pollution to the member states: i) fighting poverty in energy sector in developing countries, ii) reducing green-house gas emission using controlling processes after fuel combustion, and iii) development of clean and sustainable energy solutions. Therefore viewing air pollution from the energy perspective leads us to developing solution to reduce energy consumption and develop clean energy solutions. In Iran, energy generation relies heavily on fossil fuel sources. Hence, in the last few years the growing need for energy and the catastrophic impact of fossil fuels on the environment, and on the air pollution in particular, has led the policy makers to introduce relevant legislations such as Clean Air Act (1396-Persian calendar) with the focus on reducing energy consumption and developing clean energies. Statistical data show that 92% of electricity in Iran is generated from steam power plants using fossil fuels (oil, gasoline and natural gas) as source of the energy. The share of sustainable alternative is less than one percent. To put these data into perspective, sustainable energy in the US is 12%, in Europe is 19.7% with 32% forecast until 2030, and 27.7% in Australia. Tehran City Hall (Tehran municipality), the major management body and policy maker for the city of Tehran has been deliberately pursuing alternative energy and energy reducing policies. In the third five-year planning of the city, for instance, 10% reduction of energy and feasibility studies of using clean and renewable energies for public buildings and spaces has been set as a target. Buildings on average consume 40% of energy hence contribution to 40% of the green-house gas emission. Therefore, introducing policies and legislations to optimize energy consumption in buildings and using renewable energies in building is a necessity to reduce their environmental impact. The City of Tehran has conducted a comprehensive study on energy consumption in its public buildings and classified them in 7 categories. For each category a suitable plan is developed and executed. This program has showed significant progress in reducing energy consumption and developing renewable energies, however, it is far from the targets set by the five-year plan. In this study, we review requirements set by national and international commitments in energy consumption and developing renewable energies. Subsequently the most recent solutions to reduce energy consumption and renewable energy generation are evaluated. These solutions include smart building technologies, natural lighting, LED lighting, thermal insulations, low-emission windows, wind energy, photovoltaics, solar thermal, and efficient space cooling and more. The fact that Iran is a warm country with average solar irradiation of 1200 to 2300 kWh/m<sup>2</sup> annually, suggests a great potential for using solar energy solutions. On the other side, the large need for space cooling in warm seasons has been highlighted as the lack of energy supply in summer 1400 revealed the large share of space cooling loads on the electricity grid and the need to ramp up the electricity generation. Therefore, solutions such as passive or radiation cooling technologies to reduce the space cooling energy load are highly critical helping to solve the energy problem in the country. As statistical data reveals, in dry climates such as Tehran 30-40% of energy consumption in buildings is for space cooling. In this research, we also substantially review the basics of zero-energy coolers also called passive or radiation coolers. The latest scientific and technological developments in this field has been reported followed by providing an evaluation as to which processes would be suitable for scale-up and commercialization. These technologies rely on nano-technology materials that can selectively reflect and absorb different parts of the electromagnetic spectrum. The products that can be useful for a variety of applications are radiation cooling paints and foils. The cool paints can be used for coating the roofs and walls of the buildings or surfaces such as the body of the evaporative coolers that are commonly and widely used in Iran. The results of a preliminary analysis based on the available data from sample buildings show that the passive coatings has a great potential in increasing efficiency of the coolers, and lowering the energy needed for space cooling. Passive cooling technology seems promising for cooling energy reduction, however, an accurate estimation of the cooling power upon application of coatings needs to be calculated for a particular building considering the local solar irradiation and geographical location. This reports aims to introduce the passive cooling technology and drive the research and developments in the country to further develop and commercialize this technology in the country. Additionally, it provides the community an overall and useful state-of-the-art information on various eco-friendly solutions including radiative cooling to tackle global warming by energy management in the buildings. <strong>خلاصۀ مدیریتی</strong> نود و دو (۹۲) درصد تأمین انرژی مورد نیاز در کشور ما وابسته به نیروگا ههای حرارتی با سوختهای فسیلی )گازوئیل، مازوت یا گاز( و با بازدهی كمِ ۳۶ درصدی است. سوختهای فسیلی آثار مخرب زیست محیطی متعددی دارند و آلودگی هوا از مهمترین آنها است که ارتباط مستقیم با تولیدن انرژی از منابع فسیلی و به بیان دیگر، تولید برق دارد. ایران جزو کشورهای اول دنیا در تولید کربن است. ارقام نشان میدهند دوسوم انرژی مصرف شده در ایران بازده ندارد و فقط برشدت آلودگی هوا افزوده است. این داده ها در کنار گزارشهای هشداردهنده از کاهش ۵/ ۳۵ درصدی ارتفاع بارندگی در کل کشور، کاهش ۲۷ درصدی حجم آب ورودی به سدهای مخزنی کل کشور ، کاهش ۹۸/ ۲۹ درصدی تولید انرژی در نیروگاههای برق-آبی و متوسط افزایش ۵ درصدی میزان مصرف برق سالانه، دو بحران آب و انرژی را بیش ازپیش به رخ میکشد و توجه جدی تر ما را به بهینه سازی مصرف و چاره جویی برای کاهش مصرف انرژی اجتنا ب ناپذیرمی سازد. پیش بینی های گذشته به ما هشدار داده بودند که روند افزایشی مصرف انرژی در ایران به گونه ای است که در سال ۱۴۰۰ تولید و مصرف انرژی سربه سر شود و پس از آن برای تأمین انرژی ناگزیر از واردات شویم. این در حالی است که تابستان امسال کسری تولید انرژی که به بیش از ۲۱ هزار مگاوات رسید به ما هشدار داد که بحران با شتابی بیشتر از پیش بینی ها حرکت می کند. خاموشی های مکرر سال جاری زیا نهای اقتصادی فراوانی را بر ما تحمیل کرد .در یک برآورد خسارت ناشی از قطع برق ۲ میلیارد دلار بیان شده است. دو ضرورت انکارناپذیر تأمین انرژی متناسب با نیاز روزافزون کشور و آثار مخرب مستقیم و غیرمستقیم زیست محیطی حاصل از اتکا بر منابع فسیلی، منجر به سیاست گذاری های جدی تر با محوریت کاهش یا بهینه سازی مصرف انرژی و نیز ترویج منابع انرژی تجدیدپذیر در سا لهای گذشته شده است که از آن جمله می توان به سند راهبردی هوای پاک (ابلاغ شده در سال ۱۳۹۶) اشاره کرد [۱]. داده‌های آماری نشان می دهد در برابر سهم ۹۲ درصدی منابع فسیلی در تأمین برق مورد نیاز، سهم انرژیهای تجدیدپذیر کمتر از ۱ درصد است [۲] که این رقم در مقایسه با ۱۲ درصد در آمریکا [۳]، ۱۹/۷ درصد در اروپا با دورنمای ۳۲ درصدی تا ۲۰۳۰ [۴]، ۲۷/۷ درصد (سهم از کل الکتریسیته تولیدی) در استرالیا [۵]، سهم بسیار ناچیزی است. از آنجا که ساختمانها سهم تقریبی ۴۰ درصدی از مصرف انرژی و به طور تقریبی ۴۰ درصدی در تولید کل گازهای گلخانه ای دارند، کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها در کاهش مصرف کل سهمی به سزا خواهد داشت؛ بنابراین، در این پژوهش با معرفی برخی از مهم ترین راهکارهای کاهش مصرف انرژی در ساختمان مانند ساختمان هوشمند، اینترنت اشیا، عایق سازی، پنجره های کم تابش و خنک سازی تشعشعی و نیز مروری بر دو راهکار تولید انرژی پاک (خورشیدی و بادی) در ساختمان، دستاوردهای نوین جهانی را در حوزه های اشاره شده بررسی کرده ایم. همچنین، برخی از مهم ترین مزایا، معایب و نیز امکانات مورد نیاز برای اجرای آنها را یادآور شده ایم. در بحث کاهش مصرف انرژی، با توجه به اینکه در اقلیم های مشابه با ایران مصرف خنک کنندگی ساختمان ها (بارسرمایش) سهمی بیش از ۳۰ تا ۴۰ درصد از کل مصرف انرژی را به خود اختصاص می دهد، به تفصیل به راهکار نوین خنک کننده های انرژی صفر (پسیو) پرداخته ایم. سهم قابل اعتنای مصرف انرژی مربوط به سرمایش ساختما نها (درماه های گرم سال) به معنای آن است که خنک کنندگی بخش عمده ای از بار مصرفی شبکۀ برق در کشور را تشکیل می دهد؛ بنابراین، تمرکز بر کاهش مصرف خنک کنندگی که درواقع، متناظر با کاهش مصرف انرژی فسیلی است، درنیل به اهداف برنامه های راهبردی در کاهش مصرف انرژی اهمیتی ویژه دارد.
description: .این پروژه با حمایت مرکز مطالعات و برنامه ریزی شهر تهران-شهرداری تهران (۱۴۰۰) انجام شده است.