ساختمان انرژی صفر منطبق با اقلیم ایران

فوت‌پرینت (Footprint)، کربن معیاری است برای سنجش انتشار گازهای گلخانه‌ای به صورت مستقیم یا غیر مستقیم بر اثر فعالیت‌های خانگی مثل گرمایش، مصرف تجهیزات خانگی، فعالیت‌های شخصی مثل رانندگی با یک ماشین، خدمات وسیع‌تر مثل حمل‌ونقل هوایی و عمومی و مصرف انفرادی غذا و دیگر محصولات.

فوت‌پرینت از دو بخش اولیه و ثانویه تشکیل شده است که بر حسب واحد تناژ دی‌اکسیدکربن مشخص می‌شوند.

فوت‌پرینت اولیه، معیاری است برای سنجش انتشار مستقیم Co2 بر اثر مصرف مستقیم سوخت‌های فسیلی. فوت‌پرینت ثانویه، معیاری است برای سنجش انتشار غیرمستقیم Co2 بر اثر فرآیند ساخت محصولات خانگی و تجزیۀ این محصولات.

عواملی مثل سبک زندگی، رژیم غذایی، لباس خریداری‌شده، فعالیت‌های رفاهی، میزان مسافرت‌های هوایی سالیانه، میزان کارکرد افراد، کاربرد حمل‌ونقل عمومی، و تعداد و نوع وسایل نقلیه خصوصی و …، در محاسبۀ فوت‌پرینت‌های ثانویه نقش دارند.

به‌عنوان مثال گیاه‌خواران دارای فوت‌پرینت کربن کمتری نسبت به گوشت‌خواران هستند.

برای مشخص کردن یک مسکن کربن صفر، راندمان انرژی آن در نظر گرفته می شود. منازل ZCH باید از لحاظ مصرف انرژی بهینه باشند و تقاضای انرژی آن‌ها در طول روز حداقل باشد. در منازل جدید، باید ایزولاسیون در برابر نفوذ هوا و حرارت به‌درستی رعایت شود. نصب عایق ۱۸۰ میلی‌متری ضخیم، بازیابی آب، جایگزینی تجهیزات خانگی قدیمی با تجهیزاتی که بر چسب انرژی  A دارند، ضروری است.

در پژوهشگاه مواد و انرژی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری این پژوهش متناسب با اقلیم ایران انجام شده است.

به گزارش روابط عمومی پژوهشگاه، علی ادریس‌آبادی،دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی انرژی‌های تجدیدپذیر در پژوهشگاه مواد و انرژی درخصوص این پژوهش گفت: «امروزه مفهوم ساختمان انرژی صفر در جوامع علمی شناخته شده و گسترش یافته است. اتحادیه اروپا برای سال 2050 اهداف بلندمدت در نظر گرفته است. به‌منظور کاهش انتشار GHG خانگی از سال 1990 الی 2050 به میزان 80 تا 95 درصد، بخش ساختمانی باید مورد بازسازی عمیق قرار بگیرد. بنابراین تمایل به طراحی و راه‌حل‌هایی فناورانه جهت دستیابی ساختمان به انرژی صفر زیاد شده است.

این پروژه با تلاش برای دستیابی به انرژی صفر، در ابتدا پس از طراحی ساختمان از لحاظ معماری گزینه‌های موجود را بررسی کرد و استفاده از دیوار پیش‌ساخته LSF را به‌عنوان ماده بهینۀ ساختمانی انتخاب کرد. همچنین میزان انرژی خورشیدی در منطقه جغرافیایی  تهران (مهرآباد) بررسی و مشخص گردید. انرژی برق لازم جهت تآمین نیازهای داخلی ساختمان (روشنائی، گرمایش و سرمایش) بررسی شد و سیستم فتوولتائیکی در وضعیت متصل به شبکه برای این ساختمان طراحی شد، که شبیه‌سازی انجام‌شده مقدار انرژی تولید‌شده توسط سیستم فتو‌ولتائیک را برابر 2252 کیلووات ساعت در سال و مصرف انرژی ساختمان را 2019 کیلو‌وات ساعت در سال نشان داد.

در این پروژه تحقیقاتی همچنین مشخص شد که با طراحی 12 ماژول فتوولتائیک بر سقف ساختمان انرژی صفر با مجموع سطح مؤثر 18/05 مترمربع می‌توان تابش کل 20621/7 کیلووات ساعت از خورشید بر سطح سلول و نهایتاً 2469/1 کیلووات ساعت برق در شبکه خانگی تولید کرد.

محاسبات در شبیه‌سازی نشان داد که با استفاده از سیستم فتوولتائیک از انتشار 1310 کیلوگرم  CO2 در سال جلوگیری می‌شود. سیستم گرمایش خورشیدی نیز با نرم‌افزار T*SOL شبیه‌سازی شد. از بین سیستم‌های گرمایشی طراحی‌شده، سیستم مخزن دوجداره با بیشترین بازدهی /5 به‌عنوان سیستم بهینه گرمایش خورشیدی انتخاب شد.

سیستم گرمایش خورشیدی شامل کلکتور لوله خلاء به همراه مخزن دو جداره و با 160 لیتر آب مصرفی روزانه با دمای50C و ظرفیت مخزن 750 لیتر طراحی شد. جایگزینی این سیستم از انتشار سالیانه 1676 کیلوگرم گاز CO2 جلوگیری می‌کند.

این پژوهش با راهنمایی دکتر فرح سادات هالک و مهندس حمیدرضا حقگو و مشاوره دکتر محمد امینی، توسط علی ادریس آبادی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی انرژی‌های تجدیدپذیر در پژوهشگاه مواد و انرژی انجام شده است.

خانه‌های کربن صفر، نقش کلیدی و مهمی در مدیریت زیست‌محیطی دارند. این ساختمان‌ها به انسان‌ها اجازه می‌دهند تا با افزایش دمای جهانی هماهنگ و سازگار شوند. خانه‌های ZCH باعث می‌شوند که افراد بتوانند بدون استفاده از سوخت‌های فسیلی زندگی کنند و معضل کمبود غذا، گرمایش زمین و آلودگی‌ها را متوقف می‌کنند.

غزال غضنفری