ضرورت‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در صنعت ساختمان

در قرن حاضر، به دلیل پیچیدگی و تحولات روزافزون جامعه جهانی، انرژی، نقش اساسی در اقتصاد و سیاست كشورها ایفا می‌كند و پیش‌بینی دقیق چشم‌انداز بخش انرژی و اتخاذ استراتژی مناسب از اركان اصلی حفظ ثبات و قدرت سیاسی و اقتصادی هر كشور است.

مصرف انرژی در واحدهای تجاری و خانگی حدود 40 درصد كل میزان مصرف انرژی كشور است و براساس آمارهای ارائه شده به طور متوسط سالانه 6/1 درصد به میزان مصرف انرژی كشور اضافه شده است و اگر میزان مصرف انرژی در كشور با این روند ادامه یابد، ایران تا افق سند چشم‌انداز بیست ساله یكی از واردكنندگان انرژی در دنیا می‌شود.

امروزه، شرط لازم برای حضور قدرتمند در عرصه‌های جهانی، ضرورت وجود یك طرح بهینه‌سازی در مصرف منابع مختلف انرژی در كشور است و می‌تواند تحول اقتصادی عظیمی به دنبال داشته باشد. در این میان، صنعت ساختمان، یكی از صنایع بزرگ و به شدت انرژی‌بر در كشور محسوب می‌شود و از طرفی این صنعت، به عنوان یكی از اصلی‌ترین معیارهای صنعتی شدن هر كشور و نماد رشد و توسعه مطرح است و توجه خاص به این صنعت و بهبود و توسعه آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

صنعت ساختمان به صورت مستقیم با شش صنعت زیربنایی در ارتباط است و رونق آن همواره باعث رشد صنایع دیگر خواهد بود. كشور ایران هم اكنون به عنوان یكی از كشورهای ثروتمند و رو به توسعه در منطقه، شاهد سرمایه‌گذاری عظیمی در این صنعت، شامل ساخت و سازهای مسكونی خصوصی و همچنین سازه‌ها وتاسیسات زیربنایی است.

 

این روند رو به رشد ادامه دارد و با توجه به سیاست‌های جامع و برنامه توسعه كشور، نیاز به آن با روند فزاینده‌ای ادامه خواهد داشت. در ایران، سهم بخش صنعت (به غیر از مصرف بخش كشاورزی، نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها) از مصرف كل انرژی دركشور به لحاظ ارزش حدود 20 درصد برآورد می‌شود از كل انرژی مصرفی در بخش صنایع فلزی و كانی‌های غیرفلزی، صنعت فولاد حدود 16 درصد صنایع آجر و بلوك سفالی 21 درصد، سیمان 13 درصد، شیشه 2 درصد و گچ و آهك 3 درصد، را مصرف می‌كنند.

با توجه به استفاده از مصالح دیگری شامل مواد پلاستیكی در صنعت ساختمان، بیش از 60 درصد از مصرف انرژی در بخش صنعت، مستقیماً در ارتباط با مصالح ساختمانی است. همچنین مصرف انرژی در بخش خانگی و تجاری كه نیمی از آن در گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها مصرف می‌شود، 40 درصد از مصرف كل انرژی در كشور را شامل می‌شود.

با توجه به اینكه حمل و نقل مصالح ساختمانی بخش عمده‌ای از مصرف انرژی در كشور را تشكیل می‌دهد، لذا صنعت ساختمان مهم‌ترین مصرف‌كننده انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم محسوب می‌شود. بنابر آمار بانك مركزی، كل سرمایه‌گذاری فعالیت‌های ساختمانی بخش خصوصی در مناطق شهری استان‌های مختلف ایران در سال 1387 بیش از 250 هزار میلیون ریال (بیش از 25 میلیارد دلار) بوده است و سرمایه‌گذاری دولتی هم در ساخت و سازهای زیربنایی به همین میزان برآورد می‌شود.

با توجه به این سرمایه‌گذاری، صنعت ساختمان در كشور به لحاظ رعایت الگوهای مصرف و با توجه به مشكلات این صنعت و فناوری‌های رایج در كشور، نیاز به یك تحول زیربنایی دارد. اگرچه این نیاز و رویكرد، در سال‌های اخیر از سوی متخصصان و مسئولان مملكت احساس شد و حركت خوبی داشته است، اما هنوز در اجرای دقیق این رویكردها مشكلاتی وجود دارد و نیاز است تا در سالی كه از سوی رهبر انقلاب، سال اصلاح الگوی مصرف نامیده شده است، با یك انقلاب تخصصی در این صنعت، گام بزرگی در صرفه‌جویی منابع و ثروت‌های گران‌بهای كشور برداشت.

صنعت ساختمان در كشور با توجه به مشكلات موجود و نیازهای این صنعت، برای تحقق الگوهای مصرف از جهات مختلف قابل بررسی است كه در ادامه به آن اشاره خواهد شد:

با توجه به شرایط ایران، بسیاری از شهرها كه در نزدیكی گسل‌ها ساخته شده‌اند، در معرض خطر وقوع زلزله‌های با شدت بالا قرار دارند. بیش از 70 درصد شهرهای ایران در معرض احتمال زمین‌لرزه با شدت زیاد هستند. در این شهرها، كاهش خطر لرزه‌ای با تعیین واكنش دقیق سازه با توجه به حداكثر شتاب زمین، شرایط محلی خاك و ویژگی‌های رفتاری منبع زلزله امكان‌پذیر است. مطالعات ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای، اطلاعات مورد نیاز برای طراحی دقیق سازه‌ها را فراهم می‌كند.

به طور مثال براساس آیین‌نامه 2800، انتخاب نكردن صحیح نوع زمین، می‌تواند موجب افزایش ضریب زلزله از 10 تا 28 درصد و افزایش وزن ستون و مهاربند از 5/3 تا 35 درصد در ساختمان پنج طبقه و در یك ساختمان 10 طبقه می‌تواند موجب افزایش ضریب زلزله از 15 تا 59 درصد و افزایش وزن ستون و مهاربند از 15 تا 33 درصد شود.

طراحی سازه‌ها براساس طیف طرح متناسب با شرایط ساختگاه، می‌تواند منجر به حذف هزینه آتی مقاوم‌سازی یا كاهش آن شود. با انجام ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای و تعیین بهینه مقادیر ضریب زلزله در شهرهای مختلف و با تجدیدنظر دوره‌ای در استاندارد 2800، طراحی سازه‌ها در نقاط مختلف كشور بهینه خواهد شد.

ارائه نقشه طبقه‌بندی نوع خاك براساس استاندارد 2800، طراح را در محاسبة ضریب زلزلة مناسب كمك می‌كند تا با طراحی بهینة مقاطع در مصرف مصالح ساختمانی صرفه‌جویی كند. همچنین برای تحقق طراحی بهینه سازه‌ها، توسعه شبكه شتابنگاری در سطح كشور و داده‌های آن اطلاعات بنیادی در مهندسی زلزله و بازنگری آیین‌نامه 2800 خواهد داشت.

در صنعت ساختمان، بتن (و سیمان به عنوان جزء اصلی آن)، فولاد، آجر و بلوك، به عنوان پرمصرف‌ترین مصالح چه به لحاظ كاربرد و چه به لحاظ مصرف انرژی در تولید، مطرح هستند.

بتن به عنوان پرمصرف‌ترین ماده ساختمانی شناخته شده است و ماده ساختمانی قرن نامیده می‌شود. هم اكنون در دنیا به ازا هر یك نفر، یك تن بتن در هر سال تولید می‌شود (6 میلیون تن در هر سال) و تخمین زده می‌شود كه تولید و مصرف بتن حدود یك تا 3 درصد در هر سال در سه تا پنج سال آینده افزایش خواهد یافت. سیمان مهمترین جزء این ماده ساختمانی از لحاظ مصرف انرژی محسوب می‌شود. با توجه به اینكه تولید سیمان در كشور به حدود 60 میلیون تن رسیده است، سرانه سالانه مصرف سیمان در كشور از 220 كیلوگرم در سال 1357 به بیش از 600 كیلوگرم در حال حاضر رسیده است و براین اساس سرانه تولید بتن در ایران، حداقل سه برابر بیشتر از سرانه متوسط جهانی آن است.

همچنین، علاوه بر صنایعی مانند بتن و سیمان، صنایع دیگر مانند صنعت معدن (استخراج شن و ماسه)، فروشندگان مصالح ساختمانی، طراحان، پیمانكاران و شركت‌های تعمیر و نگهداری ابنیه هم با این صنعت در ارتباط هستند.

اگرچه در كشور آمار دقیقی از گردش مالی این محصول در دست نیست، اما با توجه به این كه اكنون ایران به عنوان یكی از 10 كشور برتر تولیدكننده سیمان قرار گرفته است، مسلماً بخش عمده‌ای از اقتصاد كشور را در بر می‌گیرد.

مصرف انرژی، بزرگترین نگرانی اقتصادی و زیست‌محیطی در ارتباط با تولید بتن و سیمان است. تولید سیمان، به لحاظ مصرف انرژی، یكی از پرمصرف‌ترین صنایع تولیدی است. 13 درصد مصرف انرژی در بخش صنعت مربوط به این ماده ساختمانی مهم است و 92 درصد از نیاز انرژی در تولید بتن مربوط به سیمان است. برخی آمارها بیانگر 28 درصد مصرف بیشتر نسبت به متوسط جهانی مصرف انرژی در تولید سیمان در كشور است.

از طرف دیگر، متأسفانه به رغم سرمایه‌گذاری خوبی كه در توسعه صنعت سیمان انجام شده است، مصرف آن در كشور دارای الگوی مناسبی نیست. بخش زیادی از سیمان پرتلند تولیدی در كشور صرف كارهای بنایی می‌شود كه در واقع نیازی به كاربرد این نوع سیمان‌ها ندارد و به راحتی با استفاده از منابع پوزولان در كشور و تولید سیمان‌های بنایی و با مصرف انرژی كمتر، صرف‌جویی خوبی را به دنبال خواهد داشت.

در كارهای بنایی، همچنین هدررفت مصالح در پای كار در ساخت سازه‌ها در كشور به شدت زیاد است و استفاده از انواع ملات‌های خشك آماده می‌تواند گام بزرگی در صرفه‌جویی مصالح ساختمانی در كشور باشد.

برآوردها نشان می‌دهدكه با تولید سیمان‌های بنایی و استفاده از منابع پوزولان طبیعی در كشور در تولید سیمان‌های بنایی و ملات‌های خشك آماده، سالانه حدود 4 میلیون تن به ظرفیت تولید سیمان پرتلند در كشور افزوده می‌شود و در صورت نبود نیاز، می‌توان برای صادرات آن برنامه‌ریزی كرد.

همچنین در طراحی مخلوط‌های بتنی، به خصوص در اجرای سازه‌های مسكونی در شهرهای كوچك، كه بتن غالباً در پای كار ساخته می‌شود و استفاده از بتن آماده هنوز رایج نیست، مصرف سیمان به شدت نامناسب است و به دلیل ضعف عوامل اجرایی و نبود كافی و نبود وجود عوامل كارگاهی آموزش‌دیده، در این خصوص نیز مشكلات زیادی وجود دارد.

فولاد ساختمانی هم از مصالح اصلی ساخت و ساز در كشور با معضل مصرف زیاد انرژی مواجه است. همانطور كه پیش‌تر اشاره شد، صنعت آهن و فولاد كشور، به تنهایی حدود 16 درصد از كل مصرف انرژی در بخش صنعت را به خود اختصاص می‌دهد. مصرف انرژی در تولید فولاد در كشورهای پیشرفته از جمله ژاپن و آلمان در حدود 19 گیگاژول در هر تن است و متوسط مصرف در دنیا حدود 25 گیگاژول در هر تن فولاد است، اما این عدد در ایران فراتر از 45 گیگاژول در هر تن است. همچنین، در حال حاضر كوره‌های قوس الكتریكی كه در برخی كارخانه‌های فولادی كشور موجود است، با مصرف زیاد برق روبه‌رو هستند كه باید در جهت بهینه‌سازی مصرف آنها اقدام شود.