ضرورت‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در صنعت ساختمان

 

 

 

 

 

 

بهینه سازی در مصرف انرژی

متوسط جهانی مصرف برق در كوره‌های قوس الكتریكی، به ازای تولید هر تن فولاد، بین 500 تا 550 كیلووات ساعت است و در حال حاضر این رقم در صنعت فولاد ایران حدود 750 كیلووات ساعت است. بنابراین طبق آمارهای موجود، در تولید فولاد در كشور، بیش از 30 درصد بیشتر از متوسط جهانی، انرژی مصرف می‌شود.

مصرف انرژی الكتریكی در روش كوره بلند كمتر از روش قوس الكتریكی است و در مقابل تولید به روش كوره بلند نیازمند زغال سنگ و كك است كه هر كشور با توجه به ذخایر معدنی‌اش می‌تواند از این روش استفاده كند. بطور مثال در كشور چین به دلیل برخورداری از ذخایر زغال سنگ و كك حدود 60 تا 70 درصد تولید فولاد به روش كوره بلند انجام می‌شود. برخورداری ایران از ذخایر سنگ آهن، زغال‌سنگ و كك از جمله مزایای تولید فولاد به روش كوره بلند در ایران محسوب می‌شود.

لزوم توجه به بهینه‌سازی مصرف انرژی در تولید فولاد و راهكارهای آن در كشور و اجرای آن از سوی تولیدكنندگان از جنبه‌های اصلاح الگوی مصرف در صنعت ساخت و ساز محسوب می‌شود. لازم به ذكر است كه اصلاح الگوی مصرف به معنی تغییر تكنولوژی نیست، بلكه به معنی آن است كه از امكانات موجود براساس استاندارد و اصول فنی و برای حداكثر بهره‌وری استفاده شود.

یكی دیگر از مصالح اصلی در ساختمان‌ها مصرف انرژی در تولید آن در كشور بسیار زیاد و قابل توجه است. آجر وبلوك‌های سفالی است كه به شكل‌های گوناگون در ساخت و ساز استفاده می‌شود. در كشورهای توسعه‌یافته، با توجه به نیاز پیشرفت در فناوری‌های ساخت و صنعتی شدن ساخت ساختمان‌ها، شكل و مشخصات فنی این مصالح دستخوش تغییرات بهینه‌ای شده است. بطور مثال، این تغییرات شامل افزایش مقاومت فیزیكی و حرارتی این مصالح، افزایش مقاومت در برابر رطوبت، سبك‌سازی و افزایش كیفی ظاهری آنها بوده است.

 

ارتقاء تكنولوژی تولید

بدیهی است دستیابی به محصولات كیفی، نیازمند بهینه‌سازی و ارتقاء تكنولوژی در تمامی بخش‌های فرآیند تولید است. یكی از پتانسیل‌های لازم درتولید آجر و بلوك‌های سفالی، ارتقاء و بهبود وضع مصرف انرژی است كه قطعاً نیازمند بهینه‌سازی و بهبود فرآیندهای تولید و بكارگیری فناوری‌های مدرن در زمینه تولید با كیفیت مطلوب‌تر و راندمان بالاتر است. با بهینه‌سازی فرآیندها می‌توان ضایعات تولید، مصرف انرژی و اثرات مخرب آلاینده‌های زیست‌محیطی را به حداقل رساند. در نتیجه ضمن كاهش هزینه‌های تولید و افزایش كیفیت محصولات تولیدی، وضع مطلوبی را در بازار رقابت و فروش محصولات ایجاد كرد.

صنایع كانی غیرفلزی دركشور، حدود 39 درصد از مصرف انرژی در صنعت را به خود اختصاص داده است، كه در این بین، صنعت آجر با سهم حدود 21 درصد این مقدار، از اهمیت خاصی در میان سایر صنایع برخوردار است. همچنین در صنعت آجر و بلوك سفالی، بیش از 7000 كارخانه در كشور فعال است كه حدود 50 میلیون تن میزان تولید سالانه آنها و حدود 4 میلیارد لیتر معادل نفت كوره، میزان مصرف انرژی در آنها است.

مصرف ویژه انرژی حرارتی در كارخانجات تولید آجر و بلوك سفالی در كشور، بسته به قدمت فناوری و ماشین‌آلات موجود بین معادل 4 تا 8 MJ/Kg است كه در مقایسه با متوسط‌های جهانی كه حدود 7/1 تا 5/2 MJ/Kg است، مقادیر بالایی را نشان می‌دهد. همچنین شاخص حدودی مصرف انرژی الكتریكی در كارخانجات كشور بین 80 تا 120 KWh/ton است، كه در مقایسه با متوسط‌های جهانی (حدود 35 تا 55 KWh/ton)، بسیار زیاد است. ارقام مذكور، نشان می‌دهد كه پتانسیل صرفه‌جوئی انرژی قابل توجهی در كارخانجات آجر و بلوك سفالی ماشینی در كشور موجود است.

یك مقایسه كلی میان مصرف انرژی در كارخانه آجرپزی با كوره‌های قدیمی هوفمن (همانند بخش عمده كارخانجات تولیدی آجر در ایران) و مصرف انرژی در كاخانه‌های آجرپزی با كوره‌های تونلی جدید، می‌توان گفت از آنجا كه میزان مصرف سوخت در كارخانجات آجرپزی با كوره‌های هوفمن قدیمی حدود 120ـ100 لیتر به ازای هر تن تولید آجر بوده و میزان مصرف سوخت در كارخانجات آجرپزی با كوره‌های تونلی جدید حدود 55ـ45 لیتر به ازای هر تن تولید آجر است، لذا در اكثر كارخانجات تولیدی آجر كشور، پتانسیل تقریبی صرفه‌جویی انرژی بیش از 50 درصد به راحتی وجود دارد كه این خود بیانگر وضع نادرست مصرف انرژی در این صنعت و نیاز به بهینه‌سازی و نوسازی در صنعت آجر است.

 

رعایت الگوی مصرف در استفاده مصالح

مشكل عمده دیگر درخصوص رعایت الگوی مصرف در استفاده از مصالح، تولید مصالح با كیفیت نامناسب و غیر استاندارد است كه باعث هدررفت منابع اولیه و تحمیل هزینه‌های ناشی از عمر مفید كم سازه‌ها می‌شود. مصالح نامناسب و غیراستاندارد، علاوه بر مصرف انرژی بیهوده در تولید، باعث هدررفت انرژی گرمایشی در ساختمان‌ها می‌شود و لذا زیان تولید و استفاده از از آنها از حیث مصرف انرژی، بسیار نگران كننده است.

همانطور كه گفته شد، مصرف انرژی در بخش خانگی و تجاری، حدود 40 درصد و بخش صنعت 20 درصد از كل انرژی مصرفی در كشور را شامل می‌شود، این درحالی است كه در كشور هند، با یك میلیارد نفر جمعیت، فقط 21 درصد انرژی در بخش خانگی و 30 درصد در بخش صنعت به مصرف می‌رسد.

نوع مصرف انرژی در ساختمان، معمولاً در سه گروه روشنایی، گرمایشی یا سرمایشی و مصارف ثابت و سایر مصرف بررسی می‌شود كه به طور میانگین، مصرف روشنایی در ساختمان 40 درصد، گرمایشی یا سرمایشی، 45 درصد و مصارف ثابت و سایر مصارف حدود 15 درصد از انرژی مصرفی در ساختمان را شامل می‌شود و براین اساس، بخش حرارتی، با مصرف 45 درصد از انرژی بیشترین سهم از مصرف انرژی در ساختمان را دارد.

هم‌اكنون، ایران پس از روسیه از نظر شدت مصرف انرژی در جایگاه دوم دنیا ایستاده است. در حال حاضر میزان شدت مصرف انرژی در ایران حدود 4/5 برابر بیش از توسط جهانی است. در شرایط كنونی برای گرم كردن هر یك متر مربع حدود 380 كیلووات ساعت انرژی در ساختمان‌های كشور مورد نیاز است، این درحالی است كه هم‌اكنون در ساختمان‌های منطقه اسكاندیناوی كه از نظر آب و هوایی سردتر از ایران هستند، به ازای هر متر مربع حدود 60 كیلووات ساعت انرژی مصرف می‌شود.

هم‌اكنون در برخی مناطق سردسیر در ایران، به ازای هر مترمربع، 560 كیلو وات ساعت انرژی مصرف می‌شود، درحالی كه میزان مصرف انرژی به ازای هر متر مربع در بخش ساختمان در اروپا فقط 100 كیلووات ساعت گزارش شده است.

رعایت نشدن الزامات اجرای ساختمان‌ها از لحاظ مصرف انرژی، وجود مصالح غیراستاندارد و غیرمنطبق با شرایط اقلیمی مناطق مختلف كشور از مهمترین دلایل مصرف زیاد انرژی در ساختمان‌ها در كشور است. استاندارد نبودن ساخت و سازها در كشور موجب شده است كه اتلاف انرژی در حد 22 درصد از طریق پنجره‌ها، 21 درصد كف ساختمان‌ها و 36 درصد از دیوارها صورت گیرد كه این مقادیر بسیار نگران كننده است.

شاید سنگ بنای تحول در صنعت ساختمان‌سازی از نظر رعایت ضوابط فنی برای جلوگیری از به هدر رفتن انرژی سرمایی و گرمایی، تدوین مقررات و ضوابط فنی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در ساختمان‌ها باشد. این اقدام مهم در سال 1370 برای نخستین بار در كشور با تدوین ضوابط فنی برای پوسته ساختمان (به نام مبحث 19 مقررات ملی ساختمان) آغاز شد. باید پذیرفت كه به جز این موارد، واقعاً كار شایسته و بایسته‌ای صورت نگرفته بود. متعاقباً انتشار كتب مرجع در اواخر این دهه و به ویژه راهنمای مبحث 19 در سال 78 كه به روشنی راهكارهای به كارگیری مقررات را متناسب با امكانات داخلی در اختیار مهندسان قرار می‌داد، از مهمترین رخدادها در این زمینه بوده است.

مطالعات كارشناسی نشان می‌دهد، در صورت اجرای قوانین مبحث 19 در ساختمان‌های جدید، میزان مصرف انرژی در ساختمان‌ها حداقل 30 درصد كاهش پیدا خواهد كرد.

 

نتیجه‌گیری

براساس گزارش دفتر مطالعات انرژی، صنعت و معدن مركز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، مجموع انرژی نهایی مصرف شده در كشور بیش از 50 میلیارد دلار است. باتوجه به اینكه 40 درصد انرژی مصرفی در كشور در بخش خانگی و تجاری مصرف می‌شود و براساس برآوردها تا حداقل 30 درصد پتانسیل صرفه‌جویی در این قسمت وجود دارد، لذا سالانه می‌توان حداقل 6 میلیارد دلار صرفه‌جویی در صورت اجرای صحیح مبحث 19 و جلوگیری از هدررفت انرژی گرمایشی در ساختمان‌ها انتظار داشت.

همچنین برآورد پتانسیل صرفه‌جویی انرژی گویای این واقعیت است كه بیشترین پتانسیل صرفه‌جویی انرژی مربوط به صنعت آجر با حدود 500 میلیون دلار در سال است و صنعت آهن و فولاد كشور با دارا بودن ارزش صرفه‌جویی معادل حدود 400 میلیون دلار در جایگاه دوم قرار دارد. همچنین صنعت سیمان با اختصاص حدود 200 میلیون دلار از ارزش صرفه‌جویی به خود، در رتبه‌های بعدی قرار دارند.

باتوجه به آمارهای مذكور، حداقل صرفه‌جویی برآورده شده ناشی از اصلاح الگوهای مصرف در زمینه صنـــعت ساختمان، سالانه حدود 7 میــلیارد دلار برآورد می‌شود.

راهكارهای رعایت الگوی صحیح مصرف در صنعت ساختمان شامل موارد زیر است:

 

طراحی

*طراحی سازه‌ها براساس طیف طرح متناسب با شرایط ساختگاه می‌تواند منجر به حذف هزینه آتی مقاوم‌سازی یا كاهش آن شود (با تجدید نظر دوره‌ای در آیین‌نامه 2800 معمولاً مقادیر ضریب زلزله بیشتر می‌شود و ساختمان‌های جدیدالاحداث مشمول مقاوم‌سازی می‌شوند كه این كار از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست).

*ارائه نقشه طبقه‌بندی نوع خاك براساس آیین‌‌نامه 2800، طراح را در محاسبه ضریب زلزله مناسب كمك می‌كند تا با طراحی بهینه مقاطع در مصرف مصالح ساختمانی صرفه‌جویی كند.

*ریزپهنه‌بندی لرزه‌ای، پتانسیل آسیب‌پذیری نواحی مختلف شهری را مشخص می‌كند و براساس آن طراحان شهرهای جدید می‌توانند نسبت به تعیین استراتژی كاربری‌های شهری، مكانیابی سازه‌های مهم، تأسیسات و شریان‌های حیاتی اقدام كنند.

*توسعه ایستگاه‌های شبكه شتاب‌نگاری و اتوماسیون كنترل آنها و تجزیه و تحلیل نتایج و بازنگری مداوم آیین‌نامه 2800

*توجه به اصول معماری براساس اقلیم مناطق مختلف كشور در طراحی ساختمان‌ها و استفاده حداكثر از منابع انرژی طبیعی در ساختمان‌ها با الگوهای مناسب معماری در شهرها

 

مصالح

ـ فرهنگ‌سازی در زمینه مصرف بهینه سیمان

ـ توسعه و تولید انواع سیمان‌های پوزولانی و بنایی

ـ توسعه و بكارگیری تولید انواع بتن سبك و كمك در كاهش وزن سازه‌ها

ـ توسعه فناوی‌های نوین دز مینه انواع سیستم‌های بتنی، روش‌های اجرا و اجزاء جدید

ـ الزام در استفاده از مصالح استاندارد و برخورد شدید قضایی با تولیدكنندگان مصالح غیراستاندارد

 

مصرف انرژی

ـ بهبود الگوهای طراحی و ساخت منطبق با اقلیم مناطق مختلف كشور

ـ بهبود سیستم‌های كنترل ساختمان

ـ بهره‌گیری از فناوری‌های نوین در صنعت ساختمان

ـ منطقی‌سازی قیمت حامل‌های انرژی

ـ توجه به هویت‌های معماری برای استفاده از انرژی‌های طبیعی در سرمایش و گرمایش و روشنایی ساختمان‌ها

 

اجرای ساختمان‌ها

*ارتقای كیفی انواع سازه‌ها با رعایت واجرای دستورالعمل‌ها، آیین‌نامه‌ها و ضوابط مربوط و نظارت دقیق بر اجرا

*توسعه و تدوین استانداردها و ضوابط ساخت و اجــرای انواع سازه‌ها در شرایط منطبق با اقلیم كشور

*نظارت دقیق‌تر در مقررات ملی ساختمان و بازنگری در گردش كار صدور پروانه ساختمانی و پایان كار ساختمان، كنترل و نظارت صحیح بر مبحث 19 مقررات ملی ساختمان و ممیزی انرژی در ساختمان‌ها

مركز تحقیقات ساختمان و مسكن به عنوان مهمترین و اصلی‌ترین متولی تحقیقات و پژوهش در زمینه ساختمان، در سال‌های اخیر به خوبی مشكلات و نیازهای این صنعت بزرگ را شناسایی كرده است و در یك برنامه منسجم، محورهای تحقیقاتی را برای ارتقاء آن و دستیابی به الگوهای صحیح مصرف هدف‌گذاری كرده است. محورهای تحقیقاتی مركز برای دستیابی به اهداف مذكور شامل محورهای زیر است:

1ـ صنعتی كردن و توسعه فن‌آوری‌های نوین در اجرای اجزاء و سیستم ساختمانی

2ـ ارائه راه‌كارهای سبك‌سازی در صنعت ساختمان

3ـ بهبود دوام، كیفیت و ایمنی مصالح و اجزای ساختمانی متداول

4ـ ارائه راه‌كارهای تعمیر، نگهداری، بهسازی و افزاش عمر مفید ساختمان‌ها

5ـ تهیه و توسعه بانك‌های اطلاعاتی مرتبط با صنعت ساخت و ساز

6ـ بهبود دوام، كیفیت و ایمنی مصالح و اجزای ساختمانی متداول

7ـ انتقال و توسعه فناوری در مصالح جدید

8ـ تحقیق به منظور بازنگری و تكمیل ضوابط و مقررات ساختمانی موجود

9ـ ارائه راه‌كارهای توسعه پایدار در صنعت ساختمان

.