در این ساختمان دخل و خرج انرژی صفر می‌شود

ساختمان‌ها در مصرف انرژی تاثیر قابل توجهی دارند. بنابراین اجرای استانداردهایی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و تعیین و کنترل دقیق میزان انرژی که در ساختمان‌ها مصرف می‌شود، بسیار حیاتی است. یکی از مهم‌ترین مباحث مطرح شده در سال‌های اخیر بحران انرژی است. مواجهه با بحران انرژی موجب شده است به حداقل رساندن اتلاف انرژی در ساختمان‌ها مورد توجه قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف می‌توان از راهکارهایی مانند ایزولاسیون و جلوگیری از اتلاف انرژی در ساختمان‌ها استفاده کرد. در مراحل بعد می‌توان استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و انرژی باد را نیز به عنوان یک راهکار تاثیرگذار مورد توجه قرار داد. در سطح دنیا فعالیت‌های گسترده‌ای در این زمینه انجام شده که با جدیت دنبال می‌شود. حتی در کشورهای اروپایی که در مقایسه با کشورهایی مانند ایران به انرژی خورشیدی دسترسی زیادی ندارند نیز به طور خیلی جدی استفاده از انرژی خورشیدی مورد توجه قرار گرفته است. بر این اساس موضوعی به عنوان ساختمان‌های انرژی صفر در سطح دنیا مطرح شده و اخیرا نخستین ساختمان انرژی صفر ایران نیز در پژوهشگاه مواد و انرژی مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.

کاهش 90 درصدی مصرف انرژی

دکتر سیدمحمدمهدی هادوی، رئیس پژوهشگاه مواد و انرژی و مجری طرح ساختمان انرژی صفر بهره‌برداری شده در این پژوهشگاه در گفت‌وگو با جام‌جم می‌گوید: پروژه نخستین ساختمان انرژی صفر ایران از دو سال پیش از سوی پژوهشگاه مواد و انرژی تعریف شد.

ویژگی منحصربه‌فرد چنین ساختمان‌هایی این است که خالص مصرف انرژی سالانه آن صفر باشد. بر این اساس ساختمان انرژی صفر پژوهشگاه مواد و انرژی با هدف کاهش مصرف انرژی و جبران انرژی مصرف شده از طریق تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و پاک طراحی شد. در این ساختمان با استفاده از معماری ساختمان و عواملی مانند بادگیر و گلخانه نیاز انرژی ساختمان تا حد ممکن کاهش یافته و بخشی از انرژی ساختمان با استفاده از انرژی خورشیدی تامین می‌شود. توجه به عواملی مانند طراحی صفحات خورشیدی، جهت‌گیری ساختمان، جانمایی فضاها و عایق کاری در طراحی معماری ساختمان و همچنین به‌کارگیری استانداردهای نوین در طراحی ساختمان موجب شده مصرف انرژی در این ساختمان در مقایسه با یک ساختمان معمولی تا 90 درصد کاهش پیدا کند و به 87 کیلووات ساعت بر متر مربع برسد. این مقدار مصرف انرژی در ساختمان نیز با استفاده از تجهیزات خورشیدی تامین می‌شود. بهره‌گیری از عناصری مانند بادگیر و گلخانه در ساختمان علاوه بر بازنمایی ایده‌های معماری سنتی در تلفیق این سبک با جنبه‌های مدرن ساختمان مورد توجه است. استفاده از بادگیر در ساختمان موجب می‌شود در فصول میانی سال مصرف انرژی به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کند. سیستم‌های مدرن کنترل‌کننده نیز کنترل مصرف انرژی را امکان‌پذیر می‌سازد.

داد و ستد انرژی

رئیس پژوهشگاه مواد و انرژی در پاسخ به این پرسش که اساسا به چه ساختمان‌هایی انرژی صفر گفته می‌شود این طور توضیح می‌دهد: درباره ساختمان‌هایی که به عنوان ساختمان‌های صفر از آنها نام برده می‌شود دو تعریف کلی وجود دارد. در یک تعریف ساختمان انرژی صفر ساختمانی است که تعامل آن با سیستم برق بیرون قطع شده است و در حقیقت چنین تعاملی برای تامین انرژی الکتریکی در ساختمان وجود ندارد. در تعریف دوم به ساختمان‌های انرژی خالص صفر یا به اصطلاح Zero Net Energy می‌رسیم. در این ساختمان‌های انرژی خالص صفر با تعامل با سیستم برق شبکه‌ای وجود دارد، اما مجموع داد و ستد انرژی با مجموعه بیرون از ساختمان صفر است. به عبارت دیگر در ساعات اوج کار، انرژی این ساختمان را از سیستم سراسری می‌گیرد و پس از پایان ساعات اوج کار همان میزان انرژی دریافتی به سیستم برق مجموعه برمی‌گردد. مجموع این انرژی دریافتی و انرژی برگردانده شده همان تعامل انرژی است که در ساختمان‌هایی با این ویژگی برابر صفر است. در نتیجه داد و ستد با سیستم برق سراسری وجود دارد، اما مجموع انرژی دریافتی و انرژی برگردانده شده به سیستم شبکه سراسری برابر صفر است. ساختمان ساخته شده در پژوهشگاه مواد و انرژی از نوع انرژی خالص صفر است.

در این ساختمان واحدهای آزمایشگاهی در نظر گرفته شده است و بسته به نوع آزمایشی که در واحدهای آزمایشگاهی انجام می‌شود ممکن است برق شدیدی مورد نیاز باشد. در این حالت برق مورد نیاز برای انجام آزمایش از سیستم برق مرکزی تامین می‌شود و پس از پایان آزمایش همان میزان برق دریافتی به سیستم سراسری بازگردانده می‌شود. در این ساختمان دو طبقه با مساحت 2000 مترمربع، علاوه بر آزمایشگاه، کلاس آموزشی و سالن کنفرانس هم در نظر گرفته شده است.

تلفیقی از معماری مدرن و سنتی

به گفته هادوی، در ساختمان انرژی صفر از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. ساختمان انرژی صفر ساخته شده در این پژوهشگاه یک تجربه موفق است و می‌توان به عنوان یک الگوی موفق از آن استفاده کرد. وی در توضیح مجموعه ویژگی‌های مورد نظر برای طراحی ساختمانی با چنین ویژگی‌هایی این طور توضیح می‌دهد: علاوه بر ویژگی‌های معماری باید به جانمایی ساختمان هم توجه داشت. یعنی این که ساختمان باید در زاویه‌ای ساخته شود که بیشترین انرژی را از خورشید و باد دریافت کند.

برای ساخت این بنا از مصالح معمول کشور استفاده شده است، اما عایق‌کاری‌ها به گونه‌ای انجام شده که اتلاف انرژی در ساختمان‌ها به کمترین حد ممکن کاهش پیدا کرده است. ما سعی کرده‌ایم از سبک معماری سنتی استفاده کنیم. در کشورهای دیگر هم چنین ساختمان‌هایی ساخته می‌شود و نمونه‌هایی از آن در کشورهای مختلف اروپایی ساخته شده است. در این کشورها این ساختمان‌ها حالت آزمایشگاهی ندارد و ساختمان‌های مورد کاربری است. ما نیز با همین دیدگاه این طرح را دنبال کردیم تا یک ساختمان عملیاتی شود. بعد از عبور از مراحل آزمایشگاهی این ساختمان می‌تواند مبنای ساخت دیگر ساختمان‌های مشابه قرار گیرد. اکنون این ساختمان مورد بهره‌برداری قرار گرفته و دوره آزمایشی را سپری می‌کند.

تجاری‌سازی را در برنامه داریم

دکتر هادوی درباره هزینه‌های ساخت این بنا در مقایسه با یک بنای معمولی می‌افزاید: ساخت چنین ساختمانی حدود 3 میلیارد تومان هزینه در بر داشته است که در مقایسه با یک ساختمان معمولی دو طبقه با زیربنای 2000 مترمربع هزینه معمولی است. نکته مهم این است که شاید هزینه اولیه برای استفاده از سلول‌های خورشیدی بالا باشد، اما در حین استفاده از این سیستم مقدار انرژی ذخیره شده در سلول‌های خورشیدی موجب می‌شود این ساختمان در مقایسه با یک ساختمان معمولی به مراتب اقتصادی‌تر باشد.

در این ساختمان از فناوری‌های مختلفی در مراحل مختلف ساخت استفاده شده است. مجری این طرح با اشاره به این موضوع می‌گوید: ما در این ساختمان در نخستین قدم از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی در طراحی ساختمان استفاده کردیم که این نرم‌افزار وضع دقیق ساختمان و زاویه آن را نسبت به خورشید مشخص می‌کند. در مرحله بعد وضع دینامیکی ساختمان و وضع سیستم‌های خورشیدی و سایه‌های خورشیدی که روی ساختمان می‌افتد را شبیه‌سازی و به روش علمی طراحی کردیم. مرحله بعد به عایق‌کاری ساختمان به شیوه‌ای متفاوت اختصاص داشت که موجب کاهش چشمگیر مصرف انرژی در ساختمان شده است. در این ساختمان از سیستم انرژی خورشیدی و سیستم بادگیر استفاده شده است. سیستم نوردهی ساختمان مبتنی بر کاربرد سیستم LED است که این کار با هدف کاهش انرژی انجام شده است.

سیستم گرمایش و سرمایش نیز به گونه‌ای طراحی شده است که بیشترین بازدهی را داشته باشد. از دیگر فناوری‌های به کار رفته در این ساختمان می‌توان به تجهیزات مختلف استفاده شده در مراحل طراحی ساختمان اشاره کرد. وی یادآور می‌شود: برای تجاری‌سازی برنامه‌هایی در نظر گرفته شده است تا بعد از سپری شدن دوره آزمایشی بتوانیم این طرح را با ابعاد وسیع‌تری تجاری‌سازی کنیم. برای محقق شدن این هدف با مراجع استان البرز مذاکراتی انجام شده است.

فرانک فراهانی‌جم ‌‌/‌‌ گروه دانش