ساختمان سبز ایرانی

وقتی صحبت از ساختمان سبز میشود، عموما، تصور بر این است که این موضوعی مربوط به آینده هست، خصوصا در کشوری مثل ایران که با داشتن منابع فراوان انرژی فسلی، آنرا ارزان در اختیار شهروندان قرار میدهد. اما آنچه موجب میشود در چنین شرایطی، تلاش برای توسعه انرژیهای سبز در چنین کشوری آغاز و تداوم یابد، درک آینده ای است که ساختار آن دیر یا زود بر اساس انرژیهای سبز بنا خواهد شد و دیگر جایی برای سوختهای فسیلی به شکل کنونی نخواهد بود. پژوهشگاه مواد و انرژی ایران، ساختمان سبز خود را چند سالی هست که، بعنوان الگویی برای ساختمانهای سبز دیگر، بنا کرده است. اما چطور و تا چه اندازه؟

پژوهشگاه مواد و انرژی  ابتدا در سال ۱۳۵۰ هجری بصورت یک آزمایشگاه پژوهشی با نام ” مرکز خواص مواد” در دانشگاه صنعتی شریف در زمینه های مواد، انرژیهای نو، الکترونیک و آلودگی محیط زیست ، همزمان با آزمایشگاههای مشابه در کشورهای پیشرفته، آغاز نمود. در سال ۱۳۵۳ به موسسه پژوهشی “مرکز پژوهش های خواص و کاربرد مواد و نیرو ” تغییر نام داد. در سال ۱۳۶۱ از دانشگاه شریف جدا شده و بصورت واحد مستقل زیر نظر وزارت علوم و تحقیقات درآمد. در سال ۱۳۶۵ به محل کنونی خود در مشکین دست کرج منتقل شده و در سال ۱۳۷۱ به “پژوهشگاه مواد  و انرژِی” تغییر نام داد. در حال حاضر، در گروه انرژی خورشیدی پژوهشگاه، سه مقوله گرمایش و سرمایش، مدیریت فن آورانه مصرف انرژی و استفاده از نانو سیال در سیستمهای انرژی پیگیری میشود.

در این پزوهشگاه، با استفاده از صفحه های کلکتور خورشیدی مختلف، درخصوص گرمایش و سرمایش خورشیدی برای تامین آب گرم، آب سرد و آب شیرین کن کارهای انجام شده است، از صفحه های تختی که در گذشته مورد استفاده قرار میگرفته تا لوله خلاء سهموی ناودانی برای مناطق سردتر و شمالی تر که همگی بصورت آزمایشگاهی ساخته شده و با شرایط جغرافیایی کرج تست شده اند.

  

بدلیل هزینه بالا، برای محاسبات میزان انرژی خورشیدی دریافتی نمیتوان در تمام نقاط جغرافیایی پرانومتر نصب کرد. بجای آن، میتوان از داده های موردی و مقطعی برای مدلسازی میزان تابش در یک منطقه استفاده نمود. پژوهشگاه با استفاده از تعداد پرانومتر کارگذاشته شده و جمع آوری داده های تجربی چندین ساله، در حال تهیه مدلی ریاضی است که آنرا میتوان برای مناطقی که مقادیر تجربی ان در دسترس نیست، استفاده نمود.

استفاه از کلکتورها برای تامین آب گرم، با یک محاسبه ساده، اقتصادی بودنش مشخص میگردد. در پروژه هایی که سال ۷۶ در این پژوهشگاه برای وزارت نیرو انجام شده، برای نقاط خاصی از کشور، توجیح اقتصادی داشته است، البته با این توجیح و محاسبه که با صرفه جویی در هر مترمکعب گاز و صادرات آن چه میزان درآمدزایی بدست می آید. میدانیم که ایران زیرساختهای صادرات گاز را دارا میباشد و با صرفه جویی در مصرف داخلی آن، توان صادراتی افزایش می یابد که این میتوان در محاسبات توجیح پذیری سیستمهای تجدیدپذیر در سطح کلان کشوری مورد توجه قرار بگیرد.

تامین هوای گرم نیز، از موارد دیگری هست که، در مدلهای مختلف آن، در پژوهشگاه کار شده است.

در خصوص سیستمهای سرمایشی، یک سیستم تراکمی با ماده آمونیاک، در یک یخچال نمونه اجرایی شده با این ویژگی که با کمک پروسس مدیا قابلیت آن برای استفاده ۲۴ ساعته تغییر یافته است.

ساختمان سبز

پزوهشگاه، ساختمان سبز خود را در سال ۱۳۹۱ با مساحت ۲۰۰۰ مترمربع برای کارهای پژوهشی – آموزشی بنا نمود. در این ساختمان از عایقکاری برای جاوگیری از اتلاف انرژی، کنترل هوشمند روشنایی برای کاهش مصارف غیر ضروری، سیستم برق فتوولتائیک خورشیدی ۳۰ کیلووات متصل به شبکه برای تامین برق مصرفی، کنترل دمای داخلی ساختمان با کمک سیستم BMS، سیستم آب گرم خورشیدی برای تامین آب گرم مصرفی ساختمان و سایر موارد بهینه سازی انرژی استفاده شده است.

 

 

توجه به فضای سبز داخلی ساختمان و بهره گیری از نور طبیعی و رطوبت ایجاد شده در گلخانه ورودی ساختمان فوق العاده هوشمندانه است.

       

بادگیـر تعبیه شده در ساختمان این امکان را فراهم مینماید که از جریان طبیعی هوا برای تامین هوای تمیز و خنک استفاده شود. البته در فصول سرد سال دریچه های آن برای جلوگیری از هدر رفت حرارت و رطوبت درونی ساختمان، بسته میباشند.

        

محل ورود هوا به داخل ساختمان با معماری ویژه

آب شیرین کن رطوبت زن و رطوبت زدا

آب شیرین کن طراحی شده در این پژوهشگاه خاص و در نوع خود بی نطیر است. در یک فرایند تبخیر و تقطیر، آب توسط کلکتور خورشیدی تا دمای ۷۰ الی ۹۰ درجه سانتیگراد  گرم میشود و به داخل صفحات حرارتی منتقل میشود . آب شوری که قرار است شیرین شود را از روی کندانسور عبور داده میشود. بدین ترتیب در داخل اطاقک، آب شور با جذب حرارت و تبخیر، شرایط اشباع با رطوبت ماکزیمم ایجاد میگردد. سپس بخار اشباع بر روی طوریها جذب و تقطیر میگردد و بدین ترتیب آب شیرین شده حاصل میگردد.

   

 این طرح برای منطقه اشتهارد تهیه شده بود ولی به دلیل جایگزینی طرح تصفیه پسآب صنعتی کرج برای تامین آب اشتهارد، مورد استفاده قرار نگرفت. در نمونه آزمایشگاهی، فقط با یک کلکتور خورشیدی، مقادیر ۱۵ لیتر در روز آب شیرین تهیه شده است. در این طرح با استفاده از مخزن ذخیره آب در ارتفاع و استفاده از جریان طبیعی ثقلی آب، نیاز به پمپ نخواهد بود.

تامین حرارت در طرح PVT

این طرح نیز از جمله طرحهای کار شده در پژوهشگاه میباشد. پنلهای خورشیدی هنگام تولید برق، تولید، حرارت نیز تولید میکنند. با استفاده از جریان هوا، خنک کاری پنلها را میتوان انجام داد. با کانال کشی مخصوص و ایجاد جریان هوا، گرمای تولید شده در پنلها که باعث افت راندمان آنها میشود جمع آوری شده و برای مصارف مختلف بکار میرود ضمن آنکه راندمان پنلها با خنک کاری افزایش می یابد. طبق برآورد این پژوهشگاه، مازاد هزینه PVT در مقایسه با PV حداکثر تا ۵۰ درصد است. طرح در دست مطالعه مربوط به نیروگاهی در منطقه جیرفت میشود. زمان بازگشت سرمایه با منظور نمودن قابلیت صرفه جویی در گاز معادل صادراتی، حدود ۳ سال ارزیابی شده است. همچنین، این امر بستگی به منطقه مورد مطالعه دارد. بعنوان مثال در منطقه سیستان و بلوچستان که از گاز ترجیحی استفاده میشود، با صرفه جویی در مصرف گاز بکمک سیستم PVT ، به ارقام امیدوار کننده تری میتوان دست یافت.

مبدل حرارتی ترکیبی زمین نهاد

میزان تولید برق توربینهای گاز با دمای هوای ورودی به کمپرسور ، رابطه معکوس دارذ. هرچه دما بالاتر رود توان خروجی توربین کاهش می یابد. بدین ترتیب تولید برق نیروگاههای گازی در تابستان با کاهش مواجه میشود. این دقیقا زمانی هست که تقاضا برای برق از طرف مصرف کننده ها بالا میباشد. در واقع با وجود تعداد نیروگاههای مورد نیاز کافی در کشور، گرمای هوا، شرایط کمبود برق را باعث میشود. طبیعی است که اگر بتوان دمای ورودی توربینها را کاهش داد، تولید برق افزایش می یابد و نیازی به احداث نیروگاههای جدید نمیباشد. اما این چه ارتباطی با انرژی های تجدیدپذیر میتواند داشته باشد.

شرکتهای سازنده روشهای مختلفی را برای این منظور ارائه میدهند که مربوط به ایجاد تغییرات در خود توربین میباشد که وابستگی تکنیکی و ارز بری قابل توجهی را بدنبال دارد. همچنین روشهای خنک کاری هوای ورودی به روش تر در گذشته در نیروگاه شاهرود تجربه شده است که بدلیل کمبود آب، عملا کاربردی نمیباشد. پژوهشگاه، طرحی مبتکرانه ای را در این زمینه مورد مطالعه قرار داده است که جا دارد از طرف شرکتهای بهره بردار نیروگاهها مورد توجه قرار گیرد. در واقع، این طرح برای نیروگاه شهید زنبق یزد مورد مطالعه قرار گرفته است. در منطقه یزد، مشکل کم آبی حاد میباشد، لذا بدنبال روشی بودند که مستقل از آب باشد. بدین ترتیب استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفت و نمونه آزمایشگاهی آن طراحی و ساخته شد.

سیستم مذکور، یک بادگیر را شامل میشود که در ارتفاع ۱۰ متری زمین نصب میگردد. هوا وارد بادگیر میشود و خاصیت وجود سایه و ریزش هوا در بادگیر منجر به خنک شدن هوا میشود. در انتهای ورودی بادگیر، یک فن تعبیه شده که هوا را به یک مبدل دو لوله ای فین دار، که در عمق سه متری زمین قرار میگیرد، وارد میکند.

مبدل دو لوله ای در واقع از دو لوله تو در تو تشکیل شده و داخل لوله درونی از مواد تغییر فاز دهنده پر شده است که این ماده با جذب گرمای هوایی که در فضای میان دو لوله جریان دارد، از جامد به مایع تبدیل میشود و در نهایت با تبادل حرارتی با خاک، حرارت را به خاک منتقل میکند.

با توجه به گرمای حدود ۵۰ درجه هوای یزد در تابستان، برای افزایش ظرفیت جذب حرارتی خاک، با استفاده از پنلهای خورشیدی، بر روی سطح خاک سایه ایجاد میگردد. و همزمان، برق تولیدی پنلها برای بکار انداختن فن ورودی بادگیر استفاده میشود. بدین ترتیب، عملا، تنها با کمک انرژی خورشیدی و جریان باد، هوای خنک مورد نیاز کمپرسور توربین گاز تامین میشود.

این سیستم برای ۱۲ ساعت کاری طراحی شده. شب هنگام، بدلیل خنکی نسبی هوا و کاهش نیاز برق نیروگاه، این سیستم از مدار خارج میشود و در این فاصله، ماده تغییر فاز دهنده مجددا به حالت جامد برمیگردد و آماده تکرار فرایند بالا در روز بعد خواهد بود. در شرایط آزمایشگاهی زمان ۷ ساعت برای تغییر فاز این ماده نیاز است.

 

نتیجه گیری:

شکی نیست که ایران از نظر دارا بودن مراکز پژوهشی بسیار غنی میباشد. طرحهای مذکور تنها گوشه ای از تلاشهایی هست که در زمینه تجدیدپدیرها در کشور انجام میپذیرد. با انجام طرحهای تکمیلی فعالیتهای پژوهشی میتوان این طرحها را به مرحله تجاری سازی رساند.دجای خالی بخش، شرکت یا مرکزی که بتواند این قبیل موارد را با صنعت در یک مسیر قرار دهد، بسیار خالی میباشد.

مطالب فوق طی بازدید از پژوهشگاه که به همت انجمن علمی انرژی خورشیدی ایران (نمایندگی کرج) هماهنگ شده بود جمع آوری شده است و جا دارد از زحمات جناب آقای دکتر فتحی در این خصوص قدردانی گردد.

 

گردآورنده: میرجعفر سیدمردانی

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.




ارسال