روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان

منظور از بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی ، انتخاب الگوها و اتخاذ و بكارگیری روش ها و سیاست هایی در مصرف درست انرژی است كه از نقطه نظر اقتصاد ملی مطلوب باشد و استمرار و دوام انرژی و ادامه حیات و حركت را تضمین كند. در این چارچوب تعیین سهم صورت های مختلف انرژی در سبد انرژی هر جامعه با توجه به امكانات دراز مدت آن جامعه، همچنین بكارگیری پربازده ترین شیوه كه متضمن كاهش تخریب منابع انرژی ، حیات و محـیط زیـست مدنظر است ، این استفاده درست و به جا از انرژی، نه تنها متضمن استمرار حیات و توسعه پایدار جامعه است بلكه منجر به بقاء انرژی برای همگان و نسل های آتی و مانعی برای تولید و گسترش آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف نادرست انرژی خواهد بود. در این مطلب سعی داریم روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان را تشریح کنیم

هزینه احداث تأسیسات تولید و انتقال و توزیع برق برای هر كیلو وات ساعت معادل ۸۰۰ دلار می باشد . علاوه بر بار مالی زمان لازم برای احداث نیروگاه ۳ تا ۸ سال است. همچنین هزینه های جاری و ثابت سالانه نیروگاه ها گاهی بالغ بر ۲۰ درصد سرمایه گذاری اولیه می شوند. از این رو كاهش مصرف انرژی الكتریكی به میزان قابل ملاحظه ای در حفظ و بقاء سرمایه های ملی مؤثر است. با توجه به پتانسیل های صرفه جویی موجود سالانه می توان ۶۷۰ میلیارد تومان در این بخش صرفه جویی كرد.

در بخش خانگی نیز می توان با بكارگیری راهكارهای استفاده بهینه از لوازم خانگی پر مصرف تا حد زیادی از اتلاف سرمایه های ملی جلوگیری كرد. لازم به ذكر است در كشور ما در خانه و مكان های تجاری ، سالانه در حدود ۲۰۰ میلیون بشكه نفت خام برای تولید حرارت و سرما مصرف می شود. در صورتیكه اگر با روش های صرفه جویی انرژی فقط ۱۰ درصد در طول سال در مصرف انرژی وسایل گرمازا و سرمازای خود صرفه جویی كنیم در حدود ۲۰ میلیون بشكه نفت خام صرفه جویی كرده ایم .

علاوه بر بار اقتصادی عوامل دیگری نیز وجود دارد كه ضرورت بهینه سازی مصرف انرژی را می رساند :

۱ـ استفاده بی رویه از انرژی های فسیلی كه باعث افزایش آلودگی محیط زیست می شود

۲ـ بالا بودن رشد جمعیت و نیاز به تقاضای بیشتر انرژی

۳ـ محدودیت منابع انرژی به دلیل تجدیدناپذیر بودن آن

۴ـ رشد بالای مصرف انرژی به دلیل الگوی ناصحیح مصرف انرژی

۵ـ عدم وجود سیستم بازیافت انرژی

۶ـ وجود صنایع و كارخانجات فرسوده

۷ـ متكی بودن اقتصاد ملی به درآمدهای نفتی

۸ـ افزایش گازهای گلخانه ای و باران های اسیدی

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان

تمامی تجهیزات و سیستم های مصرف کننده انرژی برای برآوردن یک نیاز بخصوص یا مجموعه ای از نیازها طراحی شده اند. منظور از فرصت های، مدیریت انرژی برآوردن نیازها و الزامات کلی با کاهش سطح مصرف انرژی می باشد.

بطور کلی مراحل تعیین فرصت های بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی به صورت زیر می‌باشند.

روش بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی:

مرحله اول : تطبیق مصرف با نیاز

اولین و مهمترین مرحله برای یافتن فرصت های صرفه جویی عبارت است از تطبیق آنچه مصرف می شود با آنچه مورد نیاز است. مدت زمان استفاده و زمان استفاده از پارامترهای کلیدی می باشند.

سوالاتی که ممکن است در این بخش مطرح شوند، به شرح زیر است.

  • چه کاری انجام می شود؟
  • چرا انجام می شود؟
  • چه انرژی مصرف می شود؟
  • چه انرژی باید مصرف شود؟
  • آیا تجهیزات فرآیند برای مدت زمان قابل توجهی در حالت غیر فعال و بی باری قرار دارند؟

مرحله دوم: بیشینه کردن بازدهی انرژی

گام بعدی حصول اطمینان از این امر است که اجزای سیستم برای برآوردن نیازها به کارآمدترین شکل ممکن عمل می کنند. در این مرحله اثرات شرایط بهره برداری، نگهداری و تجهیزات و کنولوژی مورد توجه قرار می‌گیرند. سوالات ذیل در این مرحله مفید می باشند.

  • آیا می توان فعالیت مورد نظر را با روش مشابه و با بازدهی بیشتر انجام داد؟
  • آیا اصول اصلی فرایند به طور صحیح در سرویس می باشد.
  • چرا اختلاف وجود دارد؟

مرحله سوم: بهبود شرایط تامین انرژی

دو مرحله اول نیاز به انرژی را در سازمان کاهش می دهد. در این مرحله جستجوی یک منبع مناسب و یا منابعی برای تامین نیاز انرژی مورد نظر می باشد. مرحله پایانی تعیین فرصت های صرفه جویی، در نظر گرفتن چگونگی عرضه انرژی و ارزیابی فرصت های صرفه جویی و مدیریت انرژی در این بخش است که می توان با بهینه سازی در تامین انرژی به آن دست یافت.

فرصت های بهینه سازی در این بخش شامل موارد زیر می باشد:

  • بازیافت حرارت: سیستم های بازیافت حرارت از انرژی های تلف شده استفاده می کنند. نمونه هایی از این سیستم ها، از کانال های ساده هوای گرم تا پمپ های حرارتی پیشرفتده می باشد.
  • پمپ های حرارتی: پمپ های حرارتی علاوه بر استفاده جهت بازیابی حرارت، برای استخراج انرژی از منابع انرژی سطح پایین مانند انرژی زمین گرمایی و هوا مورد استفاده قرار می گیرند.
  • تولید هم زمان: سیستم های ترکیبی تولید همزمان گرما و برق (CHP). در زمانیکه نیاز همزمان به آب گرم و یا بخار و انرژی الکتریکی وجود دارد، گزینه مناسبی می باشند.

سیستم های انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی، حرارت زمین که ممکن است اقتصادی نیز نباشند، از گزینه هایی است که در این بخش قابل بررسی است.

  • تغییر سوخت (جایگزینی یک سوخت با سوخت ارزانتر)

در ممیزی انرژی کارخانجات و صنایع، فرصت هایی برای مدیریت انرژی ارایه می گردد. نتیجه ممیزی اغلب شامل مجموعه ای از فعالیت های عملیاتی و فنی می باشد. فعالیت های عملیاتی، معمولا سطح مصرف سیستم و فعالیت های فنی میزان مصرف تجهیزات را کاهش می دهند. انتظار می رود که در طی زمان، با انجام اقدامات بهبود، سطوح مصرف کاهش پیدا کرده و مصرف واقعی به سطح هدف فرآیند نزدیکتر شود.

  • بویلر
بهینه سازی مصرف انرژی در بویلرها

بویلر ها برای تولید بخار و آب داغ مورد نیاز برای گرمایش فضا و یا فرایندها در تاسیسات ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. تمامی بویلرها از یک گرمکن استفاده می کنند که مخلوطی از سوخت (عمده انرژی ورودی) و هوا (برای فرایند احتراق) را تحویل گرفته و گرمایی را که نتیجتأ به محیط خروجی، بخار یا آب داغ انتقال می دهد (عمده انرژی خروجی) را تولید می کند. ممکن است مقداری جزئی انرژی الکتریکی ورودی برای تجهیزات کمکی مانند دمنده موردنیاز باشد.

بازدهی یک بویلر به صورت قابل توجهی با بار تغییر می کند. درنتیجه، ارزیابی عملکرد بویلر و بازدهی آن در بازه ای از بارهای واقعی یا جزئی که بر بویلر اعمال می شود، مهم می باشد. بهینه ماندن نسبت سوخت به هوا برای عملکرد موثر سیستم‌ها حیاتی است. کمبود هوا منجر به احتراق ناقص و درنتیجه اتلاف مواد قابل احتراق در گاز خروجی می شود. هوای اضافی مورد نیاز بر دمای گازهای خروجی تاثیرگذار است. دمای گازهای خروجی به بازدهی انتقال حرارت در بویلر بستگی داشته و یک شاخص خوب برای بررسی شرایط داخلی سطوح انتقال حرارت می باشد. تجزیه و تحلیل احتراق ابزاری مفید برای بررسی بازدهی احتراق سیستم های بویلر است.

جریان انرژی در سیستم های بویلر

جریان انرژی در سیستم های بویلر
جریان انرژی در سیستم های بویلر

فرصت های مدیریت انرژی در سیستم‌های بویلر های مورد استفاده در تاسیسات ساختمان

فرصت های مدیریت انرژی در سیستم‌های بویلر

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در پوسته ساختمان


جریان انرژی از پوسته ساختمان شامل هر سه نوع انتقال حرارت هدایتی، جابجایی و تشعشعی می شود. با استفاده از نرم افزارهای کاربردی می توان جریانهای انرژی از ساختمان را با جزئیات بسیار گسترده شبیه سازی کرد. در بررسی پوسته ساختمان، تنها جریان انرژی و تلفات انرژی از فضای کنترل شده در نظر گرفته می شود، اما تلفات تولید (بویلر، الکتریسیته) و توزیع (سیستمHVAC) به عوامل دیگری بستگی دارند. بعلاوه، برای جریانهای انرژی از منابع سرمایش و گرمایش به پوسته ساختمان، تشخیص و درک تعامل بین سیستم ها و اینکه چطور تغییر در یک سیستم می تواند بر روی دیگر سیستم ها تاثیر گذارد، مهم است. به عنوان مثال کاهش در انرژی استفاده شده توسط سیستم روشنایی می‌تواند منجر به افزایش گرمایش موردنیاز در زمستان و کاهش سرمایش در تابستان شود. استراتژی های تبدیل انرژی برای پوسته ساختمان می تواند به کاهش تلفات انرژی در سه نوع انتقال حرارت: هدایتی (اضافه کردن عایق)، جابجایی (به حداقل رساندن نفوذ هوا)، و تشعشعی (جایگزینی یا بهبود پنجره ها) محدود شود. دماسنجی که قابلیت ثبت دما را دارد می تواند ابزاری مفید برای بررسی نواسانات دما در یک فضا باشد. ابزار عکس برداری حرارتی نیز می تواند تلفات حرارتی از ساختمان را طول فصل سرد نشان دهد.

جریان انرژی در پوسته ساختمان

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان جریان انرژی در پوسته ساختمان
فرصت های مدیریت انرژی در پوسته ساختمان

فرصت های مدیریت انرژی در پوسته ساختمان

فرصت های مدیریت انرژی در پوسته ساختمان

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در کمپرسورهای هوا

کمپرسورها برای تولید هوای فشرده در صنایع و همچنین برخی از سیستم های تاسیسات ساختمان استفاده می شوند و سهم مهمی از بار الکتریکی در بیشتر صنایع را دارا می‌باشند. نشت هوای فشرده متداولترین و اصلی ترین علت بالا رفتن هزینه می‌باشد که معمولا حدود ۷۰ درصد تلفات کلی را شامل می‌شود. نیاز به انرژی مضاعف جهت غلبه بر ناکارآمدی تجهیزات اغلب موجب تلفات انرژی در کمپروسورها می‌شوند، از اینرو ممکن است هوا در فشار صحیح تحویل داده نشود. بنابراین ارزیابی مصرف انرژی موجود برای تعیین فرصت های صرفه جویی انرژی در کمپروسورها امری ضروریست. در شکل زیر نمودار جریانهای انرژی در کمپرسورهای هوا ارائه شده است.

صرفه جویی انرژی در کمپروسورهای هوا مورد استفاده در صنایع و تاسیسات ساختمان

صرفه جویی انرژی در کمپروسورهای هوا
روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان صرفه جویی انرژی در کمپرسورهای هوا

فرصت های مدیریت انرژی در کمپرسورهای هوا مورد استفاده در صنایع و تاسیسات ساختمان :

روش بهينه سازی و مدیریت مصرف انرژی در تاسیسات ساختمان فرصت های مدیریت انرژی در کمپرسورهای هوا
گردآورننده: تیم فنی و مهندسی شرکت ارکان ارزش

مطالعه بیشتر