19-8 روش کارایی انرژی ساختمان
در این روش، کل انرژی سالانه مصرفی مبنا قرار می‌گیرد. در نتیجه، لازم است طراحی پوسته خارجی، تأسیسات مکانیکی و الکتریکی و هم‌چنین سیستم‌های تجدیذیر به گونه‌ای صورت گیرد که میزان انرژی سالانه مصرفی ساختمان طرح از مقدار آن برای ساختمان مرجع کمتر باشد.
به‌عبارت دیگر، در صورت طراحی ساختمان به‌روش کارایی انرژی، علاوه بر در نظر گرفتن میزان نیاز انرژی ساختمان، بازدهی و کارایی سیستم‌های مورد استفاده در تأسیسات مکانیکی و برقی ساختمان نیز، به‌صورت یکپارچه ملاک طراحی قرار می‌گیرد.
این امر باعث می‌شود طراحی مطابق این روش تنها توسط یک تیم طراحی منسجم امکان‌پذیر باشد.
19-8-1 اصول کلی
در این روش طراحی، میزان انرژی اولیه مصرفی ملاک عمل طراحی قرار می‌گیرد.
تعیین میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان مرجع به دو روش امکان‌پذیر است:
- شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی ساختمان مرجع، با استفاده از نرم‌افزارهای مورد تأیید استفاده شده برای تعیین مصرف انرژی ساختمان طرح، مطابق اصول تعیین‌شده در بند 19-8-3-1-2 در این حالت میزان انرژی مصرفی به‌دست آمده برای ساختمان طرح باید کمتر از میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان مرجع باشد؛
- مبنا قرار دادن مقادیر مصرف انرژی مرجع (برای واحد سطح) که در بند 19-8-3-1-3 ارائه شده است.
در این روش، لازم است اصول زیر رعایت گردد:
الف) میزان انرژی اولیه سالانه ساختمان طرح به کمک شبیه‌سازی انرژی، با استفاده از نرم‌افزارهای دارای ویژگی‌های تعیین‌شده در بخش 19-8-1-1، محاسبه شود. هم‌چنین در صورت استفاده از روش شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی ساختمان مرجع، میزان انرژی اولیه سالانه ساختمان مرجع نیز با استفاده از این نرم‌افزارها محاسبه شود؛
پ) داده‌های اقلیمی باید دارای مشخصات تعیین‌شده در بخش 19-8-1-2 باشند؛
ت) برنامه زمانبندی حضور افراد، استفاده از سیستم روشنایی مصنوعی و تجهیزات، تهویه و دمای تنظیم و دیگر پارامترهای تعیین‌کننده باید مطابق اصول تعیین‌شده در بخش 19-8-1-3 و پیوست 5 باشند؛
ث) شرایط سایه‌اندازی ساختمان‌های مجاور و دیگر موانع باید با دقت کافی در شبیه‌سازی لحاظ گردد؛
ج) در صورت استفاده از روش شبیه‌سازی برای محاسبه انرژی اولیه ساختمان مرجع، برای تأسیسات مکانیکی و الکتریکی و هم‌چنین سیستم‌های بر پایه انرژی‌های تجدیدپذیر ساختمان مرجع، شرایط ارئه شده در بند 19-8-3-1-2 رعایت شود.
چ) مدارک فنی و اطلاعات مورد نیاز برای بررسی محاسبات انجام شده باید ویژگی‌های ارائه شده در بند 19-8-3-3 را داشته باشد.
شکل 19-8- 1 نمودار گردشی مراحل روش کارایی انرژی
19-8-1-1 نرم‌افزار شبیه‌سازی
نرم‌افزارهای شبیه‌سازی باید صحه‌گذاری‌شده و مورد تأیید نهاد دارای صلاحیت قانونی باشند. حداقل قابلیت‌هایی که نرم‌افزارها باید دارا باشند عبارتند از:
- تعیین میزان انتقال (جریان) حرارت ساعتی در طول یک سال شبیه‌سازی شده در جدارها (به‌صورت تفکیکی) و کل ساختمان،
- تعیین میزان بهره خورشیدی و انتقال حرارت ساعتی جدارهای نورگذر،
- تنظیم برنامه ساعتی پارامترهای مختلف، برای تمامی روزهای هفته و روزهای آخر هفته و تعطیلات، برای کاربری‌های مختلف ساختمان، از جمله:
- میزان حضور و نوع فعالیت افراد در مناطق (زونهای) مختلف ساختمان،
- توان روشنایی مصنوعی و میزان کاهش احتمالی آن در ساعات مختلف (در صورت تأمین بخشی از نیاز از روشنایی طبیعی)،
- دمای تنظیم (ترموستات) سیستم‌های گرمایی و سرمایی،
- کارکرد سیستم تهویه مکانیکی،
- میزان استفاده از تجهیزات (خانگی، اداری، …)،
- استفاده از آبگرم بهداشتی.
- اثر اینرسی (جرم) حرارتی در ذخیره‌سازی و ایجاد تأخیر فاز،
- در نظر گرفتن حداقل ده منطقه حرارتی،
- تنظیم بار حرارتی سیستم‌های گرمایی و سرمایی متناسب با دما و تعداد تجهیزات،
- شبیه‌سازی عملکرد اکونومایزرهای پایه آبی و پایه هوایی دارای سیستم‌های کنترل یکپارچه،
- تهیه گزارشهای ساعتی مصرف انرژی به تفکیک حامل‌ها،
- تعیین بار حرارتی/برودتی تجهیزات گرمایی و تهویه مطبوع، میزان دبی هوا و آب مورد نیاز در مقاطع زمانی تعیین‌شده،
- تعیین میزان انرژی/گرمای تأمین‌شده توسط سیستم‌های بر پایه انرژی‌های تجدیدپذیر (در صورت استفاده از این نوع سیستم‌ها).
19-8-1-2 داده‌های اقلیمی
فایل‌های آب وهوایی مورد استفاده باید در فرمت استاندارد و حاوی داده‌های ساعتی پارامترهای مورد نیاز باشند. علاوه بر این، فایل‌ها باید مورد تأیید حداقل یک نهاد دارای صلاحیت قانونی یا مرجع معتبر جهانی باشند.
در صورتی که برای محل پروژه فایلی وجود نداشته باشد، یا این‌که چندین فایل برای مناطق نزدیک به آن وجود داشته باشد، لازم است انتخاب فایل یک منطقه مجاور یا ایجاد یک فایل برازش شده با تأیید مراجع معتبر صورت گیرد.
19-8-1-3 برنامه‌های زمانی بهره‌برداری و عملکرد تجهیزات
در صورتی که برنامه‌های زمانی بهره‌برداری و عملکرد تجهیزات با مقادیر مطرح شده در این مقررات (پیوست 5) مغایرتهای قابل توجهی داشته باشد، امکان استفاده از برنامه‌های زمانی جایگزین برنامه‌های ارائه شده در این مبحث تنها با ارائه دلایل توجیهی کافی مجاز خواهد بود. در این حالت، با استفاده از روش قیاسی و اصول مطرح شده در بند 19-8-3-1-2، برنامه‌های جایگزین به هر دو ساختمان (طرح و مرجع) اعمال می‌گردد، و دیگر نمی‌توان مقادیر مطلق مصرف انرژی بر واحد سطح روش معیار مصرف و اصول مطرح شده در بند 19-8-3-1-3 را ملاک طراحی قرار داد.
19-8-2 شبیه‌سازی و انجام محاسبات
در فرایند شبیه‌سازی و انجام محاسبات باید اصول زیر مورد رعایت قرار گیرد:
19-8-2-1 تعریف هندسه و مشخصات سطوح (جدارها)
در تعریف هندسه و جدارهای پوسته خارجی ساختمان، لازم است اصول مطرح شده در بخش 19-7-2-1 رعایت گردد.
19-8-2-2 شبیه‌سازی و محاسبات عددی روشنایی طبیعی
برای شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی روشنایی طبیعی، لازم است اصول مطرح شده در بخش 19-7-2-2 رعایت گردد.
19-8-2-3 تعریف مشخصات سیستم‌های تأسیسات مکانیکی و برقی
مشخصات سیستم‌های تأسیسات مکانیکی‌و برقی ساختمان طرح باید کاملاً مشابه شرایط واقعی باشد. در صورت ساده‌سازی و معادل‌سازی، باید توجیحات لازم در مدارک فنی ارائه شود.
مشخصات سیستم‌های تأسیسات مکانیکی و برقی ساختمان مرجع باید مشابه مشخصات تعیین‌شده در روش تجویزی باشد.
19-8-3 اصول، روش‌های طراحی و شرایط پذیرش نتایج محاسبات
در حالت طراحی به‌روش کارایی انرژی، لازم است تعیین میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان طرح با شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی، با استفاده از نرم‌افزارهای مورد تأیید صورت گیرد. این کار باید با رعایت تمامی موارد مطرح شده در بخش 19-8-1 انجام شود.
19-8-3-1 اصول مطرح در روش‌های مختلف طراحی
19-8-3-1-1 محاسبه مصرف انرژی اولیه سالانه ساختمان
خروجی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مصرف انرژی نهایی سالانه ساختمان می‌باشد. با توجه به این‌که معیار در نظر گرفته‌شده در روش کاراریی انرژی مصرف انرژی اولیه می‌باشد، در نتیجه، لازم است مصارف انرژی اولیه حامل‌های مختلف، با استفاده از خروجی‌های مصرف انرژی نهایی به‌دست‌آمده با شبیه‌سازی نرم‌افزاری محاسبه شوند.
انرژی اولیه مصرفی سالانه یک ساختمان برابر است با حاصل جمع مصارف انرژی اولیه الکتریکی و غیرالکتریکی. انرژی اولیه هر یک از حامل‌های انرژی نسبت انرژی نهایی مصرفشده در ساختمان به راندمان تولید و توزیع حامل انرژی مورد نظر است.
در صورتی که مقدار راندمان تولید و توزیع انرژی الکتریکی توسط وزارت نیرو اعلام نگردد، مقدار آن برابر با 30 درصد در نظر گرفته می‌شود.
در صورتی که مقدار راندمان تولید و توزیع انرژی غیرالکتریکی (گاز) توسط وزارت نفت اعلام نگردد، مقدار آن برابر با 100 درصد در نظر گرفته می‌شود.
19-8-3-1-2 اصول طراحی به‌روش قیاسی
در این روش، محاسبه مصرف انرژی اولیه سالانه ساختمان مرجع، با رعایت اصول زیر انجام می‌شود:
- شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی، با استفاده از نرم‌افزارهای مورد تأیید استفاده شده برای تعیین مصرف انرژی ساختمان طرح، و با داده‌های مشابه در خصوص شرایط (فایل‌های) آب وهوایی و برنامه‌های زمانی بهره‌برداری و عملکرد تجهیزات؛
- مشخصات هندسی کاملاً مشابه مشخصات ساختمان طرح؛
- داده‌های مربوط به پوسته خارجی ساختمان مطابق مقادیر ارائه‌شده در بخش 19-5-2؛
- داده‌های مربوط به تأسیسات مکانیکی ساختمان، مطابق مقادیر ارائه‌شده در بخش 19-5-3؛
- داده‌های مربوط به سیستم روشنایی مصنوعی و دیگر تجهیزات برقی ساختمان، مطابق مقادیر ارائه‌شده در بخش 19-5-4؛
- عدم احتساب کاهش نیاز حاصل از بهره‌گیری از روشنایی طبیعی، سایبانها و سیستم‌های بر پایه انرژی‌های تجدیدپذیر ساختمان.
روش قیاسی قابل استفاده برای طراحی ساختمان‌های با رده‌های «منطبق با مبحث 19 (EC)»، «کم‌انرژی (+EC) » و «بسیار کم‌انرژی (++EC) » می‌باشد.
بدیهی‌است درصورتی که هدف دست‌یابی به ساختمان‌های کم‌انرژی یا بسیار کم‌انرژی باشد، لازم خواهد بود مقادیر مربوط به حالت در نظر گرفته‌شده در شبیه‌سازی‌ها و محاسبات ملاک عمل قرار گیرد.
لازم است خروجی‌های مربوط به مصرف سالانه انرژی الکتریکی و غیرالکتریکی، به‌صورت تفکیکی ارائه شود، تا امکان محاسبه مصرف انرژی اولیه فراهم آید.
19-8-3-1-3 اصول طراحی به‌روش معیار مصرف (بر مبنای واحد سطح)
در این روش، محاسبه مصرف انرژی سالانه ساختمان مرجع، با رعایت اصول زیر انجام می‌شود:
- تعیین سطح زیربنای فضاهای کنترل شده؛
- تعیین مقادیر مربوط به مصرف انرژی اولیه سالانه ساختمان، با استفاده از جدول 19-8- 1.
- روش معیار مصرف قابل استفاده برای طراحی ساختمان‌های با رده‌های «منطبق با مبحث 19 (EC)»، «کم‌انرژی (+EC)»، «بسیار کم‌انرژی (++EC) » و «مصرف انرژی نزدیک صفر (ECNZ) » می‌باشد.
میزان مصرف انرژی اولیه محاسبه شده برای ساختمان طرح مربوط به انرژی مصرفی برای گرمایش، سرمایش، آبگرم مصرفی و روشنایی می‌باشد. لازم به ذکر است در مدل‌سازی انرژی، تأثیر حرارتی تجهیزات در نظر گرفته می‌شود، ولی میزان مصرف انرژی این تجهیزات در انرژی مصرفی ساختمان لحاظ نمی‌شود.
طراحی ساختمان نزدیک صفر تنها با استفاده از روش کارایی انرژی و معیار مصرف برای ساختمان مرجع امکان‌پذیر است.
جدول 19-8- 1 میزان مصرف انرژی سالانه [KWh/m2] (بر مبنای واحد سطح فضاهای کنترل شده)
| درجه انرژی (گرمایی –سرمایی) (ر.ک.به پیوست 3) | زیاد | متوسط | کم | زیاد | متوسط | کم | ||||
| نیاز غالب (ر.ک. به پیوست 3) | گرمایی | سرمایی | گرمایی یا سرمایی | گرمایی یا سرمایی | گرمایی | سرمایی | گرمایی یا سرمایی | گرمایی یا سرمایی | ||
| رده انرژی | منطبق با محبث 19 | (EC) | 320 | 520 | 290 | 260 | 180 | 320 | 160 | 140 |
| کم انرژی | (+EC) | 200 | 320 | 180 | 160 | 120 | 200 | 100 | 80 | |
| بسیار کم انرژی | (++EC) | 150 | 240 | 130 | 110 | 90 | 150 | 80 | 70 | |
| مصرف انرژی نزدیک صفر | (ECnZ) | 50 | 80 | 45 | 35 | 30 | 50 | 25 | 20 | |
19-8-3-2 شرایط پذیرش نتایج محاسبات
در هر دو روش (قیاسی و معیار مصرف)، طراحی صورت گرفته زمانی قابل قبول تلقی می‌شود که میزان مصرف انرژی اولیه سالانه محاسبه‌شده برای ساختمان طرح از مصرف انرژی ساختمان مرجع کمتر باشد.
19-8-3-3 مدارک فنی مورد نیاز برای ارائه
میزان انرژی مصرفی ساختمان به عوامل متعددی، از جمله شرایط آب وهوایی، الگوی رفتار ساکنین و بهره‌برداران، کارایی تجهیزات و نحوه نگهداری از آن‌ها، بستگی دارد. در مدارک فنی و دفترچه محاسبات، لازم است موارد زیر ارائه گردد:
- خلاصه‌ای از محاسبات و تحلیل‌های انجام شده، شامل میزان مصرف انرژی سالانه ساختمان مرجع و ساختمان طرح؛
- مشخصات نرم‌افزاری که برای محاسبات مورد استفاده قرار گرفته است؛
- معرفی اختصاری پروژه، با ذکر محل آن، تعداد طبقات، کاربری (نحوه بهره‌برداری)، فضاهای کنترل شده و کنترل نشده، زمانهای بهره‌برداری از ساختمان؛
- فهرست امکانات و تجهیزات انرژی‌بر در ساختمان، و تفاوتهای احتمالی مشخصات فنی آن‌ها با مشخصات استاندارد
- فهرست انطباق موارد مختلف با الزامات در نظر گرفته‌شده در این روش طراحی؛
- روش مدل‌سازی و فرضیات در نظر گرفته‌شده؛
- اطلاعات خروجی‌های نرم‌افزار و میزان مصرف انرژی تفکیکی روشنایی، تجهیزات داخلی، سیستم آبگرم مصرفی، سیستم گرمایی، سیستم سرمایی، فن‌ها و دیگر تجهیزات سیستم تهویه مطبوع (نظیر پمپ‌ها) باشد.
