1. معايير التصميم لتوفير الطاقة لأنواع مختلفة من المباني في بلدي
يمكن أن يزيد عمر المبنى عن 50 عامًا. خاصة في الصيف، يمثل استهلاك الكهرباء لتكييف الهواء في المبنى حوالي ثلث استهلاك الكهرباء القصوى الإجمالي. إذا تمكن من تقليل استهلاك الطاقة اليومي للمبنى، فإن الفوائد التي يمكن الحصول عليها من توفير الطاقة كبيرة للغاية. نظرًا لذلك، ومن أجل تعزيز الاستخدام الفعال للطاقة دون عرقلة السلامة والصحة والراحة لبيئة العيش، تم تحديد معايير التصميم لتوفير الطاقة لأنواع مختلفة من المباني في بلدنا بوضوح.
تصميم توفير الطاقة للغلاف الخارجي للمبنى، بالإضافة إلى الإشارة إلى منطقة المناخ، يعتمد أيضًا على نوع السقف، ومعدل النقل الحراري المتوسط (Uar)، ونسبة نقل الضوء السقف (HWS)، وانعكاسية الضوء المرئي للزجاج إلى الخارج (GRc) وأربعة عناصر أخرى يجب أن تكون أقل من قيم المعيار الخاصة بها.
2. المعيار الإداري لمتوسط نقل الحرارة للجدران الخارجية والأسقف
يتعرض سقف المبنى لأشعة الشمس طوال اليوم ويمتص كمية كبيرة من حرارة الإشعاع الشمسي. ستزيد الحرارة الشمسية الممتصة من درجة حرارة السطح الخارجي للسقف. في يوم صيفي مشمس، يمكن أن تصل درجة الحرارة على السطح الخارجي للسقف عادةً بين 40 و 50 درجة مئوية. في وقت الظهيرة عندما يشرق الشمس، يمكن أن تتجاوز حتى 60 درجة مئوية.
مع فارق حرارة عالي بين السطح الداخلي والخارجي، يمكن لسقف بدون خصائص عزل جيدة أن يصبح بسهولة أكبر مصدر للحرارة في الداخل في فصل الصيف. لذلك، تقوم قواعد البناء التقنية في بلدي بتعزيز أداء العزل الحراري للسقف كمشروع رئيسي لإدارة توفير الطاقة في المباني، واستخدام متوسط نقل الحرارة للسقف (Uar) كمؤشر. تنص إحدى قواعد التقنية للمباني على أن متوسط نقل الحرارة للسقف يجب أن يكون أقل من 0.8 واط/م2.ك لكبح توصيل الحرارة الناتج عن فارق الحرارة بين السطحين الداخلي والخارجي للسقف؛ وتنص الأخرى على أن متوسط نقل الحرارة للجدار الخارجي ومتوسط نقل الحرارة للنافذة يجب أن يكونا أقل من القيمة الأساسية.
قيمة النقل الحراري (U value) وقيمة المقاومة الحرارية (R value) هما مؤشران يستخدمان لقياس أداء الحرارة لجدار أو سقف المبنى. تمثل قيمة R القدرة على جدار أو سقف المبنى على منع تمرير الحرارة. كلما زادت قيمة R لجدار أو سقف، زاد أداء العزل الحراري للجدار أو السقف؛ تمثل قيمة U كمية التوصيل الحراري بين السطحين الداخلي والخارجيين للجدار أو السقف، وهو عكس معنى قيمة R. كلما كانت قيمة U أقل، كلما كان التوصيل الحراري أقل وكان تأثير العزل للجدار أو السقف أفضل.
يمكن استخدام معامل النقل الحراري (k value) والسمك لقياس قيمة المقاومة الحرارية (R value) وقيمة النقل الحراري (U value) لمادة ما. بالنسبة لمادة بناء واحدة، يتم حساب قيمة المقاومة الحرارية (R value) كما هو موضح في الوضع التالي:
R=d/k
في
R: قيمة المقاومة الحرارية، م2.ك/و
d: سمك المادة، م
k: معامل توصيل الحرارة، واط/م.ك
عمومًا، يتكون جدار أو سقف المبنى من مزيج من المواد، ويتم حساب قيمة المقاومة الحرارية الإجمالية (قيمة Rt) كما يلي:
Rt = Ro + d1 / k1 + d2 / k2 +…dn / kn + Ri
في
Ro: المقاومة الحرارية لطبقة الهواء الرقيقة على السطح الخارجي، م2.ك/و
Ri: المقاومة الحرارية لطبقة الهواء الرقيقة على السطح الداخلي، م2.ك/و
k: معامل توصيل الحرارة للمادة المكونة، واط/م.ك
d: سمك المادة الأساسية، م
قيمة النقل الحراري (U value) لجدار أو سقف المبنى تمثل الحرارة التي تنتقل مباشرة من وحدة المساحة لجدار المبنى أو السطحين الداخلي والخارجي للسقف في فارق درجة حرارة الهواء وحدة الزمن تحت ظروف نقل حراري مستقرة. قيمته هي فقط عكس قيمة المقاومة الحرارية (قيمة Rt) للجدار أو السقف، كما هو موضح في الصيغة أدناه. كلما كانت قيمة U لمادة بناء أقل، كلما كان أداء العزل الحراري لها أفضل.
U=1/Rt
يتم استخدام هيكل السقف العازل باللوح العازل PS الشائع لتوضيح كيفية حساب قيمة Uar. من هذا المثال على الحساب، يمكننا أيضًا فهم تأثير قيمة المقاومة الحرارية (قيمة R) للمواد المختلفة على تأثير العزل للجدران والأسقف. أداء المقاومة الحرارية لمواد البناء التقليدية من الخرسانة المسلحة RC ليس جيدًا جدًا. يمكن تحقيق نتائج جيدة فقط من خلال استخدام مواد العزل الحراري لعلاج العزل الحراري. إذا كان لدى نفس المبنى هياكل سقف مختلفة، يتم حساب معدل النفاذية الحرارية المتوسط لسقفه بطريقة مزودة بالمساحة، على النحو التالي:
Uar=(Uar, 1×Ar, 1+Uar, 2×Ar, 2+…Uar, n×Ar, n)/(Ar, 1+Ar, 2+…+Ar, n)
3. معايير الإدارة لنفاذية النوافذ ونوافذ السقف
باستخدام غطاء إضاءة زجاجي على سقف القاعة الزجاجية أو الممر في المبنى يمكن زيادة سطوع الضوء وتقليل استهلاك الكهرباء للإضاءة، وهذا ذو أهمية كبيرة في توفير الطاقة في الإضاءة. ولكن من ناحية أخرى، يقوم الضوء الذي يدخل من خلال سقف الفتحة الزجاجية بإدخال حرارة الشمس الساطعة إلى الغرفة. يتم امتصاص الضوء الشمسي المدخل من قبل الأرضية ويتحول إلى إشعاع طويل الموجة. نظرًا لخصائص الزجاج، فإن الإشعاع طويل الموجة لا يخترق الزجاج بسهولة ويعود إلى الخارج. بالإضافة إلى ذلك، يكون الموقع الخاص للفتحة الزجاجية عادة نافذة زجاجية لا يمكن فتحها. إذا لم يتم تصميمها بشكل صحيح، يمكن أن تصبح هذه القاعات الزجاجية أو الممرات بسهولة حديقة زجاجية تزيد من استهلاك الكهرباء لأجهزة التكييف.
لذلك، تحدد لوائح البناء التقنية أنه عند وجود فتحة زجاجية شفافة في السقف بزاوية ارتفاع أقل من 80 درجة، ومساحتها الأفقية المشروعة (HWa) أكبر من 1.0 متر مربع، يجب أن تكون نفاذية الشمس (HWs) للفتحة الزجاجية الشفافة أقل من قيمتها المرجعية (HWsc). ومع ذلك، لا ينطبق هذا إذا كانت الجدار الخارجي للمبنى يحتوي على أكثر من نصف المساحة مكشوفة.
4. مؤشرات إدارة توفير الطاقة لأنواع مختلفة من المباني
تستخدم لوائح البناء التقنية في بلادنا ENVLOAD كمؤشر لإدارة توفير الطاقة للمباني المكتبية ومتاجر الأقسام والفنادق والمستشفيات.
5. مؤشرات تقييم توفير الطاقة اليومية للمباني الخضراء
توفر لوائح البناء التقنية فقط أحكامًا توفير الطاقة لتصميم قشرة المبنى، ولكن لا توجد أحكام ذات صلة بكفاءة الطاقة لأنظمة التكييف والإضاءة، التي تشكل النسبة الأكبر من استهلاك الكهرباء في استهلاك الطاقة اليومي للمباني. لذلك، يقوم نظام تقييم المباني الخضراء بدمج الجوانب الثلاثة لتصميم توفير الطاقة لقشرة المبنى وتصميم كفاءة أنظمة التكييف وتصميم كفاءة الإضاءة ليصبح "مؤشر توفير الطاقة اليومي".
من حيث تقييم توفير الطاقة لقشرة المبنى، فإن المعيار المؤهل لاستهلاك الطاقة لقشرة مبنى أخضر معتمد أكثر صرامة بنسبة 20% من اللوائح المتعلقة بتوفير الطاقة المحددة في قانون تقنية البناء. يتضمن تقييم توفير الطاقة لأنظمة التكييف منع التصميم الزائد للوحدات الرئيسية وتشجيع استخدام المعدات عالية الكفاءة وتقنيات توفير الطاقة لأنظمة التكييف. يمكن تقسيم أنظمة التكييف إلى ثلاثة أنواع: التكييف المركزي، ونوع النافذة، وتكييف الهواء المنفصل. بالنسبة للمباني التي تستخدم التكييف المركزي، تشمل عناصر التقييم كفاءة سعة المضيف HSC وكفاءة توفير الطاقة لنظام التكييف EAC. يمكن إعفاء المباني ذات التكييفات المنفصلة من تقييم تصميم توفير الطاقة لنظام التكييف.