نزدیک به نیمی از منابع انرژی های برگشت ناپذیر جهان مصرف شده است و قیمت سوخت های فسیلی رو به افزایش است با توجه باینکه 05% مصرف انرژی در بخش ساختمانی است، کمبود و مضیغه در بخش انرژ ی امری اجتناب ناپذیر است. ایده ساختمان های صفر انرژی در جهت تأمین نیازهای انرژی قرن 12 شکل گرفته اند. در این ساختمان ها، با استفاده هوشمندانه از تکنولوژی های تجدید پذیر، تعادل میان تولید و مصرف انرژی برقرار می گردد. گرم شدن زمین، نازک شدن لایه ی اوزون به علت استفاده از انواع آلاینده ها، افزایش آلودگی محیط زیست و انقراض گونه های زیستی، همه و همه با هم می آمیزند تا ضرورت بوم شناسی و مسائل زیست محیطی را برای آینده قابل پیش بینی گردانند. در این میان توسعه به عنوان یکی از بزرگترین عوامل تغییر محیط زیست و به تبع آن ساخت و ساز که جزء صنایع بزرگ در استخدام نیروی انسانی است باعث از بین بردن زمین های کشاورزی، فرسایش خاک و آلوده کننده محیط زیست و به مخاطره انداختن سلامتی و بهداشت مردم است و بر بحران انرژی دامن میزند. بدیهی است که زندگی، کار، تفریح، استراحت و. .. فعالیت هایی می باشند مه در فضای طراحی شده توسط معماران صورت پذیرفته و از آنجا که نقاط ضعف و قوت یک ساختمان بر زیست بوم جهان تأثیر مستقیم خواهد داشت، وظیفه ای بس حساس در این خصوص بر عهده معماران می باشد. طراحی ساختمان های صفر انرژی گامی مهم در تحقق این هدف می باشد که هم اکنون در نقاط مختلف دنیا بخصوص ایالت متحده آمریکا، کانادا و انگلستان، این نوع پروژه ها در حال انجام است.
براساس تعاریف بین المللی مفهوم انرژی صفر، صد درصد انرژی مورد نیاز پروژه توسط انرژی های تجدیدپذیر، در محل و به صورت سالانه تامین می شود. در یک جمله ساده و زیبا، یک دستور کار رادیکال برای حذف انتشار دی اکسید کربن و استفاده از سوخت های احتراق در محیط ساخته شده تنظیم شده است. بطور خلاصه می توان گفت که آنچه را که استفاده می کنید تولید کنید. با این ایده واضح، مجموعه ای از نیروها و مفاهیم قدرتمند بر روی برخی از چالش برانگیزترین مشکلات زمان ما اعمال می شود. ساختمان ها و جوامع انرژی صفر به همان اندازه انرژی تولید می کنند که در طول سال مصرف می کنند. اکثریت قابل توجهی از ساختمان های انرژی صفر به شبکه متصل هستند زمانی که ساختمان بیشتر از مصرف آن تولید می کند، مازاد تولید و زمانی که بیشتر از تولید آن استفاده می کند، مازاد برداشت گفته می شود. در پایان سال، حداقل استفاده از آن به صفر می رسد یا به طور بالقوه مثبت است. در عمل، ساختمان های انرژی صفر باید مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی نسبت به مصرف معمول کاهش دهند (60 تا 80 درصد). تولید انرژی در محل مصرف باقیمانده را جبران می کند. انرژی صفر یک مفهوم رادیکال و قدرتمند است زیرا یکی از راه حل های کلیدی برای خنثی سازی کربن و حذف استفاده از سوخت فسیلی است.
مصرف انرژی در ساختمان ها، بزرگترین سهم را در ردپای کربن دارد. اگر تمام ساختمان های فعلی به گونه ای مقاوم سازی شوند که انرژی صفر داشته باشند و تمام ساختمان های جدید با استاندارد صفر ساخته شوند، ردپای کربن جمعی جامعه تا این میزان کاهش می یابد. حفاظت از افرادی که بیشتر تحت تاثیر تغییرات آب و هوایی و اسیدی شدن اقیانوس ها قرار گرفته اند، یک امر اخلاقی ضروری است. در واقع یکی از محرک های اصلی ادامه مصرف و تمرکز بر منابع انرژی تجدیدناپذیر و تخریب بیابان محلی در قالب اثرات استخراج را از بین می برد. در چارچوب تفکر زندگی آینده در مورد توسعه انسانی و زندگی در هماهنگی ترمیمی با زمین، ایده انرژی صفر به عنوان یک دروازه و اصل است. انرژی در تمام اشکال آن جزء کلیدی زندگی است. یکی از محافظه کارانه ترین ارزش ها این است که به گونه ای زندگی کنید که از آنچه دارید فراتر نرود. در ساختمان ها و جوامع، در نظر داشتن ایده انرژی صفر، با هر وات صرفه جویی، میزان مصرف منابع تجدیدناپذیر و نیز آلودگی های ناشی از استفاده از آن ها را کاهش می دهند. این ساختمان ها نه تنها در تعامل با زمین، بلکه در تقاضاهای اساسی بلندمدت هزینه های عملیاتی نیز انعطاف پذیر هستند و اساساً یک بستر مالی محافظه کارانه برای زندگی فراهم می کنند. انرژی صفر یک مفهوم بسیار متقاعد کننده برای عموم مردم است که نیازهای اصلی کاهش چشمگیر انرژی و تولید انرژی تجدیدپذیر را در یک ایده ساده و قابل درک متبلور می کند. در حالی که هیجان انگیز کردن یک فرد معمولی در مورد دنیای گاه محرمانه بهره وری انرژی می تواند بسیار چالش برانگیز باشد، انرژی صفر توانایی اثبات شده ای برای الهام بخشیدن و مشارکت دادن مردم دارد. انرژی صفر روحیه می تواند انجام دهد که ترکیبی از بهترین فناوری و طراحی کاربردی و جهش های بزرگ به جلو است. همچنین پاسخی در دسترس و الهام بخش به افرادی است که بدلیل احساس ناامیدی در مورد مصرف انرژی بیشتر و مشکلات آب و هوایی در محاصره هستند.
مفهوم ساختمان های انرژی صفر بیش از 20 سال قدمت دارد و تغییر پارادایم از ساختمان ها به عنوان مصرف کنندگان انرژی به ساختمان ها به عنوان تولیدکننده انرژی در حال انجام است. ساختمان های عادی زمین و منابع مادی را مصرف می کنند و اثرات زیست محیطی بر جای میگذارند. در حالی که ساختمان های صفر انرژی انرژی تولید می کنند و از نظر محیطی پاسخگو و احیاکننده هستند. در این ساختمان ها، هدف مورد نظر خود را بدون تأثیرات منفی زیست محیطی برآورده کند و شاید تأثیر زیست محیطی مثبتی داشته باشد، قانع کننده است. بهره وری انرژی ریشه در این مفهوم دارد که استفاده از منابع انرژی برای تامین انرژی ساختمان ها، اثرات منفی زیست محیطی دارد. تامین انرژی برای مدت طولانی علاوه بر اثرات زیست محیطی، موجب کاهش کیفیت آب و هوا، انتشار جیوه و گوگرد، تشعشعات هسته ای و تولید زباله، تخریب زیستگاه، و اخیراً انتشار کربن شده است. هدف اولیه برای جلوگیری از این بحران زیست محیطی این است که اگر انرژی کمتری مصرف شود و اثرات زیست محیطی ناشی از عملیات ساختمان می تواند کاهش یابد. اگر مصرف برق بلادرنگ ساختمان ها با تولید انرژی های تجدیدپذیر همسو شود، انرژی های تجدیدپذیر بیشتری به شبکه اضافه می شود. یک هدف کلیدی برای ساختمان های انرژی صفر وجود دارد و آن هم استفاده کامل و همیشگی از انرژی های تجدیدپذیر می باشد. این هدف فراتر از تعاریف انرژی صفر فعلی است که بر تعادل سالانه عرضه انرژی تجدیدپذیر و تقاضای انرژی تمرکز دارد و از شبکه برای ذخیره تولید مازاد برای جبران ساعت های بدون تولید انرژی تجدیدپذیر کافی در محل استفاده می کند.
مصرف انرژی ساختمان های انرژی صفر را می توان بطور مستقل از منبع شبکه انرژی و بصورت محلی تامین کرد. اصل طراحی صفر بر روی راحتی درخواستی ساکنان ساختمان قرار دارد؛ به طور کلی، هرچه قرار گرفتن در معرض عناصر شدیدتر باشد، انرژی بیشتری برای دستیابی به یک محیط راحت برای استفاده انسان مورد نیاز است. علت دیگری که اصل مصرف انرژی صفر مورد توجه قرار گرفته، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. استفاده از ساختمان های سنتی 40 درصد از کل انرژی فسیلی در ایالات متحده و کشورهای اروپایی را مصرف می کند. بطورکلی، انرژی زیادی در ساخت یک ساختمان جدید مصرف می شود که می تواند صرفه جویی در انرژی عملیاتی را در طول عمر مفید آن کاهش دهد. با این وجود، متاسفانه به طرز شگفت انگیزی، خانه ها در بسیاری از نقاط جهان هنوز هم به همان شکل ستنی ساخته می شوند. انگار هنوز به جای خودروهای برقی با خودروهای پر مصرف قدیمی سوخت فسیلی رانندگی می کنیم یا به جای رایانه از ماشین های تحریر مکانیکی استفاده می کنیم. انرژی صفر توانایی اثبات شده ای برای الهام بخشیدن و مشارکت دادن مردم دارد. یکی از مؤلفه های کلیدی نوآوری برای دستیابی به عملکرد انرژی صفر، حرکت عمیق به سمت طراحی با طبیعت، قوانین فیزیک و بیومیمتیک است. ساختمان های با انرژی صفر از نوسانات دمایی روزانه و انرژی حرارتی ذخیره شده طبیعی در دسترس بهره می برند و آنچه را که برای خدمت به ساختمان نیاز است، می گیرند و حفظ می کنند. هدیه خورشید، که تمام حیات از آن سرچشمه می گیرد، بطور کامل از طریق نور روز، گرما، باد و فوتون ها پذیرفته شده است. بسیاری از فن آوری های کلیدی مورد استفاده در ساختمان های با انرژی صفر به پدیده های طبیعی مانند خنک کننده تبخیری، اثر پشته، قانون گاز ایده آل و تغییرات فاز گاز، مایع، جامد پاسخ می دهند.
به طور معمول، احتراق مربوط به ساختمان شامل گاز طبیعی است که گاز دی اکسید کربن را به جو و اقیانوس ها اضافه می کند. استفاده گسترده از زیست توده چوبی، مواد حیاتی را از چرخه های طبیعی حذف می کند و در بسیاری از موارد با سرعت بخشیدن به انتشار آهسته تر گاز دی اکسید کربن از طریق پوسیدگی، تغییرات آب و هوایی را تسریع می کند. ذخایر بیوگاز می تواند گذرا باشد و به راحتی به گاز طبیعی تبدیل شود. بسته به نوع احتراق، تأثیرات کیفیت هوای محلی می تواند قابل توجه باشد. در حالی که مشخص شده است که بیشتر ساختمان های با انرژی صفر زیر مجموعه شبکه ای هستند که به شبکه انرژی بزرگ تری وابسته است که نیروگاه های گاز طبیعی و زغال سنگ در حال حاضر نقش مهمی در آن ایفا می کنند. هدف نهایی موسسه یک شبکه انرژی کاملاً تجدیدپذیر است. شامل حذف کامل احتراق، به ویژه سوخت های فسیلی است. در ساختمان های انرژی صفر از طریق بکارگیری تکنولوژی های تجدید پذیر، میان مصرف و تولید انرژی تعادل برقرار می گردد. این ساختمان ها به بیانی هنرمندانه، اصول طراحی انرژی تجدید پذیر ترکیب نموده نیازهای انرژی ساکنان را برطرف می نمایند. می توان گفت ساختمان های صفر انرژی، دو جهت گیری مشخص دارند:
- نیاز (تقاضا) انرژی را کاهش می دهند.
- از منابع قابل بازگشت، انرژی تولید می کنند. در تعاریف مرتبط با ساختمان های صفر انرژی، باید به نکات زیر توجه نمود:
البته باید توجه داشت که مفهوم ساختمان صفر انرژی به معنای مصرف انرژی صفر نیست و مستقل از وسایل رفاهی نیستند. از سوی دیگر هم باید اشاره کرد که کاربرد این ساختمان ها به معنای جیره بندی انرژی نیست و همچنین انرژی در این ساختمان ها، انرژی نامتناهی نیست و ذکر این نکته ضروری است که لحاظ ظاهر هیچگونه تفاوتی با ساختمان معمولی ندارد. از جمله مزایای ساختمان های صفر انرژی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سازگار با طبیعت
- تعادل میزان مصرف انرژی با ظرفیت تولید انرژی
- استفاده حداکثری از Passive Energy
- کاهش تقاضای انرژی
- حذف سیستم های زائد مصرف کننده انرژی
- کاهش چشمگیر تخریب زیست محیطی
- مصرف و وابستگی به سوخت فسیلی صفر
- 100 % استفاده از انرژی های تجدید پذیر
- گرمایش صفر ساختمان ها
- کاهش 11%مصرف آب آشامیدنی
- استفاده از سیستم تهویه بدون وسایل مکانیکی
- استفاده بهینه از ضایعات چوبی و تولید زیست سوخت
- نگهداری آسان
انقلاب انرژی صفر
شاید مزایای ساختمان های با انرژی صفر بدیهی باشد، اما حقیقت اصلی این است که هوس بازی مصرف کنونی انرژی را تهدید می کند. استفاده از منابع انرژی تجدیدناپذیر مطمئناً سیاره و تنوع زیستی و نیز سلامت خودمان را تهدید می کند. در مجموع، این تأثیرات منجر به بی ثباتی بالقوه قابل توجهی می شود و در مورد اسیدی شدن اقیانوس، امکان قطعی زنجیره عمیق تر حیات که از اقیانوس های ما سرچشمه می گیرد، بیشتر است. هر دوره ای تهدیدات عمده ای برای ثبات تمدن داشته است، از جمله:
- اپیدمی ها
- تهاجم خارجی
- جنگ های مذهبی
- جنگ منابع
- قتل عام
- خشکسالی
- جنگ هسته ای و زمستان
برخی از این تهدیدها در آن زمان به خوبی درک شده بودند و جوامع به بهترین شکل ممکن پاسخ دادند. در مواقع دیگر تهدیدها شناسایی و درک نشدند. نسل قبلی شاید با تهدید وجودی ترین تهدیدی که بشر می شناسد – تهدید جنگ هسته ای و زمستان مواجه شد؛ اگرچه خطر کاهش یافته است اما همچنان ادامه دارد. این تهدید بسیار چالش برانگیز بود و راه حل آن بسیار نامشخص بود. یکی از مؤلفه های کلیدی نوآوری برای دستیابی به عملکرد انرژی صفر، حرکت عمیق به سمت طراحی با طبیعت، قوانین فیزیک و بیومیمتیک است. پیشرفت سریع فناوری و کاهش قیمت نورپردازی LED، وسایل نقلیه الکتریکی و پانل های فتوولتائیک چند نمونه کلیدی هستند. می توان آن را بخشید که احساس کند در حال تماشای تئاتر است که بداند آیا نیروهای خیر یا بد پیروز خواهند شد.
تکنولوژی های ساختمان صفر انرژی:
ساختمانهای با انرژی صفر از تکنولوژی های تجدید پذیر جهت کاهش استفاده از انرژی بهره می گیرند و نوع استفاده از این نوع تکنولوژی ها بستگی به نوع ساختمان دارد و از پیش تعیین شده نیست. ذکر این نکته ضروری است که این ساختمان ها از ترکیب تکنولوژی های مختلف بهره می برند و متکی بر یک نوع خاص از آنها نمی باشند. تکنولوژی های مطرح در ساختمان های انرژی صفر به شرح زیر می باشد:
- فوتوولتائیک که در دو نوع کریستالین و آمورف قابلیت استفاده دارند.
- انرژی باد
- زیست سوخت
- گرمایش خورشیدی که به دو صورت تخت و لوله ای انجام پذیر است.
- استفاده از سامانه های ایستای خورشیدی که متداولترین آنها گلخانه خورشیدی است.
