חוק ראשון: Thermodynamics עיצוב בנייה בר קיימא

תוך שימת החוק הראשון של התרמודינמיקה לתוך עיצוב בנייה בר קיימא מייצגת גישה בסיסית לקידוד שימוש באנרגיה ושיפור יעילות הבנייה הכוללת.החוק הראשון של התרמודינמיות הוא ניסוח חוק שימור האנרגיה בהקשר של תהליכים תרמודינמיים, וכאשר החלים על עיצוב אדריכלי, עיקרון זה מספק מסגרת מדעית ליצירת מבנים אחראי סביבתית הממזערים את האנרגיה תוך כדי למקסם את הנוחות והביצועים של הדיירים.

הבנת החוק הזה חיונית לפיתוח טכנולוגיות בר קיימא ומערכות יעילות אנרגיה, שכן הוא מסייע לחזות כיצד אנרגיה מתנהגת בסביבה סגורה ופתוחה. עבור אדריכלים, מהנדסים ומעצבי בניין, עיקרון בסיסי זה משמש כבסיס לקבלת החלטות מושכלות על חומרים, מערכות ואסטרטגיות עיצוב שישפיעו על צריכת האנרגיה של הבניין לאורך כל מחזור החיים שלה.

הבנת החוק הראשון של התרמודינמיקה

החוק הראשון של התרמודינמיקה נחשב בדרך כלל לפחות הדורש לתפוס, שכן הוא הרחבה של חוק שימור האנרגיה, כלומר, אנרגיה לא יכולה להיווצר ולא נהרס.

עקרון שימור האנרגיה

אנרגיה לא יכולה להיווצר או להיחרב, אבל היא יכולה להשתנות מצורה אחת לאחרת.בהקשר של מבנים, משמעות הדבר היא שכל האנרגיה שנכנסת למבנה חייבת להיות אחראית – בין אם היא מאוחסנת, מועברת למקום אחר, או מומרת לצורות שונות כגון חום, אור או עבודה מכנית.

השינוי באנרגיה פנימית של מערכת שווה את החום המוסף למערכת מינוס העבודה שנעשתה על ידי המערכת על סביבתה.מערכת יחסים זו היא קריטית להבנת האופן שבו מבנים מתקשרים עם הסביבה שלהם וכיצד אנרגיה זורם דרך מערכות בנייה שונות.

מערכת העברת חום ומערכת התרמודינמיקה

בתרמודינמיקה, חום הוא לא רק תחושה - הוא אנרגיה במעבר בגלל טמפרטורות ⁇ .זה זורם באופן ספונטני מאזורים חמים יותר כדי קרירים עד שאיזון תרמי מגיע. נטייה טבעית זו מניעה הרבה של צריכת האנרגיה בבנייני, כמו חימום ומערכות קירור לעבוד כדי למנוע את זרימת החום הטבעית הזו כדי לשמור על תנאים פנימיים נוחים.

עבור כל מערכת, העברת אנרגיה קשורה במעבר המוני מעבר הגבול, עבודה חיצונית, או העברת חום מעבר לגבול. אלה מייצרים שינוי של אנרגיה מאוחסן בתוך נפח הבקרה.בבניינים, המעטפה פועלת כגבול בקרה זה, אמצעי תקשורת בין סביבות פנימיות וחיצוניות.

פיתוח היסטורי וקרן מדעית

הניסויים של ג'ול ב-1840, שהקימה את המקבילה המכנית של חום, היו מרכזיים.הם הוכיחו כי ניתן להמיר עבודה מכנית לחום, תוך חיזוק הרעיון כי אנרגיה נשמרת על פני צורות שונות. פריצת דרך היסטורית זו הניחה את היסודות לניתוח תרמודינמיקה מודרני במערכות בנייה.

האבולוציה של התיאוריות הקודמות להבנה הנוכחית שלנו אפשרה למהנדסים ולאדריכלים לעצב מבנים בעלי יעילות חסרת תקדים.בהנדסת מכונות, מנועים, תשתיות על ידי הבטחת שאנרגיות קלט ופלט ניתנות לדיוק קפדני.

עיצוב Envelope

בידוד המבנה הוא אחד האלמנטים הקריטיים ביותר בהשגת אנרגיה יעילה, נוחה, ו Sustainable מבנים. Acting כמו המחסום בין סביבות מקורה וחיצוניות, המעטפה - מתפעל קירות, גגות, רצפות, חלונות ודלתות - שולט זרימת חום, חדירה אוויר, לחות.

Insulation ו-Hick Flow Control

בידוד יעיל ומבנה אוויריאט ממזערים העברת חום לא רצויה, החל ישירות את העקרונות של החוק הראשון של התרמודינמיקה. בידוד תרמי תקין של המעטפה הבניין מקטין את רווח החום בקיץ ואובדן חום בחורף, צמצום הביקוש לאנרגיה עבור מערכות חימום וקירור ושיפור רווחה של הדיירים.

ההתנגדות הארסית (R-Value) מודדת את היכולת של החומר להתנגד לזרימת חום.כל אחד מהגורמים הללו תורם לצורה שבה מבנה שומר על אוויר מותנה, צמצום ההסתמכות על מערכות HVAC והורדת עלויות תפעוליות.על ידי שליטה על זרימת חום דרך המעטפה הבניין, מעצבים יכולים לשמור על טמפרטורות פנימיות נוחות עם צריכת אנרגיה פחות משמעותית.

בניית Envelope Components and Energy Performance

המעטפה של בניין היא המחסום בין סביבות פנימיות וחיצוניות, המשפיע על רגולציה טמפרטורה, בקרת לחות וביצועים הכוללים.רכיביה חייבים לעבוד יחד כדי ליצור מרחב נוח, זול ובעל ערך.

מרכיבים מרכזיים של מעטפה של בניין יעילה באנרגיה כוללים:

• (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ (ב"ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ניהול חובה: 1FLT מגן על שלמות מבנית ומונע עובש
• (ב) חומרים רבי-ויל: 1 (ב) 1 (הופנה מהדף ⁇ )

חומרים מתקדמים וטכנולוגיות

בידוד פוליסו מספק אחד ערכי R הגבוהים ביותר עבור אינץ ', מה שהופך אותו בחירה אופטימלית עבור מעטפה בניין יעילה אנרגיה.מבנה סגור שלה מפחית העברת חום תוך מתן התנגדות אש והגנה לחות, מה שהופך אותו פתרון יציב, ביצועים גבוהים.

Air הוא עוד אלמנט טבעי המשמש בידוד במעטפת הבניין בשל מוליכות תרמית נמוכה מאוד של בערך 0.025W / (m/K) בידוד האוויר נעשה שימוש על ידי תכנון פער אוויר לתוך חלל קיר כדי לשפר את ביצועי בידוד תרמי.זה מדגים כיצד הבנה התכונות התרמודיות של חומרים מאפשרת למעצבים לבצע בחירות מושכלות.

מערכות בידוד דינמיות

בידוד דינמי הוא גישה מבטיחה המאפשרת קצב העברת החום דרך המעטפות הבנייה להשתנות באופן מבוקר לאורך זמן.מערכות מתקדמות אלה להגיב לשינוי תנאי הסביבה, אופטימיזציה של ביצועי אנרגיה לאורך עונות וזמנים שונים של היום.

החיסכון באנרגיה המשויך יכול להגיע ליותר מ-40% בהשוואה לבניית המעטפות עם חלופה ב בידוד סטטי. שיפור משמעותי זה מדגים את הפוטנציאל של יישום עקרונות תרמודינמיקה בדרכים חדשניות לשיפור ביצועי הבנייה.

איזון אנרגיה ומערכות אינטגרציה

תכנון מערכות בנייה משולבות דורש הבנה מקיפה של קלטות אנרגיה, פלטים וטרנספורמציות.אם אתה לומד מנועי, מקררים, חילוף החומרים הביולוגיים, או אפילו מערכת האקלים, חוק זה מספק מסגרת כדי לחזות כיצד זרימת אנרגיה ושינויים.

HVAC Systems ו- Thermodynamic Efficiency

מערכות ההיגוי, ומיזוג אוויר (HVAC) מייעלות את השימוש באנרגיה תוך שמירה על נוחות.מערכות אלה מייצגות את אחד ממשתמשי האנרגיה הגדולים ביותר בבניינים, מה שהופך את העיצוב היעיל שלהם קריטי לביצועי בנייה הכוללים.

החוק הראשון של התרמודינמיות עוזר לנו לחשוב על חום כפי שהוא נכנס ומשאיר מערכת.זה דוחף אותנו מהחשיבה שאנו מוסיפים "קר" לבניינים.אנחנו למעשה מסירים חום מהסביבות הללו ומוסיף אותו אל המערכות שאנו מתקינים ומתחזקים.שינוי מושגי זה חיוני להבנת האופן שבו מערכות קירור מתפקדות למעשה.

מערכת A / C evaporator סליל הוא דוגמה מצוינת של איפה אנחנו רואים את החוק הראשון של תרמודינמיקה בפעולה.הקרר נכנס סליל כמו נוזל, אוויר חם עובר על זה סליל.הקרר סופג חום ומסיר אותו מהאוויר, מעלה את הטמפרטורה של קירור לנקודת הרתיחה בתהליך.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

החוק הראשון של התרמודינמיקה הוא חיוני לתכנון מערכות אנרגיה מתחדשות, כגון פאנלים סולאריים וטורפות רוח. על ידי הערכת איך אנרגיה נלכדה ומומרת ממקורות טבעיים, מדענים ומהנדסים יכולים לשפר את היעילות והיעילות של טכנולוגיות אלה.

כאשר משלבים מערכות אנרגיה מתחדשות לבניינים, מעצבים חייבים לקחת בחשבון את כל זרימת האנרגיה כדי להבטיח ביצועים אופטימליים.מערכות תרמיות סולריות, לוחות פוטו-וולטאיים, משאבות חום גיאותרמית פועלות על פי עקרונות תרמודינמיקה, המרת אנרגיה מצורה אחת לאחרת, תוך שמירה על חוקי שימור.

פיתוח אנרגיה

עבור כל מערכת תרמודינמית, הבנת קלט אנרגיה, פלט וטרנספורמציה היא המפתח לחיזוי ביצועים ויעילות.החוק הראשון מאפשר חישוב של פלט עבודה או אובדן חום, אשר מודיע שיפורים עיצוב ופתרון בעיות.

מודלים של אנרגיה מקיף מאפשר למעצבים:

• תחזית דפוסי צריכת האנרגיה השנתית
• זיהוי הזדמנויות לשיפור יעילות
• מערכת אופטימיזציה sizing ותצורה
• להעריך את העלות של אסטרטגיות עיצוב שונות
• להבטיח עמידה בקודי אנרגיה וסטנדרטים

עיצוב סולארי עוברי והמיסה הירומית

עיצוב סולארי עוברי מייצג את אחת היישומים האלגנטיים ביותר של עקרונות תרמודינמיקה באדריכלות, רתום זרמי אנרגיה טבעיים כדי להפחית עומסי חימום וקירור מכניים.

סולרי חום מקבל ניהול

הבנת כיצד קרינה השמש נכנסת ועוברת דרך בניין מאפשר למעצבים למקסם את רווח החום המועיל בחורף תוך צמצום רווח לא רצוי בקיץ.זה דורש שיקול זהיר של אוריינטציה בנייה, מיקום חלון, מכשירי גילוח, ותכונות זוהרות.

חלונות צפופים בדרום בחצי הכדור הצפוני (או צפופים צפונה ב-Hmisphere הדרומי) יכולים ללכוד אנרגיה סולארית משמעותית בחודשי החורף כאשר זווית השמש נמוכה.

Massal ו-Acrem Energy Storage

חומרי מסה חמים כמו בטון, לבנים, אבן ומים יש יכולת חום גבוהה, המאפשר להם לספוג, לאחסן, לאט לשחרר אנרגיה תרמית. הנכס הזה עוזר תנודות טמפרטורה בתוך בינונית על ידי סופג חום עודף במהלך תקופות חמות ושחרורו כאשר הטמפרטורה יורדת.

יעילות המסה התרמית תלויה במספר גורמים:

• (ב) קיבולת חום ספציפית:0) קיבולת חום ספציפית, צפיפות ו מוליכות תרמית
• (ב) חשיפה לאזורים:0) ,51, שטח חשוף גדול יותר, מגביר את החלפת החום
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) תנאים:0) תנאי אקלים: 1FLT:1 טמפרטורה יומית נדנדה וריאציות עונתיות
• (ב) אסטרטגיות של תפוצה:0) ,Ventilation: FLT:1 Night קירור לפריצת חום מאוחסן

כאשר משולבים כראוי עם עיצוב סולארי פסיבי, מסה תרמית יכול להפחית באופן משמעותי עומסי חימום וקירור.האנרגיה המאוחסנים במסה תרמית מייצגת יישום מעשי של החוק הראשון - אנרגיה נספגת במהלך היום נשמרת בתוך החומר ושוחרר מאוחר יותר, במקום ללכת לאיבוד לסביבה.

תנודות טבעית והעברות חום

אסטרטגיות של אוורור טבעי ממינוף עקרונות תרמודינמיקה לנוע אוויר באמצעות מבנים ללא סיוע מכני אוויר חם עולה עקב צפיפות נמוכה שלה, יצירת ventilation אפקט ערימה מבנים עם פירים אנכיים או פתחים להציב אסטרטגית בגבהים שונים.

המצאת קרוס משתמשת בהבדלים בלחץ שנוצר על ידי הרוח כדי להניע את התנועה האווירית דרך מבנים.על ידי הבנת מנגנוני העברת חום טבעיים אלה, מעצבים יכולים להפחית את ההסתמכות על מערכות אוורור מכני, הורדת צריכת האנרגיה תוך שמירה על איכות האוויר הפנימית.

מערכות בנייה וציוד אנרגיה

מעבר לטכניקה הבניין ואסטרטגיות פסיביות, הבחירה והשילוב של מערכות מכניות וחשמליות ממלא תפקיד מכריע בביצועי אנרגיה בבנייה.

ציוד HVAC

מערכות היסוס, האוורור והמיזוג אוויריים (HVAC) מסתמכות רבות על החוק הראשון של התרמודינמיקה.הבנת כיצד אנרגיה זורם דרך המערכות הללו מאפשרת למהנדסים ליצור עיצובים יעילים יותר, אשר חוסכים אנרגיה תוך מתן נוחות במבנים.

ציוד HVAC מודרני בעל יעילות גבוהה כולל:

• (FLT:0) מערכות זרימה קירור (VRF): FLT:1 התאמת זרימה קירור המבוססת על ביקוש בפועל
• (ב) ויקרא י"א: "ה', ויקרא י"א, ויקרא י"א, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד, ויקרא י"ד).
• (ב) לכידת חום מאוויר ממצה כדי לקבל תנאים חדשים
• (ב) ,0) חימום וקירור: FLT:1 ישירות חום או משטחים קרירים במקום אוויר
• (ב) ,0) מערכות אחרות: 1FLT:1 טמפרטורות קרקע יציבות להתחממות וקירור

כל אחת מהטכנולוגיות הללו מדגימה את יעילות התרמודינמיקה על ידי צמצום הטרנספורמציות וההפסדים של אנרגיה והפסדים. משאבות חום, למשל, יכולה להעביר שלוש עד ארבע יחידות של אנרגיית חום לכל יחידה של אנרגיה חשמלית הנצרכים, המייצגת יישום יעיל מאוד של עקרונות תרמודינמיקה.

תאורה ומערכות חשמל

תאורה מייצגת חלק משמעותי של צריכת אנרגיה בבניית, במיוחד בבניינים מסחריים.המעבר מ incandescent ועד תאורה LED מדגים שיפורים מתקדמים בהמירת אנרגיה חשמלית לאור גלוי תוך צמצום חום הפסולת.

תאורה LED פועל ביעילות גבוהה יותר מאשר טכנולוגיות מסורתיות, המרת אחוז גדול יותר של אנרגיה חשמלית קלט לתוך אור ולא חום.זה לא רק מפחית צריכת תאורה ישירה אנרגיה אבל גם להפחית עומסי קירור, כמו פחות חום פסולת יש להסיר מהחללים מותנים.

אסטרטגיות תאורה יום עוד יותר להפחית את צרכי התאורה החשמלית על ידי רתום אור טבעי מדפים אור, חלונות צלולים, אורכי שמים, צינורות אור יכול להביא אור יום עמוק לתוך מבנים פנימיים, צמצום דרישות תאורה מלאכותיות בשעות היום.

מערכות חימום מים

חימום מים מייצג שימוש נוסף באנרגיה משמעותית במבנים.עקרונות התרמודינמיקה להנחות את העיצוב של מערכות חימום מים יעילות:

• (ב) ,0) מחממת מים: לכידת אנרגיה תרמית סולארית למים חמים ישירות
• (ב) ויקרא י"א): "החלל ממאכלים" (במדבר כ"ד)
• (ב) ,0) מחממת מים:
• (ב) ,0) מחממת מים ללא מים: FLT:1 ,לבטל את ההפסדים של מים חמים מאוחסנים
• (ב) ,0) מערכות שחזור הית': 1FLT: 1 לתפוס חום פסולת מניקוז מים או מקורות אחרים

כל גישה מצמצם את בזבוז האנרגיה על ידי צמצום כמות האנרגיה הראשונית הנדרשת או שחזור אנרגיה שאחרת יאבד.

בניית אנרגיה מודלים וסימפוציה

כלים חישוביים מתקדמים מאפשרים למעצבים לעצב ולדמיין ביצועי אנרגיה לפני בנייה, המאפשרים אופטימיזציה של החלטות עיצוב בהתבסס על ניתוח תרמודינמיקה.

אנרגיה מודל תוכנה וכלים

בניית תוכנה לייצור אנרגיה חלת חישובים תרמודינמיים כדי לחזות כיצד מבנים יבצעו בתנאים שונים.כלים אלה מדמיינים העברת חום באמצעות מעטפות בנייה, פעולת מערכת HVAC, עומסי תאורה, דפוסי דיקור ותנאי מזג אוויר כדי ליצור תחזיות צריכת אנרגיה מקיפה.

פלטפורמות דוגמנות אנרגיה פופולריות כוללות:

• אנרגיה פלוס ו-OpenStudio
• שאלות ותשובות 2
• בסביבה וירטואלית
• עיצוב
• TRACE 3D Plus

כלים אלה מאפשרים למעצבים להשוות חלופות עיצוב שונות, להעריך את העלות של אמצעי יעילות, וייעל ביצועים לבניית כדי לעמוד במטרות אנרגיה או דרישות הסמכה.

ניתוח פרמטר ואופטימיזציה

ניתוח Parametric כרוך שינוי שיטתי של הפרמטרים עיצוב כדי להבין את ההשפעה שלהם על ביצועי אנרגיה.על ידי הפעלת סימולציות מרובות עם שילובים שונים של רמות בידוד, תכונות חלון, מערכות HVAC, ומשתנים אחרים, מעצבים יכולים לזהות תצורה אופטימלית המפחיתה צריכת אנרגיה תוך עמידה בדרישות הפרויקט האחרות.

גישה זו מתייחסת ישירות לעקרונות תרמודינמיקה על ידי קביעת השינויים במאפיינים של בנייה משפיעים על זרימת האנרגיה והטרנספורמציות לאורך כל מערכת הבנייה.

אימות ו-Celbration

מודלים אנרגיה חייבים להיות מאומתים נגד נתוני ביצועי בנייה בפועל כדי להבטיח דיוק.מודלים קלברידים שתואמים באופן הדוק את צריכת האנרגיה נמדדת מספקים אמון בתחזיות ומאפשרים אופטימיזציה מתמשכת של פעולות בנייה.

תהליך ה calibration כולל השוואת תחזיות מודל עם חשבונות שירות, נתונים מסולקים וביצועי מערכת מעקב, ולאחר מכן התאמת קלטי מודל לשיפור ההסכם.תהליך זה הוא מבטיח כי חישובים תרמודינמיים מייצגים באופן מדויק את התנהגות הבנייה של העולם האמיתי.

חומרים בר קיימא ואנרגיה Emboated

בעוד אנרגיה מבצעית שולטת בבניית צריכת האנרגיה על מחזור חיי הבניין, אנרגיה מגולמת בחומרים ובבניה מייצגת גם שיקול משמעותי מנקודת מבט תרמודינמית.

ניתוח אנרגיה מחזור חיים

עידוד יעילות אנרגיה ואימוץ שיטות בר קיימא, כגון בידוד תרמי אופטימיזציה, אסטרטגיות קריטיות להפחית צריכת אנרגיה פליטות CO2. בידוד הרחם הוא אסטרטגיה יעילה ויעילה לסביבה כדי לייעל את יעילות האנרגיה, צמצום צריכת החשמל ופליטות עד 50% במבנים למגורים ומסחריים.

ניתוח אנרגיה מחזור חיים מהווה את כל האנרגיה הנצרכים לאורך כל חיי הבניין, כולל:

• חומרי גלם ועיבוד
• ייצור ומרקם
• תחבורה לאתר הבנייה
• בנייה ומתקנים
• שימוש באנרגיה
• תחזוקה והחלפת
• הרס וסילוק חיים או מחזור חיים

גישה מקיפה זו מבטיחה כי חיסכון באנרגיה במהלך פעולת הבנייה אינו מסתכם באנרגיה מגובשת מוגזמת בחומרים ובבניה.

חומרים לא-אמינו-אנרגיה

מחקר זה בוחן את הפוטנציאל של ביושר במבוק, זבוב אפר, וזייף כחומרי בידוד בר קיימא עבור מעטפות בנייה. חומרים טבעיים ומחזרים לעתים קרובות יש אנרגיה מופחתת מעודפת חלופות מעובדות מאוד.

דוגמאות לחומרים בעלי אנרגיה נמוכה כוללות:

• טיםבר ומוצרים מעץ ממונדסים מערערות מנוהלות
• מוצרי פסולת חקלאיים אחרים
• פלדה ואלומיניום
• עף ומלט
• בידוד של נייר ממוחזר
• סיבים טבעיים ממצמץ של צמר כבשים, קנבוס או כותנה

בחירת חומרים עם אנרגיה ממותקת נמוכה יותר מפחיתה את ההשקעה הכוללת של האנרגיה הנדרשת כדי ליצור את הבניין, היישר עם עקרונות יעילות תרמודינמית.

יציבות וארוכותיות

חומרים קלים הדורשים פחות תחליף תכוף להפחית את צריכת האנרגיה של מחזור החיים על ידי הבהרת אנרגיה מגולמת על פני חיי שירות ארוכים יותר.שיקול זה מחבר את יעילות תרמודינמית עם ברירה חומרית ועיצוב בנייה עבור תוחלת חיים.

אסטרטגיות עיצוב אקלים-תגובה

יישום יעיל של עקרונות תרמודינמיקה דורש הבנה של תנאי אקלים מקומיים ועיצוב מבנים להגיב כראוי בהקשר הסביבתי הספציפי שלהם.

אקלים חם ויומיומי

באקלים חם ולח, סדרי עדיפויות עיצוב כוללים:

• מיני חימום סולארי רווח דרך משטחים מתפתלים ומשקף
• מקסימה של אוורור טבעי כדי להסיר חום עודף ולחות
• שימוש בחומרים בצבע בהיר, משקף
• בניית מבנים לקידום זרימת האוויר
• שילוב חללי חיים בחוץ ומרפסות מכוסים
• בחירת חומרים עמידים לחות ופרטיות

אסטרטגיות אלה פועלות עם תהליכים תרמודינמיקה טבעיים ולא להילחם נגדם, צמצום האנרגיה הנדרשת כדי לשמור על תנאים פנימיים נוחים.

אקלים חם ויבש

אקלים חם ויבש נהנים מאסטרטגיות שונות:

• מסה תרמית גבוהה עד בינונית טמפרטורה יומית נדנדה
• קירור אובססיבי באמצעות תכונות מים או מגדלי קירור
• אוורור לילה לטיהור חום מאוחסן מפני מסה תרמית
• מבנה קומפקטי למזער את החשיפה של שטח הפנים
• בתי מלון ו-Sled Out Spacespaces
• משטחים חיצוניים בצבע אור כדי לשקף קרינה סולארית

הטמפרטורה הגדולה של האקלים נוטה אופיינית לאקלים עריד להפוך את המסה תרמית יעילה במיוחד, כמו אוויר קריר בלילה יכול לשחרר חום מאוחסן במהלך היום.

אקלים קר

עיצוב אקלים קר מדגיש את שימור החום:

• רמות גבוהות של בידוד מתמשך לאורך המעטפה
• בנייה אווירית למניעת אובדן חום חדירה
• חלונות משולשים עם ציפויים נמוכים
• מבנה קומפקטי למזער את יחס פני השטח לנפח
• דרום-הופנה ללכידת רווח חום סולארי
• ו-Virlocks at Values
• שיקום חום אוורור למזער אובדן חום

אסטרטגיות אלה מקטנות אובדן חום מבית הבניין לסביבה החיצונית הקרה, צמצום דרישות האנרגיה חימום.

אקלים מעורב ואקלים

אקלים טמפראט עם שתי עונות חימום וקירור דורש אסטרטגיות מאוזנות אשר מבצעים היטב את השנה:

• רמות בידוד בינוניות המתאימות לשתי עונות
• חלונות מכופים לאוורור טבעי במהלך מזג אוויר מתון
• צמחייה בלתי צפויה לשחיקה עונתית
• התפלגות בוהקת של איזון כדי להתאים את הזרקור ללא רווח חום מופרז או אובדן
• מסה תרמית עד תנודות טמפרטורה בינוניות בעונות נדנדה

בניית נציבות וביצועים Verification

אפילו מבנים מעוצבים היטב עשויים לא להשיג ביצועים אנרגיה חזו אם מערכות אינן מותקנות כראוי, מוגדרות ומופעל.הנציבות מבטיחה כי מבנים מבצעים כמתוכנן.

תהליך הוועדה

בניית עמלות כוללת אימות שיטתי שכל מערכות הבנייה נועדו, מותקנות ותפקוד בהתאם לכוונת עיצוב ודרישות תפעוליות.

• סקירת מסמכי עיצוב עבור שלמות ותיאום
• בדיקת ציוד מתאים
• ביצועי מערכת בדיקות בתנאים תפעוליים שונים
• אימוני בקרה וחיישנים
• מפעילי בניין ונוסעים
• תיעוד ביצועי המערכת ויצירת ידניים

הקצאה נכונה מבטיחה כי עקרונות תרמודינמיקה משובצים בעיצוב הם הבינו בפועל של פעולת בנייה.

מעקב ואופטימיזציה

בניית מערכות ניטור ביצועים לעקוב אחר צריכת אנרגיה, ניתוח מערכת, תנאים סביבתיים בזמן אמת. נתונים אלה מאפשרים אופטימיזציה מתמשכת וגילוי מוקדם של השפלה ביצועים.

מערכות מתקדמות של אוטומציה מבנית יכולות להתאים באופן אוטומטי את פעולת המערכת בהתבסס על דיקור, תנאי מזג אוויר, מחירי אנרגיה, ביצועים מתמידים בהתאם לעקרונות תרמודינמיקה.

חידוש ושיפור מתמשך

המימוש חל על תהליכי גיוס מבנים קיימים, לעתים קרובות זיהוי הזדמנויות חיסכון באנרגיה משמעותית באמצעות ניתוח מערכת משופר ושליטה. מבנים רבים פועלים רחוק מתחת ליעילות הפוטנציאלית שלהם עקב בעיות שליטה, ירידה בציוד או סחף תפעולי לאורך זמן.

רטרו-משימתי סדיר, בשילוב עם ניטור מתמשך, יוצר מחזור שיפור מתמשך המחזק את ביצועי הבנייה אופטימליים לאורך מחזור החיים של הבניין.

תקנות רגולטוריות ואנרגיה

בניית קודים אנרגיה וסטנדרטים, קובעים דרישות ביצועים מינימליות המבוססות על עקרונות תרמודינמיקה ומטרות שימור אנרגיה.

קודי אנרגיה בינלאומיים

ארה"ב הציגה זיכויים מס עבור דלת וחלון בידוד, בין היתר אמצעי יעילות אנרגיה עבור מבנים.התיקון של האיחוד האירופי של EPBD דורש אפס אישורים ביצועים מכל המבנים הציבוריים החדשים עד 2026, וכל המבנים החדשים עד 2028.הקוד המנדט החדש של סין שהוצג ב-2022 דורש צמצום עוצמת פליטת הפחמן והתקנה של מערכות סולאריות בכל המבנים החדשים.

כללי אנרגיה בינלאומיים וסטנדרטים כוללים:

• ASHRAE 90.1 (הבניינים המסחריים של ארצות הברית)
• קוד שימור האנרגיה הבינלאומי (IECC)
• האיחוד האירופי אנרגיה ביצועי בנייה (EPBD)
• בית עוברי (Passivhaus)
• LEED (מנהיגות באנרגיה ועיצוב סביבתי)
• BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method)

מסגרות אלה מתרגמים עקרונות תרמודינמיקה לדרישות מרשם ומטרות ביצועים שמניעות את יעילות הבנייה.

בניין אנרגיה Net-Zero

בנייני האנרגיה של אפס נטו מייצרים אנרגיה רבה ככל שהם צורכים על בסיס שנתי, המייצגים את היישום האולטימטיבי של עקרונות שימור אנרגיה.השגת ביצועי אפס נטו דורש:

• צמצום הביקוש לאנרגיה באמצעות מעטפה יעילה ומערכות
• אופטימיזציה אסטרטגיות עיצוב פסיבי
• ציוד יעילות גבוהה ומכשירים
• יצירת אנרגיה מתחדשת באתר באמצעות השמש, הרוח או מקורות אחרים
• מודלים אנרגיה קפדניים ואימות ביצועים

בנייני ה-Net-zero מראים כי ניתן לענות על כל צרכי האנרגיה של הבנייה תוך שמירה לחוק הראשון של התרמודינמיקה – כל האנרגיה הנצרכים מאוזנת על ידי אנרגיה שמקורה ממקורות מתחדשים.

מעבר ל-Net-Zero: מבנים אנרגיה חיוביים

בנייני אנרגיה חיוביים מייצרים יותר אנרגיה מאשר הם צורכים, יצוא עודף אנרגיה מתחדשת לרשת או מבנים שכנים.בניינים אלה מייצגים את הגבול הבא בעיצוב בר קיימא, לתרום לדהור של מערכת האנרגיה הרחבה יותר.

שיקולים כלכליים ו- Cost-Benefit Analysis

בעוד עקרונות תרמודינמיקה להנחות החלטות עיצוב טכניות, גורמים כלכליים בסופו של דבר לקבוע אילו אסטרטגיות ייושמו בפועל.

ניתוח עלויות מחזור חיים

ניתוח עלות מחזור החיים מעריך את העלות הכוללת של בעלות על חיי הבניין, כולל עלויות בנייה ראשוניות, הוצאות תפעול, תחזוקה, והחלפת או החלפה של תכונות יעילות אנרגיה לעתים קרובות יש עלויות ראשונות גבוהות יותר, אך עלויות תפעול נמוכות יותר, וכתוצאה מכך כלכלת מחזור חיים נוחים.

מדדים כלכליים מרכזיים כוללים:

• פרק 1:0 (בקיצור: 10) זמן נדרש לחיסכון באנרגיה לשווי ערך ראשון
• ערך נוכחי:0 (FLT) ערך נוכחי: 1: 1 ערך מוחלט של חיסכון עתידי, אשר הוסמך לדולרים הנוכחיים
• שיעור החזרה הבין-לאומי: שיעור הריבית של ה-1 בינואר, על ההשקעה.
• יחס חיסכון להשקעות: ההרחבה של ההרחבה: ההרחבה של ההרחבה: The Ratio of Lifetime Saving to Another Investment

ניתוחים אלה מסייעים בבניית בעלי מניות ומפתחים לקבל החלטות מושכלות לגבי השקעות יעילות אנרגיה בהתבסס על החזרות פיננסיות.

Incentives and Rebates

שירותים רבים מציעים תמריצים לתכנון בנייה וציוד יעיל באנרגיה כדי להפחית את הביקוש לפסגה וצריכת האנרגיה הכוללת. תוכניות אלה יכולות לשפר באופן משמעותי את הכלכלה של אמצעי יעילות על ידי צמצום עלויות ראשונות או מתן תשלומים מתקדמים.

תוכניות תמריצים נפוצות כוללות:

• התנגשויות עבור ציוד HVAC
• גידולי בנייה
• תמריצים לפרויקטים של יעילות בנייה מקיפה
• תמריצים המבוססים על ביצועים הקשורים לחיסכון באנרגיה נמדד
• סיוע טכני ומודל אנרגיה

יתרונות לא-אנרגיה

מבנים יעילים באנרגיה מספקים הטבות מעבר לעלויות השירות מופחתות:

• (ב) ,0) שיפור נוחות הדיירים: FLT:1 טמפרטורות יציבות יותר ויותר בתוך איכות האוויר
• (הופנה מהדף ההרחבה:0) ,UVENETERER TERR: Better Light and תרמיל Support
• (FLT:0) ערך הנכס המשוחרר: FLT:1 מבנים יעילים באנרגיה לשלוט דמי שכירות פרימיום ומחירי מכירה
• (הופנה מהדף LT:0) ,התחזוקה של תחזוקת: 1FLT:1 מערכות וחומרים איכותיים דורשים לעתים קרובות פחות תחזוקה
• (ב) הפחתה:0.10.10.10.17: הגנה מפני עליית מחירי האנרגיה העתידיים
• (ב) ערך רב:0 (בלטינית:0) ,(ב) ,(ב) ,(ב) ,(הדגשה על אחריות סביבתית

כאשר היתרונות הלא אנרגיה אלה נכללים בניתוח כלכלי, המקרה של יעילות אנרגיה הופך אפילו יותר משכנע.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

מחקר ופיתוח מתמשך ממשיכים לקדם את היישום של עקרונות תרמודינמיקה בעיצוב הבנייה.

חומרים מתקדמים

חומרים מתעוררים מציעים ביצועים משופרים של התרמודינמיקה:

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ,Vacuum insulation Panel: ⁇ 1 (בשורה התחתונה)
• (ב) ,0) שינוי חומרים: FLT:1 Store ושחרור אנרגיה תרמית בטמפרטורות ספציפיות
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר טכנולוגיות אלה בוגרות ועלויות יורדות, הן יאפשרו אפילו רמות גבוהות יותר של ביצועי אנרגיה בבניית.

טכנולוגיות חכמות

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה מאפשרת לבניינים לייעל את הביצועים שלהם על בסיס עקרונות תרמודינמיקה:

• בקרה חיזויית שמצפה להתחממות ולקירור
• זיהוי תקלות אוטומטי ואבחון
• מערכת מבוססת על ניהול
• שילוב עם תחזית מזג אוויר וסימנים לתמחור תועלת
• עקבו אחרי הביצוע האוטומטי

טכנולוגיות אלה מאפשרות לבניינים להתאים את פעולתם באופן מתמיד לצמצום צריכת האנרגיה תוך שמירה על נוחות.

בניינים ידידותיים לסביבה

בניינים יעילים גריד-interactive לתאם את צריכת האנרגיה שלהם עם תנאי רשת, שינוי עומסים עד פעמים כאשר אנרגיה מתחדשת שופעת וצמצום הביקוש במהלך תקופות השיא. גישה זו מייעלת את השימוש באנרגיה בתוך ההקשר הרחב של מערכת האנרגיה.

טכנולוגיות המאפשרות חיבור לרשת כוללות:

• אחסון אנרגיה תרמית בבניית מערכות אחסון ייעודיות או
• אחסון סוללות לאנרגיה חשמלית
• דרישות - אחראיות
• שילוב פיתוח רכב עם כלי רכב חשמליים
• השתתפות בתוכניות תגובה

עיצוב ביופילי והתחדשות

עיצוב ביופילי משלב אלמנטים טבעיים לתוך מבנים, לעתים קרובות עם יתרונות תרמודינמיקה. גגות ירוק וקירות לספק בידוד, קירור evaporative וניהול מים סערה. אסטרטגיות ventilation טבעי לחבר את הדיירים עם תנאים בחוץ תוך צמצום עומסי מערכת מכנית.

עיצוב רגנרטיבי הולך מעבר לצמצום ההשפעה הסביבתית לשיפור פעיל של תנאים סביבתיים.בניות שעוצבו על פי עקרונות רגנרטיביים עשויים לייצר יותר אנרגיה מאשר הם צורכים, ללכוד ולטיפול במים, לפחמן חומרים וקרקעות, ולתמוך במגוון ביולוגי.

אסטרטגיות יעילות

שילוב מוצלח של עקרונות תרמודינמיקה בעיצוב בנייה דורש מאמץ מתואמת בכל צוות הפרויקט.

תהליכי עיצוב משולבים

תהליך עיצוב משולב משלב אדריכלים, מהנדסים, קבלנים ובעלי בניין מוקדם בתהליך העיצוב כדי לפתח במשותף פתרונות ביצועים גבוהים.

• זיהוי מוקדם של סינרגיות בין מערכות בנייה
• אופטימיזציה של צורת בנייה וכיוון
• שילוב נכון של מערכות מכניות המבוססות על עומסים מופחתים
• אינטגרציה יעילה של יעילות
• הבנה משותפת של מטרות

תהליך העיצוב המשולב מזהה כי ביצועי הבנייה מופיעים מתוך אינטראקציה של כל מערכות הבנייה, לא ממרכיבים בודדים בבידוד.

עיצוב מבוסס ביצועים

עיצוב מבוסס ביצועים קובע מטרות אנרגיה ונוחות ברורות, ואז מפתח פתרונות כדי לענות על מטרות אלה ולא רק לציית לדרישות קוד מרשם. גישה זו מעודדת חדשנות ואופטימיזציה המבוססת על עקרונות תרמודינמיקה.

מטרות ביצועים עשויות לכלול:

• אנרגיה משתמשת בעוצמתיות (EUI) ב-KBtu/sf/Year או וואטוורצ'ה/m2/Year
• מתחמי חימום וקירור
• ירידה באחוז לעומת בסיס
• מדדי נוחות ארומאליים כגון אחוז מצופה (PPD)
• רמות תאורה ובקרת זוהר

הנחיות עיצוב ופרקטיקה הטובה ביותר

יישום מוצלח של עקרונות תרמודינמיקה בעיצוב הבנייה עוקב אחר שיטות עבודה הטובות ביותר:

• (FLT:0)Optimize בניין צורה: FLT:1 מזער פני השטח ביחס לנפח באקלים קר; למקסם את פוטנציאל האוורור הטבעי באקלים חם
• (ב) ⁇ :0) אורנטי לגישה סולארית: 1FLT:1, מקסים דרומה הפונה לאקלים מחוסנים ומחמצמים; מצמצם מזרח וממערב את הבוהק כדי להפחית את רווח החום הלא רצוי.
• (ב) ,0) עיצוב המעטפה הראשונה: FLT:1 צמצום עומסים באמצעות אסטרטגיות פסיביות לפני פיזור מערכות מכניות
• (ב) ויקרא י"א: "ה' י"א: "וַיְהִיא אִם הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• ציוד בגודל של ממש:0 (FLT:1) להימנע ממערכות מכניות המבוססות על עומסים מופחתים
• (ב) עיין ב[[המאה ה-1]], כי כל המערכות מופיעות כמתוכנן
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

בחינת פרויקטים מוצלחים מראה כיצד עקרונות תרמודינמיקה מתורגמים לבניינים בעלי ביצועים גבוהים.

פרויקטים בבית עוברי

בנייני בית פסיבי להשיג הפחתה דרמטית של אנרגיה - באופן צמיגים 75-90% פחות חימום ואנרגיה קירור מאשר בנייה קונבנציונלית - באמצעות יישום קפדני של עקרונות תרמודינמיקה. אסטרטגיות מפתח כוללות מעטפות בעלות על-חוש, בנייה מאוד אווירית, חלונות ביצועים גבוהים, אוורור חום וחיסול של גשרים תרמיים.

מבנים אלה מראים כי מבחינה טכנית ניתן להפחית את צריכת האנרגיה לרמות נמוכות מאוד באמצעות תשומת לב זהירה לזרימת אנרגיה ולעברת חום.

בניין אנרגיה Net-Zero

בנייני האנרגיה של Net-zero משלבים אמצעים יעילות אגרסיביים עם הדור של אנרגיה מתחדשת באתר.המרכז הלאומי לאנרגיה מתחדשת של מעבדת המחקר הלאומית של מעבדת האנרגיה בקולורדו, מרכז בולט בסיאטל, ופרויקטים רבים אחרים הפגינו ביצועים של אפס נטו באקלים מגוונים ובבניה.

פרויקטים אלה מראים כי ביצועי האנרגיה של אפס נטו הם בעלי יכולת ויציבות כלכלית כאשר יעילות ואנרגיה מתחדשת משולבים מתחילת תהליך העיצוב.

אנרגיה עמוקה חוזרת

רטרופורטיבות אנרגיה עמוקה של מבנים קיימים ליישם עקרונות תרמודינמיקה כדי לשפר באופן דרמטי את הביצועים של מבנים ישנים יותר. פרויקטים כמו בניין המדינה של האימפריה סטייט רטרופיטה ורבים מתחומי אנרגיה עמוקים למגורים השיגו 50-75% צמצום אנרגיה באמצעות שיפורים נרחבים, שדרוגים מערכתיים ואופטימיזציה תפעולית.

פרויקטים אלה מראים כי ניתן לשנות את מלאי הבנייה הקיים לסטנדרטים בעלי ביצועים גבוהים, לא רק בנייה חדשה.

מסקנה: The Path Forward

תוך שימת החוק הראשון של התרמודינמיקה לתוך עיצוב בנייה בר קיימא מספק בסיס מדעי קפדני ליצירת ביצועים גבוהים, מבנים יעילים באנרגיה.החוק הראשון של התרמודינמיקה משמש יישומים רבים, מהנדסת אנרגיה מתחדשת אנרגיה למדע סביבתי ומערכות HVAC. חוק זה לא רק עוזר לשפר יעילות, אלא גם תומך חידושים שמובילים לעתיד בר קיימא יותר.

בעוד דרישות האנרגיה הגלובליות ממשיכות לגדול ולשינויי האקלים מתעצמות, ענף הבנייה חייב להפחית באופן דרמטי את צריכת האנרגיה שלו ואת פליטות הפחמן.מגזר הבנייה, הכולל מבנים למגורים ומסחריים, מהווה 40% מכלל השימוש באנרגיה גלובלית ו-33% מצריכת החשמל של הודו, לתרום באופן משמעותי לפליטת הפחתת האקלים.

הדרך קדימה דורשת:

• אימוץ רחב של קודי אנרגיה הדורשים מעטפות בנייה ביצועים גבוהים
• שילוב אסטרטגיות עיצוב פסיביות המתאימות לאקלים מקומי
• מפרט של מערכות מכניות וחשמליות יעילות גבוהה
• שילוב של אנרגיה מתחדשת
• ועדת ריג'ינג ואימות ביצועים
• ניטור ואופטימיזציה
• חידוש אנרגיה עמוק של מבנים קיימים
• המשך המחקר והפיתוח של חומרים מתקדמים וטכנולוגיות

על ידי ריצוף עיצוב בנייה עקרונות תרמודינמיקה בסיסיים - במיוחד שימור האנרגיה של החוק הראשון - ארכיאולוגים, מהנדסים ובעלי בניין יכולים ליצור מבנים הממזערים את ההשפעה הסביבתית תוך מיקסום נוחות הדיירים, בריאות, ופרודוקטיביות. המבנים שאנו מעצבים ומתכננים היום יעצבו צריכת אנרגיה ופליטות פחמן במשך עשרות שנים כדי לבוא, מה שהופך אותו חיוני לנו ליישם את ההבנה שלנו של תרמודינמיקה כדי ליצור סביבה בת קיימא יותר.

(ב) לקבלת מידע נוסף על שיטות בנייה בר-קיימא, בקר בחברה האמריקנית של Heating:0U.S. Green Building Council Council Council Council Council of Building Council Council of the PowerFLT:1, לחקור משאבים מה-FLT:2 American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)Building Office)PSKs: 7FLT:4 Passive House Standards:5 הדרכה טכנית זמינה מ-Fer.