יישום אסטרטגיות של גזי חשמל אנרגיה במים בבנייה

The Imperative of Water-Energy Nexus אסטרטגיות בתכנון בנייה בר קיימא

ככל שהאורבניזציה העולמית מאיצה ומשאבים טבעיים גדלים יותר ויותר מתוחים, ענף הבנייה נמצא תחת לחץ עצום להפחית את טביעת הרגל האקולוגית שלו.במשך עשרות שנים, יעילות המים ויעילות האנרגיה טופלו כדיסציפלינות עיצוב נפרדות, לעתים קרובות מותאם אישית, גישה מתקדמת יותר, משולבת - זרימת האנרגיה של מים - התפתחה גם כמסגרת קריטית להשגת קיימות אמיתית.

יישום אסטרטגיות של אנרגיה במים בעיצוב בנייה אינו רק שיקול סביבתי; זהו מסלול לחוסנות תפעולית, חיסכון בעלויות ודירוגי הסמכה גבוהים יותר (כגון LEED, BREEAM, או WELL) על ידי הבנה ועיצוב בכוונה עבור תלות הדדית זו, אדריכלים, מהנדסים, מפתחים יכולים ליצור מבנים שאינם רק יעיל משאבים, אלא גם מוכנים לאקלים עתידי ואספקה לא ברורה.

הבנת ה- Water-Energy Nexus in Depth

האנרקסוס לאנרגיה המים מתאר את התלות הדו-כי-צדדית בין משאבי מים ומערכות אנרגיה.עבור בניין, לכל טיפה של מים יש עלות אנרגיה מוטבעת – המכונה לעתים קרובות "עוצמה האנרגיה" של מים.זה כולל את האנרגיה הנדרשת כדי לחלץ, להעביר, לטפל, להפיץ, מים חום לפני שהוא נכנס לבניין, כמו גם האנרגיה הדרושה לאיסוף, טיפול, ופסולת מים, בשימוש בתוך אנרגיה קירור, תאורה, חימום, חימום, או תאורה, חימום, חימום, או תאורה, או תאורה, לעתים קרובות על פני מים זורמים, חימום, תאורה יבשה, או תאורה, או תאורה יבשה, או תאורה, חימום, או תאורה, או תאורה, או תאורה, או תאורה, או תאורה, או חימום, או חימום, או חימום, תלוי על פני מים זורמים, או תאורה, לעתים קרובות על פני מים זורמים.

בבניינים מסחריים ומבני מגורים רבים, השימוש הגדול ביותר באנרגיה הקשורה למים הוא חימום מים חמים ביתי.במבנה משרדים טיפוסי, מים חמים יכולים לקחת בחשבון 10-20% מסך צריכת האנרגיה הכוללת.בבניינים רב משפחה או אירוח, אחוז זה יכול להיות גבוה באופן משמעותי. בדומה, מגדלי קירור גדולים וצמרנים דורשים מים זורמים רציף יכול להיות צרכנים מרכזיים של שתי המים והאנרגיה.

סולם ההזדמנות

על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, האנרגיה המשמשת להזיז, לטפל, מים חמים בארה"ב מהווה כ-4% מצריכת החשמל של המדינה (או כ-13% מסך צריכת האנרגיה של ארה"ב כאשר כולל שימוש מקצה-שימוש) בבניינים, שימוש באנרגיה הקשורה למים יכול לייצג 15–30% מסך האנרגיה הכולל של בניין באמצעות יישום אסטרטגיות אפשריות, החל מ- 20, 000 אנרגיה, ו- החלמה מ-160 ליטר מים, יכול להיות מאנרגיה יעילה, עם מים, 000, 000, 000, 000, 000, וחיסכון יעיל, 000, 000, ו-החליפה יעילה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000-יעילות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש

אסטרטגיות מפתח ליישום ה- Water-Energy Nexus בעיצוב בנייה

1.Next-Generation Water-Efficient Fixtures ו- Appliances

בעוד שצמחים בעלי זרימה נמוכה, מקלחות ושירותים כפולים הפכו לסטנדרט בפרקטיקה של בנייה ירוקה, הגישה Nexus דורשת שיקול עמוק יותר.בחירת תיקוני זרימה עם שיעורי זרימת הדם הנמוכים ביותר חשובה, אך רק נקודת ההתחלה של מעצבי צריכה גם להעריך את ה-FLT:0 Energy ResistanceFLT:1 של המים המשמשים, למשל, צמצום זרימת מים חמים יש רק יתרונות כפולים של מים;

בנוסף, המפרטת מחסניות של ווטרסנס או שווה ערך מבטיח אימות של צד שלישי של ביצועים. עבור מכשירים כגון מדיח כלים ומכונות כביסה, מודלים מתוחזקים אנרגיה לא רק לחסוך אנרגיה, אלא גם להשתמש באופן משמעותי פחות מים למחזור. במטבחים מסחריים, שסתום טרום-ריי עם שיעורי זרימה של 0.65 גרם לשעה או נמוך יותר (ב-1.6 גרם) יכול לחסוך מים טבעיים וגם גז רגיל לחום או המשמש מים.

שילוב אנרגיה מתחדשת מותאם ל- Water Systems

חידוש של אנרגיה באתר - באופן רטיפל סוליפט (PV) לוחות טורבינות רוח קטנות - הוא אבן הפינה של עיצוב בניין בר קיימא. כאשר מסונכרן עם דרישות מערכת מים, היתרונות להכפיל. לדוגמה, אספנים תרמיים יכולים ישירות לחמם מים לשימוש ביתי או עבור לולאות חימום חלל, צמצום עומסי חשמל או גז לחימום מים.

בדומה לכך, לוחות PV יכולים לכפות משאבות יעילות גבוהות עבור מיצוי מים, מערכות מחזור מים אפורים, או אפילו יחידות osmosis הפוכה עבור טיפול במים באתר.על ידי ניצול הפיכה מתחדשת עם עומסי אנרגיה הקשורים למים, פרופיל הביקוש של הבניין הופך יותר יישר עם אספקת אנרגיה מתחדשת, צמצום התלות ברשת החשמל ודלקים מאובנים. גישה זו תומכת גם עמידות: למערכות מחזוריות של מחזור מים קריטי, שמירה על מערכות מחזוריות, שמירה על מחזוריות.

מערכות מים מתקדמות ומחזור מים

מים חמים חמים - איסוף מים מהטבעות, מקלחות, כביסה לשימושים שאינם ניתנים להשגה כמו שירותים פלושינג ושקיקה - היא גישה מוכחת.עם זאת, נקודת המבט של nexus מוסיפה קצבה חשובה.האנרגיה הנדרשת לטיפול ולשאב מים ממוחזרים יש לשקול נגד חיסכון באנרגיה מביקוש מים מתוקים ומעבירים נמוכים יותר.

גשם מים קציר מציע יתרון כפול נוסף: מי גשם שנתפס להפחית את שטף המים ואת האנרגיה המשויכת עבור משאבה וטיפול, תוך גם גידול מים הניתנים לטיפול במים הניתנים להחלפה או קירור איפור מגדל.בתחומים רבים, קצירת מים גשם גם מפחיתה את הביקוש של הבניין על תשתיות עירוניות, מניבות חשבונות שירות נמוכים יותר ולעתים זיכויים רגולטוריים גדולים.

4. שליטה על בניין חכם וחיפוש בזמן אמת

ניתן לייעל את האנרקס לאנרגיה במים באמצעות טכנולוגיות דיגיטליות.מונים חכמים לשתי המים והחשמל, בשילוב עם מערכות ניהול בנייה (BMS), לאפשר למנהלי המתקן לדמיין את מערכת היחסים בזמן אמת בין צריכת מים ואנרגיה.לדוגמה, עלייה פתאומית בשימוש במים בשילוב עם עלייה באנרגיה רותחת עשויה להצביע על דליפה או תיקון לא יעיל.

ניתוח חיזוי יכול גם לחזות תקופות הביקוש למים חמים או קירור, המאפשר הבניין לאחסון טרום-קוטב או טרום חום טרום-חום במהלך שעות מחוץ ל-peak כאשר אנרגיה היא זולה יותר ומנקה.זה עומס משתנה מפחית את עלויות האנרגיה ואת המים המשמשים במגדלי קירור או צמרנים במהלך שיא פעמים.בנוסף, בקרים השקיה אוטומטיים עם חיישני לחות הקרקע והנתונים יכולים להפחית את השימוש במים בחוץ, באופן ישיר לחסוך אנרגיה שימש לטיפול במים.

בניין משולב Envelope ו- Passive Design

בעוד שלעתים קרובות משקיף על דיונים nexus, המעטפת הבניין ממלא תפקיד קריטי בתיווך הן מים והן זרימת אנרגיה. בניין מבודד מאוד, אווירי מפחית את העומס חימום וקירור, אשר בתורו מקטין את האנרגיה הדרושה עבור מערכות אלה - ואת המים לעתים קרובות נדרשים לדחיית חום (למשל, קירור המגדלים הירוקים וקירות חיים מספקים קירור פסיביים באמצעות evatranspiration, ירידה בלחץ האנרגיה ולהפחית את ההשפעה העירונית.

מכשירים שצצים, ציפויים רפלקטיביים (גגות קוליות), ואפקטים גבוהים זוהרים להפחית את רווח החום הסולארי, הורדת הצורך בתנורת אוויר ובכך המים המשמשים במערכות קירור.באקלים עקשניים וחצניים, אסטרטגיות קירור evaporative פסיבית בשילוב עם הפצת מים יעילה יכולות למזער עוד צריכת אנרגיה.המפתח הוא לטפל במעטפה כמשתתף פעיל במערכת האנרגיה, פשוט לא מחסום.

היתרונות של Integrating Water-Energy Nexus אסטרטגיות

כאשר אסטרטגיות אלה מיושמות באופן הוליסטי, היתרונות מרחיבים הרבה מעבר לשימור משאבים פשוט. הבעלים והתושבים נהנים:

• (FLT:0)השפעת הסביבה: פליטת גזי חממה נמוכה מצריכת אנרגיה מופחתת, ירידה בנסיגה במים מתוקים, וצמצם את פערי הפסולת.בניינים המשלבים אסטרטגיות Nexus יכולים להגיע עד להפחתה של 30–50% בשימוש באנרגיה כוללת.
• (FLT:0) חיסכון בחיסכון: 1.FLT 1 ( 1) חשבונות שירות נמוך מצריכת מים מופחתת וצריכת אנרגיה.על מחזור החיים של הבניין, השקעות הון במתקנים יעילים, מערכות מחזור מחזור, ובקרות חכמות לעתים קרובות מניבות תקופת תשלום של 2-5 שנים, עם חיסכון תפעולי מתמשך.
• (FLT:0) עמידות מחודשת: ההרחבה: ההרחבה של מים באתר ואנרגיה מתחדשת מספקים חיץ כנגד הפרעות אספקה, בצורת או מבני כוח שיכולים לשמור על פונקציות מים ואנרגיה חיוניות במהלך מקרי חירום מוערכים יותר ויותר על ידי הדיירים והקהילות.
• (FLT:0) שיפור דירוגי הסמכה:FLT:1 תוכניות כגון LEED V5 (עם אשראי תהליכים אינטגרטיבי שלה), טוב v2, ואת אתגר בניין חי מתגמל במפורש אסטרטגיות אשר מטפלות באנרגיה Nexus.
• (FLT:0) ציות רגולטוריות ועמידות פנים עתידיות: ⁇ FLT:1 כמחסור במים וצמצום הפחמן מחייבות הידוק, מבנים שעוצבו עם אסטרטגיות nexus יהיו לפני עקומות רגולטוריות, הימנעות מנסמנים ועונשים.

אתגרים ופתרונות בהטמעת

למרות יתרונות ברורים, שילוב אסטרטגיות של אנרגיה מים-אנרגיה nexus מציג כמה אתגרים. אחד מכשולים נפוצים הוא תוספת עלות גבוהה עבור תיקונים מתקדמים, מערכות מחזור מים, ובקרות חכמות.עם זאת, ניתוח עלות מחזור החיים כי חשבונות עבור מים וקצב אנרגיה הסלמה לעתים קרובות מצדיק את ההשקעה.אתגר נוסף הוא הצורך לשיתוף פעולה בין-תחומי: מהנדסים מכניים, מעצבי, אדריכלים, אנרגיה, מודלים אנרגיה חייב לעבוד יחד עם ביצועים עיצוביים.

מחסומים רגולטוריים יכולים גם לעכב אימוץ.כמה תחומי שיפוט עדיין לא מעודכנים קודים לצנרת מים כדי לאפשר ל- Graywater reuse או מקורות מים חלופיים ל-Crereative. Designers חייב לנווט את הבריאות המקומית ואת קודי הבנייה, לעתים קרובות הדורשים יישומי שרטוטים או אישורי פרויקט טייס. אנגינג עם פקידי קוד מוקדם והצגת מערכות מוכחות יכול להתגבר על התנגדות.

מחקרים ומגמות מתפתחות

מספר פרויקטים של ציון דרך exemplating אנרגיה מוצלחת Nexus עיצוב.the FLT:0Bullitt CenterFLT 1 בסיאטל, לעתים קרובות נקרא בניין מסחרי ירוק ביותר בעולם, משתמש במערכת גשמים-to-potable (טיפול בכל מים על גג) בשילוב עם מערך סולארי שעומד בכל צרכי האנרגיה שלו.

מגמות מתפתחות כוללות את השימוש של משאבות חום של קוד מים:0 (VRF)variable refrigerant זרימה (VRF)BuildantFLT:1 מערכות המשלבות משאבות חום מקור מים, המאפשרות דחיית חום להיות משותף בין אזורים ולא אבוד למגדלי קירור.מגמה נוספת היא שילוב של חומרים לשינויי אקלים:2phase שינוי חומרים (PCMs)FLT 3 לאחסון תרמי, אשר יכול להפחית את העומסים ולהפחית את הפחתת ביצועים מבוססי AIEXOL ולהוביל גם לתבניות למידה וירטואלית.

מסקנה: עיצוב להתערבות

אנרגיית המים Nexus אינה רק מושג תיאורטי – היא מסגרת מעשית שיכולה לשנות את ביצועי הבנייה.על ידי מעבר לצעדים של יעילות משולשת ועיצוב מכוון של תלות במים ואנרגיה, תעשיית הבנייה יכולה להשיג הפחתה עמוקה בצריכת משאבים, עלויות תפעוליות, והשפעה סביבתית.אסטרטגיות המפורטות כאן - החל ממתקנים מתקדמים ושילוב מתחדש לשליטה חכמה ועיצוב פסיבי - ממפת דרכים ברורה עבור מתרגלים, כמו גם לחץ על פני חיים ולהגדיל את רמת לחץ הדם.

אדריכלים, מהנדסים ומפתחים אשר מאמצים את האנרגיה של היום לא רק יספקו נכסים בעלי ערך גבוה אלא גם יובילו את המעבר לסביבה בת קיימא באמת.לקריאה נוספת, לחקור משאבים מה-FLT:0U.S. EPA's WaterSense התוכנית FLT:1, FLT:2U.S.n בניין ירוק על LEGREFIRDREEREEG, ו-DGPSA.