Passive house design

طراحی خانه منفعل (انرژی صفر)

افزایش آگاهی از بهره وری انرژی و تغییرات آب و هوایی منجر به تحولات جدیدی در بخش ساختمان شده است، از جمله مفهوم خانه منفعل، ساختمان های کم کربن، و حتی ساختمان انتشار صفر. خانه های کم کربن و ساختمان های انتشار صفر با به کارگیری تمام تکنیک ها، استراتژی ها و فناوری های طراحی سبز موجود به اهداف مشترک خود دست می یابند.

با توجه به این تعریف گسترده، یک ساختمان را می توان با نصب فناوری های انرژی تجدیدپذیر در محل، یا به سادگی با بهره گیری از منابع انرژی انتشار صفر خارج از محل، مانند هیدرو، مزارع بادی و غیره، به عنوان انتشار کم کربن یا صفر در نظر گرفت. از سوی دیگر مفهوم خانه سبز بر جنبه بهره وری انرژی ساختمان متمرکز است. خانه منفعل طول می کشد اصول مرسوم طراحی ساختمان خورشیدی به عنوان یک نقطه شروع و ترکیب آنها را با هوا بند و به خوبی عایق اجزاء دیواره محیطی ساختمان به مشتق ساختمان های انرژی بسیار کم است.

موسسه خانه منفعل یک خانه منفعل را این گونه تعریف می کند:

«ساختمانی که در آن می توان آب و هوای داخلی راحت را بدون سیستم های گرمایشی و خنک کننده فعال حفظ کرد» .

یک خانه منفعل معمولی یک ساختمان به خوبی عایق و بسیار هوا بند، با طراحی سخت گیرانه و استانداردهای ساخت و ساز است. این است که در درجه اول تابش خورشیدی منفعل و دیگر دستاوردهای گرمای داخلی گرم, و مجهز به هواکش بازیابی انرژی برای عرضه هوای تازه ثابت و متعادل.

امکان سنجی تکنولوژی و ضرورت های عملیاتی:

به عنوان نقطه شروع،  طراحی خانه منفعل و بهره برداری از عناصر از زمینه اطراف ساختمان (به مانند، فرم زمین، خورشید، باد، باران، پوشش گیاهی، و غیره) و سازماندهی فضای داخلی ساختمان به حداکثر رساندن صرفه جویی در انرژی و کیفیت محیط داخل سالن.

علاوه بر این، برای طراحی خانه های منفعل و فناوری ها باید به موارد زیر پرداخت:

1. عایق مناسب: استانداردهای عایق بسیار سخت گیرانه به منظور محدود کردن از دست دادن حرارتی از طریق هدایت و تابش.
2. ساخت و ساز هوا بند: به منظور تکمیل و بهینه کردن عملکرد عایق، برای محدود کردن تلفات حرارتی از طریق جریان مستقیم هوا بین داخل خانه و خارج از منزل ،ساخت و ساز هوا بند مورد نیاز است.
3. تهویه با بازیابی گرما: با ساخت و ساز هوا بند, طرفدار پنجره های قابل اجرا که پتانسیل زیادی برای از دست دادن حرارتی دارند نیست. برای تهویه آن به جای مصرف هوای تازه از هواکش های بازیابی انرژی و گرما گرفته می شود که انرژی حرارتی را از هوای تخلیه شده به هوای تازه ورودی منتقل می کنند تا دمای هوای ورودی به دمای هوای داخل سالن نزدیک شود. یک فرصت اضافی وجود دارد برای کانال هوای ورودی از طریق مجرای دفن شده در زیر زمین. دمای ثابت زمین که اغلب در زمستان گرم تر و در تابستان خنک تر است، به پیش گرم کردن یا پیش خنک کردن هوای ورودی کمک می کند. این فرایند به عنوان تبادل زیرگرمایی نیز شناخته می شود. پس از آن، هوای پیش گرما/پیش خنک از طریق فرایند گرمایی ذکر شده در بالا خواهد رفت.

طراحی خانه های منفعل و فناوری های آن بیشتر برای شرایط آب و هوایی معتدل مانند اروپا و مناطق شمالی ایران مناسب است. اگرچه مفهوم خانه منفعل به دیگر مناطق آب و هوایی گسترش یافته است، اما اصول ساخت و ساز هوا بند و عایق فوق العاده هنوز در حال بحث است، به ویژه کاربرد آن ها در شرایط آب و هوایی گرم تر.  کاربرد  الزامات برنامه زیر درون پارامتر اثبات شده در زمینه اقلیمی معتدل مورد بحث قرار گرفته است، که در آن فن آوری های طراحی خانه منفعل در اصل توسعه یافته بود.

برای رسیدن به اهداف خود، یک خانه منفعل باید ابتدا تمام استراتژی های طراحی را برای پاسخگویی به اصول طراحی پاسخگوی آب و هوا مستقر کند. اصول کلیدی این است:

برای دستیابی به استانداردهای کلیدی فوق سختگیرانه، بسیاری از پروژه های تحقیقاتی علوم ساختمان مربوط به خانه های منفعل انجام شده است که منجر به توسعه نرم افزارهایی مانند بسته برنامه ریزی خانه منفعل (PHPP) ،دیزاین بیلدر ، ADI-ICE شده است. این نرم افزارها برنامه مدل سازی انرژی است که با استفاده آنالیز انرژی در طراحی ساختمان با در نظر گرفتن تقریبا هر جنبه مربوط به مصرف انرژی، از جمله داده های آب و هوایی سایت پروژه ، جهت گیری، نوع ساخت و ساز، مواد مورد استفاده، طراحی پنجره و مکان آن ، سیستم تهویه، لوازم خانگی، روشنایی و دیگر تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در ساختمان است.

از آنجا که داده های پس از اشغال بیشتری در دسترس قرار گرفته و مفهوم خانه های منفعل به دیگر مناطق جهان گسترش یافته است، نرم افزارهای محاسب به طور مداوم ارتقا یافته و تصفیه شده است، از جمله اضافه شدن شبیه سازی ها برای آب و هوای دیگر در سراسر جهان.

امکان سنجی برای پیاده سازی:

شرایط آب و هوایی، در دسترس بودن مصالح ساختمانی و شیوه های مرسوم  مناطق مختلف متفاوت هستند. حتی در داخل مناطق معتدل، تفاوت دمای شدید، رطوبت، فرصت برای زمین گرمایی و غیره، هنوز هم می تواند شناسایی شود.

بنابراین در حالی که اصول خانه های منفعل و فناوری های مرتبط با آن را می توان در مناطق معتدل مختلف به کار برد، استانداردها کمی واقعی و جزئیات ساخت و ساز می تواند متفاوت باشد. برای یک منطقه محلی، خوب است که یک مطالعه امکان سنجی کلی داشته باشد و تحقیقاتی در مورد مناسب ترین شیوه ها و استانداردهای خانه های منفعل انجام دهد.

پس از آن می توان از یافته ها برای تشکیل دستورالعمل ها و استانداردهای طراحی استفاده کرد که به عنوان یک اسپرینگ بورد قابل اعتماد برای فرزندخواندگی در مقیاس بزرگ خدمت می کنند. اگرچه اصول و فناوری های خانه منفعل را می توان توسط صاحبان ساختمان های فردی و صاحبان ساختمان های بالقوه از طریق یک رویکرد پایین به بالا گرفت، اما حمایت خوب از تنظیمات نهادی، مانند کدهای ساختمان محلی بر اساس اصول خانه منفعل و حمایت از سازندگان در پروژه های ساختمان عمومی، می تواند جذب و پیاده سازی قوی تر را تسهیل کند.

فن آوری های خانه منفعل نیاز به تکنسین های بسیار ماهر برای پیاده سازی جزئیات ساخت و ساز خوب و دقیق به نام، هوا بندی، بدون پل های حرارتی، و غیره دارد. بنابراین ظرفیت سازی و آموزش نیروی کار محلی از الزامات کلیدی هستند.

همچنین اشاره می شود که بسیاری از کشورهای در حال توسعه ظرفیت ساخت برای تولید محلی قطعات و مواد خانه منفعل را ندارند، به عنوان مثال عایق، پنجره های لعاب دار سه گانه(پنجره های یو پی وی سی سه جداره ) و غیره. واردات این قطعات و مواد بیش از حد گران قیمت و افزایش کربن تجسم یافته از محصولات.

و اما سوال مهمی که به وجود می آید چگونه فن آوری می تواند به توسعه اجتماعی و اقتصادی و حفاظت از محیط زیست کمک کند؟

طراحی خانه منفعل و فناوری ها مزایایی را برای توسعه محیط زیست به ارمغان می آورد، از جمله صرفه جویی در انرژی برای روشنایی مصنوعی، گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع. با توجه به خوش بینی طراحی برای نور روز و راحتی حرارتی، طراحی خانه منفعل و فن آوری ارائه ساختمان حرارتی بهتر ساکنین، محیط داخل سالن، کیفیت هوای داخل سالن و دید بصری به خارج از منزل. این مزایا منجر به کیفیت زندگی سالم تر و بالاتری می شود.

با توجه به این واقعیت است که طراحی خانه منفعل و فن آوری های تکیه بر سیستم های فعال و تجهیزات با تکنولوژی بالا برای ارائه مزایای زیست محیطی، طراحی خانه منفعل و تکنیک نیز می تواند یکی از گزینه های مقرون به صرفه در نظر گرفته شود. در نتیجه تقاضای انرژی پایین تر از خانه های منفعل کمک می کند تا کاهش بار اوج برق، و ایجاد پس انداز بیشتر با اجتناب از سرمایه گذاری اضافی برای افزایش ظرفیت زیرساخت های برق محلی و نیروگاه ها.

ترویج اجرای خانه منفعل نیز به ارتقاء مهارت های نیروهای کار ساخت و ساز محلی و بهبود استانداردهای ساختمان و زندگی برای ساکنان محلی کمک می کند. این امر منجر به چشم انداز شغلی بهتر، جوامع سالم تر و اقتصادهای سبزتر می شود.

الزامات مالی و هزینه ها:

اجرای اصول خانه منفعل و فن آوری متحمل برخی از هزینه های سرمایه گذاری اضافی برای ارائه عایق جدارهای ساختمان با عملکرد بالا، پنجره های لعاب سه گانه، ساخت و ساز هوا بند، تهویه بخاری، جزئیات ساخت و ساز سخت گیرانه و مانند آن. با این حال، استدلال می شود که هزینه سرمایه گذاری افزایشی را می توان با اجتناب از هزینه های سرمایه گذاری در سیستم های پیچیده گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و هزینه های عملیاتی بالا آنها متعادل کرد. خانه های منفعل به جای سرمایه گذاری در سیستم های HVAC، در پاکت های ساختمانی بهتر سرمایه گذاری می کنند که دوام ساختمان و طول عمر آن را نیز بهبود می بخشد. به عنوان یک قاعده کلی، یک خانه منفعل زمانی مقرون به صرفه در نظر گرفته می شود که "هزینه های سرمایه گذاری ترکیبی (ساخت و ساز، از جمله طراحی و تجهیزات نصب شده، به علاوه هزینه های عملیاتی به مدت 30 سال) از هزینه های یک خانه جدید به طور متوسط تجاوز نمی کند".