منزل منخفض الطاقة هو أي نوع من أنواع المنازل التي تستمد من التصميم والتقنيات ومنتجات البناء طاقة أقل ، من أي مصدر ، من المنزل التقليدي أو المتوسط ​​المعاصر. في ممارسة التصميم المستدام ، والهندسة المستدامة ، وبناء الطاقة المنخفضة ، والمناظر الطبيعية الموفرة للطاقة والمناظر الطبيعية تستخدم المنازل منخفضة الطاقة في كثير من الأحيان تقنيات ومكونات تصميم الطاقة الشمسية المبنية بالطاقة الشمسية النشطة لتقليل نفقات الطاقة.

الاستخدام العام
تغير معنى مصطلح “منزل منخفض الطاقة” بمرور الوقت ، ولكن في أوروبا يشير عمومًا إلى منزل يستخدم حوالي نصف معايير الطاقة المنخفضة الألمانية أو السويسرية المشار إليها أدناه لتسخين المساحة ، وعادةً ما يكون ذلك في نطاق 30 كيلو وات / ساعة إلى 20 كيلووات في الساعة / م² (9500 وحدة حرارية بريطانية / قدم² / سنة إلى 6300 وحدة حرارية بريطانية / قدم² / سنة). تحت هذا المصطلح غالباً ما يستخدم مصطلح “بناء منخفض الطاقة للغاية”.

يمكن أن يشير المصطلح أيضًا إلى أي مسكن يكون استخدام الطاقة فيه أقل من المعايير المطلوبة بموجب أكواد البناء الحالية. ولأن المعايير الوطنية تختلف اختلافاً كبيراً في جميع أنحاء العالم ، فإن التطورات “المنخفضة الطاقة” في بلد ما قد لا تفي “بالممارسة المعتادة” في بلد آخر.

مبنى بدون طاقة
عزل خارق
PlusEnergy

تكنولوجيا منخفضة الطاقة

المقدمة
عادة ما تستخدم المباني منخفضة الطاقة مستويات عالية من العزل ، ونوافذ ذات كفاءة في استخدام الطاقة ، ومستويات منخفضة من تسرب الهواء وتهوية استرداد الحرارة لخفض طاقة التدفئة والتبريد. كما يمكنهم استخدام تقنيات تصميم المبنى الشمسي السلبي أو تقنيات الطاقة الشمسية النشطة. قد تستخدم هذه المنازل تقنيات إعادة تدوير حرارة الماء الساخن لاستعادة الحرارة من الاستحمام وغسالات الصحون. يتم تعريف الإضاءة واستخدام الطاقة المتنوعة بإضاءة الفلورسنت والأجهزة الفعالة. يوفر التوطين مزيدًا من المعلومات حول زيادة كفاءة الطاقة في المباني.

يتعين على المنازل السلبية تحقيق معدل تغيير كامل في المبنى لا يزيد عن 0.6 طن / ساعة تحت الاختبار القسري للضغط واختبار الضغط عند 50Pa كحد أدنى. يتم استخدام اختبار باب المنفاخ من قبل مختبرين معتمدين لإثبات الامتثال.

ومن السمات الهامة للمباني ذات الطاقة المنخفضة للغاية الأهمية المتزايدة لفقدان الحرارة من خلال التجسير الحراري الخطي داخل البناء.الفشل في القضاء على المسارات الحرارية من الأسطح الدافئة إلى الباردة (“الجسور”) يخلق الظروف للتكثيف الخلالي الذي يتشكل عميقاً داخل البناء ويؤدي إلى مشاكل خطيرة محتملة لنمو العفن وتعفن. مع وجود خسائر تقارب صفرية للترشيح من خلال نسيج المسكن ، لا يمكن الاعتماد على حركة الهواء لتجفيف البناء ، ويوصى بتحليل شامل لمخاطر التكثيف لكل تفاصيل الدعامات.

تحسينات على التدفئة والتبريد والتهوية وتسخين المياه
ثلاجة امتصاص
الطاقة الحرارية الأرضية السنوية
أنابيب تبريد الأرض
مضخة حرارية تعمل بالطاقة الحرارية الأرضية
تهوية استرداد الحرارة
إعادة تدوير الماء الساخن
التبريد السلبي
حرارة متجددة
تخزين الطاقة الحرارية الموسمية (STES)
تكييف الهواء بالطاقة الشمسية
الماء الساخن بالطاقة الشمسية
الأجهزة الشمسية

تصميم الطاقة الشمسية السلبية والمناظر الطبيعية
تصميم المبنى الشمسي السلس والمناظر الطبيعية الموفرة للطاقة تدعم المنزل منخفض الطاقة في الحفظ ويمكن دمجها في الجوار والبيئة. بعد تقنيات بناء الطاقة الشمسية السلبية ، حيث تكون المباني الممكنة مدمجة في الشكل لتقليل مساحة سطحها ، مع نوافذ رئيسية موجهة نحو خط الاستواء – في الجنوب في نصف الكرة الشمالي والشمال في نصف الكرة الجنوبي – لتحقيق أقصى قدر من الكسب الشمسي السلبي. ومع ذلك ، فإن استخدام الكسب الشمسي ، وخاصة في المناطق المناخية المعتدلة ، هو أمر ثانوي لتقليل متطلبات الطاقة المنزلية الكلية. من ناحية أخرى ، في درجات الحرارة العالية ، الحرارة الزائدة يمكن أن تخلق ظروفًا داخلية غير مريحة. وقد ثبت أن البدائل السلبية لأنظمة تكييف الهواء مثل التنفيس المعتمد على درجة الحرارة فعالة في المناطق التي تحتاج إلى التبريد. وتشمل التقنيات الأخرى لمكافحة مكاسب الحرارة الشمسية المفرطة سلال بريس ، والأشجار ، والعريشة المرفقة بالكروم ، والحدائق العمودية ، والأسقف الخضراء وغيرها.

يمكن بناء المنازل منخفضة الطاقة من مواد كثيفة أو خفيفة الوزن ، ولكن يتم دمج بعض الكتلة الحرارية الداخلية عادةً لتقليل درجات الحرارة في فصل الصيف ، والحفاظ على درجات حرارة مستقرة في فصل الشتاء ، والحيلولة دون حدوث فرط التسخين المحتمل في الربيع أو الخريف قبل أن تصبح “ظلال” زاوية الشمس الأعلى التعرض للجدار اليوم واختراق النافذة. لون الجدار الخارجي ، عندما يسمح السطح باختياره ، لخصائص الانعكاس أو الامتصاص يعتمد على درجة حرارة الهواء المحيطية الغالبة على مدار العام. يمكن استخدام الأشجار المتساقطة والأشجار المتلألئة أو الملتصقة بالحائط أو المساعدة الذاتية في المناخات وليس عند درجات الحرارة القصوى.

المناظر الطبيعية المستدامة
عمارة المناظر الطبيعية المستدامة
البستنة المستدامة
حصاد مياه الأمطار
المحافظة على المياه

الإضاءة والأجهزة الكهربائية
لتقليل إجمالي استهلاك الطاقة الأولية ، فإن العديد من تقنيات الإضاءة النهارية السلبية والإيجابية هي الحل الأول للتشغيل في النهار. بالنسبة إلى الأيام ذات مستوى الإضاءة المنخفضة والمساحات الخالية من ضوء النهار والليل ؛ استخدام تصميم الإضاءة الإبداعية المستدامة باستخدام مصادر الطاقة المنخفضة مثل مصابيح الفلورسنت المدمجة “ذات الجهد القياسي” وإضاءة الحالة الصلبة مع مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء LED ، الثنائيات العضوية ذات الثنائيات الباعثة للضوء ، والصمامات الثنائية الباعثة للضوء المصنوعة من البوليمر . ويمكن استخدام مصابيح الفلطية المتوهجة ذات الجهد الكهربائي المنخفض ، ومصابيح الهاليد ، ومصابيح الزينون والهالوجين المدمجة.

تتوفر في الأماكن الخارجية للحدائق والأمان وإضاءة المناظر الطبيعية التي تعمل بالطاقة الشمسية – مع الخلايا الضوئية على كل أداة أو توصيلها بنظام مركزي للطاقة الشمسية – للاحتياجات والحدائق الخارجية. يمكن استخدام أنظمة الجهد المنخفض لمزيد من الإضاءة المستقلة أو المراقبة ، في حين لا تزال تستخدم طاقة أقل من التركيبات التقليدية والمصابيح. تعمل أجهزة تحديد الوقت وأجهزة الكشف عن الحركة وأجهزة استشعار الضوء الطبيعي على تقليل استهلاك الطاقة والتلوث الضوئي بشكل أكبر لإعداد المنزل منخفض الطاقة.

يفضل استخدام المنتجات الاستهلاكية والأجهزة التي تستوفي اختبارات كفاءة الطاقة المستقلة واستقبال علامات شهادة Ecolabel لتقليل استهلاك “الغاز الطبيعي” المستهلك وتصنيف انبعاثات الكربون لتصنيع المنتجات في المنازل منخفضة الطاقة. علامات التصديق الإيكولوجي لـ Energy Star و EKOenergy هي أمثلة.

إضاءة موفرة للطاقة
إضاءة
شبابيك
الحفاظ على الطاقة
طاقة بديلة

القيود والفوائد الاقتصادية

كلفة:

تبلغ التكلفة الإضافية للمنزل المنفرد الذي يتوافق مع اللائحة الحرارية لعام 2012 من 10 إلى 15٪ بشكل عام. هذا يرجع أساسا إلى أسعار المواد اللازمة وضرورية لتحقيق الأهداف المحددة

عائد الاستثمار:

يجب أن تعلم أن فاتورة التدفئة السنوية تمثل 900 يورو في المتوسط ​​لكل أسرة ، مع وجود تباينات كبيرة (250 يورو لمنزل “بي بي سي” يصل إلى أكثر من 1800 لمنزل معزول بشكل سيء)

توفر المدخرات على استهلاك الطاقة ، والتي هي أقل من ثلاث إلى أربع مرات من المنزل التقليدي ، عائدا جيدا على الاستثمار (حوالي 4 سنوات). يقدر الاقتصاد الحقيقي بنحو 15000 يورو على مدى 20 عاما ، لمنزل واحد.

المزايا الضريبية والمساعدة المالية:
تشمل بعض مزايا بناء المباني المتوافقة مع RT2012:

المعدل الصافي الجاهز للبيئة (Eco-Reado Zero Rate (Eco-PTZ)) الذي يسهل ملكية المساكن للمشترين لأول مرة الذين يستثمرون في مسكن جديد بأداء طاقة مرتفع ، وذلك بفضل القضاء على المصالح ، بدعم من الدولة.
قد تستفيد المباني التي تحمل علامة “BBC” أيضًا من تخفيض أو حتى إعفاء من ضريبة الأملاك على العقارات المبنية
قانون Duflot ، مخطط Scellier السابق لتأجير ضمانات الاستثمار لجميع دافعي الضرائب الفرنسيين الحصول على مساكن جديدة والمخصصة لاستئجار تخفيض الضرائب على مدى تسع سنوات والتي تتوافق مع 18 ٪ من سعر التكلفة الأولية ، للإسكان المسمى بي بي سي
الائتمان الضريبي للتنمية المستدامة ، للمباني القائمة (متوجًا بمبلغ 8،000 يورو ، يتعلق بالعزل الحراري أو استبدال المعدات ، التي يجب أن تلبي متطلبات الطاقة)

خصائص منزل منخفض الطاقة

مفهوم بيولوجي مناخي للموئل

اتجاه المنزل
الهدف هو استعادة الحرارة القصوى وضوء الشمس في فصل الشتاء والحد من هذه المساهمات في الصيف. لا ينصح التعرض بين الشرق والغرب. في الغرب ، يتراكم المبنى الحرارة بسبب التعرض المباشر لأشعة الشمس في فترات ما بعد الظهر وارتفاع درجة الحرارة في الصيف.

التعرض الشمالي هو أبرد جزء. ستحتاج المناطق الأقل استخدامًا إلى تطويرها في الشمال لتقليل تأثير البرد ، والتقليل من انخفاض درجة حرارة المباني والمساهمة في توفير الطاقة وراحة السكان. أجزاء المرآب ، والسلالم ، والممرات ، وما إلى ذلك هي أجزاء قليلة الاستخدام ودرجة الحرارة المنخفضة: فهي مناطق عازلة مثالية.

غالبًا ما يكون التعرض الجنوبي الأكثر إثارة للاهتمام احترام الراحة الصيفية واستعادة المساهمات الشمسية المجانية خلال فصل الشتاء. في فصل الشتاء ، تدفئ الشمس المنخفضة جداً جدران المنزل التي تحافظ على الحرارة ، وتخترق الأشعة الشمسية داخل النوافذ ، وبالتالي توفر تدفئة أساسية. في الجنوب سيكون لدينا غرف المعيشة. الاتجاه الجنوبي موات أيضاً لأنظمة الطاقة الشمسية (المجمعات الحرارية الشمسية للتدفئة والماء الساخن ، الألواح الكهروضوئية لإنتاج الكهرباء). في الصيف ، تصل الشمس عموديا ولن تدخل إلى المنزل ، حيث يمكن حماية الخلجان الخاصة به عن طريق مسبقة (شرفة أو سقيفة على سبيل المثال) أو تعميش الشرائح القابلة للفتح.

شكل المبنى
بنية منزل له تأثير قوي جدا على استهلاك الطاقة. دور المهندس المعماري مهم جدا. وكلما كان المبنى أصغر ، كلما قل استهلاكه للطاقة. لهذا السبب ، بالنسبة لمنزل جيد ، يجب أن تكون نسبة أسطح الجدران الملامسة للخارج إلى المساحة المعيشية منخفضة. الشكل الكروي هو الشكل الذي يحتوي على أصغر نسبة من السطح إلى الحجم. لذلك فهي مثالية لتقليل الخسائر الحرارية في غلاف المبنى. ومع ذلك ، من أجل العمارة التقليدية ، نستخدم المكعب الأقرب إلى الكرة. وبناءً على ذلك ، سيستهلك المبنى المدمج أقل من مبنى على شكل حرف L أو متعدد الطوابق.

عزل حراري قوي
يشير العزل الحراري إلى جميع التقنيات المستخدمة للحد من انتقال الحرارة بين البيئة الساخنة والبيئة الباردة. معايير المقاومة الحرارية لعام 2012 (في m².k / W) هي كما يلي: R ≥ 8 للسندرات ، إلى 4 للجدران والأرضيات.

ما إذا كان نظام البناء هو إطار الخشب ، أو الطوب أو الطوب ، يجب عزل جميع الجدران. سيكون العزل الحراري ، ولكن أيضا الصوتية.

عزل الجدار:
من الداخل: هناك طريقتان مختلفتان: المضاعفة الملتصقة ، والتي تتكون ببساطة من اللصق على الجدار العازل المرتبط باللوح الجصي أو الإطار المعدني الذي يتألف من الانزلاق بين جدار وبنية معدنية مصنوعة من القضبان والكميات التي تعزلها.
من الخارج: يلف المنزل بمواد عازلة ثم يتم تغطيتها بغطاء خارجي مثل الجص ، الكسوة ، إلخ للحماية من سوء الأحوال الجوية.
العزل الموزع: هذا النظام ممكن فقط مع بعض وسائل البناء حيث يكون هيكل المبنى أيضا ذو أداء حراري.

العزل من السقوف والسقوف: عزل السقف ضروري للعزل الحراري الجيد ، لأنه يعتبر أنه من خلال السقف الذي يفلت من 30 ٪ من حرارة المبنى. سيكون من الضروري عزل الأسقف المفقودة (العزل في “السائبة” من أجل تشكيل فراش مستمر ومتجانس) ومساحات السقف المكتملة (هناك طريقتان من العزلة: من الداخل أو الخارج ، وذلك بفضل التحديق وتتكون هذه التقنية من وضع حاجز بخار أفقياً ومتوازياً مع ميزاب المبنى ثم وضع عزل عليه.
عزل التربة: لعزل الأرضية ، نختار البوليسترين الموسع ، مقذوف ، صوف الخشب ، العزل المسقط ، إلخ. عندما تكون الأرضية على مساحة الزحف ، يتم تصنيع الأرضية العازلة المركبة المصنوعة من interystist البوليسترين والعزل تحت الأرضيات.

خصائص بعض العوازل:

القوة العازلة للمادة تأتي من الهواء الذي تعتريه. هناك الكثير من المواد العازلة ، وهنا بعض منها:

مواد	تكوين	λ (W / (mK))
الصوف الزجاجي	الألياف الزجاجية	0.030 – 0.040
البوليسترين الموسع	حبات الستايروفوم تم توسيعها بواسطة بخار الماء	0.030 – 0.038
البوليسترين المبثوق	حبيبات من مونومر ستيرين مقذوف مع عامل نفخ (غاز)	0.029 – 0.035
حشو السليلوز	الورق المعاد تدويره غير قابل للاشتعال ومقاوم للهوام	0.035 – 0.041
ألياف الخشب	بقايا الخشب	0.038 – 0.045

الجسور الحرارية

الجسر الحراري هو نقطة أو منطقة خطية تقدم ، في غلاف المبنى ، اختلافًا في المقاومة الحرارية. هذه نقطة في البناء حيث يتم كسر حاجز العزل. يتم إنشاء جسر حراري إذا:

هناك تغيير في هندسة الظرف ،
هناك تغيير في المواد و / أو المقاومة الحرارية.
قبل عشر سنوات ، شكل الجسر الحراري 10 إلى 20٪ من إجمالي خسائر المباني. مع مرور الوقت ، تحسن العزل وانخفضت نسبة الخسائر بسبب الجدران بشكل حاد ، كما أن نسبة الجسور الحرارية قد زادت بشكل كبير. ومع ذلك ، ومع تطبيق النظام الحراري 2012 ، يتم وضع الحلول لتقليل التجسير الحراري باستخدام القواطع الحرارية والعزل الخارجي. الكسارة هي جهاز تم إعداده لإيقاف الجسور الحرارية ، ك “عزل” في هذه الجسور. الجسور الحرارية هي بالتالي مناطق ذات فقدان حراري مرتفع. من المهم تحديدها لتحسين المبنى.

أداء الفتحات
لماذا تقلق من تقسيم النوافذ وفقًا للنقاط الأساسية؟

لأن النوافذ والنجارة الخارجية تكون من 3 إلى 7 مرات أقل عازلة حرارية من الجدار الصلب.
لأن النوافذ تسمح لضوء الشمس بدخول المنزل ، وهو مناسب جدًا في الشتاء ولكن يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة في الصيف.
يوصى بتوفير فتحات على الجوانب الأربعة للمنزل لتكون قادرة على الاستفادة من التهوية خلال فصل الصيف ، وعدم تجاوز 25٪ من مساحة المعيشة في المنطقة المزججة.

يمكن اعتبار توزيع مناطق النوافذ كالتالي: 50٪ جنوبًا و 20٪ شرقًا و 20٪ غربًا و 10٪ شمالًا.

يجب تخطيط الحماية من أشعة الشمس (عمليات الغلق المختلفة مثل الستائر الخارجية والستائر والأغطية …) من التصميم لتجنب ارتفاع درجة الحرارة في موسم الصيف.

المواد المستخدمة: العزل الحراري عالي الأداء يبقي الحرارة في فصل الشتاء ، ولكنه يحافظ على برودة الصيف. يجب أن يكون أداء Windows أدنى أداء Uw & lt؛ 1.6 W / (m².k). على سبيل المثال ، الزجاج المزدوج مع العزل المقوى: نوافذ من 4 مم ، أحد جوانبها مغطاة بطبقة انبعاث منخفضة ، مفصولة بطبقة من الغاز 12 مم (أحيانًا الزجاج الثلاثي في ​​المناطق الجبلية والواجهات التي تواجه الشمال) ، وكذلك إطار عازلة ، مصنوعة من عدة طبقات (الخشب ، الألمنيوم ، PVC) معززة بالرغاوي أو العوازل الأخرى. سيتم إيلاء اهتمام خاص للمفاصل بين الإطار والإطار أثناء التثبيت.

سيتم إعطاء نفس العناية إلى الجودة (التصنيع ، المواد ، التركيب) للأبواب.

ختم مثالي
واحد من التغييرات الكبيرة بين RT2005 و RT2012 هو تقديم القيم الحدية لتسرب الهواء.

ما هو ضيق الهواء؟

هذه تسرب الهواء في حساب منزل لجزء كبير من خسائر الطاقة. في المنازل ، يمكن أن يحدث تسرب الهواء في الوصلات بين العناصر (ربط إطار إلى جدار على سبيل المثال) أو إطارات النوافذ الزجاجية المنزلقة ، أو إلى المآخذ (يمكن للهواء أن يمر بأغلفة كهربائية). يجب أن يتم استكمال أعمال العزل بتدابير لتحسين إمتصاص الماء.

يتكون اختبار باب المنفاخ (أو اختبار باب المنفاخ) من قياس تسلل الهواء. يتم وضع آلة مجهزة بمروحة على الباب الأمامي للمنزل أو المبنى.هذا يقيس كمية الهواء الداخلة إلى المنزل. باستخدام آلة الدخان ، من السهل اتباع المسودات واكتشاف التسريبات. يحدد RT 2012 حدًا للتسرب. عندما يتم بناء المبنى ، فقد أصبح إلزاميا لقياس مقاومة الهواء في نهاية البناء.

تهوية ذات تدفق مزدوج مع استعادة الحرارة على الهواء القديم
هناك دفق واحد VMC أو تيار مزدوج. إذا كان التثبيت محتوى لإخلاء الهواء التي لا معنى لها ، فهو تهوية ميكانيكية بسيطة للتحكم في التدفق.تضم شبكة واحدة من القنوات. في غرف المعيشة ، يتم توفير الهواء النقي عن طريق مداخل الهواء المتصلة مباشرة بالخارج.

إن وجود نظام فعال لتبادل الهواء يضمن جودة الهواء الداخلي من خلال كمية كافية من الهواء النقي وإخلاء تلوث الهواء كالرائحة والرطوبة والمكونات العضوية المتطايرة (VOC) … كما أنه يحسن أداء الطاقة في المبنى من خلال التحكم في كمية من الهواء النقي لزيادة الراحة الحرارية والصوتية. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يحمي المبنى من الأضرار الناجمة عن الرطوبة.

A VMC (أو التهوية الميكانيكية للرقابة) الرطوبة تتكيف مع تدفق بسيط يتكيف وفقا للحاجة إلى تجديد الهواء. تدفق هذا الهواء يزداد عندما تزداد الرطوبة في المنزل ويتم تقليله عندما تكون المباني فارغة ، لتوفير الطاقة. فتحات وإغلاق فتحات التهوية ومآخذ الهواء مؤتمتة بالكامل.

لتجديد الهواء في جميع غرف المنزل ، فإن الشيء الأكثر منطقية هو إدخاله إلى غرف المعيشة الجافة ، مثل غرفة المعيشة ، غرف النوم أو المكتب ، وإخراجه من الأماكن التي يوجد بها تركيز . الرطوبة والروائح الكريهة ، مثل المطبخ ، الحمام أو المرحاض.

ستكون التهوية ذات التدفق المزدوج ، مع استعادة الهواء القاسي ، أكثر إيكولوجياً ، لأن حرارة هواء العادم يتم استردادها عن طريق مبادل حراري قبل إعادة إدخالها في الدائرة (دون فقد الحرارة).

استخدام الطاقة المتجددة

طاقة حرارية
العرض: غالباً ما تستخدم الطاقة الشمسية الحرارية لتوفير مياه صحية جزئياً أو كليا (DHW) ، ونادراً ما تضمن تسخين المنزل. هذه الممارسة تحد بشكل فعال من انبعاثات غازات الدفيئة ، وهذا هو السبب في تشجيع هذا النظام بشدة من قبل العديد من الولايات والسلطات المحلية من خلال الضرائب والمكافآت (المكافآت الإيكولوجية ، الإعفاءات الضريبية). يغطي سخان المياه الشمسي ما بين 40 و 80٪ من احتياجات الماء الساخن لعائلة.

مثال على كيفية عمل سخان الماء الشمسي: أشعة الشمس ، المحبوسة بواسطة أجهزة الاستشعار الحرارية ، تنقل طاقتها إلى ممتصات معدنية ، والتي تسخن شبكة من الأنابيب النحاسية التي يوزع فيها سائل نقل الحرارة. هذا المبادل الحراري بدوره يسخن المياه المخزنة في الركيزة. هناك ثلاثة أنواع من الألواح الشمسية الحرارية.

جامعات مسطحة غير مزججة: تدور المياه في امتصاص أسود بشكل عام مفتوح للهواء
مستشعرات الزجاج المسطحة (الأكثر شيوعًا)
جامعات الأنبوب المفرغة ، المكونة من مجمعات الطاقة الشمسية المطورة بجهاز تجميع حراري يتم تثبيت الأنابيب الشمسية الفراغية عليه.
يتم تثبيت الألواح الشمسية في الحديقة ، على السطح أو على الشمسيات ، حيث الشمس هي الأكثر حضورا (وهذا هو المفضل في الجنوب) ، مع الميل الأمثل من 30 درجة. ووفقًا للنموذج ، يجب تركيب أجهزة الاستشعار أو دمجها في السقف. بالنسبة للإنتاج المحلي للمياه الساخنة فقط ، فإنه يأخذ من 0.7 إلى 1.5 متر مربع من المستشعرات لكل ساكن حسب المنطقة ، مع تخزين 50 لتر / م 2 من المجمعات.

تكلفة العملية وعائد الاستثمار سيستغرق الأمر ما بين عائلة مكونة من 4 أفراد من 3800 إلى 5800 يورو من الاستثمار (أجهزة الاستشعار ، والبالونات ، واللوائح ، والوصلات) ، مع عائد استثمار يبلغ حوالي 10 سنوات.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

العرض والتشغيل

الطاقة الشمسية متوفرة في كل مكان على الأرض وتمثل ، نظريا ، 900 مرة من الطلب العالمي على الطاقة. الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي الكهرباء التي تنتج عن طريق تحويل جزء من الإشعاع الشمسي عن طريق الخلايا الكهروضوئية. من الناحية التخطيطية ، يسمح فوتون الضوء الساقط في ظروف معينة بتوجيه إلكترون ، وبالتالي إنتاج تيار كهربائي.

وبالتالي ، فإن إنتاج الكهرباء الضوئية يعتمد على عملية التحويل المباشر للضوء إلى كهرباء ، وذلك بفضل ما يسمى بمواد “أشباه الموصلات”.تستخدم تقنيتان رئيسيتان اليوم:

لوحات الجيل الأول التي تستخدم السيليكون. هذه اللوحات تمثل 85 ٪ من السوق الضوئية العالمية.
الجيل الثاني ، المعروف بالطبقات الرقيقة ، تطور في السوق. وهي أكثر كفاءة ولكنها أكثر تكلفة أيضًا لأنها تستخدم معادن أكثر ندرة (الإنديوم والتيلوريد). يمثلون 15 ٪ من السوق العالمية.
في عام 2008 ، تراكمت ألمانيا بنسبة 40 ٪ واليابان تركيب 25 ٪ من الطاقة الشمسية الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم.

25 م 2 من الوحدات يمكن أن تنتج في عام واحد ما يعادل استهلاك الكهرباء (باستثناء التدفئة والطبخ والماء الساخن) لأسرة مكونة من 4 أشخاص ، أو حوالي 2500 كيلووات في الساعة. من الأفضل توجيه الوحدات في الجنوب ، إذا أمكن مع ميل قدره 30 درجة بالنسبة للأفقي.

يبلغ عمر الألواح الشمسية 20 عامًا إلى أكثر من 30 عامًا وتكاد تكون قابلة لإعادة التدوير بالكامل.

الحدود والتكلفة

تعد الألواح الكهروضوئية الأكثر انتشارًا ، المصنوعة من السيليكون البلوري ، ثقيلة وهشة ومن الصعب تركيبها.
الطاقة الكهربائية ليست “مباشرة” قابلة للتخزين ، وهذا يعني في شكله الأساسي.
ولا تزال التكنولوجيا الضوئية باهظة التكلفة بحيث لا تكون قادرة على المنافسة التامة مع الوقود الأحفوري ، وتبلغ تكلفتها لكل كيلوواط ساعة أعلى بنحو 4 مرات.

لا يزال تركيب الألواح الشمسية باهظ الثمن نسبياً: اعتماداً على نوع المواد المستخدمة ، يتراوح سعر تركيب نظام ضوئي يغطي مساحة 10 م 2 بين 5000 و 9000 يورو. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة إلى الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، يبلغ سعر الاتصال بـ EDF (شركة كهرباء فرنسا) حوالي 18000 يورو لـ 20 مترًا مربعًا متصلة بـ EDF. يتمثل التحدي الذي تواجهه الأبحاث الحالية في تحسين الإنتاجية وخفض تكاليف الخلايا الكهروضوئية.

بحلول عام 2020 (مباني الطاقة الإيجابية ، التي ستكون القاعدة ، انظر RT2020) ، سوف يتم تجهيز المباني بالضرورة بألواح فولتية ضوئية.

طاقة الرياح المحلية
يمكن أن تمثل طاقة الرياح الصغيرة (طاقة أقل من 1 كيلو وات) وتوربينات رياح صغيرة (طاقة تتراوح بين 1 و 20 كيلو واط) ، في المناطق المناسبة (الرياح العادية والمتكررة) ، بديلًا للطاقة الأحفورية. اعتمادا على قوة وانتظام الرياح ، يمكن لتوربينات الرياح التي تبلغ 5 كيلوواط والتي تدور 2000 ساعة في السنة بالقدرة الاسمية أن تنتج ما يعادل الاستهلاك السنوي للأسرة.

العملية: يتكون توربين الرياح من الصاري ، أو الدوار ، أو المروحة ذات المحور الرأسي أو الأفقي ، وتتألف من عدة شفرات ومولد يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يمكن استخدام الطاقة المنتجة في الموقع أو توصيلها بالشبكة وبيعها إلى EDF.

القيود والتكلفة: أقل من ارتفاع 12 م ، يكون التركيب خاليًا من أي قيود (ما عدا إعلان العمل وما لم ينص على خلاف ذلك في الخطة الحضرية المحلية). بالنسبة للمولدات التي يبلغ وزنها 50 كجم ودوارها 3 أمتار ، والتي تعطي قوة 1 كيلو وات ، فإنها تتطلب ما بين 3000 و 5000 يورو ، مع عائد استثمار يتراوح ما بين 5 إلى 7 سنوات. ويعزى إلى الائتمان الضريبي لصاحب الذي يبدأ في بناء توربينات الرياح ، فضلا عن مختلف المساعدات المحلية.

الطاقة الحرارية الأرضية والبئر الكندية
يميز الطاقة الحرارية الأرضية علم الظواهر الحرارية الداخلية للأرض ، واستغلال هذه الظواهر الطبيعية لإنتاج الحرارة أو الكهرباء. إنها على شكل خزان بخار أو ماء ساخن أو صخرة ساخنة. إنها طاقة متجددة تستخدمها أكثر من 70 دولة.

الطاقة الحرارية الأرضية في المبنى: يتم سحب الحرارة من التربة بواسطة أجهزة استشعار يمكن دفنها رأسيًا أو أفقيًا أو وضعها في شبكات مياه:

يتم توزيع أجهزة الاستشعار الأفقية ودفنها على عمق ضحل (من 0.60 متر إلى 1.20 متر) ، حيث يتدفق المحلول الملحي أو المبرد في دائرة مغلقة من الداخل.

المسابر الرأسية الحرارية الأرضية: يتم تثبيتها في حفرة البئر ومختومة بالإسمنت ، حيث يتم تداول المحلول الملحي في الدائرة المغلقة. يمكن أن يصل العمق إلى عدة مئات من الأمتار ، حيث تكون درجة حرارة التربة مستقرة طوال العام.

مضخات الحرارة على طاولة المياه: ترسم الحرارة الموجودة في المياه الجوفية (حيث تكون درجة حرارة الماء ثابتة بين 7 و 12 درجة مئوية) ، أو النهر أو البحيرة ، وتتطلب بئرين كل منها يصل إلى عدة عشرات أو مئات الأمتار.

البئر الكندي: يطلق عليه أيضاً بئر إقليمي أو مبادل أرضي ، ويستخدم البئر الكندي طاقة حرارية جوفية. هذا هو نظام تهوية طبيعي ، والذي يتكون من تمرير بعض الهواء الخارجي قبل دخوله إلى المنزل ، والذي سيتم استبداله بأنابيب مثبتة في الأرض على عمق متر إلى مترين. أبعاد البئر تختلف حسب التضاريس.

في فصل الشتاء ، تتمتع التربة بدرجة حرارة أعلى من الخارج ، حيث تسخن الهواء الذي يمر عبر الأنابيب ويجعل درجة حرارة المنزل أكثر ثباتًا. على العكس من ذلك ، فإن الأرضية أكثر برودة من الخارج في الصيف ، والهواء الذي يمر عبر الأنابيب ثم ينعش المنزل. سيتم استخدام البئر الكندية في التدفئة والتبريد الطبيعي.

يقترن البئر الكندي بمضخة حرارية (PAC): هنا يستخدم في الإعداد الحراري للمبنى ، إنه جهاز ديناميكي حراري ينقل كمية من الحرارة من ما يسمى بـ “الارسال” (الذي يوفر) ، إلى ” تلقي “متوسطة (استقبال). اعتمادا على وظيفتها ، يمكن استخدام المضخة الحرارية كمبرد أو ثلاجة.هنا ، يعمل الهواء كمبرد (سائل مسؤول عن نقل الحرارة بين العديد من مصادر الحرارة) ، بينما يعمل الأنبوب كمبادل حراري أثناء توجيه هواء المبنى.

المبدأ: تعمل البئر الكندية على المبدأ التالي:
يدخل الهواء النقي من خلال مدخل الدخول.
يتم إجراء ذلك في أنبوب أو مدخل الهواء النقي ، الذي يجب أن يدفن على عمق 1.5 متر على الأقل ، ليكون خالياً من الصقيع ، وأن متوسط ​​درجة الحرارة الشهرية في هذا العمق يختلف في المواسم. يجب أن يتحمل الأنبوب الصدأ ، ويكون ملامسًا للهواء والماء ، والسحق ، لأنه قد يكون هناك مرور لآلة سطحية ، وتشوهات طفيفة ، لمرافقة مجال الحركة دون أن ينكسر.
ثم يتم إزالة الهواء من المكثف ، قبل الهبوط في مبادل حراري ، حيث يقاد الهواء القاسي للمنزل في الخارج ، في حين يملؤه الهواء النقي.
لكن هذا النظام ، الإيكولوجي والاقتصادي الكامل في التشغيل ، هو مكلف إلى حد ما من حيث التركيب (لإحصاء حوالي 000 20 يورو) ، مما يمنع انتشاره مع جمهور أوسع.

منزل ذكي
غالباً ما تستخدم البيوت ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة الدوميات (كلمة مشتقة من تقلص الكلمة اللاتينية “domus” ، والمنزل ، والكلمة التلقائية) لأنها تسمح بتحسين استهلاك الطاقة.

ما هو أتمتة المنزل؟

إنها مجموعة من تقنيات الإلكترونيات والحوسبة والاتصالات التي تعمل على تحسين راحة وأمن المنزل (الشقق والشركات …). يسمح لإدارة جزء من أنظمة المنزل. يمكننا أتمتة إدارة الطاقة ، نظام الأمن ، التدفئة ، الإضاءة …

تطبيقات أتمتة المنزل للمنزل

إدارة الطاقة: التدفئة (درجة حرارة متجانسة في جميع أنحاء المنزل) ، وتكييف الهواء ، والتهوية …
إدارة مصاريع.
إدارة الأجهزة المنزلية.
إدارة الإضاءة.
الأمن: تنبيه في حالة التطفل والحريق والكشف عن تسرب الغاز والفيضان …
الاتصالات: استقبال المعلومات ، التحكم عن بعد …
برمجة الاجهزة الكهربائية.

كيف تعمل ؟
تسمح أتمتة المنزل لجميع الأجهزة بالتواصل مع بعضها البعض باستخدام شبكة Wi-Fi أو موجات الراديو أو شبكة الطاقة. يمكننا تركيز جميع الأجهزة الإلكترونية على نفس الدعم مثل جهاز كمبيوتر أو هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو لوحة لمس متصلة بالجدار للتحكم.

مستقبل
إن BEPOS أو مبنى الطاقة الإيجابي هو مبنى ينتج طاقة أكثر مما يستهلك ، ومن هنا جاء اسمه. ولذلك يستخدم الطاقات المتجددة المنتجة محليا. وبحلول عام 2020 ، سيكون هذا المبنى هو نموذج الموئل ، ويجب أن تحدد معايير البناء الجديدة طرائق البناء والقيود.

عندما نحاول أن نتخيل كيف سيكون منزل الغد ، وكيف سيستهلك طاقة أقل ، يمكننا ذكر بعض المشاريع التي هي في مرحلة البحث والتجريب ، أو حتى التحسين:

استخدام خلايا الوقود للغلايات. إنها طاقة نظيفة ومربحة للغاية (بترتيب 90٪) مما يجعل من الممكن إنتاج الكهرباء من خلال إنتاج الماء عن طريق أكسدة H2 وتقليل O2: 2H2 + O2 = 2H2O. كما أنها تنتج الحرارة ، والتي يتم استردادها لتسخين المياه (الصحية والتدفئة). لسوء الحظ ، فإن لها عيوبًا ، بما في ذلك التكلفة والحياة والخطر الذي ينجم عن المواد المستخدمة ، والتي تكون متفجرة. في اليابان ، تم تركيب ما يقرب من 40000 نظام من قبل الأفراد كجزء من مزرعة ENE.

الشبكة الذكية المعروفة أيضًا باسم “الشبكة الذكية”. ويهدف إلى ضبط إنتاج وتوزيع الكهرباء في الوقت الفعلي وفقًا للاستهلاك. إنه يسمح للمنزل بإدارة ساعات “الذروة” حيث تكلف الكهرباء الأغلى عن طريق عداد ذكي. كما أنه يجعل من الممكن تحسين أداء المصنع ، وتجنب الاضطرار إلى بناء خطوط جديدة بشكل منتظم ، وتقليل الخسائر على الإنترنت ، والقدرة على توزيع الكهرباء بأفضل سعر ممكن. ومن المفيد أيضا على نطاق حي ، يمكن استخدام الطاقة المنتجة من قبل معين على مقربة من أحد الجيران.

اقتران الموائل / النقل ، والموجود على موقع INES في لو بورجيه (التعاون بين شركة CEA و INES وتويوتا ، بدعم من ADEME) المطاريف التي تعمل بالطاقة الكهربائية الضوئية لإعادة شحن بطاريات البطاريات بطريقة محسنة (مع مراعاة الاحتياجات) .

يستخدم التصنيع بشكل متزايد في مجال البناء. وهي تتكون من إعداد مجموعة من المواد (مثال: جدار كامل ، أرضية) ، مما يجعل من الممكن تقليل عدد الأشخاص في موقع البناء ، لتقليل مدة البناء ، وبالتالي التكاليف. تتأثر المباني منخفضة الطاقة بشكل مباشر بهذا التطور.

تخزين الطاقة الشمسية بين الموسمي: تم اختبار PROSSIS (طريقة التخزين الشمسية بين الموسمية) بين عامي 2007 و 2012 من قبل جامعات CNRS Savoy ، Lyon ، Grenoble ، CEA-INES و CIAT. في الصيف ، توفر الألواح الشمسية أكبر قدر من الطاقة ونحتاج إليها على أقل تقدير. وبالتالي فإن العملية تتكون من تخزين الطاقة المنتجة في فصل الصيف: يتم فصل الكواشف عن طريق عملية ماصة للحرارة في فصل الصيف ، ثم يتم تخزينها في درجة حرارة محيطة ، ثم يتم خلط المواد المتفاعلة في الشتاء بعملية طاردة للحرارة. إنها عملية امتصاص LiBr / H2O التي تم اختبارها.