ممیزی انرژی ساختمان

ممیزی انرژی در ساختمان، شامل یك معاینه‌ دقیق به منظور تعیین چگونگی مصرف انرژی، برآورد میزان هزینه‌های اولیه، شناسایی فرصت‌های صرفه‌جویی و در نهایت ارائه یك برنامه پیشنهادی و نقشه راه جهت كاهش مصرف انرژی می‌باشد. به‌طور کلی، ممیزی انرژی ساختمان با هدف مدیریت انرژی و استفاده از اقتصادی‌ترین و به‌روزترین راهکارها جهت بهینه‌سازی مصرف حامل‌های انرژی در آن‌ انجام می‌گیرد.
مقایسه مصرف انرژی بین ساختمان‌های كشور با مقدار متناظر آن در كشورهای توسعه‌یافته، گویای فاصله زیاد این دو مقدار است که تجدید نظر اصولی در سیاست‌های مصرف انرژی در بخش ساختمان را ضروری میسازد. بررسیهای صورت گرفته بیانگر این واقعیت است که بخش خانگی و ساختمان با مصرف بیش از 40% از کل انرژی مصرفی کشور، بالاترین سهم را در میان سایر بخش‌های اقتصادی شامل صنعت، کشاورزی و حمل و نقل به خود اختصاص داده‌اند. گذشته از فواید بهینه‌سازی مصرف انرژی از دیدگاه حفظ سرمایه‌های ملی، با حذف تدریجی یارانه پرداختی دولت در بخش انرژی و سوخت، به راحتی می‌توان دریافت كه این امر از نظر اقتصادی نیز در آینده‌ی کوتاه‌مدت، فواید چشمگیری به همراه خواهد داشت. راهکارهای مختلفی برای کاهش مصرف انرژی در بخش ساختمان وجود دارد. انتخاب راهکار مناسب برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در یک ساختمان، بایستی بر اساس تجزیه و تحلیل مصرف انرژی ساختمان و امکان‌سنجی اقتصادی آن صورت گیرد که این مطالعات و بررسی‌ها در ممیزی انرژی ساختمان انجام می‌شود. در بعضی موارد حتی یک ممیزی، فقط با آگاه‌سازی مردم از چگونگی مصرف انرژی می‌تواند منجر به صرفه‌جویی آنی انرژی شود.  

ساختمان‌های انرژی صفر

بخش بزرگی از انرژی تولیدی در کشور در ساختمان‌ها و به منظور تولید شرایط آسایش دمایی هزینه می‌شود. این امر نه تنها هزینه‌ی زیادی را به اقتصاد برای تولید این انرژی تحمیل می‌کند، بلکه، از قدرت صادرات کشور در زمینه‌ انرژی نیز می‌کاهد. در کشورهای صنعتی نیز افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد این کشورها از آن زمان مجبور شوند به مسأله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوخت‌های فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.
علاوه بر این با درنظر داشتن برنامه حذف یارانه‌ی پرداختی دولت در بخش انرژی، از این پس این هزینه به مصرف‌کنندگان تحمیل خواهد شد و بخش بزرگی از سبد هزینه خانوار را تشکیل خواهد داد. بدین ترتیب، کاهش مصرف انرژی در ساختمان علاوه بر رشد اقتصاد ملی باعث کاهش هزینه‌های خانوار و بهبود استاندارد زندگی افراد نیز خواهد شد.
از نقطه‌نظر زیست‌محیطی نیز بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر باعث کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی می‌گردد.
بررسی‌های صورت‌گرفته در زمینه‌ی میزان مصرف انرژی در ساختمان‌ها بیانگر این واقعیت است که بخش ساختمان با مصرف بیش از ۴۰% از کل انرژی مصرفی کشور، بالاترین سهم را در میان سایر بخش‌ها به خود اختصاص داده‌است. این درحالیست که مصرف انرژی در ساختمان‌های کشور بسیار بالاتر از میزان استاندارد جهانی است. لذا ضروری است راهکارهایی جهت کاهش و استانداردسازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها مطالعه، بررسی و اجرایی شود. از میان راهکارهای موجود، بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان منابع پاک و ارزان انرژی، بسیار حائز اهمیت هستند. از جمله مهم‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر، می‌توان به منابع خورشیدی، بادی، زمین‌گرمایی و ... اشاره کرد.
بهره‌گیری از انرژی‌های نو و بهینه‌سازی سیستم‌های تأسیساتی مورد استفاده در ساختمان‌ها می‌تواند تاحدی در کاهش مصرف انرژی موثر باشد که ساختمان‌ها نه تنها صرفاً مصرف‌کننده‌ی انرژی نباشند، بلکه به منابع تولید توان تبدیل شده و نیاز انرژی خود را به طور کامل تأمین نمایند. اصطلاحاً به این ساختمان‌ها، ساختمان‌های انرژی صفر (Zero-Energy Building / Zero Net Energy) گفته می‌شود.
در تعریف دقیق‌تر، ساختمان انرژی صفر، به ساختمانی گفته می‌شود که مصرف سالانه‌ی انرژی آن صفر بوده و آلاینده‌های کربنی تولید نمی‌کند. به دلیل این‌که، ایده‌ی طراحی این ساختمان‌ها، منجر به بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر شده و راهکاری برای حذف گازهای گلخانه‌ای است، توجه بسیاری را به خود معطوف داشته‌است.
پروژه‌ی طراحی و اجرای اولین ساختمان انرژی صفر ایران در سال ۱۳۹۱ از سوی پژوهشگاه مواد و انرژی تعریف شده و طراحی و اجرای آن در قالب EPC به شركت مشاوران بهسازی نوسازی انرژی (مبنا) واگذار گردید. ساختمان انرژی صفر پژوهشگاه مواد و انرژی در شهرستان كرج، به عنوان اولین نمونه در ایران، با دیدگاه كاهش مصارف انرژی اولیه و جبران انرژی مصرف‌شده از طریق منابع انرژی تجدیدپذیر، طراحی گردید و هم‌اكنون مراحل ساخت آن در جریان است. این ساختمان با زیربنای ۲۰۰۰ مترمربع در دو طبقه و با كاربری آموزشی‌پژوهشی، در حال احداث است. در این ساختمان سعی گردیده تا با استفاده از معماری ساختمان و عواملی مانند بادگیر و گلخانه نیاز انرژی ساختمان تا حد ممكن كاهش یافته و بخشی از نیازهای انرژی ساختمان نیز با استفاده از انرژی خورشیدی تأمین گردد.





بازیافت حرارت خروجی از پیش‌گرمکن و خنک‌کن (WHR) در خطوط تولید سیمان

صنعت سیمان یکی از صنایع بزرگ انرژی‌بر محسوب می‌شود که بخش نسبتاً بزرگی از انرژی مصرفی در آن، در طی فرآیند پخت کلینکر به مخلوط سیمان داده و پس از خروج مخلوط از کوره در گریت‌کولرها، بدون استفاده مستقیماً وارد محیط می‌گردد. گازهای داغ خروجی گریت کولرها با دمایی بین ۲۵۰ تا۳۴۰ درجه سانتیگراد و گازهای خروجی پیش‌گرمکن‌ها با دمایی ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد به محیط تخلیه می‌شود. این درحالیست که با استفاده از بازیافت حرارت خروجی از پیش گرمکن و گریت‌کولرها می‌توان مقادیر قابل توجهی انرژی الکتریکی تولید نمود و اثرات ناشی از مصرف بالای سوخت در این صنایع را نیز کاهش داد.
یک سیستم بازیافت حرارت، شامل بویلرهای بازیاب حرارت HRSG (Heat Recovery Steam Generator) ، توربین بخار، ژنراتور و کندانسور نوع آبی یا هوا خنک می‌باشد. استراتژی بازیافت حرارت، به عوامل متعددی از جمله طراحی بخش‌های مختلف فرآیند تولید سیمان، نوع و مشخصات موادی که برای تولید سیمان به‌کارگرفته می‌شوند، درجه حرارت گازهای گرم خروجی و مسائل اقتصادی آن وابسته است. اما به‌طور متوسط با این روش ۳۰ درصد از انرژی الکتریکی مورد نیاز و حدوداً % ۱۰ از کل انرژی اولیه مورد نیاز کارخانه‌های سیمان قابل تولید است. بازدهی این سیستم حدود ۴۵ تا ۵۰ kwh/ton می‌باشد.
فناوری استفاده از حرارت گازهای خروجی کارخانجات سیمان برای تولید برق، اولین بار توسط شرکت‌های ژاپنی ابداع و به کارگرفته‌شد. در سال ۱۹۸۸، این فناوری برای اولین بار وارد کشور چین شد و حال حاضر شرکت‌های چینی، بزرگترین سهم از بازار این فناوری را در دنیا دارند. بر اساس گزارش IFC(International Financial C orporation ) در سال ۲۰۱۴، نصب ۷۳۹ واحد بازیافت حرارت در کارخانه‌های سیمان این کشور انجام‌شده‌است. از سال ۲۰۱۱، احداث کارخانه جدید سیمان در چین بئون واحد بازیافت حرارت، ممنوع شده‌است. کشورهای هند و ژاپن نیز به ترتیب با ۲۴ و ۲۶ واحد WHR نصب شده، پس از چین، بیشترین استفاده از این فناوری را داشته‌اند.
با توجه به مصوبه سال ۹۴ وزارت نیرو در خصوص خرید تضمینی برق از نیروگاه‌های تجدیدپذیر و پاک و تعرفه ۳۰۵۰ ریال به ازای هر کیلووات ساعت برق تولیدی از بازیافت تلفات در فرآیندهای صنعتی، تولید و فروش این انرژی، توجیه‌پذیر می‌نماید. علاوه بر فروش انرژی، از دیگر عواملی که استفاده از سیستم‌های بازیافت حرارت را توجیه‌پذیر نمودهاست، کاهش آلایندگی زیست محیطی با کاهش چشمگیر میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند CO2 و امکان استفاده از مزایای درنظرگرفته‌شده در پیمان بین‌المللی کاهش صدور گازهای گلخانه‌ای (کیوتو) است.
با توجه به مطالب فوق، اخیراً برخی از کارخانه‌های سیمان کشور نیز علاقه‌مند به مطالعه، بررسی فنی و اقتصادی و حتی سرمایه‌گذاری در این خصوص شده‌اند. شکی نیست که پیش از اجرای چنین طرحه‌ایی با حجم سرمایه‌گذاری بالا و مسائل مختلف تأثیرگذار فنی و اقتصادی، به جهت مطالعه همه‌جانبه کلیه پارامترهای مؤثر و ارزیابی پتانسیل موفقیت پروژه، نیاز به انجام مطالعات امکان‌سنجی کاملی است. این مطالعات معمولاً توسط شخص ثالثی خارج از مجموعه سرمایه‌گذاران و شرکای پروژه صورت می‌گیرد و این امکان را فراهم می‌آورد که تمام جوانب مثبت و منفی پروژه یا موقعیت سرمایه‌گذاری سنجیده شود. به‌طور خلاصه می‌توان مهمترین مزایای حاصل از اجرای طرح حاضر را به شرح زیر عنوان نمود:
۱- ایجاد یک فرآیند کنترل‌شده برای ورود به سرمایه‌گذاری (گام نخست در فرآیند تصمیم‌گیری سرمایه گذاران و مدیران)
۲- تجزیه و تحلیل علمی و دقیق طرح از نظر فنی و اقتصادی و مشخص نمودن هم‌زمان مشکلات و مزایا
۳- کاهش ریسک سرمایه‌گذاری و حصول اطمینان از توجیه‌پذیری اقتصادی طرح
۴- شناسایی هزینه‌ها، درآمدها و سود ناشی از اجرای طرح و تحلیل هزینه فایده
۵- بهبود مدیریت و برنامه‌ریزی اجرا (تدوین نقشه راه و برنامه عملیاتی اجرایی طرح)
۶- کمک به بازنگری استراتژی بخش مدیریت انرژی در راستای افزایش کارآیی انرژی، بهره‌وری و سودآوری

استفاده از درایو سرعت متغیر در الکتروموتور فن‌ها

موتورهای الكتریكی براساس امكان تولید گشتاور خروجی مورد نیاز تجهیز دواری كه آن را به حركت در می‌آورند (مانند پمپ، فن، كمپرسور و ..) و پس از محاسبه دبی و هد مورد نیاز سیستم، انتخاب می‌شوند. اما، از آنجا كه معمولاً محاسبات برای امكان پاسخگویی در سخت‌ترین شرایط انجام و موتور بر این مبنا انتخاب می‌شود، در بخش بزرگی از عمر موتور، امكان هماهنگی دور موتور با نیاز سیستم وجود ندارد و موتور در حالت غیر بهینه از لحاظ مصرف انرژی، كار می‌كند. در حالی كه، در این زمان‌ها موتور می‌تواند با مصرف توان كمتری پاسخگوی نیاز سیستم باشد.
درایوهای سرعت متغیر (VFD) تجهیزات کنترلی برای تغییر سرعت چرخش موتورهای AC با تغییر فرکانس تغذیه اعمال شده به موتور هستند.درایوها می‌توانند عملكرد موتورها را با شرایط فرآیندی به‌گونه‌ای هماهنگ سازند كه موتور با توجه به میزان بار سیستم، توان محرك تولید كرده و در نتیجه از اتلاف انرژی جلوگیری شود. مطالعات نشان می‌دهد، در كاربردهایی نظیر پمپ و فن، استفاده از درایوها می‌تواند تا ۵۰ درصد در كاهش مصرف انرژی مؤثر باشد.
به طور خلاصه، مهمترین مزایای حاصل از اجرای طرح عبارتند از:
۱- كاهش مصارف و اتلافات داخلی انرژی، هزینه‌های تولید و قیمت تمام‌شده محصول
۲- افزایش كارآیی انرژی، كاهش شدت انرژی
۳- افزایش بهره‌وری و سودآوری
۴- كاهش جریان راه‌اندازی و افزایش طول عمر موتور
۵- راه اندازی نرم موتور بدون هیچ‌گونه ضربه به قسمت‌های مكانیكی مثل كوپلینگ‌ها، گیر بكس، تسمه‌ها، زنجیرها و ... و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمت‌های مكانیكی
۶- امكان كنترل از راه دور و روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
۷- حفاظت موتور در برابر اضافه بار
۸- كاركرد مطمئن موتور در شرایط نوسان ولتاژ تغذیه
۹- امكان تغییر سرعت موتور (از ۲۰ تا ۱۲۰ درصد سرعت نامی موتور) و تعویض جهت چرخش موتور

بهینه‌سازی مصرف انرژی واحدهای بخار

سیستم‌های تولید و توزیع بخار، سهم بزرگی از مصرف انرژی داخلی صنایع مختلفی را به خود اختصاص می‌دهند و در نتیجه، کارکرد غیربهینه آن‌ها، منجر به اتلاف انرژی چشم‌گیری خواهد شد. برای مثال، نشتی حاصل از یک سوراخ ۰.۸ میلی‌متری در خطی با فشار بخار ۷ بار، معادل با اتلاف حدود ۱۵۰۰ لیتر سوخت مایع در سال است و یا در واحدهای بخاری که بیش از ۵ سال به درستی نگهداری نشده‌اند، معمولاً حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد از تله‌های بخار معیوب هستند.
بنابراین، پتانسیل صرفه‌جویی انرژی در این بخش بسیار زیاد و بر مبنای مطالعات انجام‌شده، در حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد است. به عنوان نمونه، می‌توان تنها با عایق‌کاری خطوط بخار، تا ۹۰ درصد اتلاف حرارت تشعشعی و با اجرای سیستم بازگشت آب کندانس به بویلر، ۱۵ تا ۱۸ درصد، هزینه‌ی سوخت مصرفی و عملیات شیمیایی جهت تهیه آب تغذیه‌ را کاهش داد.
به طور خلاصه، مهمترین مزایای حاصل از اجرای طرح عبارتند از:
۱- کاهش مصارف و اتلافات داخلی انرژی، هزینه‌های تولید و قیمت تمام‌شده‌ محصول
۲- افزایش کارآیی انرژی، کاهش شدت انرژی
۳- کاهش مصرف آب
۴- کاهش احجام و هزینه‌های مصرفی سایر سیستم‌های مرتبط با بخار (مانند سیستم تولید آب دمین، تصفیه کندانس، جمع‌آوری پساب، آب‌های سطحی و ...)
۵- افزایش بهره‌وری و سودآوری
۶- افزایش طول عمرمفید تجهیزات واحد بخار
۷- كاهش هزینه‌های بهره‌برداری، سرویس و نگهداری
۸- کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلایندگی زیست محیطی

بازیاب حرارت از بویلرهای نیروگاه‌های بخار با استفاده از چیلر جذبی

یکی از منابع اتلاف حرارت در بویلرها آب داغ دورریز (Blow down) آن‌هاست. بویلرهای بخار برای کنترل میزان یون‌های محلول در آب (TDS)، ناگزیر به بلودان بخشی از آب ورودی خود هستند. معمولاً سیستم اندازه‌گیری و پایش TDS در بویلرها، در شرایطی که TDS آب از حد مجاز فراتر رود، شیر بلودان را باز کرده و آب را تخلیه می‌کند. دمای این آب در هنگام تخلیه به مخزن اتمسفریک بلودان، حدوداً ۱۰۰ درجه است و حرارت آن قابل بازیابی است.
روش‌های متعددی برای بازیابی حرارت بلودان به‌کارگرفته می‌شود که متداول‌ترین آن‌ها استفاده از حرارت بلودان برای پیش‌گرم‌کردن آب ورودی به بویلر است. در روشی دیگر، می‌توان از گرمای این آب برای تأمین انرژی موردنیاز چیلرهای جذبی استفاده کرد. در این روش علاوه بر بازیابی حرارت اتلاف‌شده‌ی آب بلودان و در نتیجه افزایش بهره‌وری انرژی در نیروگاه، دو دسته مزایای عمده‌ی دیگر ناشی از کاهش دمای آب بلودان ورودی به تصفیه‌خانه آب و جایگزینی چیلرهای تراکمی با چیلرهای جذبی، حاصل می‌شود. خنک‌ساختن آب بلودان قبل از ورود به تصفیه‌خانه منجر به افزایش کارآیی و طول عمر رزین‌های تبادل یونی، افزایش زمان کارکرد تصفیه‌خانه و کاهش مصرف مواد شیمیایی جهت احیا خواهد شد. هم‌چنین، جایگزینی چیلرهای تراکمی با چیلرهای جذبی، علاوه بر کاهش هزینه‌ی انرژی مصرفی، منجر به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری خواهد شد.
اجرای موفق این فرآیند، منجر به ارائه‌ی راهکاری اجرایی و توجیه‌پذیر از دیدگاه فنی و اقتصادی برای بازیابی حرارت آب بلودان بویلرها خواهد شد که مزایای زیر را در پی خواهد داشت:
۱- امکان بازیابی حدود ۸۰ درصد از حرارت اتلاف‌شده‌ی آب بلودان
۲- صرفه‌جویی اقتصادی، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش سودآوری نیروگاه
۳- کاهش مصارف داخلی و اتلافات نیروگاه و کاهش شدت مصرف انرژی
۴- افزایش بازدهی تصفیه‌خانه نیروگاه در اثر کاهش دمای آب ورودی
۵- کاهش هزینه‌های بهره‌برداری، سرویس و نگهداری سیستم سرمایش
۶- کاهش مصرف انرژی سیستم سرمایش
۷- افزایش عمر رزین‌های تبادل یونی تصفیه‌خانه
۸- بهبود کیفیت آب خروجی از تصفیه‌خانه و کاهش آب بلودان بویلر

استفاده از درایو سرعت متغیرجهت بهینه‌سازی مصرف انرژی چاه‌های عمیق

فرآیندها و تجهیزات بسیاری در سطح صنایع مختلف از جمله صنایع نیروگاهی برای تولید گشتاور از موتورهای الکتریکی استفاده می‌کنند. این موتورها وظیفه‌ی تبدیل انرژی الکتریکی به کار مکانیکی را بر عهده دارند. موتورها براساس امکان تولید مقدار گشتاور خروجی مورد نیاز سیستم که از طریق مشخصات پمپ‌ها یا کمپرسورها و پس از محاسبه‌ی دبی و هد مورد نیاز سیستم تعیین می‌شود، انتخاب می‌شوند.
از آن‌جا که در طراحی‌های انجام شده، محاسبات برای امکان پاسخ‌گویی در سخت‌ترین شرایط انجام شده‌اند، سعی بر آن بوده که موتور بتواند پاسخ‌گوی نیاز سیستم در آن شرایط باشد. اما سیستم‌های مذکور همیشه در حالت طراحی عمل نمی‌کنند و نیازی به تولید حداکثر گشتاور ممکن که براساس آن طراحی و انتخاب شده‌اند، وجود ندارد.
چنانچه در این زمان‌ها، که درصد بزرگی از عمر ماشین‌های الکتریکی را نیز به خود اختصاص می‌دهد، امکان هماهنگ شدن با سیستم وجود نداشته باشد، ماشین پیوسته در حالت بیشینه مصرف انرژی خود کار می‌کند. از آن‌جایی که در این زمان تجهیزات می‌توانند با میزان توان کمتری پاسخ‌گوی نیاز سیستم باشند بخش بزرگی از انرژی مصرف شده به هدر رفته است.
پمپ‌ها و فن‌ها از عمده‌ترین مصرف‌کنندهای موتورهای الکتریکی هستند. تنظیم دور در هر دوی این تجهیزات اعم از تنظیم دبی خروجی پمپ در شرایط عملکرد متفاوت و یا دور فن با توجه به دبی هوای مورد نیاز، مسئله‌ی بسیار مهمی است. انتخاب پمپ‌ها معمولاً براساس نیاز تعدادی از مصرف‌کنندگان است. بنابراین، درصورتی‌که هریک از این مصرف‌کنندگان به دلیلی از مدار خارج شوند و یا بیشینه نیاز خود را از سیستم طلب ننمایند، پمپ می‌بایست خارج از محدوده کارکرد خود عمل نماید که علت این موضوع عدم امکان تنظیم سرعت در موتورهای الکتریکی است.
از جمله دیگر موارد می‌توان به درنظر گرفته شدن خط حداقل جريان (Minimum flow)، در خروجی پمپ‌ها اشاره نمود. این مسیر برای زمان‌هایی تعبیه می‌شود که مصرف در پایین دست پمپ به حدی کاهش پیدا کرده که می‌تواند برای این تجهیز دوار مشکل‌ساز گردد. از آن‌جا که امکان تنظیم دور موتور با میزان جریان خروجی مورد نیاز وجود ندارد تمهیداتی دیده می‌شود که صرفاً با تولید یک جریان چرخشی از خروجی پمپ به مخزن، دبی به زیر مقدار حداقل جريان نرسد. این موضوع نیز یکی از محل‌های اتلاف انرژی است که در صورت استفاده از تجهیزی که بتواند دور موتور را کنترل نماید، قابلیت بهینه‌سازی دارد.
تجهیزات کنترلی، تجهیزاتی هستند که بتوانند عملکرد مورتورهای الکتریکی را با شرایط فرآیندی و تجهیزات دواری که از آن استفاده می‌کنند هماهنگ سازند. با استفاده از این تجهیزات کنترلی، این امکان فراهم می‌آید تا ماشین‌های الکتریکی با توجه به میزان بار وارده به سیستم، برای شبکه تولید بار نمایند و از هدررفت انرژی ناشی از کارکرد غیرکنترل‌شده این ماشین‌ها جلوگیری کنند.
درايو در موتورهای الكتريكی عبارت است از سيستمی كه سرعت و گشتاور آن را كنترل می‌كند. راه‌انداز سرعت متغير الکتريکی (VFD) یک سيستم برای كنترل كردن سرعت چرخش يك موتور AC با كنترل كردن فركانس تغذيه‌ی اعمال ‌شده به آن است. بهره‌گیری از این تجهیزات می‌تواند تا حد قابل قبولی در کاهش مصرف انرژی ماشین‌های الکتریکی مؤثر باشد
مطالعات نشان می‌دهد، در کاربردهايی نظير پمپ و فن، استفاده از درايوها تا ۵۰% در کاهش مصرف انرژي مؤثر است. اما متأسفانه در اکثر نیروگاه‌های کشور از این پتانسيل قابل‌توجه برای صرفه‌جوئی در مصارف داخلی انرژی نيروگاه استفاده نمی‌شود. این در حالیست که طبق آمار تولید مصرف نیروگاه‌های کشور، مصرف داخلی آن‌ها بین ۵ تا ۱۴ درصد برق توليدی نيروگاه است. استفاده از VFD برای تغییر شرایط عملکردی پمپ‌ها و فن‌ها (با تغيير سرعت الکتروموتور) علاوه بر صرفه‌جويی انرژی و کاهش نشر CO2، منجر به کاهش هزینه‌های نگهداری، كاهش اختلال سيستم قدرت در زمان راه‌اندازی و بهبود عملکرد موتور و واحد شده و بازده حرارتی واحد را نيز بهبود می‌بخشد.
در پژوهشی در ایالات متحده آمریکا در سال 1991، برآوردهای اقتصادی برای استفاده از درایوهای تنظیم سرعت در موتورهای بزرگ پنجاه واحد نيروگاهی، انجام شده است. اين مطالعه نشان می‌دهد كه صرفه‌جویی حاصل از این کار به‌حدی است که هزینه‌های نصب درایو را توجیه‌پذیر می‌نماید. طبق محاسبات این پژوهش، فن‌هاي هوای بويلر، پمپ‌های كندانس و پمپ‌های تغذيه آب بويلر در اولويت قرار دارند. هم‌چنین، نتایج مطالعات اثبات می‌کند که با توجه به حذف تجهيزات مكانيكی از جمله مانند شیر کنترل جریان، گيربكس، دمپر خروجی و ...، سرمایه‌گذاری ثابت اولیه برای استفاده از VFD نیز توجیه‌پذیر است
با توجه به مزایای گسترده، درایوها در دسته‌های مختلفی کاربرد یافته و برای راه‌اندازی انواع پمپ‌، فن، آسانسور، جرثقيل، نوار نقاله، دستگاه اكسترودر و ... استفاده مي‌شوند.
مزايای استفاده از اينورتر
- كاهش انرژی مصرفی و هزينه برق
- روشن و خاموش نمودن موتور بدون نياز به قطع و وصل برق اصلی
- كاهش جريان راه‌اندازی، افزایش طول عمر موتور، جلوگیری از افت ولتاژ شبکه و صدمه به سایر تجهیزات
- افزایش طول عمر اجزای مکانیکی مانند کوپلينگ، گيربکس، تسمه، زنجير(در اثر راه‌اندازی نرم و بدون ضربه موتور)
- امكان تغيير سرعت موتور
- حفاظت در برابر اضافه بار (چنان‌چه بار موتور از مقدار مجاز بيشتر شود، اينورتر موتور را خاموش نموده و آلارم اضافه بار می‌دهد.)
- کارکرد موتور در شرايط ولتاژ ورودی متغير
- امکان كنترل از راه دور
- ايجاد سرعت بيشتر از سرعت نامی موتور
- امکان برنامه‌ريزی كردن حركت موتور
- حفاظت موتور در برابر اضافه بار که در اين حالت
- تعویض آسان جهت چرخش موتور (در كابردهايی كه موتور به طور مداوم چپگرد، راستگرد و يا خاموش می‌شود.)
- امكان ايجاد فشار ثابت در خروجی پمپ‌ها (اينورتر به صورت هوشمند ميزان بار وارده به موتور را تشخيص داده و متناسب با همان بار، به موتور جريان می‌دهد. اين جريان در بسياری از مواقع از جريان نامی موتور كمتر است.)
- کاهش توان راکتیو با استفاده از بانك خازنی

بهینه‌سازی عملکرد کندانسورهای هواخنک(ACC) نیروگاهی بدون استفاده از آب

یکی از اجزای اصلی نیروگاه‌های سیکل‌ ترکیبی، سیستم خنک‌کن سیکل نیروگاه است که با توجه به نیاز سیستم و شرایط طراحی، با مکانیزم‌های متفاوت طراحی و اجرا می‌شود. با توجه به محدودیت پیش‌رو در استفاده از منابع آب، از جمله سیستم‌های خنک‌کننده‌ای که امروزه بسیار مورد توجه قرارگرفته‌است، سیستم‌های خنک‌کننده‌ی هوایی یا ACC (Air Cooled Condenser) است.
از آن‌جا که بخار منبسط شده در توربین دیگر قادر به انجام کار و تولید توان نیست، می‌بایست حرارت باقیمانده آن تلف شود تا بار دیگر در فاز مایع قرار گیرد که بتوان آن را با استفاده از پمپ به سیکل بازگرداند.
گرمای نهان تبخیر، از طریق جریان هوای خنک‌کننده عبوری از روی مبدل‌های هواخنک از سیال گرفته می‌شود. پس از تکمیل فرایند انتقال حرارت، میعان تولید شده، توسط پمپ‌های CEP به بویلر برای تولید مجدد بخار تحویل داده می‌شود. از این رو، این سیستم‌ها یکی از مهم‌ترين منابع اتلاف انرژی در نيروگاه‌های حرارتی می‌باشند.
این سیستم دارای تجهیزات دوار مختلفی همچون پمپ‌های CEP، پمپ‌های Hotwell Drain و فن‌ها و گیربکس است. بار ناشی از عملکرد این تجهیزات با توجه به عوامل مختلف محیطی که بر شرایط عملکرد سیستم ACC موثرند تغییر می‌کند. همچنین با توجه به تغییرات توان مدنظر خروجی نیروگاه در هر لحظه و شرایط عملکردی مختلف سیکل نیروگاه، عملکرد سیستم ACC تحت تاثیر قرار می‌گیرد. تغییرات توان مصرفی در این سیستم می‌تواند قابل ملاحظه باشد.
سیستم‌های خنک کن خشک مستقیم (Direct ACC) و خشک غیرمستقیم (In-Direct ACC) از جمله تکنولوژی‌های نوین در عرصه نیروگاهی هستند که به علت مقادیر بسیار پایین مصرف آب در سیکل در زمان استفاده از این نوع سیستم‌های خنک کننده بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. دراین سیستم‌ها به‌جای استفاده از آب برای خنک کاری از هوا محیط و فن‌های دمنده هوا بر روی مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شود. در روش مستقیم بخار خروجی توریبن از طریق دمیدن هوا بروی مبدل‌هایی که در مسیر آن قرار دارد مایع می‎شود. در سیستم‌های خنک کن خشک مستقیم (Direct ACC) می‌تواند دارای برج‌ها جابه‌جایی طبیعی و مکانیکی باشد. بهره‌گیری از سیستم‌های ACC می تواند میزان اتلاف آب در نیروگاه‌ها را از ۷۵% تا ۹۵% کاهش دهد.
بهره‌گیری از این فن‌آوری در آمریکا، رشد چشمگیری داشته‌است. از جمله عواملی که هم‌چنان مانعی بر سر راه گسترش این سیستم‌ها به حساب می‌آید، وابستگی زیاد به دمای محیط است. به‌طوری که با افزایش دمای محیط میزان فشار پایین‌دست (Back pressure) توربین که تاثیر مستقیم در بازدهی سیکل و توان خروجی آن دارد، افزایش می‌رود.
از سوی دیگر به علت استفاده از تعداد زیادی فن برای به گردش درآوردن هوا درون سیستم ACC، توان بالایی در همین سیستم از نیروگاه گرفته می‌شود.
براساس تحقیقات انجام‌شده توان خروجی در یک نیروگاه ۵۰۰ مگاواتی با دو سیستم خنک‌کننده خشک و تر می‌تواند تا ۲% به علت استفاده از سیستم‌های ACC کاهش یابد از همین رو تلاش زیادی در حال انجام است تا بتوان بازدهی این سیستم‌ها را بالا برد تا بر توان رقابتی آن با سیستم‌های تر افزوده شود.
هم‌اکنون نیز تحقیقات گسترده‌ای پیرامون عوامل موثر بر عملکرد این سیستم در داخل و خارج از کشور در حال انجام است. از جمله مواردی که می‌توان برای بهینه‌سازی عملکرد این سیستم‌ها مورد مطالعه قرار داد را می‌توان به صورت زیر دسته بندی نمود.
۱- بررسی تأثیر دمای محیط بر عملکرد کندانسور
۲- بررسی تأثیر جریان باد بر عملکرد کندانسور
۳- بررسی وضعیت مبدل‌های حرارتی (Tube Bundle) در عملکرد کندانسور
۴- بررسی تأثیر سیستم‌های کنترل فن‌ها در عملکرد کندانسور
۵- بررسی تأثیر سیستم‌های کنترل پمپ‌ها در عملکرد کندانسور
۶- بررسی تأثیر جانمایی تجهیز در عملکرد کندانسور

همان‌گونه که اشاره شد مزیت اصلی نیروگاه‌هایی که در سیکل خنک‌کن خود از سیستم ACC استفاده می‌کنند بر سایر سیستم‌ها، کاهش چشمگیر مصرف آب در داخل نیروگاه است. اما با توجه به محدودیت‌های این سیستم از جمله وابستگی به دمای هوای محیط و تعداد زیاد تجهیزات دوار مصرف انرژی و بازدهی آن تحت تاثیر قرار می‌گیرد.
آب مورد استفاده در نیروگاه‌ها از واحدهای آبسازی موجود در آن گرفته می‌شود. لذا تولید این آب هزینه‌بر است و می‌بایست حداکثر صرفه‌جویی در مصرف آن به عمل آید.
انتقال حرارت مناسب در میدل‌های حرارتی ACC می‌تواند نیاز به دورهای بالای فن برای جبران این مهم را کاهش دهد. این امر خود منجر به کاهش هزینه‌های بهره‌برداری و تعمیر نگهداری فن‌ها می‌شود. از طرفی نگهداری مناسب مبدل‌ها علاوه بر افزایش کارایی سیستم عمر این تجهیزات را نیز افزایش می‌دهد.
با کنترل صحیح دور فن‌ها، ضمن حفظ پایداری در عملکرد نیروگاه، میزان مصرف انرژی در این تجهیزات نیز کاهش می‌یابد. هرچند این مهم نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه برای بهینه‌سازی سیستم کنترل این تجهیزات است ولی می‌توان میزان بازگشت هرگونه سرمایه‌گذاری را با محاسبات مالی مشخص نمود.
پمپ‌های این سیستم نیز به نسبت پمپ‌های بزرگی هستند. می توان بررسی‌های مالی و فنی برای تجهیز نمودن این پمپ‌ها به سیستم کنترل دور که با توجه به عملکرد آن‌ها در شرایط مختلف از حمله Design Case، By-pass Case، Minimum load می‌تواند مفید باشد را بررسی نمود.

بررسی فنی و اقتصادی سیستم کنترل دور برای گیربکس برج‌های خنک‌کن

یکی از اجزای اصلی نیروگاه‌های حرارتی، سیستم خنک‌کن نیروگاه است که با توجه به نیاز سیستم و شرایط طراحی، با مکانیزم‌های متفاوت طراحی و اجرا می‌شود. از جمله سیستم‌هایی که امروزه به عنوان سیستم‌های خنک‌کن اصلی نیروگاه‌ها مطرحند می‌توان به سیستم‌های کولینگ یکبار گذر، برج‌های خنک‌کن مدار بسته و مرکب و سیستم‌های کولینگ هواخنک اشاره نمود
از آن‌جا که بخار منبسط شده در توربین دیگر قادر به انجام کار و تولید توان نیست، می‌بایست حرارت باقیمانده آن تلف شود تا بار دیگر در فاز مایع قرار گیرد که بتوان آن را به سیکل بازگرداند.
در برج‌های خنک‌کن، گرمای نهان تبخیر، از طریق جریان هوای خنک‌کننده عبوری از روی مبدل‌ها يا در تماس مستقيم با آب از سیال گرفته می‌شود. اين آب سپس به عنوان سيال خنك‌كننده در کندانسورهای سطحی سيستم كولينگ باعث ميعان بخار خروجي توربين می‌گردد. پس از تکمیل فرآیند انتقال حرارت، میعانات تولید شده، توسط پمپ به بویلر برای تولید مجدد بخار تحویل داده می‌شود. برج‌های خنک‌کن تر برای خارج کردن حرارت آب خنك‌كن می‌توانند از تبخیر آب استفاده کرده و دمای سیال عامل را تا دمای حباب تر هوا پایین بیاورند. این درحالیست که برج‌های خنک‌کن خشک دمای هوا را تا نزدیکی دمای حباب خشک هوا کاهش می‌دهند.
برای بهبود عملکرد برج‌های خنک‌کننده استفاده از فن ضروری است. این فن‌ها با افزایش دبی هوای عبوری از روی مبدل‌ها، ضریب انتقال حرارت را افزایش می‌دهند. با توجه به پایین بودن سرعت دوران این فن‌ها، می‌بایست از تجهیزات کاهنده دور استفاده کرد. از سوی دیگر، موتور الكتريكي فن‌ها نباید در مسير بخار آب قرار گيرد. در نتیجه، موتور فن در خارج از سيستم نصب‌شده و قدرت از طريق یک شفت افقی طویل، به گيربكسی كه درست در زير پروانه‌های فن قرار می‌گيرد، انتقال می‌یابد. این گیربکس، نقش كاهش سرعت و تغییر جهت دوران را برعهده دارد.
طول بلند شفت موتور، منجر به بروز مشکلات زیادی در برج‌های خنک‌کن تر می‌گردد. وزن سنگين و يا اثرات انبساطی ناشی از گرمای روز، موجب ایجاد اعوجاج، ناهم‌راستایی و در نتیجه افزایش سطح ارتعاشات در سيستم انتقال قدرت بخصوص فن و گيربكس می‌شود. انتقال اين لرزش‌ها به گيربكس و فن می‌تواند به اين تجهيزات آسيب برساند يا در حالت‌های شديد به توقف (Trip) واحد بيانجامد.
بخش قابل توجهی از انرژي در صنایع با استفاده از درایوهای سرعت متغیر و از طریق کاهش بار فن و یا پمپ قابل صرفه‌جوئی است. توان مصرفی فن‌ها و پمپ‌ها با توان سوم سرعت چرخشی شفت آن رابطه مستقیم دارد. کاهش ۱۰% سرعت موجب کاهش جريان به میزان ۱۰% می‌شود، در حالی‌که توان مصرفی به میزان ۲۷% کم می‌شود. کاهش ۲۰% سرعت پمپ‌ها و فن‌ها می‌تواند صرفه‌جوئی در انرژی به میزان ۵۰% را در پی داشته باشد
یکی از اقدامات پربازده جهت صرفه‌جویی انرژی الکتریکی در نیروگاه‌های بخار که خود پیشگام تولید برق در کشور محسوب می‌شوند، کاهش مصرف پمپ‌ها و فن‌های نیروگاهی که عمدتاً از نوع آسنکرون هستند؛ از قبیل فید پمپ، IDفن و FD فن، فن‌های برج خنک‌کننده و پمپ‌های پمپ سیرکولاسیون از طریق نصب درایو در مسیر تغذیه الکتروموتورها می‌باشد. تحقق این امر، کاهش مصرف داخلی و افزایش بهره‌وری نیروگاه‌ها را در پی خواهد داشت.
در کاربردهايی نظير پمپ و فن، استفاده از درايوها تا ۵۰% در کاهش مصرف انرژی موثر است. پتانسيل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی در نيروگاه ها وجود دارد. مصرف داخلی نيروگاه ها مي تواند بين 5 تا ۱۴ درصد برق توليدی نيروگاه باشد.
با استفاده از راه‌انداز سرعت متغير الکتريکیی تغييرات دبی فن و پمپ به سادگي با تغيير سرعت الکتروموتور مربوطه به‌دست می‌آيد. اين عمل با صرفه‌جويی انرژی، کاهش نشر CO2 و و کم کردن هزينه کلي عمليات همراه است .بهبود عملکرد موتور، بهبود عملکرد واحد را در پی داشته و نرخ حرارتی واحد را نيز بهبود می‌بخشد. برآوردهاي اقتصادی براي تبديل و به‌روزکردن موتورهاي بزرگ در پنجاه واحد نيروگاهي آمريکا براي راه‌اندازی با سرعت قابل تنظيم، توسط مركز تحقيقاتی سيستم قدرت آمريكا انجام شده است. اين مطالعه نشان می‌دهد كه فن‌های هوای بويلر، پمپ‌های كندانس و پمپ‌های تغذيه آب بويلر در اولويت قرار دارند. استفاده از VFD با كاهش جريان موتور در زمان استارت همراه است كه كاهش اختلال سيستم قدرت در زمان راه اندازی و تنش روی موتور را به همراه خواهد داشت. استفاده از VFD باعث حذف تجهيزات مكانيكي از جمله كنترل ولو، گيربكس، دمپر خروجی گشته كه كاهش هزينه های تعمير و نگهداري را به دنبال دارد
يك مطالعه موردی از صرفه‌جويی مصرف انرژی در نيروگاه‌های هند نشان می‌دهد، كه از مجموع ۲۲ واحد نيروگاهي ۲۱۰ مگاواتی، با به‌كارگيری درايو در فن‌های ID و يا پمپ‌های BFP، سالانه بالغ بر ۱۵۸ ميليون كيلو وات ساعت انرژی، به ارزش ۱۱.۳ ميليون دلار صرفه جوئي حاصل می‌گردد. اين در حالی است كه ارزش سرمايه‌گذاری اوليه ۲۵.۷ ميليون دلار بوده است و بدين ترتيب می‌توان انتظار داشت كه در كمتر از ۲.۳ سال سرمايه‌گذاری اوليه مستهلك شده و عوايد سرشاری نصيب نيروگاه‌ها گردد
اجراي موفق پروژه، منجر به ارائه‌ی راهکاری توجيه‌پذير از ديدگاه فني و اقتصادی برای حل مشکل فوق خواهد شد که مزايای زير را در پی خواهد داشت:
۱.صرفه‌جويی اقتصادی، کاهش هزينه‌های توليد و افزايش سودآوری نيروگاه
۲.افزايش بازدهی سيکل در اثر افزايش کارآيی کندانسور
۳.کاهش مصارف داخلی و اتلافات نيروگاه و کاهش شدت مصرف انرژی
۴.بهينه‌سازی سيستم کولينگ نيروگاه و افزايش بازدهی تجهيزات سيستم
۵.بازنگری طراحی سيستم و تجهيزات بر اساس شرايط موجود
۶.کاهش هزينه‌های بهره‌برداری، سرويس و نگهداری سيستم کولينگ
۷.افزايش عمر تجهيزات

كاهش هزينه برق مصرفی
به دليل آنكه موتور بار راكتيو از شبكه برق می‌كشد چنانچه از درايو برای راه اندازی و كنترل موتور استفاده گردد چون درايو دارای يك بانك خازنی می باشد اين بانک، بار راكتيو را جبران نموده و تنها بار اكتيو را به شبكه برق تحمیل می‌نمايد، لذا جريان مصرفی كاهش می‌يابد
همچنين چون در بسياری از كاربردها انرژی زيادی برای راه‌اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می‌كنند. لذا علاوه بر هزینه اولیه اضافی، در حين كار هم جريان بیشتری از شبكه می‌كشد.
اينورتر در حين راه اندازی به صورت كاملا اتوماتيك اين جريان را به مقدار لازم افزايش و در حين كار به مقدار لازم كاهش می‌دهد، بنابراين هزينه برق مصرفی كاهش چشم‌گيری خواهد داشت
علاوه بر موارد عمومی ذکر شده در بالا با توجه به نوع شرایط فرایندی که در آن‌ها از موتورهای الکتریکی برای تولید توان استفاده می‌شود، درایوهای می‌توانند با ایحاد امکان تغییر در دور باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی شوند که این کاربری می بایست به صورت موردی برای استفاده‌های گوناگون بررسی و مطالعه شود.

كاهش جريان راه اندازی
در بسياری از كاربردها به هنگام راه اندازی، موتور جريان بسيار بالايي از شبكه می‌كشد و موجب كاهش ولتاژ شبكه و ايجاد صدماتی به تاسيسات برق رسانی و ساير دستگاه‌ها می‌گردد. اين جريان به ۶ برابر جريان نامی موتور می‌رسد كه بسيار نا مطلوب می‌باشد
چنانچه از اينورتر استفاده شود اين اضافه جريان بسيار اندك خواهد شد (حداكثر ۲/۰ برابر) به عنوان مثال اگر يك موتور با جريان نامی ۱۰ آمپر كار كند در هنگام راه اندازی اين جريان به ۶۰ آمپر می‌رسد و در صورت استفاده از اينورتر اين جريان حداكثر به ۱۲ آمپر می‌رسد.
اینورتر همچنین جريان موتور به صورت اتوماتيك در هنگامی كه بار موتور كم می‌شود، کاهش می‌دهند. اين قابليت به غير از كاهش هزينه برق مصرفیس موجب افزايش طول عمر مفيد موتور خواهد شد.

استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش ساختمان

بخش بزرگی از انرژي توليدی در کشور در ساختمان‌ها و به منظور توليد شرايط آسايش دمايی هزينه می‌شود. اين امر نه تنها هزينه زيادی را به اقتصاد برای توليد اين انرژی تحميل می‌کند، از قدرت صادرات کشور در زمينه انرژی نيز می‌کاهد، چراکه بخش زيادی از توليد در داخل مصرف می‌شود. اين درحاليست که بخش قابل توجهی از اين سرمايه، در اثر کم‌توجهی به بحث بهينه‌سازی سيستم‌های تأسيسات مکانيکی به هدر می‌رود.
ایران به دلیل قرار داشتن در منطقه جغرافیایی با طول و عرض تقریباً برابر، بدون تردید یکی از منحصربه‌فردترین کشورهای جهان برای استفاده از انواع انرژی‎های نو و تجدیدپذیر به شمار می‌رود.
امروزه انرژی‌های نو در سراسر جهان به‌سرعت در حال گسترش هستند. پاک بودن و ارزانی را می‌توان دو شاخص اصلی تولید انرژی‌های نو برشمرد به‌طوری‌که این انرژی‌ها به دلیل بهره‌وری بالا به‌خوبی توانسته‌اند در بسیاری نقاط جای خالی انرژی‌های فسیلی را پر کنند. در این میان ایران قابلیت‌های فراوانی برای استفاده از انرژی‌های باد و خورشید دارد و در کنار دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر می‌توان با اتکا به انرژی حاصل از باد و خورشید مقادیر قابل‌ملاحظه‌ای برق را با بهترین شکل ممکن تولید کرد. کارشناسان انرژی بر این اعتقادند که انرژی‌های نو در ادامه قرن بیست‌ویکم باید جایگزین منابع معمول انرژی مانند نفت و گاز شوند تا از مصرف بی‌رویه فرآورده‌های هیدروکربوری کاسته شده و استفاده از انرژی‌ در آینده متکی به ساختاری باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشید یا باد مورد استفاده قرار گیرند.
علاوه بر اين با درنظر داشتن برنامه حذف يارانه‌ی پرداختی دولت در بخش انرژی و سوخت، از اين پس اين هزينه به مصرف‌کنندگان تحميل خواهد شد و بخش بزرگی از سبد هزينه خانوار را تشکيل خواهد داد. بدين ترتيب، کاهش مصرف سوخت ناشي از بهينه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان علاوه بر رشد اقتصاد ملی باعث کاهش هزينه‌های خانوار و بهبود استاندارد زندگی افراد نیز خواهد شد. هم‌چنین بهره‌گیری از این انرژی ضمن کاهش هزینه‌های پرداختی بابت انرژی مصرف شده، با کاهش ظرفیت سیستم‌های موجود در ساختمان‌ها، هزینه‌ی اولیه مربوط به سرمایه‌گذاری جهت خرید این تجهیزات را کاهش می‌دهد. کاهش هزینه‌ها علاوه بر خرید شامل هزینه‌های تامین و نگهداری این تجهیزات نیز می‌گردد.
از نقطه‌نظر زیست‌محیطی نیز بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر باعث کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی می‌گردد. امروزه انواع گازهای گل‌خانه‌ای حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی، از جمله علل اصلی آلودگی هوا و گرم‌شدن کره زمین هستند.
بررسي‌هاي صورت‌گرفته در زمینه میزان مصرف انرژی در ساختمان‌ها بيانگر اين واقعيت است که بخش ساختمان با مصرف بيش از ۴۰% از کل انرژي مصرفي کشور، بالاترين سهم را در ميان ساير بخش‌هاي مصرف‌کننده‌ی انرژی شامل صنعت، کشاورزي و حمل و نقل، به خود اختصاص داده که بسیار بالاتر از میزان استاندارد جهانی است. از این رو، ضروری است تا راهکارهایی جهت کاهش و استانداردسازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها مطالعه، بررسی و اجرایی شود. از میان راهکارهای موجود، بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان منابع پاک و ارزان انرژی، بسیار حائز اهمیت هستند.
از جمله مهم‌ترين راهكارهای قابل اجرا در زمینه‌ انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌توان به بهره‌گیری از انرژی خورشيدی، بادی و زمين‌گرمايی اشاره‌كرد. انرژی خورشيدی به شيوه‌های مختلف از جمله آب‌گرمكن خورشيدی، سیستم‌های فتوولتائيك، يخچال و پمپ حرارتي خورشيدی، سرمايش و گرمايش غیرفعال خورشيدی و .... مورد استفاده قرار می‌گيرد. انرژی باد عمدتاً در توربين‌های بادی به انرژی الكتريكی تبديل می‌شود. انرژی زمين‌گرمايی نیز به صورت نيروگاه‌های زمين‎‌گرمايی و پمپ حرارتی زمين‌گرمايی مهار و استخراج می‌گردد.
بهره‌گير‌ی از اين راهكارها درصد بالايی از هزينه مصرف انرژی ساختمان را می‌كاهد. از سوی ديگر، هزينه‌های این گونه اقدامات، در مقايسه با ساير هزينه‌های ساختمان مقدار قابل توجهی نيست. ضمن اين که بخشی از هزينه‌ها با توجه به کاهش حجم تأسيسات ساختمانی جبران می‌گردد.