تستهلك المباني الكثير من الطاقة - إليك كيفية تصميم مجتمعات بأكملها تعيد ما تستهلكه

تستهلك المباني الكثير من الطاقة - إليك كيفية تصميم مجتمعات بأكملها تعيد ما تستهلكه التسليم الفني للمركز الغربي الوطني ، وهو حرم جامعي خالٍ من الصفر قيد الإنشاء في دنفر لإيواء أنشطة متعددة. مدينة ومقاطعة دنفر | مكتب عمدة المركز الوطني الغربي, CC BY-ND

على الرغم من أن جائحة الفيروس التاجي سيطر على العناوين الأخيرة ، تغير المناخ لم يذهب بعيدا. يطالب العديد من الخبراء بـ "الانتعاش الاقتصادي الأخضر الذي يوجه الاستثمارات إلى مصادر وتقنيات الطاقة منخفضة الكربون.

حساب المباني 40٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدةمقابل 32٪ للصناعة و 28٪ للمواصلات. الدول و المدن مع خطط عمل مناخية طموحة تعمل على تقليل الانبعاثات من قطاع البناء إلى الصفر. وهذا يعني زيادة كفاءة الطاقة للحد من استخدام طاقة المبنى ، ومن ثم تزويد احتياجات الطاقة المتبقية بالكهرباء المولدة من مصادر خالية من الكربون.

أنا وزملائي ندرس أفضل الطرق لذلك تخفيض انبعاثات الكربون بسرعة من قطاع البناء. في السنوات الأخيرة ، تقدمت تصاميم البناء بشكل كبير. صافي مباني الطاقة الصفرية ، التي تنتج الطاقة التي تحتاجها في الموقع من مصادر متجددة ، هي الخيار الافتراضي بشكل متزايد. ولكن لتسريع الانتقال إلى انبعاثات كربونية صفرية ، أعتقد أنه يجب على الولايات المتحدة أن تفكر بشكل أكبر وأن تركز على تصميم أو إعادة تطوير مجتمعات بأكملها بدون طاقة.

توفر معالجة استخدام الطاقة في المباني على مستوى المقاطعة وفورات الحجم. يمكن للمهندسين المعماريين نشر مضخات حرارية كبيرة ومعدات أخرى لخدمة مبانٍ متعددة وفقًا لجدول متداخل على مدار اليوم. كما أن المناطق التي تجلب المنازل وأماكن العمل والمطاعم ومراكز الترفيه والخدمات الأخرى معًا في المجتمعات القابلة للمشي تقلل أيضًا بشكل كبير من الطاقة اللازمة للنقل. من وجهة نظري ، ستلعب هذه الحركة المتنامية دورًا متزايد الأهمية في مساعدة الولايات المتحدة والعالم على معالجة أزمة المناخ.

 تنتج المباني الخالية من الطاقة ما يكفي من الطاقة المتجددة لتعويض أو حتى تجاوز الطاقة التي تستهلكها.

الحلقات المحيطة تدور بالحرارة والبرودة

التدفئة والتبريد هي أكبر استخدامات الطاقة في المباني. يمكن لاستراتيجيات تصميم المنطقة معالجة هذه الأحمال بكفاءة أكبر.

تدفئة المنطقة لديها منذ فترة طويلة في أوروبا، وكذلك في بعض الكليات الأمريكية وغيرها من الجامعات. عادة ما تحتوي هذه الأنظمة على مصنع مركزي يحرق الغاز الطبيعي لتسخين المياه ، ثم يتم تعميمه على المباني المختلفة.

لتحقيق الصفر انبعاثات الكربون ، تستخدم أحدث استراتيجية تصميم يعرف باسم حلقة درجة الحرارة المحيطة التي تعمل في آن واحد وبكفاءة على تسخين وتبريد المباني المختلفة. تم تطوير هذا المفهوم لأول مرة للقرية الأولمبية ويسلر في كولومبيا البريطانية.

في نظام الحلقة المحيطية النموذجية ، تقوم المضخة بتدوير المياه من خلال شبكة أنابيب غير معزولة مدفونة تحت خط الصقيع. في هذا العمق ، تكون درجة حرارة التربة قريبة من متوسط ​​درجة حرارة الهواء السنوية لهذا الموقع. عندما يتحرك الماء عبر الأنبوب ، فإنه يسخن أو يبرد باتجاه درجة الحرارة هذه.

المضخات الحرارية في المباني الفردية أو نقاط أخرى على طول الحلقة المحيطة تضيف أو تستخرج الحرارة من الحلقة. كما يمكنهم نقل الحرارة بين الآبار الجوفية العميقة والمياه المتداولة.

تدور الحلقة أيضًا من خلال محطة مركزية تحافظ عليها في نطاق درجة حرارة مثلى للحصول على أقصى أداء لمضخة الحرارة. يمكن للمصنع استخدام أبراج التبريد أو مياه الصرف الصحي لإزالة الحرارة. يمكن أن يضيف الحرارة من خلال مصادر متجددة ، مثل المجمعات الحرارية الشمسية أو الوقود المتجدد أو المضخات الحرارية التي تعمل بالكهرباء المتجددة.

تستهلك المباني الكثير من الطاقة - إليك كيفية تصميم مجتمعات بأكملها تعيد ما تستهلكه رسم تخطيطي لنظام الحلقة المحيطة للقرية الأولمبية ويسلر في كولومبيا البريطانية. مجموعة متكاملة, CC BY-ND

استخدام المياه العادمة

أحد الأمثلة على منطقة خالية من الطاقة يحتمل تطويرها حاليًا المركز الغربي الوطني، هو حرم جامعي متعدد الاستخدامات قيد الإنشاء حاليًا في دنفر لإيواء المعرض الوطني الغربي للأوراق المالية السنوي والمناسبات العامة الأخرى التي تركز على الغذاء والزراعة.

يمر أنبوب بقطر 6 أقدام يحمل مياه الصرف الصحي في المدينة تحت الأرض قبل توصيل المياه إلى محطة معالجة. تبقى درجة حرارة الماء ضمن نطاق ضيق من 61 إلى 77 درجة فهرنهايت على مدار العام.

ينقل أنبوب مياه الصرف الصحي والمبادل الحراري الحرارة من وإلى حلقة محيطة تدور المياه في جميع أنحاء المنطقة. يوفر النظام الحرارة في الشتاء ويمتص الحرارة في الصيف عن طريق مبردات استرداد الحرارة ، وهي مضخات حرارية يمكن أن توفر التدفئة والتبريد في نفس الوقت. تخدم هذه الاستراتيجية المباني الفردية بكفاءة عالية جدًا.

سوف تأتي الكهرباء المستخدمة لتشغيل مضخات الحرارة والإضاءة وغيرها من المعدات من الخلايا الكهروضوئية في الموقع والكهرباء المولدة من الرياح والطاقة الشمسية المستوردة من خارج الموقع.

السكن المتكامل منخفض الطاقة في أوستن

منطقة أخرى من شأنها أن تقلل من انبعاثات الكربون هي مجتمع ويسبر فالي، قيد الإنشاء في أوستن ، تكساس. هذا 2,000 فدان تطوير متعدد الاستخدامات يشمل 7,500 منزل كهربائي بالكامل ، و 2 مليون قدم مربع من المساحات التجارية ، ومدرستين ، وحديقة مساحتها 600 فدان. وقد تلقى تصميمها بالفعل أ جائزة المباني الخضراء.

سيتم تشغيل Whisper Valley على نظام طاقة متكامل يتضمن شبكة حلقة محيطية واسعة يتم تسخينها وتبريدها بواسطة المضخات الحرارية والآبار الحرارية الأرضية الموجودة في كل منزل. لدى كل صاحب منزل خيار تضمين مجموعة من الخلايا الكهروضوئية الشمسية على السطح بقدرة 5 كيلووات لتشغيل المضخة الحرارية والأجهزة الموفرة للطاقة ، بما في ذلك سخانات المياه ذات المضخات الحرارية والمسطحات الحثية. وفقًا للمطور ، يتيح اقتصاد الحجم في Whisper Valley الحصول على متوسط ​​سعر بيع أقل بـ 50,000،XNUMX دولار أمريكي من منازل أوستن النموذجية.

يزور روس تريثيوي من "هذا البيت القديم" مشروع Whisper Valley منخفض الطاقة خارج أوستن ، تكساس ، في 2018.

مستقبل مجتمعات الطاقة الصفرية

يقوم المختبر الوطني للطاقة المتجددة ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني ، وشركاء المشروع الآخرون بتطوير مجموعة أدوات تطوير برمجيات مفتوحة المصدر تسمى الحضرية نماذج لنماذج مناطق الطاقة الصفرية ، مثل إستراتيجيات مرونة كفاءة الطلب / الطلب ، والمصفوفات الكهروضوئية على السطح ، والأنظمة الحرارية لمنطقة الحلقة المحيطة. يمكن دمج البرنامج في نماذج الكمبيوتر الأخرى للمساعدة في تصميم مجتمعات الطاقة الصفرية. انخرط مهندسو NREL في مشاريع المناطق عالية الأداء في جميع أنحاء البلاد ، مثل المركز الوطني الغربي ، للمساعدة في إعلام وتوجيه تطوير منصة URBANopt.

المشاريع التي وصفتها هي بناء جديد. من الصعب تحقيق صافي طاقة صفرية في المباني أو المجتمعات القائمة اقتصاديًا ، ولكن هناك طرق للقيام بذلك. من المنطقي تطبيق تدابير الكفاءة تلك الأكثر فعالية من حيث التكلفة للتحديثتحويل أنظمة التدفئة والتبريد للمباني إلى كهرباء وتزويدها بالطاقة الشمسية.

تقدم المرافق بشكل متزايد جداول معدلات وقت الاستخدام، والتي تتقاضى المزيد مقابل استخدام الطاقة خلال فترات الطلب المرتفع. سوف تسمح أنظمة إدارة الطاقة المنزلية الناشئة لأصحاب المنازل بتسخين المياه وشحن البطاريات المنزلية والمركبات الكهربائية وتشغيل الأجهزة الأخرى في الأوقات التي تكون فيها أسعار الكهرباء منخفضة. سواء كنا نتحدث عن المباني الجديدة أو القائمة ، أرى مجتمعات الطاقة المستدامة المستدامة التي تعمل بالطاقة المتجددة كموجة المستقبل بينما نعالج أزمة تغير المناخ.

نبذة عن الكاتب

تشارلز ف. كوتشر ، زميل وكبير الباحثين في معهد الطاقة المتجددة والمستدامة ، جامعة كولورادو بولدر

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب ذات صلة

السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي

بول هوكين وتوم شتاير
9780143130444في مواجهة الخوف واللامبالاة على نطاق واسع ، اجتمع تحالف دولي من الباحثين والمهنيين والعلماء لتقديم مجموعة من الحلول الواقعية والجريئة لتغير المناخ. مائة تقنيات وممارسات موصوفة هنا - بعضها معروف جيدًا ؛ البعض ربما لم تسمع به من قبل. وهي تتراوح بين الطاقة النظيفة وتعليم الفتيات في البلدان المنخفضة الدخل إلى ممارسات استخدام الأراضي التي تسحب الكربون من الهواء. الحلول موجودة وقابلة للحياة اقتصاديًا ، والمجتمعات في جميع أنحاء العالم تعمل حاليًا على تفعيلها بمهارة وتصميم. متاح في أمازون

تصميم حلول المناخ: دليل السياسات للطاقة المنخفضة الكربون

هال هارفي ، روبي أورفيس ، جيفري ريسمان
1610919564مع آثار تغير المناخ علينا بالفعل ، فإن الحاجة إلى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ليست أقل من إلحاح. إنه تحد شاق ، لكن التقنيات والاستراتيجيات اللازمة لمواجهته موجودة اليوم. يمكن لمجموعة صغيرة من سياسات الطاقة ، المصممة والمنفذة بشكل جيد ، أن تضعنا على الطريق نحو مستقبل منخفض الكربون. أنظمة الطاقة كبيرة ومعقدة ، لذلك يجب أن تكون سياسة الطاقة مركزة وفعالة من حيث التكلفة. نهج مقاس واحد يناسب الجميع لن ينجز المهمة ببساطة. يحتاج صانعو السياسات إلى مورد واضح وشامل يحدد سياسات الطاقة التي سيكون لها أكبر تأثير على مستقبل المناخ لدينا ، ويصف كيفية تصميم هذه السياسات جيدًا. متاح في أمازون

هذا يغير كل شيء: الرأسمالية مقابل والمناخ

بواسطة نعومي كلاين
1451697392In هذا يغير كل شيء تقول ناعومي كلاين أن تغير المناخ ليس مجرد قضية أخرى يتم وضعها بدقة بين الضرائب والرعاية الصحية. إنه إنذار يدعونا إلى إصلاح نظام اقتصادي يفشلنا بالفعل بطرق عديدة. يبني كلاين بدقة على كيفية خفض انبعاثاتنا من غازات الدفيئة بشكل كبير ، وهو أفضل فرصة لنا للتخفيف من التباين الفجائي في الوقت نفسه ، وإعادة تخيل ديمقراطياتنا المحطمة ، وإعادة بناء اقتصاداتنا المحلية المدمرة. إنها تعرّض اليأس الأيديولوجي الذي ينكره من ينكرون تغير المناخ ، والأوهام المشينة التي ارتكبها المهندسون الجيولوجيون المحتملين ، والانهزامية المأساوية في الكثير من المبادرات الخضراء السائدة. وهي تدلل على وجه التحديد على السبب الذي يجعل السوق لا تستطيع - ولا يمكنها - إصلاح أزمة المناخ ، ولكنها ستجعل الأمور أسوأ ، مع أساليب استخراج مدمرة للغاية ومدمرة من الناحية البيئية ، مصحوبة برأسمالية كوارث متفشية. متاح في أمازون

من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

أحدث الفيديوهات

خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
by أنتوني سي ديدليك جونيور
مع توجه إعصار سالي إلى ساحل الخليج الشمالي يوم الثلاثاء 15 سبتمبر 2020 ، حذر خبراء الأرصاد من ...
يهدد احترار المحيط الشعاب المرجانية وقريبًا يمكن أن يجعل من الصعب استعادتها
يهدد احترار المحيط الشعاب المرجانية وقريبًا يمكن أن يجعل من الصعب استعادتها
by شونا فو
يعرف أي شخص يعتني بحديقة الآن ما يمكن أن تفعله الحرارة الشديدة للنباتات. الحرارة هي أيضًا مصدر قلق لـ…
تؤثر البقع الشمسية على طقسنا ولكن ليس بقدر الأشياء الأخرى
تؤثر البقع الشمسية على طقسنا ولكن ليس بقدر الأشياء الأخرى
by روبرت مكلشلان
هل نحن متجهون إلى فترة ذات نشاط شمسي أقل ، أي البقع الشمسية؟ الى متى سوف يستمر؟ ماذا يحدث لعالمنا ...
الحيل القذرة التي واجهها علماء المناخ في ثلاثة عقود منذ أول تقرير للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ
الحيل القذرة التي واجهها علماء المناخ في ثلاثة عقود منذ أول تقرير للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ
by مارك هدسون
قبل ثلاثين عامًا ، في مدينة سويدية صغيرة تسمى سوندسفال ، الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ...
بلغت انبعاثات غاز الميثان مستويات قياسية
بلغت انبعاثات غاز الميثان مستويات قياسية
by جوزي جارثويت
أظهرت الأبحاث أن الانبعاثات العالمية من غاز الميثان وصلت إلى أعلى مستوياتها المسجلة.
عشب البحر 7
كيف تساهم غابات محيطات العالم في التخفيف من أزمة المناخ
by إيما بريس
يتطلع الباحثون إلى الطحلب للمساعدة في تخزين ثاني أكسيد الكربون تحت سطح البحر.

أحدث المقالات

قصده الله ككوكب يمكن التخلص منه: قابلنا القس الذي يبشر بإنكار تغير المناخ
قصده الله ككوكب يمكن التخلص منه: قابلنا القس الذي يبشر بإنكار تغير المناخ
by بول براتيرمان
في كثير من الأحيان تصادف قطعة من الكتابة غير عادية بحيث لا يمكنك إلا مشاركتها. إحدى هذه القطع ...
الجفاف والحرارة معا خطر الغرب الأمريكي
الجفاف والحرارة معا خطر الغرب الأمريكي
by تيم رادفورد
تغير المناخ هو حقا قضية ملحة. من المرجح بشكل متزايد حدوث الجفاف والحرارة المتزامنين في المزيد من ...
لقد أذهلت الصين العالم للتو بتكثيفها للعمل المناخي
لقد أذهلت الصين العالم للتو بتكثيفها للعمل المناخي
by هاو تان
فاجأ الرئيس الصيني شي جين بينغ المجتمع العالمي مؤخرًا بالتزام بلاده بانبعاثات صفرية صافية من خلال ...
كيف تغير المناخ والهجرة والأمراض القاتلة في الأغنام من فهمنا للأوبئة؟
كيف تغير المناخ والهجرة والأمراض القاتلة في الأغنام من فهمنا للأوبئة؟
by معلن
يكشف إطار عمل جديد لتطور العوامل الممرضة عالما أكثر عرضة لتفشي الأمراض مما كنا عليه في السابق ...
تذوب حرارة المناخ ثلوج القطب الشمالي وتجفف الغابات
ما ينتظر حركة الشباب المناخية
by ديفيد تيندال
عاد الطلاب من جميع أنحاء العالم إلى الشوارع في أواخر شهر سبتمبر في يوم عالمي للعمل المناخي لأول ...
حرائق غابات الأمازون المطيرة التاريخية تهدد المناخ وتزيد من مخاطر الإصابة بأمراض جديدة
حرائق غابات الأمازون المطيرة التاريخية تهدد المناخ وتزيد من مخاطر الإصابة بأمراض جديدة
by كيري وليام بومان
كانت حرائق منطقة الأمازون في عام 2019 غير مسبوقة في تدميرها. آلاف الحرائق احترقت أكثر من ...
تعمل حرارة المناخ على إذابة ثلوج القطب الشمالي وتجفف الغابات
تذوب حرارة المناخ ثلوج القطب الشمالي وتجفف الغابات
by تيم رادفورد
اشتعلت النيران الآن تحت ثلوج القطب الشمالي ، حيث اشتعلت حتى الغابات المطيرة ذات يوم. تغير المناخ غير محتمل ...
أصبحت موجات الحرارة البحرية أكثر شيوعًا وشدة
أصبحت موجات الحرارة البحرية أكثر شيوعًا وشدة
by جين مونييه ، إنيسا
تحمل "التوقعات الجوية" المحسنة للمحيطات الأمل في الحد من الدمار الذي يلحق بمصايد الأسماك والنظم الإيكولوجية في جميع أنحاء العالم