24 آگوست 2021 توسط آزمایشگاه‌های فدرال سوئیس
گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها عامل اصلی انتشار CO2 در همه کشورهای صنعتی است. برای دستیابی به اهداف آب و هوایی دولت سوئیس – صفر خالص تا سال 2050 – بخش ساختمان سوئیس نیز باید سهم قابل توجهی داشته باشد. اما برنامه ریزان و تصمیم گیرندگان به یک راهنما نیاز دارند تا اقدامات مناسب را با معنادارترین ترتیب معرفی کند. در سال 2019، کریستینا اورهونیگ و تیمش چنین مرتب سازی را انجام دادند.
کهن الگوهای همه خانه‌ها در سوئیس
حدود 1.8 میلیون ساختمان مسکونی در سوئیس وجود دارد. مدل سازی نیازهای بازسازی برای هر خانه به صورت جداگانه نیاز به محاسبات زیادی دارد. بنابراین اورهونیگ و تیمش به داده کاوی روی آوردند. آن‌ها پایگاه‌های اطلاعاتی ملی را جستجو کردند و ساختمان‌ها را بر اساس 50 نمونه سن مختلف، بر اساس سال ساخت، نوع گرمایش و تعداد سرنشینان طبقه بندی کردند. نتیجه این شد که اکثریت ساختمان‌های سوئیس بین سال‌های 1949 تا 1994 ساخته شده‌اند و 77 درصد از این ساختمان‌ها به صورت برقی، با نفت یا گاز گرم می‌شوند. این نشان می‌دهد که پتانسیل قابل توجهی برای بازسازی وجود دارد.
محققان تخصیص یکسانی را برای ساختمان‌های تجاری انجام دادند و آن‌ها را بر اساس 45 پایگاه داده مختلف بر اساس پایگاه داده‌ها – رستوران‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها، ادارات و فروشگاه‌ها طبقه‌بندی کردند که هر کدام بر اساس اندازه و سال ساخت تقسیم می‌شوند.
از آن‌جا که انرژی خورشیدی پایه‌های اساسی برای تامین انرژی در آینده است، همه نمونه‌های قدیمی برای مناسب بودن آن‌ها برای انرژی فتوولتائیک مورد ارزیابی قرار گرفت. این کار با استفاده از داده‌های آب و هوایی برای منطقه، که ساختمان در آن واقع شده است و همچنین داده‌های هندسه سقف از دفتر فدرال توپوگرافی (Swisstopo)، که اطلاعاتی در مورد اندازه و شیب سطح سقف ارائه می‌دهد، انجام شد.
شهر و کشور
انتخاب روش مقاوم سازی مناسب انرژی نیز به تراکم ساختمان بستگی دارد: خانه‌های شهر را می‌توان به طور موثر به شبکه گرمایشی متصل کرد – در مقابل، برای ساختمان‌های با فاصله زیاد در حومه، شبکه گرمایش اغلب منطقی نیست. بنابرای، نوع ساختمان سوئیس نیز باید بر اساس مناطق شهری و روستایی مرتب شود.
محققان کل منطقه بندی سوئیس را به موزاییک‌هایی به وسعت یک کیلومتر مربع تقسیم کردند. موزاییک‌های بدون خانه نادیده گرفته شد. بقیه دوباره با استفاده از پایگاه داده‌های عمومی – بسته به میزان فضای زندگی واقع در هر موزاییک و سایر ویژگی‌ها طبقه بندی شدند. نتیجه دوازده کهن الگوی محله ای سوئیس است: چهار نمونه شهری، چهارنمونه حومه‌ای و چهار الگوی روستایی که توزیع ساختمان‌ها در سوئیس را توصیف می‌کند.
نحوه نوسازی موثر
پس از همه مرتب سازی‌ها، اقدامات نوسازی را می‌توان برای آرکیتیپ‌های مجرد محاسبه کرد. نتیجه گیری محقق این است که: ارزشمند است که با بازسازی سقف‌ها و جایگزینی پنجره‌ها در خانه‌های قدیمی با بالاترین اولویت اقدام کنیم. این به تنهایی می‌تواند تقاضای انرژی گرمایش و سرمایش را 20 تا 30 درصد کاهش دهد.
گام بعدی باید بازسازی سیستم‌های گرمایشی تقریباً در همه انواع خانه‌ها باشد-ساختمان‌های آپارتمانی، مدارس و ساختمان‌های اداری اغلب می‌توانند مقرون به صرفه‌تر از خانه‌های مجرد تک نفره نوسازی شوند. چرا؟ چون در ساختمان‌های بزرگ‌تر، بازسازی سیستم گرمایش بر اساس متر مربع فضای اشغال شده به طور همزمان تأثیر می‌گذارد. بنابراین هرگونه مداخله فنی (مقرون به صرفه) موثرتر است.
شبکه سازی و برنامه ریزی ذخیره سازی
با تغییر سیستم انرژی، برنامه‌ریزی و عملکرد ساختمان‌ها و محله‌ها به طور فزاینده‌ای پیچیده می‌شود. انرژی خورشیدی عمدتا در تابستان در ظهر تولید می‌شود، اما انتظار می‌رود در طول روز، حتی در پاییز و زمستان، مصرف شود. بنابراین سیستم‌های جدید ذخیره انرژی برای ساعت‌ها یا روزها و همچنین ذخیره سازی طولانی مدت برای ماه‌ها، برای برآوردن تقاضای انرژی در هر زمان مورد نیاز است. Empa در حال بررسی ذخیره سازی باتری برای برق و فن آوری‌های مختلف ذخیره گرما و همچنین تبدیل انرژی خورشیدی به سوخت برای پاسخگویی به این چالش است. ذخیره انرژی تولید شده پایدار نه تنها باید در سطح ملی، بلکه در سطح ساختمان یا محله نیز اتفاق بیفتد. در عین حال، سیستم‌های گرمایش فسیلی، مانند دیگ‌های گازسوز، باید در اسرع وقت با سیستم‌های جدید و پایدار جایگزین شوند – مانند پیل‌های سوختی هیدروژنی، اتصال گرمایش منطقه‌ای یا پمپ‌های حرارتی که از برق تجدیدپذیر تغذیه می‌کنند. کل تحول نیز باید بر اساس معیارهای اجتماعی و اقتصادی متعادل شود. همه این تصمیمات نیاز به یک مبنای علمی قوی دارد. محققانی که مدل‌های انرژی را محاسبه می‌کنند، به زودی کارشان تمام نمی‌شود.
