سیستم گرمایشی در دو قاره|| آمریکا و اروپا

گرمایش یکی از مهمترین مصارف انرژی در بخش مسکونی در کل دنیااست. نوع و کارایی سیستم‌های گرمایشی در سراسر دنیا به طور گسترده‌ای متفاوت است و به آب و هوا، دسترسی به منابع و ویژگی‌های ساختمان بستگی دارد. در این جا برخی از روش‌های رایج گرمایش خانه‌ها در اروپا و امریکا و کارایی انرژی آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

سیستم گرمایش اروپا

گرمایش یکی از اصلی‌ترین مصارف انرژی توسط خانوارها در اروپا است که 62.8 درصد از مصرف نهایی انرژی در بخش مسکونی در سال 2020 را به خود اختصاص داده است. نوع و کارایی سیستم‌های گرمایشی در سراسر قاره به طور گسترده‌ای متفاوت است و به آب و هوا، دسترسی به منابع و ویژگی‌های ساختمان بستگی دارد. در این پست، برخی از روش‌های رایج گرمایش خانه‌ها در اروپا و کارایی انرژی آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

عکس سیستم گرمایشی

رایج‌ترین سوخت برای گرمایش خانه‌ها در اروپا گاز طبیعی است که 31.7 درصد از مصرف نهایی انرژی در خانوارها در سال به خود اختصاص داده است. گاز طبیعی عمدتاً برای گرمایش فضا و آب، یا از طریق دیگ‌های فردی یا شبکه‌های گرمایش منطقه‌ای استفاده می‌شود. گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است که هنگام سوختن دی‌اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها را منتشر می‌کند، اما به طور کلی کارآمدتر و پاک‌تر از سایر سوخت‌های فسیلی مانند نفت یا زغال سنگ است.

عایق‌بندی دیوار: سدی در برابر هدررفت انرژی و نفوذ رطوبت

برق یکی دیگر از سوخت‌های رایج برای گرمایش خانه‌ها در اروپا است که 24.8 درصد از مصرف نهایی انرژی در خانوارها در سال 2020 را به خود اختصاص داده است. برق می‌تواند برای انواع مختلف سیستم‌های گرمایشی مانند رادیاتورهای برقی، پمپ‌های حرارتی، بخاری‌های ذخیره‌سازی یا گرمایش از کف استفاده شود. برق می‌تواند از منابع تجدیدپذیر مانند باد یا انرژی خورشیدی تولید شود که انتشار کربن کمی دارند یا صفر دارند، اما می‌تواند از سوخت‌های فسیلی یا انرژی هسته‌ای نیز تأمین شود که تأثیرات زیست‌محیطی متفاوتی دارند.

تجدیدپذیرها و زباله‌ها نیز به طور فزاینده‌ای برای گرمایش خانه‌ها در اروپا استفاده می‌شوند که 20.3 درصد از مصرف نهایی انرژی در خانوارها در سال 2020 را به خود اختصاص داده‌اند. تجدیدپذیرها شامل زیست‌توده (مانند گلوله‌های چوبی یا کنده‌ها)، حرارت خورشیدی (مانند آبگرمکن‌های خورشیدی)، زمین‌گرمایی (مانند پمپ‌های حرارتی منبع زمینی) یا حرارت محیطی (مانند پمپ‌های حرارتی منبع هوا) هستند. زباله‌ها شامل زباله‌های جامد شهری یا حرارت زباله‌های صنعتی هستند. تجدیدپذیرها و زباله‌ها می‌توانند راه‌حل‌های گرمایشی کم‌کربن و مقرون‌به‌صرفه‌ای ارائه دهند، اما ممکن است برخی معایب مانند استفاده از زمین، کیفیت هوا یا دسترسی به منابع نیز داشته باشند.

نفت و محصولات نفتی سوخت‌های کمتری برای گرمایش خانه‌ها در اروپا هستند که 12.3 درصد از مصرف نهایی انرژی در خانوارها در سال 2020 را به خود اختصاص داده‌اند. نفت عمدتاً برای گرمایش فضا و آب از طریق دیگ‌های فردی یا بخاری‌ها استفاده می‌شود. نفت یک سوخت فسیلی است که هنگام سوختن مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها را منتشر می‌کند و همچنین در معرض نوسانات قیمت و اختلالات عرضه قرار دارد.

بخاری برقی

کارایی انرژی سیستم‌های گرمایشی به چندین عامل بستگی دارد، مانند نوع و کیفیت سوخت، طراحی و عملکرد تجهیزات، عایق‌بندی و تهویه ساختمان و رفتار و ترجیحات ساکنان. اتحادیه اروپا سیاست‌ها و اقدامات مختلفی را برای بهبود کارایی انرژی سیستم‌های گرمایشی اتخاذ کرده است، مانند:

- دستورالعمل عملکرد انرژی ساختمان‌ها (EPBD)، که حداقل الزامات عملکرد انرژی برای ساختمان‌های جدید و موجود را تعیین می‌کند، ساختمان‌های تقریباً صفر انرژی (NZEBs) را ترویج می‌کند، گواهی‌های عملکرد انرژی (EPCs) را برای ساختمان‌ها الزامی می‌کند و استراتژی‌های نوسازی بلندمدت را تشویق می‌کند.

- دستورالعمل انرژی‌های تجدیدپذیر (RED)، که هدفی نشانگر برای هر کشور اتحادیه اروپا برای افزایش سهم تجدیدپذیرها در گرمایش و سرمایش به میزان 1.1 درصد در هر سال تا سال 2030 تعیین می‌کند.

- دستورالعمل طراحی اکولوژیک و مقررات برچسب‌گذاری انرژی، که استانداردهای حداقل کارایی انرژی و برچسب‌ها را برای وسایل گرمایشی مانند دیگ‌ها، پمپ‌های حرارتی یا آبگرمکن‌ها تعیین می‌کند.

- استراتژی گرمایش و سرمایش اتحادیه اروپا، که یک نمای کلی جامع از چالش‌ها و فرصت‌ها برای افزایش انرژی‌های تجدیدپذیر و کارایی انرژی در بخش گرمایش و سرمایش ارائه می‌دهد.

با بهبود کارایی انرژی سیستم‌های گرمایشی، اروپا می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای خود را کاهش دهد، امنیت انرژی خود را افزایش دهد، قبوض انرژی خود را کاهش دهد و سلامت و راحتی خود را بهبود بخشد.

گرمایش هوشمند و خانه هوشمند

بخاری در خانه هوشمند:

بخاری‌های هوشمند در نهایت تعاملی هستند. آنها می‌توانند اطلاعات را به کاربر ارسال و دریافت کنند، با سایر وسایل در خانه و حتی با دنیای بیرون مانند نصاب‌ها و شرکت‌های انرژی ارتباط برقرار کنند.

گرمایش هوشمند مصرف‌کنندگان را در جایگاه راننده قرار می‌دهد. به لطف دستگاه ارتباطی یکپارچه، یک بخاری هوشمند به شما امکان می‌دهد گرمایش ساختمان خود را به نیازهای خود تنظیم کنید و حتی از راه دور کنترل کنید. به عنوان مثال، به شما اجازه می‌دهد گرمایش خود را در پایان مسیر رفت و آمد خود روشن کنید تا خانه شما از لحظه ورود راحت باشد. سیستم‌های گرمایش هوشمند همچنین امکان نظارت از راه دور بر وسایل را فراهم می‌کنند که به نصاب یا شرکت خدماتی شما اجازه می‌دهد تا نگهداری به موقع و پیشگیرانه را به کاربران نهایی ارائه دهند و به آنها امکان لذت بردن از راحتی گرمایش بدون وقفه در خانه‌هایشان را بدهند.

گرمایش هوشمند برای محیط زیست مفید است. کنترل‌های هوشمند به افزایش کارایی سیستم گرمایش کمک می‌کنند و صرفه‌جویی‌های انرژی بالایی ایجاد می‌کنند. این سیستم‌ها همچنین به ادغام برق تجدیدپذیر از شبکه کمک می‌کنند، به عنوان مثال با تنظیم ترجیحات شما برای اولویت دادن به مصرف برق زمانی که برق تجدیدپذیر بیشتر است. این امر به راحتی با وسایلی مانند پمپ‌های حرارتی هیبریدی، پمپ‌های حرارتی برقی و مخازن ذخیره آب گرم قابل دستیابی است. با همه این وسایل، امکان پیش‌بینی یا تأخیر در زمان استفاده از برق وجود دارد. به عنوان مثال، می‌توان از یک پمپ حرارتی برای گرم کردن یک خانه خوب عایق‌بندی شده قبل از ورود به خانه استفاده کرد و همچنان از یک فضای زندگی گرم برای چندین ساعت لذت برد.

مثال دیگر می‌تواند استفاده از یک پمپ حرارتی هیبریدی در حالت برقی زمانی که برق بیشتر و اقتصادی‌تر است، و تغییر به دیگ یکپارچه زمانی که برق گران‌تر می‌شود. کاربران همچنین می‌توانند انتخاب کنند که آب را با مقاومت پشتیبان یک مخزن ذخیره خوب عایق‌بندی شده (تبدیل برق به حرارت) زمانی که برق ارزان است، گرم کنند و از آب گرم هر زمان که نیاز باشد استفاده کنند.

گرمایش هوشمند بخشی جدایی‌ناپذیر از انقلاب خانه‌های هوشمند خواهد بود. وسایل مختلف داخل یک ساختمان (مانند سیستم‌های گرمایش و سرمایش، تهویه، یخچال‌ها، وسایل نقلیه برقی) قادر خواهند بود عملیات خود را هماهنگ کنند و راحتی را بهینه کرده و بهره‌وری انرژی را برای مصرف‌کنندگان به ارمغان بیاورند. بیش از نیمی از مصرف انرژی در خانه‌ها برای گرمایش و تهویه مطبوع است.

آمریکا

خانوارهای ایالات متحده به انرژی نیاز دارند تا دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف خانگی را تأمین کنند، اما به طور متوسط، بیش از نیمی—52% در سال 2020—از مصرف سالانه انرژی یک خانوار فقط برای دو استفاده نهایی انرژی است: گرمایش فضا و تهویه مطبوع. این استفاده‌ها عمدتاً فصلی هستند؛ انرژی‌بر هستند؛ و به طور قابل توجهی بر اساس موقعیت جغرافیایی، اندازه و ساختار خانه، و تجهیزات و سوخت‌های استفاده شده متفاوت هستند.

گرمایش آب، روشنایی، و یخچال‌سازی استفاده‌های انرژی خانگی سالانه هستند. در سال 2020، این سه استفاده نهایی 25% از کل مصرف سالانه انرژی خانگی را تشکیل دادند. سهم باقی‌مانده—23%—از مصرف انرژی خانگی برای دستگاه‌هایی مانند تلویزیون‌ها، وسایل پخت و پز، ماشین‌های لباسشویی و خشک‌کن‌های لباس، و همچنین لیست رو به رشد الکترونیک مصرفی، از جمله کامپیوترها، تبلت‌ها، گوشی‌های هوشمند، کنسول‌های بازی ویدئویی و دستگاه‌های پخش اینترنتی بود

سیستم قدیمی گرمایش خانه های امریکا

عوامل مؤثر بر میزان مصرف انرژی یک خانوار

چندین عامل بر میزان مصرف انرژی یک خانوار تأثیر می‌گذارند، از جمله:

- موقعیت جغرافیایی و آب و هوا

- نوع خانه و ویژگی‌های فیزیکی آن

- تعداد، نوع و کارایی دستگاه‌های مصرف‌کننده انرژی در خانه و مدت زمان استفاده از آنها

- تعداد اعضای خانوار

به دلیل تقاضای بیشتر برای گرمایش فضا، خانوارهای مناطق شمال شرقی و غرب میانه ایالات متحده به طور متوسط بیشتر از خانوارهای مناطق جنوب و غرب انرژی مصرف می‌کنند. خانه‌های بزرگتر و خانوارهای بزرگتر به طور کلی بیشتر از خانه‌های کوچکتر و خانوارهای کوچکتر انرژی مصرف می‌کنند.

گرمایش فضا و تهویه مطبوع سهم بسیار کمتری از مصرف انرژی خانگی در آپارتمان‌ها نسبت به خانه‌های تک‌خانواری جداگانه دارند. آپارتمان‌ها به طور کلی کوچکتر از خانه‌های تک‌خانواری هستند و اغلب توسط آپارتمان‌های مجاور از آب و هوا عایق‌بندی می‌شوند. در سال 2020، یک خانوار متوسط که در یک خانه تک‌خانواری جداگانه زندگی می‌کرد تقریباً سه برابر بیشتر از یک خانوار که در یک ساختمان آپارتمانی با پنج یا بیشتر آپارتمان زندگی می‌کرد، انرژی مصرف کرد.

منابع انرژی مورد استفاده در خانه‌ها

برق در تقریباً همه خانه‌ها استفاده می‌شود و خریدهای خرده‌فروشی برق حدود 44% از کل مصرف انرژی نهایی بخش مسکونی در سال را تشکیل داد. گاز طبیعی، که در 58% از خانه‌ها در سال استفاده شد، حدود 43% از مصرف انرژی نهایی بخش مسکونی در سال را تشکیل داد. نفت سومین منبع انرژی مصرفی در بخش مسکونی در سال بود که حدود 8% از کل مصرف انرژی نهایی بخش مسکونی را تشکیل داد. نفت شامل نفت گرمایشی، نفت سفید و گاز مایع (LPG) است که عمدتاً پروپان است. منابع انرژی تجدیدپذیر—انرژی زمین‌گرمایی، انرژی خورشیدی و سوخت‌های چوبی—حدود 5% از مصرف انرژی نهایی بخش مسکونی در سال را تشکیل دادند.

انواع و استفاده‌های اصلی انرژی در بخش مسکونی ایالات متحده شامل:

- برق—همه انواع استفاده‌های نهایی انرژی

- گاز طبیعی—گرمایش فضا و آب، خشک‌کن لباس و پخت و پز

- نفت گرمایشی—گرمایش فضا و آب، خشک‌کن لباس و پخت و پز

- نفت سفید—گرمایش فضا

- انرژی زمین‌گرمایی—سرمایش فضا و گرمایش فضا و آب

- انرژی خورشیدی—گرمایش فضا و آب و تولید برق

- چوب (چوب کورد و گلوله‌های چوبی)—گرمایش فضا و آب

مصرف انرژی به ازای هر خانوار کاهش یافته است