جوشش زندگي با انرژي زمين گرمايي
در ايران امكان استفاده از منابع انرژي زمين گرمايي به صورت مستقيم در منطق دماوند، سبلان، ماكو، خوي و سهند وجود دارد.
بهره‌گيري از منابع عظيم طبيعي (انرژي‌هاي نو) در جهت تامين نيازهايي از قبيل گرما، سرما، تهويه و آسايش فضاها سال‌هاست كه مورد توجه معماران بوده و مهمترين اصول معماري پايدار نيز بر همين امر استوار است. در حقيقت ساخت و ساز پايدار، خلق محيطي سالم بر پايه كارآيي منابع و اصول اقليمي است و هدف آن كاهش تاثير ساخت و ساز بر محيط پيرامون است. از ميان اين نوع منابع تجديدپذير، مي‌توان انرژي ژئوترمال يا زمين گرمايي را عنوان نمود. چشمه‌هاي آب گرم جهنده و فواره‌هاي بخار، صور نمايشي اين منبع انرژي هستند كه در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده و امروزه سعي در بهره‌برداري از اين انرژي به صورت مدرن و در اندازه‌هاي بيشتر است. در حقيقت آنچه آن را انرژي پاك اعماق خاك ناميده‌اند، حرارت درون زمين است كه در طول عمر زمين در هسته آن، ذخيره شده است.
در ايران امكان استفاده از منابع انرژي زمين گرمايي به صورت مستقيم در منطق دماوند، سبلان، ماكو، خوي و سهند وجود دارد. پيشروان استفاده از انرژي ژئوترمال ايتاليا، زلاندنو، آمريكا، فرانسه، ژاپن، ايسلند و مجارستان هستند. در سال 1904، نخستين بار در ايتاليا از انرژي زمين گرمايي براي توليد برق استفاده شد و در حال حاضر، ميزان توليد برق از انرژي ژئوترمال 1/0 درصد كل انرژي جهان است. در سال 1996 كل ظرفيت نصب شده انرژي زمين گرمايي در 52 كشور جهان به 6500 مگاوات برق (Mwe) رسيد و جمع برق توليدي، افزون بر38 هزار گيگاوات ساعت (GWH) شد. امروزه استفاده از اين منبع رو به افزايش و علاوه بر مصارف صنعتي و توليد برق براي گرمايش مكان‌ها و محله‌هاي مسكوني نيز كاربرد دارد.
انرژي ژئوترمال يا زمين گرمايي مانند انرژي خورشيد، بي پايان است و شامل:
1- مخازن هيدروترمالي يا آب گرم (تقريبا دو برابر انرژي مخازن نفت جهان)
2- سنگهاي گرم (حدود6000 برابر انرژي مخازن نفت جهان)
3- مخازن ماگمايي (حدود 80 برابر انرژي مخازن نفت جهان) است.
هم اكنون ميزان ذخاير ژئوترمال كره زمين نزديك به 15 هزار بار بيش از ذخاير شناخته شده نفت است و استفاده از اين منبع به راحتي مي تواند مشكلات آينده انرژي را به ويژه در حيطه معماري تا حدودي مرتفع سازد.
كاربردهاي انرژي ژئوترمال به دو دسته مستقيم و غير مستقيم ( منطقه‌اي) تقسيم مي‌گردد:
كاربردهاي مستقيم انرژي ژئوترمال (Direct use):
در يك تقسيم بندي كلي استفاده‌هاي مستقيم انرژي ژئوترمال شامل موارد ذيل است:
1- استفاده از چشمه‌هاي آب گرم براي استحمام در بيش از 35 كشور كه هنوز براي استفاده تجاري نظير توليد برق و ... توسعه نيافته‌اند.
2- استفاده مستقيم از مخازن هيدروترمالي براي فراهم كردن بيش از 11 هزار مگاوات نيرو در بيش از 40 كشور جهان.
3- ساير استفاده‌هاي مستقيم از انرژي ژئوترمال نظير شيلات، گلخانه‌ها و گرمايش مستقيم ساختمانها در مناطقي كه داراي منابع انرژي ژئوترمال (مخازن هيدروترمالي- سنگهاي گرم و مخازن ماگمايي) است.
شواهد بسياري از گذشته وجود دارد كه مردم Pompeii خانه‌هاي خود را با آب زمين گرمايي گرم مي‌كردند و پيشينه استفاده از انرژي ژئوترمال در فرانسه به بيش از 600 سال مي‌رسد. استفاده از چشمه‌هاي آب گرم توسط قبايل مائوري زلاندنو براي پخت و پز و ساير مقاصد تا زمانهاي كنوني نيز ادامه يافته است. يكي از مهمترين موارد استفاده از انرژي ژئوترمال كاربرد توريستي آن در مناطقي است كه در آن چشمه‌هاي آب گرم وجود دارد. استحمام در استخرهاي آب گرم نظير آنچه در Mammoth Lakes Hot Creek California همواره در طول تاريخ تجربه شده است. بدون شك ايران نيز به علت قرار گرفتن در كمربند انرژي زمين گرمايي جهان داراي زمينه‌هاي بسيار آماده براي استفاده از انرژي حرارتي زمين در ايجاد مراكز توريستي آب گرم و آبدرماني نظير منطقه سبلان است. استفاده از انرژي زمين گرمايي در شيلات و كشاورزي امري شايان توجه است. در چندين ايالت آمريكا گلخانه‌هاي بسيار بزرگي توسط آب گرم زمين يا انرژي ژئوترمال ساخته و گرم شده اند.
در سان برناردينو (San Bernardina) واقع در جنوب كاليفرنيا، از آب گرم زيرزميني براي گرم نمودن ساختمانها در زمستان استفاده مي‌شود. آب گرم از طريق لوله‌هاي روكش‌دار به صدها ساختمان عمومي منتقل مي شود. ساختمان شهرداري، پناهگاه حيوانات، خانه سالمندان، آژانسهاي املاك، هتل‌ها و مراكز همايش، بعضي از ساختمانهايي هستند كه نظير گرمايش انستيتو تكنولوژي Oregon توسط گرماي منطقه اي ژئوترمال بدين طريق گرم مي‌شوند. در زندگي كنوني Beppu ژاپن نيز، آب و حرارت ژئوترمال را در ساختمان و كارخانجات استفاده مي‌كنند. اين منطقه با داشتن 4000 چشمه آب گرم و تسهيلات استحمام سالانه 12 ميليون توريست جذب مي‌كند. بيشتر ساختمانها و حتي استخرهاي شنا در شهر ريكجاويك به كمك آبهاي زمين گرمايي گرم مي شوند. در كشور ايسلند حداقل 25 آتشفشان فعال و تعداد زيادي چشمه آب گرم و آبفشان وجود دارد.
در برخي مناطق آب گرم زمين براي گرمايش منفرد خانه‌ها يا تمام منطقه مسكوني و تجاري استفاده گرديده است. لوله‌هاي آب گرم زمين مي توانند در زير پياده روها و جاده‌ها براي محافظت از آنها در برابر يخبندان زمستاني نصب گردند نظير پياده رو نشان داده شده در Klamath Falls Oregon كه يكي از نمونه‌هاي بسيار موفق شهر Reykjavik ايسلند است كه امروزه 95 درصد از اهالي اين شهر صد هزار نفري، انرژي حرارتي و آبگرم منازل خود را از 110 چاه حفر شده به دست مي‌آورند. زماني كه گرمايش ساختمانها همگي توسط سوخت‌هاي فسيلي تامين مي‌شده است و Reykjavik به عنوان يكي از پاك‌ترين شهرهاي جهان شناخته شده است. براي مردماني نظير ايسلندي‌هاي قطب شمال كه به مخازن نفت دسترسي ندارند استفاده از نيروي حرارتي ژئوترمال مانند قطرات خونشان مهم بوده و آسايش و گرمايش آنها را تامين مي‌كند.
استفاده‌هاي غيرمستقيم و منطقه اي انرژي ژئوترمال (District use)
استفاده‌هاي غيرمستقيم و منطقه اي انرژي ژئوترمال پمپاژ گرماي حاصل از گرماي زمين است كه امروزه كاربردهاي فراواني يافته است. هر قدر بيشتر به اعماق زمين برويم به ميزان گرما افزوده مي‌شود. تقريباًدر سرتاسر سياره ما، ميزان گرما تا عمق 10 فوت يكسان است (بين 50 تا 60 درجه فارنهايت يا 10 تا 16 درجه سانتيگراد).
سيستم پمپ منبع زمين گرمايي، گرماي حاصل از لايه‌هاي فوقاني زمين 10 تا 16 درجه سانتيگراد) را از طريق لوله‌هايي به ساختمان منتقل كرده و داخل انرا گرم يا سرد مي‌كنند.
اين پمپ‌هاي گرمايش (سيستم‌هاي تبديل حرارتي) تقريبا در هر نقطه از دنيا مي توانند مورد استفاده قرار گيرند بدون اينكه به منبع زمين گرمايي مستقيم نياز باشد.
در زمستان، گرماي حاصل از منابع زمين گرمايي از مبدل گرمايي عبور كرده و هواي گرم را به مراكز اداري و تجاري، و خانه‌ها منتقل مي كند. در تابستان، اين فرايند بر عكس است. بدين ترتيب كه هواي گرم داخل ساختمان از مبدل گرمايي عبور نموده و به داخل زمين نسبتاً سردتر منتقل مي‌شود.
در خلال تابستان از اين گرما مي‌توان براي گرم نمودن آب نيز استفاده كرد.
در ادامه دو نمونه كاربردي از استفاده‌هاي غيرمستقيم و منطقه‌اي انرژي ژئوترمال توسط پمپاژ گرماي حاصل از منابع زيرزميني عنوان مي‌گردد:
سيستم‌هاي خانه‌سازي Enertia، اسكانديناوي
شركت Enertia سيستمي از ساخت و ساز را ارائه مي‌كند در آن جداره‌ها از جنس ديواره‌هاي چوبي قاب بندي شده مي باشند. محفظه‌اي نيز دور تا دور ساختمان را فرا گرفته است.
هواي گرم شده توسط انرژي حرارتي زمين از سطح زيرين به گردش درآمده و در ديواره‌هاي حجيم چوبي ذخيره مي‌شود.
اين سبك ساختمان سازي بيشتر در كشورهاي اسكانديناوي رايج است و شايان ذكر است كه اين گونه بناها پايداري بسياري دارند.
عمل استخراج گرماي مفيد در اين گونه بناها از طريق ذخاير حرارت زميني يا هواي بيروني توسط پمپ گرمايي برقي انجام مي‌شود. (اما نكته قابل ملاحظه در مورد كف حرارتي اين ساختمان‌هاست، زيرا كه وقتي پاي ما گرم مي‌شود تمام نقاط بدن ما احساس گرما مي‌كند).
Hummingen، دانمارك، معمار: كن كيو
اقليم سرد دانمارك مهندسان را بر آن داشت تا براي استفاده از انرژي گرماي عمق زمين ـ خانه مذكور را ـ در زير زمين بنا كنند و بخشي از حرارت لازم جهت گرمايش فضاي داخلي از آن تامين مي‌گردد. بخش ديگر حرارت لازم جهت گرمايش بنا توسط نور خورشيد و گرماي ناشي از آن به ساختمان هدايت مي‌شود. سازه اين ساختمان بسيار مقاوم است و از سقف آن استفاده‌هاي مختلف مي‌شود.
منبع: پايگاه اطلاع رساني معماري شهرسازي
منبع: هفته نامه پيام ساختمان و تاسيسات