ارزیابی فنی و اقتصادی ساختمان تجاری انرژی خالص صفر در شهر اهواز با در نظرگرفتن قابلیت اطمینان

محورهای موضوعی : انرژی های تجدید پذیر

سیدمحمدامین موسوی سادات ¹ , حسین محمد نژاد شورکایی ² , سودابه سلیمانی ³

1 - کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق قدرت، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه برق و کامپیوتر، تهران، ایران.
2 - استادیار، گروه برق و کامپیوتر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران(مسئول مکاتبات).
3 - دانشیار، گروه برق و کامپیوتر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1395/08/01 تاریخ پذیرش : 1396/03/02 تاریخ انتشار : 1399/06/01

کلید واژه: ارزش فعلی, ساختمان تجاری, فتوولتائیک, انرژی صفر, تجدیدپذیر,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف : گسترش مولدهای برق وابسته به انرژی باد و خورشید، موجب توسعه ی ساختمان های مجهز به منابع تجدیدپذیر شده‌است. طراحی ساختمان انرژی صفر از بعد فنی و اقتصادی هدف اصلی این مقاله است. در بعد فنی ظرفیت منابع تجدیدپذیر، نوع مصالح، محل و جهت ساخت، ارتفاع با توجه به نوع بارهای الکتریکی سرمایشی و گرمایشی تعیین می شود. در بعد اقتصادی، با کمک تحلیل هزینه ی فایده، به صرفه بودن احداث این گونه ساختمان ها مورد بررسی قرار می گیرد. روش بررسی : در این مقاله در ابتدا میزان پتانسیل انرژی خورشیدی محاسبه می شود، در ادامه با توجه به مشخصات اقلیمی شهر اهواز میزان بار الکتریکی، گرمایشی و سرمایشی محاسبه می شود و با استفاده از مدل های نرم افزاری این داده ها صحت سنجی می شوند. با بررسی نرم افزاری و مدل سازی با استفاده از نرم افزار AutoCAD و نرم افزارتحلیلی Design builder بهترین طرح فنی استخراج و برای انتخاب اندازه سیستم از نرم افزارSystem Advisor model (SAM) استفاده می شود و مدل نرم افزاری سیستم سرمایش خورشیدی با نرم افزار PISTACHE شبیه سازی می گردد و برای تحلیل اقتصادی از اندازه گیری ارزش خالص فعلی(NPW) و نرم افزار COMFAR استفاده می شود. چشم انداز در نظر گرفته شده برای طراحی ساختمان، 20 ساله می باشد. یافته ها : با استفاده از ارزیابی فنی به روش عددی و نرم افزاری انتخاب بهترین طرح فنی در ساختمان با کاربری تجاری با مساحت کل زمین 1500 متر مربع و زیر بنای460متر مربع با تعداد 15 واحد تجاری در دو طبقه بررسی شد که نتایج تحقیق نشان می دهد ساختمان با توجه به شرایط آب و هوایی در شهر اهواز 15 درجه نسبت به جنوب طراحی و احداث شود تا بیش‌ترین تابش به سمت بام ساختمان در تابستان و همچنین بدنه ی ساختمان در زمستان را داشته باشیم. علاوه بر این با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان و متصل بودن ساختمان به برق شبکه ی سراسری مشخص گردید که مشکلات تامین بار در ساختمان به حداقل ممکن می رسد و ساختمان می تواند با شبکه داد و ستد داشته باشد به طوری که در تابستان باید از شبکه ی سراسری برق گرفت و در زمستان برق اضافی به شبکه تزریق گردد. بحث و نتیجه گیری : در پایان با استفاده از تحلیل فنی نشان داده می شود که نیازهای حرارتی و برودتی ساختمان را می توان از انرژی خورشیدی با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان تامین کرد و همچنین با تحلیل اقتصادی نشان داده می شود که طراحی ساختمان انرژی صفر نسبت به حالت غیربهینه ی ساختمان دارای سود خالص می باشد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: The expansion of wind and solar power generators has led to the development of buildings equipped with renewable sources. The main purpose of this article is to design a zero energy building from a technical and economic point of view. In the technical dimension, the capacity of renewable sources, type of materials, location and direction of construction, height are determined according to the type of electric cooling and heating charges. In the economic dimension, with the help of cost-benefit analysis, the cost-effectiveness of constructing such buildings is examined. Methods: In this paper, first the amount of solar energy potential is calculated, then according to the climatic characteristics of Ahvaz city, the amount of electric, heating and cooling load is calculated and using software models, these data are correct. They are measured. By examining software and modeling using AutoCAD software and Design builder analytical software, the best technical design is extracted and System Advisor model (SAM) software is used to select the system size and the cooling system software model is used. The solar is simulated with PISTACHE software and the Net Present Value (NPW) measurement and COMFAR software are used for economic analysis. The landscape intended for the design of the building is 20 years old. Finding: Using numerical and software technical evaluation, the selection of the best technical design in a commercial building with a total land area of ​​1500 square meters and 460 square meters of infrastructure with 15 commercial units on two floors was reviewed. The research results show that the building with Paying attention to the weather conditions in the city of Ahvaz, 15 degrees to the south should be designed and constructed so that we have the most radiation towards the roof of the building in summer and also the body of the building in winter. In addition, considering the reliability and connectivity of the building to the electricity of the national network, it was determined that the problems of load supply in the building are minimized and the building can trade with the network so that in summer, electricity must be supplied from the national grid and in winter, additional electricity must be injected into the grid. Discussion and Conclusion: Finally, using technical analysis, it is shown that the thermal and refrigeration needs of the building can be met from solar energy with regard to reliability, and also economic analysis shows that the design of the building is zero energy compared to The non-optimal condition of the building has a net profit and is economically viable.

منابع و مأخذ:

1. Hosseini SE, Andwari AM, Wahid MA, Bagheri G. ,2013. A review on green energy potentials in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews;vol.533,pp.27-34.


2. Torcellini P, Pless S, Deru M, Crawley D, . 2006. Zero energy buildings: a critical look at the definition. National Renewable Energy Laboratory and Department of Energy, US


3. Deng S, Wang R, .Dai Y2014. How to evaluate performance of net zero energy building–A literature research. Energy;vol.71,pp.1-16.


4. Serag-Eldin M,. 2010. editor Thermal design of a modern, two floor, zero energy house in a desert compound. Thermal Issues in Emerging Technologies Theory and Applications (ThETA), 2010 3rd International Conference on.


5. Moore T, Morrissey J., 2014. Lifecycle costing sensitivities for zero energy housing in Melbourne, Australia. Energy and Buildings.vol.79.pp.1-11.


6. 6.         Lu Y, Wang S, Yan C, Huang Z.2017. Robust optimal design of renewable energy system in nearly/net zero energy buildings under uncertainties. Applied Energy. vol.87.pp.62-71.


7. Saberbari E, Saboori H, editors.2014. Net-zero energy building implementation through a grid-connected home energy management system. Electrical Power Distribution Networks (EPDC), 2014 19th Conference on;


8. Shen L, Pu X, Sun Y, Chen J.2016. A study on thermoelectric technology application in net zero energy buildings. Energy. vol.113. pp.9-24.


9. Bisegna F, Burattini C, Manganelli M, Martirano L, Mattoni B, Parise L, editors.2016. Adaptive control for lighting, shading and HVAC systems in near zero energy buildings. Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2016 IEEE 16th International Conference on.


10. Zhang S, Zhuang Z, Hu Y, Yang B, Tan H. 2016. Applicability Study on a Hybrid Renewable Energy System for Net-Zero Energy House in Shanghai. Energy Procedia.vol.88.pp.768-74.


11. Molenaar KR, Gransberg DD.2001. Design-builder selection for small highway projects. Journal of Management in Engineering. vol17(4).pp14-23.


12. Wasilowski HA, Reinhart CF, editors.2009 Modelling an existing building in DesignBuilder/EnergyPlus: custom versus default inputs. Proc Of 11th International IBPSA Conference, Glasgow.


13. Matiello P, de Melo AC, editors.2011. PiStache: implementing π-calculus in scala. Brazilian Symposium on Formal Methods.


14. Blair N, Dobos A, Freeman J, Neises T, Wagner M, Ferguson T, et al.2014. System advisor model, sam 2014.1. 14: General description. Nat Renew Energy Lab, Denver, CO, USA, Tech Rep NREL/TP-6A20-61019.


15. Pennisi G, Scandizzo PL.2006. Economic evaluation in an age of uncertainty. Evaluation. vol.12(1)pp.77-94.