ارائه مدل بهینه سازی ساختمان جهت مقابله با اثرات منفی تغییرات اقلیمی در جهت کاهش مصرف انرژی
الموضوعات :اردا زارعی 1 , سینا فرد مرادی نیا 2
1 - گروه مهندسي عمران، واﺣﺪ ﺗﺒﺮﻳﺰ، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ، ﺗﺒﺮﻳﺰ، ایران.
2 - اﺳﺘﺎدﻳﺎر، گروه مهندسي عمران، واحد تبريز، دانشگاه آزاد اسلامي، تبریز، ايران. *(مسوول مکاتبات)
الکلمات المفتاحية: بهینه سازی ساختمان, تغییرات اقلیمی, انرژی ساختمان, نرم افزار جی ای پلاس, بارگرمایی و سرمایی.,
ملخص المقالة :
زمینه و هدف: امروزه کلان شهر ها نقش بسیار مهمی در آلایندگی محیط زیست دارند، افزایش روزافزون جمعيـت بـا افـزایش مصـرف سوخت هاي فسيلي و منابع انرژي همراه است که این موضوع باعث افزایش انتشارات گازهاي گلخانه اي در اتمسفر ميشود. اثـرات افـزایش گازهاي گلخانه اي با بروز پدیده گلخانه اي سبب تغييـرات اقليمـي مي شود. با توجه به اتلاف زياد انرژي در ساختمان هـاي مسکونی موجـود، هدف این تحقیق انتخاب راهكار مناسب براي بهینه سازی ساختمان و كاهش مصـرف انرژی در اين بخش است. روش بررسی: در این تحقيق، در تاریخ 1/10/1398 ابتدا مقدار انرژی مصرفی سالانه یک تیپ ساختمان مسکونی 8 طبقه در تبریز با استفاده از نرم افزار انرژی پلاس شبیه سازی شد. سپس مقدار انرژی مصرفی سالانه ساختمان یاد شده با شرایط آب و هوای دو اقلیم متفاوت یزد و رشت نیز شبیه سازی شد تا میزان مصرف انرژی ساختمان در هر 3 شهر مقایسه شود. سپس با کمک نرم افزار شبیه سازی JePlus، انرژی مصرفی حالت های مختلف ساختمان (جهت گیری، موقعیت، دما، اقلیم)، درهر 3 شهر شبیه سازی شد تا رفتار ساختمان از لحاظ مصرف انرژی بررسی شود. در نهایت مقدار انرژی مصرفی گرمایشی و سرمایشی ساختمان به عنوان توابع هدف انتخاب شده و توسط نرم افزار JePlus + EA بهینه سازی انجام گرفت. يافته ها: با توجه به متغیرهای تعریف شده در ورودی نرم افزار JePlus، 432 حالت مصرف انرژی برای ساختمان به¬دست آمد. و با توجه به انتخاب انرژی مصرفی گرمایشی و سرمایشی ساختمان به عنوان توابع هدف، توسط نرم افزار JePlus + EA بهینه سازی انجام گرفت. نتایج بهینه سازی نشان داد با توجه به پارامترهای یکسان در نظر گرفته شده برای هر سه اقلیم، مصرف انرژی ساختمان در شهر رشت 16 درصد، یزد 14 درصد و تبریز 12 درصد کاهش یافته است. بحث و نتیجه گیری: بررسی نتایج این مطالعه نشان داد اگر ساختمان¬ در جهت و موقعیت صحیح با توجه به نوع اقلیم و وضعیت آب و هوا (جهت تابش خورشید، دما، رطوبت و...) احداث شود و دمای گرمایش و سرمایش داخل ساختمان در حد آسایش تنظیم گردد، مصرف انرژی ساختمان نیز درحد قابل ملاحظه ای کاهش می¬یابد؛ در نتیجه از سهم هر ساختمان در میزان انتشار گاز دی اکسید کربن در اتمسفر که اثرگذارترین گاز در تغییرات اقلیمی است، کاسته می شود.
1. Asghari, M., Poulaei, Z and Yazdani, H., 2019. Energy analysis of building cooling load using canopies and thermal insulation in three warm, temperate and cold climates of Iran, Iranian Journal of Mechanical Engineers, 123, pp.14-24. (In Persian)
2. Irani, A and Nasrollahi, F., 2019. Study of Climate Change in the period 2080-2020, Green Architecture Quarterly, 5, 1. (In Persian)
3. Moharrami, M., Khodaverdi, P., Abbasi, Y and Sohrabi, A., 2019. A Review of the Impact of Changing Building Elements on Energy Consumption Optimization in Residential Buildings, Journal of Civil and Research, 1, pp.98-113. (In Persian)
4. Nasirzadeh, E., and Shsfiee, M., 2019. Investigating the green and environmentally friendly building approach in designing office buildings for optimization and energy storage, Architecture, 1, 6. (In Persian)
5. Rahmani, M., Shakouri, H and Kazemi, A., 2017. Presenting a Multi-Objective Optimization Model to Increase Energy Efficiency in Residential Buildings, Industrial Management, 9, 1, pp. 28-103. (In Persian)
6. Gheybi, F,. Mousavi, R and Eskandari, H., 2016. Numerical and experimental study of glass facades in office buildings in hot and dry climates, Iranian Journal of Energy, 20, 4, pp. 25-25. (In Persian)
7. Khodakarami, J and Ghobadi, P., Optimization of energy consumption in an office building equipped with an intelligent system, Journal of Energy Engineering and Management, 6, 2, pp.12-23. (In Persian)
8. Zargami, E and Adibi, E., 2016. Evaluation of Green Roof Thermal Performance in Sustainability and Optimization of Energy Consumption of Residential Buildings in Hot and Dry Climate of Iran, Architecture and Urban Planning, 4, 1. (In Persian)
9. Ebrahimpour, A and Karimi, Y., 2012. Appropriate Methods for Optimizing Energy Consumption in a University Building in Tabriz, Modares Journal of Mechanical Engineering, 12, 4, pp.91-104. (In Persian)
10. Gan, V.J.L., Wong, H.K., Tse, K.T., Cheng, Jack CP., Lo, Irene M.c and Chan, CM., 2019. Simulation-based evolutionary optimization for energy-efficient layout plan design of high-rise residential buildings. Journal of Cleaner Production, 231, pp.1375-1388.
11. Georgiou, S.G., Christodoulides, P and Kalogirou, S.A., 2019. Real-time Energy Convex Optimization via electrical storage in Buildings - A Review. Renewable Energy, 139, pp.1375-1388.
12. Kamal, R., Moloney, F., Wickramaratne, C., Narasimhan, A and Goswamib, D.Y., 2019. Strategic control and cost optimization of thermal energy storage in buildings using EnergyPlus. Applied Energy, 246, pp.77-90.
13. Dino, G.I., and Akgül, M.C., 2019. Impact of climate change on the existing residential building stock in Turkey: Ananalysis on energy use, greenhouse gas emissions and occupant comfort. Renewable Energy, 141, pp.828-846.
14. Gercek, M and Arsan, D.Z., 2019. Energy and environmental performance based decision support process for early design stages of residential buildings. Sustainable Cities and Society, 48, 101580.
15. Clarke, L., Eoma, J., Marten, H. E., Horowitz, R., Kyle, P., Link, R., Mignone, B.K., Mundra, A and Zhoua, Y., 2019. Effects of long-term climate change on global building energy expenditures. Energy Economics, 72, pp.667-677.
16. Farah, S., Whaley, D., Saman, W and Boland, J., 2019. Integrating Climate Change into Meteorological Weather Data for Building Energy Simulation. Energy & Buildings, 183, pp.749-760.
17. Zhai, Z.J and Helman, M.J., 2019. Implications of Climate Changes to Building Energy and Design. Sustainable Cities and Society, 44, pp.511-519.
18. Yigit, S and Ozorhon, B., 2018. A Simulation-Based Optimization Method for Designing Energy Effcient Buildings: Energy & Buildings. 178, pp.216-227.
19. Kheiri, F., 2018. A review on optimization methods applied in energy-efficient building geometry and envelope design. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 92, pp.892- 920.
20. Sembroiz, D., Careglio, D., Ricciardi, S and Fiore, U., 2018. Planning and operational energy optimization solutions for smart buildings. Information Sciences, 000, pp.1-14.
21. Zhao, D., Fana, H., Pana, L., Xua, Q and Zhangc, X., 2017. Energy Consumption Performance Considering Climate Change in Office Building. Procedia Engineering, 205, pp.3448- 3455.
22. Shi, X., Tian, Z., Chen, W.B and Jin, X., 2016. A review on building energy efficient design optimization rom the perspective of architects: Renewable and Sustainable Energy Reviews, 65, pp.872-884.
