پرديس تحقيقاتي فناوري هاي پايدار معماري در تهران، با رويكرد بررسي ميزان اثربخشي فرم پوسته، دركارايي انرژي ساختمان‌هاي پژوهشي

كارشناسي ارشد

راهكارهاي صرفه جويي و بهينه سازي مصرف انرژي به منظور كاهش آلودگي زيستي در عين دستيابي به آسايش بيشتر در محل كار و زندگي، همواره در كانون توجه انديشمندان فعال در عرصه انرژي بوده است. پوسته ها يكي از مؤثر ترين اجزاي ساختماني در ميزان مصرف انرژي ساختمان‌ها هستند؛ به همين دليل رفتار آنها در شرايط متفاوت اقليمي از اهمين بالايي برخوردار است. در اين پژوهش تاثير پارمتر فرم در رفتار پوياي نوعي از پوسته‌هاي ساختماني كه پوسته‌هاي چند وجهي هستند، در اقليم شهر تهران مورد مطالعه قرار گرفته است. يكي از دلايل انتخاب پوسته‌هاي چند وجهي براي موضوع پژوهش حاضر، ارزيابي عملكرد حرارتي ساختمان‌هايي با الگوي ديجيتال است كه در چند دهه اخير به مدد پيشرفت‌هاي ابزار‌هاي طراحي در حوزه الگوريتميك و پارامتريك، مورد اقبال طراحان قرار گرفته است. روش تحقيق مورد استفاده در اين پژوهش راهبردي تركيبي دارد كه شامل مطالعات كتابخانه‌اي و شبيه سازي است. بدين منظور ازميان منابع كتابخانه‌اي و پيشينه شناسي تحقيقات مشابه به متغير‌هايي براي ساخت چند فرم پايه دست يافتيم. 17 فرم متفاوت براي پوسته جنوبي يك فضاي تحقيقاتي غير آزمايشگاهي با مساحت 40 متر متر مربع، در نظر گرفته شد كه براي هر كدام از آنها 9 حالت را با تغيير در پارمتر اندازه و شدت انحراف از فرم تخت، در نرم‌افزار گرس‌هاپر ايجاد كرديم. سپس 153 فرم حاصل با يكديگر و با پوسته‌ي تخت مبنا، در بخش‌هاي ميزان تابش دريافتي ساليانه، بار سرمايش مصرفي ساليانه، بار گرمايش مصرفي ساليانه، مصرف انرژي الكتريكي ساليانه براي تـأمين روشنايي مصنوعي، توليد ساليانه انرژي الكتريكي از طريق پنل‌هاي سلول خورشيدي تعبيه شده بر روي پوسته‌ها و توزيع نور طبيعي در فضاي داخلي، مورد مقايسه قرار گرفتند. ضمناً در هر بخش تاثير پارامتر‌هاي فرمي از قبيل هندسه، نحوه چيدمان الگوي تكرار شونده، اندازه، ميزان خرد شدگي، نسبت سطح به حجم، وضعيت پنجره از لحاظ كميت و كيفيت، مساحت سطوح جنوبي و ... مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن بود كه كه تابش ساليانه سطوح جنوبي براي 153 حالت در نظر‌گرفته شده، از حالت مبنا بيشتر است و اين اتفاق در رابطه با مساحت سطوح جنوبي نيز تكرار شده است و در همه حالات نسبت به فرم مبنا با افزايش سطوح جنوبي روبرو بوديم. در محاسبه بار سرمايشي ساليانه 153 پوسته چند وجهي در مقايسه با پوسته تخت، تبديل شدن پوسته از سطح به حجم در برخي حالات سبب كاهش بار سرمايشي اتاق مورد بررسي شده و در برخي حالات سبب افزايش آن. كاهش بار سرمايشي در بيشترين حالت تا 4 درصد و افزايش بار سرمايشي در بيشترين حالت تا 48 درصد اندازه گيري شده است. در اين ميان فرم‌هايي كه در عين چند وجهي بودن افزايش سطوح جنوبي در آنها در كمترين حد ممكن بود عملكرد بهتري را در مصرف انرژي سرمايشي داشتند. نتايج مربوط به بار گرمايشي نشان داد كه با تبديل پوسته تخت به پوسته چند وجهي نميتوان تاثير مثبتي در مصرف انرژي گرمايشي ساختمان داشت. از نتايج ميزان مصرف بار الكتريكي براي تامين روشنايي مصنوعي، برمي‌آيد، اين مقدار در تمامي 153 حالت مورد بررسي به دليل انحراف زاويه پنجره از قائم به پايين، بالا، شرق يا غرب، و همچنين كاهش سطح پنجره، در بهترين حالت مصرف انرژي در بخش الكتريكي مختص روشنايي، 3.2 درصد و در بحراني‌ترين حالت، 235.3 درصد افزايش يافته است. همچنين در مقايسه مجموع مصرف انرژي تنها در دو مورد شاهد كاهش نسبت به فرم مبنا بوديم كه مقدار آن حدود يك درصد محاسبه شد اما با در نظر گرفتن قابليت سطوح منشوري اين پوسته ها، در توليد انرژي الكتريكي بوسيله پنل هاي خورشيدي، در 93.5 درصد فرم‌هاي بررسي شده، شاهد كاهش مصرف انرژي تا 57 درصد نسبت به حالت مبنا هستيم . در حقيقت در بسياري از فرم‌ها چند وجهي شدن فرم پوسته سبب افزايش مصرف انرژي شده است،و توليد برق توسط پنل‌هاي فوتولتئيك، اين افزايش در مصرف انرژي را جبران كرده و آنها را نسبت به حالت مبنا كم مصرف تر ارزيابي نموده‌است. با اين وجود بديهي است كه مصرف انرژي كمتر در وهله اول اهميت بيشتري نسبت به توليد انرژي دارد. بدين ترتيب در انتخاب پوسته چند وجهي بهينه، بررسي همزمان توليد و مصرف انرژي در كنار هزينه‌هاي اجرا چنين پوسته‌هايي اهميت زيادي پيدا خواهد كرد كه امروزه با قابليت‌هاي پيشرفته نرم‌افزار هاي انرژي امكان تدقيق هزينه‌هاي ساختمان هاي منشوري قابل دستيابي است. واژه‌هاي كليدي: پوسته چند وجهي، بار سرمايشي، بار گرمايشي، مصرف انرژي ساليانه، توليد انرژي.

192965

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر هانيه صنايعيان

معماري پايدار

دكتر محمدعلي خان محمدي