بخشی از مقاله
چکیده
جهان در حال تجربه بحران انرژی از سال1970 به دلیل محدودیت در منابع سوخت فسیلی وافزایش تقاضای انرژی، ناگزیر بایستی در مسیر بهرهوری در مصرف منابع انرژی و از جمله بهینهسازی مصرف انرژی وپایداری حرکت کنند.
با توجه به اهمیت این موضوع، در این مقاله سعی گردید به بهره وری انرژی از طریق طراحی معماری - شکل مناسب ساختمان، تعیین مکان بافر، تعداد طبقات مناسب، نوع مصالح - بوسیله نرم افزار شبیه ساز دیزاین بیلدر، مدلسازی شد ومیزان مصرف انرژی گرمایشی وانرژی سرمایشی آنها محاسبه گردید.
نتایج تحقیق نشان می دهد که می توان با طراحی معماری، مصرف انرژی سالانه را در مجتمع مسکونی واقع در اقلیم سرد همدان کاهش داد. این روش برای اقلیم سرد همدان تناسب زیادی داشته ودر اجرا از موفقیت بالایی برخوردار می باشد، وبهترین روش بهره وری انرژی در ساختمان های مجتمع مسکونی در اقلیم سرد باشد.
-1مقدمه
توسعه پایدار مفهومی کلی در همه ابعاد زندگی بشر شامل بخش های اجتماعی، اقتصادی، محیط زیست و... می شود. از آنجا که یکی از محورهای رسیدن به توسعه پایدار بهینه سازی مصرف انرژی می باشد واز طرفی مصرف انرژی در ساختمان یک سوم مصرف انرژی سالانه کشور را به خود اختصاص می دهد. به جهت زیاد بودن سهم مصرف انرژی در ساختمان های جدید، ضروری است که به طرق مختلف راهبردهای کاهش مصرف انرژی به دست آمده و به کار گرفته شوند.
در آزمایشات و تحقیقات چنین آمده است که هر یک درجه تغییر در نیاز به سیستم گرمایشی وسرمایشی حدود 7 درصد امکان صرفه جویی در مصرف انرژی را مهیا می سازد. رعایت کوچکترین جزئیات می تواند تاثیر زیادی در کاهش مصرف در ساختمان داشته باشد. به عنوان مثال، نحوه جهت گیری ساختمان، نحوه قرارگیری فضاهای جانبی وبهبود روش عایق بندی با کمترین هزینه می تواند باعث بهبود کارایی سکونتگاهها باشد. بنابراین پرداختن به راهکارهای مناسب در طراحی ها ومحاسبات اقلیمی که صرفه جویی در مصرف انرژی وتطبیق دمای هوا با دمای آسایش بدن و روح انسان را میسر می سازد حائز اهمیت بالایی است.
جهت ارتقا بهره وری در طراحی بناها، همواره این پرسش مطرح است که میزان انرژی مورد استفاده چقدر بوده وچگونه می توان مصرف انرژی را کاهش داد بی آنکه هزینه سنگینی را هم بر ساکنین اعمال نمود. در این میان، طراحی منطبق با اقلیم در زمره مهمترین راهکارها می باشد - نشریه علمی، 1393، ص. - 2 برای رسیدن به این هدف یافتن نقاط ضعف معماری معاصر وارائه راهکارهایی برای بهبود این نقاط ضعف می باشد.
بنابراین در این مقاله نمونه های طراحی ساختمان وشبیه سازی آنها به کمک نرم افزار دیزاین بیلدر میزان انرژی مورد نیاز برای گرمایش و سرمایش ساختمان محاسبه گردیده وتاثیر فاکتورهای مختلف در مصرف انرژی ساختمان محاسبه گردید. در انتخاب فاکتورها، سعی شده موارد بسیار ساده که در ایران قابلیت اجرای آسان دارد انتخاب گردد - مجله پژوهشی برنامه ریزی انرژی، بهار1392، ص. - 116 در مقاله تحقیقی با نام ''تاثیر طراحی معماری بر میزان مصرف انرژی ساختمان در اقلیم سرد - تبریز - '' تالیف پروفسور فرشاد نصراللهی در دانشگاه برلین، پژوهشی مشابه با موضوع این مقاله انجام شده است.در این مقاله با استفاده از نرم افزار دزاین بیلدر تاثیر طراحی مناسب با اقلیم بررسی شده است
-2روش تحقیق
یک نمونه متداول طراحی آپارتمان مسکونی در شهر همدان به کمک نرم افزار دیزاین بیلدر شبیه سازی می شود. با شبیه سازی اولیه از این ساختمان، میزان انرژی گرمایشی و سرمایشی مورد نیاز به دست می آید. سپس راهکارهایی برای بهبود عملکرد حرارتی ساختمان ارائه می گردد وساختمان جدید به گونه ای طراحی می شود که شبیه ساختمان قبلی باشد وفقط یک فاکتور متفاوت داشته باشد.
این دو بنا با هم مقایسه شده وبه این ترتیب تاثیر تنها یک فاکتور بر مصرف انرژی در ساختمان به دست می آید. سپس همه این فاکتورها با هم در نظر گرفته می شود ومیزان کاهش مصرف انرژی گرمایش وسرمایشی نسبت به حالت اولیه به دست می آید.البته باید به این امر توجه کرد که بعضی از فاکتورها، شاید بتوانند نیاز به مصرف انرژی گرمایشی را کاهش دهند، اما باعث افزایش نیاز به انرژی سرمایشی یا انرژی روشنایی می گردند.
در هر صورت راهکار بهینه زمانی خواهد بود که انرژی کل کاهش یابد. انتخاب فاکتورها در دو حالت:
1. تاثیر مصالح یا جنس شیشه بر مصرف انرژی
2. تاثیر طراحی معماری بر مصرف انرژی انجام شد. تا تاثیر هر دو عامل به دست آید
-3مبانی نظری پژوهش
برای محاسبه بار حرارتی ساختمان فرمول ها و روش های مختلفی وجود دارد. یکی از بهترین روش ها استفاده از نرم افزارهای مدلسازی انرژی می باشد. یکی از این نرم افزار دیزاین بیلدر1 می باشد که بسیار جامع وپیشرفته ای از نرم افزار انرژی پلاس2 بوده و قابلیت این را دارد که با دادههای آب وهوایی ساعتی برای هر اقلیمی، بار سرمایشی و گرمایشی مورد نیاز تخمین زند. نحوه کار این نرم افزار به این صورت است که به کمک دستورات ترسیمی، ساختمان مورد نظر در محیط آن ترسیم می شود. سپس با دادن مصالح - جنس شیشه - بافر، تعیین کاربری ساختمان، داده اقلیمی شهر مورد نظر و.... به محاسبه بار حرارتی مجموعه می پردازد. در ساختمان مسکونی کاربری به صورت مداوم می باشد.
-4بررسی اقلیم همدان
ارتفاع این شهر از سطح دریا 1644 متر و در عرض جغرافیایی 34 درجه و48 دقیقه شمالی طول جغرافیایی 48 درجه و31 دقیقه شرقی و در دامنه های شمالی کوه الوند واقع شده است و شیب آن از شمال به جنوب است. همدان در پهنه اقلیمی ایران جزو گروه اقلیمی - - 2 قرار گرفته که مفهوم آن داشتن زمستان های شدیدا سرد وتابستانهای معتدل است.
نتایج بدست آمده در یک دوره 25 ساله آماری نشان می دهد - سازمان هواشناسی همدان، 1394، ص - 25 که متوسط حداکثر درجه حرارت هوا 33/8 در بین ماه های تیر و خرداد و متوسط حداقل آن به 8/6 بین ماههای آذر ودیماه می رسد حداقل متوسط دمای روزانه به 24/2 درجه سانتیگراد می رسد. دما در روزهای شش ماه از سال - آبان ماه تا فروردین - سرد و در روزهای سه ماه از سال - خرداد تا مرداد - گرم و در روزهای سه ماه باقی مانده از سال - اردیبهشت، شهریور، مهر - مناسب می باشد.
کمترین جهت وزش باد از جنوب وبیشتر آن از غرب وشمال غربی است. در تابستانها بادهای شرق وجنوب شرقی غالب هستند. حداکثر سرعت باد غالب در اوائل بهار با سرعت 9/8 نات وحداقل آن 4/8 نات در مرداد ماه است. باد غالب در شهرستان همدان در چهار فصل از جنوب غربی به شمال شرقی می وزد. بیشترین مقدار رطوبت همدان در دی ماه 76درصد وکمترین میزان آن در مردادماه معادل 33/2می باشد. رطوبت نسبی توام با بادهای غالب ونزولات جوی در فصل سرد شرایط یخبندان و برودت را بوجود می آورد
