بخشی از مقاله
چکیده
نسخه جدید از عملکرد انرژی در ساختمان - 2010/ 31/ EU - یک روش تطبیقی "به منظور رسیدن به سطوح بهینه هزینه " و با هدف تعیین عملکرد اجزای ساختمان در مقوله انرژی را پیشنهاد می دهد. واقعا، چگونه روش بهینه سازی هزینه ها تشخیص داده می شود؟ علاوه بر این، چگونه می توان مجموعه مناسبی از اقدامات بهینه سازی انرژی را در جهت بهینه سازی هزینه ها انتخاب نمود؟ در این مقاله، با استفاده از بهینه سازی چند متغیره از عملکرد انرژی در اجزای ساختمان و آسایش حرارتی در محیط داخلی ضمن ارائه یک روش جدید برای ارزیابی بهینه هزینه ها، به این پرسش پاسخی ارائه می گردد.
روش بهینه سازی با استفاده از ارتباط بین برنامه های متلب و انرژی پلاس ، با اجرای یک الگوریتم ژنتیک، به ارزیابی و گسترش بسته های سودآور و عملی اقدامات بهره وری انرژی اعمال شده به ساختمان می پردازد . بعد از تشخیص این بسته، به منظور شناسایی راه حل مقرون به صرفه، هزینه جهانی مربوط به آن و فراتر از عمر مفید ساختمان محاسبه می شود،. سپس، روش مورد نظر با ابداع سیستم های مقاوم در راستای بهینه سازی توسعه داده می شود. علاوه بر این، می توان این روش را با در نظر گرفتن ساختمان مرجع برای ساختمان با معماری جدید نیز اعمال کرد.
مقدمه
بخش ساختمان بسیار انرژی بر است، این مقدار در سطح اتحادیه اروپا ، حدود 32 درصد از کل انرژی و حدود 40 درصد از انرژی اولیه مورد نیاز هر بخش را شامل می شود. در این مقاله، نسخه جدیدی از عملکرد انرژی در ساختمان [1] - 2010/ 31/ EU - توسط یک روش تطبیقی "به منظور رسیدن به سطوح بهینه هزینه " و با هدف تعیین عملکرد اجزای ساختمان در مقوله انرژی پیشنهاد می- گردد.[2] همچنین تجزیه و تحلیل بسته های پیشنهادی بهینه سازی هزینه و اقداماتی که هزینه جهانی ساختمان را در کل چرخه تولید آن به حداقل برساند بررسی می گردد. این نوع از تحلیل را نمی توان به هر ساختمان اعمال نمود، بنابراین، مجموعه ای از ساختمان ها را به عنوان مرجع مقررات ملی [3] - RBS - بایستی تعین نمود و از نتایج آن در ساختمان های جدید بهره برد .[4,5]
در این زمینه، یک سوال در جامعه علمی در موضوع مدل سازی انرژی ساختمان نیز در دست بررسی قرار دارد، و آن روش مطالعه هزینه مطلوب به منظور رسیدن به نتایج دقیق می باشد. مطمئنا، یک پاسخ احتمالی، انتخاب روش های بهینه سازی مناسب، بر اساس شبیه سازی انرژی و با هدف ارزیابی متناسب و قابل اعتماد از عملکرد انرژی ساختمان ها، می باشد.[6] این طراحان اغلب به دنبال اتخاذ شبیه سازی عملکرد اجزای ساختمان BPS برای تجزیه و تحلیل رفتاری انرژی ساختمان ها، و همچنین برای دستیابی به حوزه خاص، مثل کاهش درخواست انرژی یا بهبود آسایش داخلی می باشند.
به منظور بهبود عملکرد انرژی ساختمان ها، یک از اولین روش های توسعه یافته، روش شبیه سازی پارامتریک می باشد . در این روش مجموعه از پارامترهای طراحی که در یک شرایط ایده آل میباشند ، به منظور دیدن اثرات آنها در برخی از توابع هدف، در حالی که سایر متغیرها ثابت می باشد ایجاد می شوند. محاسبات بدست آمده در این روش، بسیار گران قیمت بوده و به طور کلی به دلیل رابطه غیر خطی بین متغیرهای طراحی، قابل اعتماد نیست. بنابراین، با گسترش بسیار سریع علم کامپیوتر، بهینه سازی عددی یا بهینه سازی مبتنی بر شبیه سازی [8] بیشتر و بیشتر، مورد استفاده قرار گرفت. یک روش بهینه سازی عددی می تواند به تکرار یک فرآیند با استفاده از روش های مشتق گیری، روش قطعی و یا تصادفی، الگوریتم تک عینی یا چند هدفه و.. بپردازد که اغلب استفاده از روش بهینه سازی مشتق مناسب تر است .[9-12]
با اشاره به بهره وری ساختمان، به منظور جلوگیری از مشکلات بیش از حد پیچیده، محققان معمولا تنها دو متغیر را تعریف می کنند که عبارتست از میزان دی اکسید کربن تولیدشده از گازهای گلخانه ای و هزینه سرمایه گذاری [12]، یا میزان دی اکسید کربن تولیدشده از گازهای گلخانه ای و هزینه عمر چرخه [13]، یا میزان تقاضا انرژی و آسایش حرارتی .[14-17] در مواردی نیز برخی از مطالعات پیشنهاد سه متغیر را می دهند که عبارتند از، مقدار تقاضای انرژی، میزان انتشار دی اکسید کربن و هزینه های سرمایه گذاری [18]، و یا مقدار تقاضای انرژی، آسایش حرارتی و هزینه های سرمایه گذاری .[19] در این مقاله مطالعه بر روی تابع چند متغیره مقدار تقاضای انرژی و آسایش حرارتی است که با استفاده از ارتباط بین نرم افزارهای انرژی پلاس [20] و متلب [21]، روند بهینه سازی پیاده سازی می گردد.
روش شناسی
این روش، یک فرآیند بهینه سازی عمومی [8] می باشد و می توان در سه مرحله اصلی - 1 - فاز پیش پردازش، - 2 - فاز بهینه سازی و - 3 - فاز پس از پردازش تقسیم نمود که در ادامه به طور کامل به شرح آن می پردازیم.
-1 فاز پیش پردازش
در این قسمت ترکیبی از ابزار BPS و برنامه بهینه سازی با تعاریف موضوع بهینه سازی ایجاد و توسعه داده می شود . این فاز بسیار مهم است، چرا که این قسمت ارتباط بین علوم ساختمانی و فرمول های ریاضی در زمینه بهینه سازی است، و نیاز به تخصص لازم در هر دو زمینه دارد. در ابتدا، ساختمان های موجود و یا ساختمان مرجع - به عنوان مثال، در مورد ساخت و ساز جدید - در برنامه انرژی پلاس تعریف می گردد و با استفاده از یک فایل متنی با فرمت idf، ورود اطلاعات سیستم های گرمایشی و تهویه مطبوع به برنامه صورت می پذیرد.
سپس پارامترهایی که بیشتر بر عملکرد انرژی اثر گذار هستند بعنوان متغیرهای طراحی شناخته می شوند . این انتخاب می تواند هم از تجزیه و تحلیل مناسب [20] انجام شود و هم می تواند از مطالعه دقیق جزئیات سیستم استخراج گردد که نیاز به تخصص رضایت بخش در زمینه شناخت رفتار اجزای ساختمان در بخش انرژی دارد. مقادیر درنظر گرفته شده برای هر یک از متغیرها مربوط به شرایط طرح می شود که شامل خصوصیات جداره - به عنوان مثال، ضخامت عایق ، نوع پنجره ها و.. - سیستم های گرمایش و سرمایش - به عنوان مثال، دمای مرطوب، دیگهای بخار، چیلر - و یا عملکرد ساختمان - به عنوان مثال، کاربرد ساختمان، جداول اطلاعاتی طرح - می شود.
