26829

طراحي مجموعه‌ي‌ مسكوني انرژي كارا در تهران، با تاكيد بر ميزان تخلخل بهينه در بناها

كارشناسي ارشد

معماري، گرايش پايداري

1398-1401

1401/03/18

عباس تركاشوند، هانيه صنايعيان

معماري و شهرسازي

در سال‌هاي اخير، بهينه‌سازي مصرف انرژي ساختمان‌ها به يكي از اهداف مهم زيست‌محيطي و اقتصادي در معماري و شهرسازي پايدار تبديل شده است. يكي از عوامل تاثيرگذار در مصرف انرژي ساختمان‌ها، ويژگي كالبدي و فرم ساختمان است. در اين پژوهش تخلخل حجم به عنوان يكي از ويژگي‌هاي مهم كالبد بنا مورد بررسي قرار گرفته است. هدف اين تحقيق دستيابي به تخلخل حجمي ساختمان به عنوان متغير مستقل، در جهت كاهش مصرف انرژي سيستم‌هاي سرمايشي و گرمايشي به عنوان متغير وابسته در يك مجموعه مسكوني بلند مرتبه در شهر تهران به روش الگوريتميك مي‌باشد. در اين پژوهش جهت گردآوري اطلاعات و داده‌ها از مطالعات كتابخانه‌اي و مقالات مرتبط استفاده شده است. در ادامه يك "مدل مولد سلولي" پارامتريك و 20 حجم با تخلخل 0 تا 50 درصد، برگرفته از مدل مولد و تحت تاثير درصد تابش سطوح شهر تهران در 2 تاريخ 1 تير (انقلاب تابستانه) و 1 دي (انقلاب زمستانه) مدل‌سازي شد. در گام بعد به واسطه روش كمي و شبيه‌سازي الگوريتميك انرژي كه قابل تعميم در اقليم‌هاي مختلف جهاني ‌باشد، شبيه‌سازي انرژي چند پارامتري انجام شد و نمودار رابطه همبستگي ميزان درصد تخلخل حجم و مصرف انرژي در 2 تاريخ فوق در شهر تهران به دست آمد. جهت اعتبارسنجي روش انجام شده، از شبيه‌سازي انرژي مدل فوق در 3 اقليم ديگر كشور ايران انجام گرديد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه افزايش تخلخل با فرض ثابت نگه داشتن تعداد سلول‌ها و افزايش ارتفاع ناشي از آن، رابطه مستقيمي با افزايش مصرف انرژي در ساختمان‌هاي بلند مرتبه مسكوني شهر تهران خواهد داشت. در گام بعد جهت بهينه‌سازي مصرف انرژي با جايگزين كردن سلول‌هاي شيشه‌اي با سلول‌هاي متخلخل نمونه‌هاي ذكر شده، نمودار رابطه همبستگي اثر پديده گلخانه‌اي با مصرف انرژي سيستم‌هاي سرمايشي و گرمايشي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مرحله نشان داد افزايش تخلخل و افزايش تعداد سلول‌هاي شيشه‌اي در فصل سرد اقليم تهران، موجب كاهش مصرف انرژي سيستم گرمايشي مي‌شود. در گام آخر جهت رسيدن به نتيجه نهايي، با بهره‌گيري از الگوريتم ژنتيك و بررسي 1260 نمونه استخراج شده، ميزان بهينه متغيرهاي مستقل در راستا رسيدن به كمترين مقدار متغير وابسته به دست آمد. نتيجه الگوريتم ژنتيك نشان داد تخلخل 40-50% حجم همراه جايگزين كردن 100% سلول‌هاي متخلخل با سلول‌هاي شيشه‌اي، جواب بهينه طراحي در فصل سرد خواهد بود. در نهايت در راستا پژوهش صورت گرفته، طراحي يك مجموعه مسكوني انرژي كارا در تهران با 2 ساختمان 32 و 24 طبقه‌اي انجام شد. ساختمان‌ها به ترتيب با 50% و 40% تخلخل طراحي شدند. 80-90% فضاهاي متخلخل ايجاد شده در حجم جهت تامين گرمايش مورد نياز در فصل سرد، با تراس‌هايي همراه سطوح شيشه‌اي آكاردئوني هوشمند جهت جلوگيري از افزايش گرما در فصل گرم و تهويه طبيعي جايگزين شدند.

1401/05/24

Designing an energy efficient residential complex in Tehran, with emphasis on the optimal porosity of the building

6/8/2023 12:00:00 AM

In recent years, optimizing the energy consumption of buildings has become one of the important environmental and economic goals in sustainable architecture and urban planning. One of the influential factors in the energy consumption of buildings is the physical characteristics and form of the building. In this research, volume porosity has been studied as one of the important features of the building body. The purpose of this study is to achieve the volumetric porosity of the building as an independent variable, in order to reduce the energy consumption of cooling and heating systems as a dependent variable in a high-rise residential complex in Tehran by algorithmic method. In this research, library studies and related articles have been used to collect information and data. Then a parametric "modular-generative model" with 20 volumes with porosity of 0 to 50%, taken from the generative model and influenced by the percentage of radiation in Tehran, was modeled on June 21 (summer solstice) and December (winter solstice). In the next step, by quantitative method and algorithmic energy simulation that can be generalized in different global climates, multi-parameter energy simulation was performed and a correlation chart of volume porosity and energy consumption in the above two dates was obtained in Tehran. In order to validate the method, the energy model of the above model was performed in 3 other climates of Iran. The results of this study showed that increasing porosity, assuming the number of cells is kept constant and the resulting height increases, will be directly related to increasing energy consumption in high-rise residential buildings in Tehran. In the next step, in order to optimize energy consumption by replacing glass modules with porous modules of the mentioned samples, the correlation chart of the effect of greenhouse effect with energy consumption of cooling and heating systems was investigated. The results of this stage showed that increasing the porosity and increasing the number of glass modules in the cold season of Tehran, reduces the energy consumption of the heating system. In the last step to achieve the final result, using the genetic algorithm and reviewing the 1260 samples extracted, the optimal amount of independent variables in order to achieve the minimum value of the dependent variable was obtained. The result of genetic algorithm showed that porosity of 40-50% by volume, replacing 100% of porous modules with glass modules, would be the optimal design answer in the cold season. Finally, in line with the research, the design of an energy efficient residential complex in Tehran with 2 buildings of 32 and 24 floors was done. Buildings were designed with 50% and 40% porosity, respectively. 80-90% of the porous spaces created in the volume to provide the required heating in the cold season, were replaced with terraces with smart accordion glass surfaces to prevent the increase of heat in the hot season and natural ventilation.

بهينه‌سازي مصرف انرژي , تخلخل , مجموعه مسكوني بلند مرتبه , روش الگوريتميك , مدل مولد سلولي , شبيه‌سازي چند پارامتري

Energy consumption optimization , Porosity , High-rise residential complex , Algorithmic method , Modular-generating model , Multi-parameter simulation

Sahar Rahimifar

Abbas Tarkashvand, Hanieh Sanaieian