شماره ركورد
27405
پديد آورنده
شادي عزتي
عنوان
روشي براي محاسبهي فشردگي بهينه بلوكها در مجموعههاي مسكوني، با هدف افزايش بهرهوري سالانهي انرژي. نمونه موردي: طراحي مجموعه مسكوني انرژيكارآ در تهران
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
معماري پايدار
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1401/8/26
استاد راهنما
دكتر محسن فيضي- دكتر عباس تركاشوند
استاد مشاور
-
دانشكده
معماري و شهرسازي
چكيده
با توجه به مشكلات عمدهي زيستمحيطي در سالهاي اخير، اعم از آلودگي هوا، تغييرات اقليمي و گرمايش زمين، اهميت صرفهجويي در مصرف انرژي و سوختهاي فسيلي، بيش از پيش، مورد توجه همگان و بهخصوص معماران قرار گرفته است. يكي از حوزههاي مهم مورد توجه در اين خصوص، ساختمانهاي مسكوني است كه كاهش مصرف انرژي در آنها، در عين حفظ شرايط آسايش محيطي، بسيار حائز اهميت است؛ به ويژه اينكه، توجه به طراحي ساختمانهاي مسكوني در گامهاي اوليه، با صرف كمترين هزينه، نيرو و زمان، منجر به بهبود چشمگيري در انرژيكارآيي مجموعهها ميشود. در اين راستا، پژوهشهاي متعددي نيز انجام شده است كه بيشتر آنها، به بررسي تكبناها و ويژگيهاي فرمي آنها پرداخته و تاثير چيدمان و نحوهي استقرار بناها در سايت پروژه بر عملكرد انرژي، كمتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين ميان، يكي از موثرترين پارامترهاي چيدمان در انرژيكارايي، تراكم و مولفههاي مرتبط با آن است كه مطالعات محدودي به بررسي آن در مجموعههاي متشكل از چند بنا پرداختهاند. معدود پژوهشهاي انجام شده نيز، بدون ثابت در نظر گرفتن متغيرهاي مستقل، از جمله تعداد بلوكها و سطح زيربنا بوده و نيز، فاصله ميان بلوكها به عنوان پارامتري مهم، منحصرا مورد بررسي قرار نگرفته است و تنها در يك چيدمان منظم و متقارن، به صورت محدود و در يك اقليم خاص، بررسي شده است. بنابراين، پژوهش حاضر، در اين راستا، به بررسي تاثير فشردگي بلوكهاي ساختماني در يك مجموعه مسكوني بر ميزان بار گرمايشي و سرمايشي ساليانه آن، در چيدمانهاي منظم و نامنظم، ميپردازد. به علت ناهمگوني و عدم وجود يك تعريف واحد براي تراكم در پژوهشهاي پيشين، تعريف يك پارامتر كمي و قابل محاسبه به صورت كمي، ضروري است؛ بنابراين، بخشي از پژوهش، به اين موضوع پرداخته است. در اين چارچوب، هدف اصلي اين پژوهش، يافتن الگوهايي براي دستيابي به چيدمانهايي انرژيكارآتر، از نظر فاصلهي ميان بلوكها بوده و در پايان، راهكارهايي نيز براي كمك به طراحان، ارائه شده است. همچنين، به عنوان نمونهاي از كاربرد اين پژوهش، يك مجموعه مسكوني در تهران، با استفاده از يافتهها، طراحي شده است. براي انجام اين پژوهش، ابتدا يك دستهبندي از حالتهاي چيدمان، به صورت منظم و نامنظم انجام شد. سپس براي توليد حالات مختلف، مدل مولدي با استفاده از افزونه گرسهاپر در محيط راينو و كدنويسي به زبان برنامهنويسي پايتون توليد شد. چيدمانهاي مختلف پس از توليد به كمك مدل مولد، مورد شبيهسازي انرژي به كمك مدل ارزيابي توليد شده، با استفاده از افزونه هانيبي و ليديباگ ، قرار گرفتند. اعتبارسنجي ابزار شبيهسازي، به كمك نرمافزار ديزاينبيلدر انجام شده است. بارهاي گرمايشي و سرمايشي محاسبه شده از اين طريق، دسته بندي شده و به كمك روشهاي آماري، اكسل و SPSS مورد ارزيابي تحليلي و آزمون همبستگي قرار گرفتند. يافتههاي پژوهش، حاكي از آن است كه در چيدمانهاي منظم، تغييرات بار گرمايشي، سرمايشي و انرژي اوليه در اثر مقادير متفاوت فشردگي، داراي روندي قابل پيشبيني است؛ در حالي كه در چيدمانهاي نامنظم و تصادفي، به دلايلي از جمله تنوع غير قابل پيشبيني در ميزان سايه اندازي، جريان هواي پيرامون بلوكها و گوناگوني در نوع و ميزان دريافت تابش در هر بلوك، اين روند از الگوي مشخصي برخوردار نيست. همچنين، در چيدمانهاي منظم، هر چه فاصله طولي(در راستاي x) ميان بلوكها كاهش و فاصله عرضي(در راستاي y) ميان آنها افزايش مييابد، مجموعه به دليل كاهش اتلاف حرارتي و افزايش دريافت تابش جنوبي، در اين اقليم، انرژيكارآتر ميشود. بنابراين، چيدمان با تعداد بلوكهاي برابر در دو راستا و با كشيدگي عرضي(در راستاي y)، گزينه مناسبتري براي بار سرمايشي و گرمايشي در شهر تهران ميباشد. نيز در چيدمانهاي تصادفي و نامنظم، هر چه چيدمان به سمت طولي شدن(كشيدگي در راستاي x) حركت كند و داراي تعداد بلوك بيشتري در راستاي طولي(محور x) و تعداد بلوك كمتري در راستاي عرضي(محور y) باشد، مجموعهي نهايي، انرژيكارآتر است. به كمك راهكارهاي ارائه شده در اين پژوهش و رعايت آنها در گامهاي اوليه طراحي، ميتوان موجب كاهش هزينهها و بارهاي مصرفي در مجموعههاي مسكوني شد؛ اين موضوع، در طراحي يك مجموعهي مسكوني انرژيكارآ، نشان داده شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/08/29
عنوان به انگليسي
A method for calculating the optimal compactness of blocks in residential complexes to increase annual energy efficiency. Case study: Designing an energy efficient residential complex in Tehran
تاريخ بهره برداري
11/17/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
شادي عزتي
چكيده به لاتين
Considering the major environmental issues in recent years, including air pollution, climate change, and global warming, the importance of saving energy and using fewer fossil fuels has been noticed more than ever, specifically by architects. One of the important areas of interest in this field is residential buildings, in which reducing energy consumption while maintaining environmental comfort is very essential. This, if the initial design steps are followed, with the least cost, energy, and time, will lead to a significant improvement in the energy efficiency of the complex.
Most of the studies conducted in this field have investigated single buildings and their formal characteristics, and the effect of the arrangement and the way of establishing the buildings on the project site on the energy performance has been paid less attention. One of the influencing parameters of layout on energy efficiency is density and its components, which limited studies have investigated in urban complexes. The investigations were carried out without constant consideration of the number of blocks and the surface of the infrastructure, and also, the distance between the blocks as an important parameter was not investigated exclusively and was investigated only in a regular and symmetrical arrangement, in a limited way and a specific climate. In this regard, this research examines the impact of building blocks' compactness in a residential complex, in regular and irregular settlements on the annual heating and cooling loads. Due to the diversity in the density parameters introduced and their inapplicability in this discussion, the need to define a quantitative and calculable parameter is felt in all the arbitrary arrangements examined, which we will deal with in a part of the research. The goal is to find patterns to have more energy-efficient layouts in terms of the distance between the blocks, and at the end, solutions to achieve this goal are presented. Also, as an example of the application of this research, the design of a residential complex is done in Tehran.
To conduct this research, first, a classification of regular and irregular arrangements was done. Then, to produce different scenarios, the model is generated using the Grasshopper plugin in the Rhino environment and coding in the Python programming language. Various layouts are produced by the generative model, and simulated by the evaluation model, made up of Honeybee and Ladybug plugins. Validation of this model has been done with the help of Design Builder software. The heating and cooling loads calculated in this way have been categorized and evaluated by statistical software, Excel, and SPSS.
The results of the research indicate that in regular layouts, changes in the heating, cooling, and primary energy load have a predictable and controllable trend, while in irregular and random layouts, due to the difference in the amount of shading and radiation received by each block, this process does not have a clear pattern. Besides, in regular layouts, as the horizontal distance between the blocks decreases and the vertical distance between them increases, the complex becomes more energy efficient due to the reduction of heat loss and the increase of receiving southern radiation in this climate. Therefore, the arrangement with an equal number of blocks in two directions with vertical stretching can be a good choice of settlement for cooling and heating loads in Tehran. Also, in random and irregular arrangements, the more horizontal the arrangement is, the more energy efficient the settlement is. With the help of the solutions presented in this research and following them in the early design steps, it is possible to reduce costs and consumption loads in residential complexes.
كليدواژه هاي فارسي
مولفههاي چيدمان , فشردگي بهينه , تراكم مجموعه مسكوني , انرژيكارآيي , بهينهسازي مصرف انرژي
كليدواژه هاي لاتين
layout parameters , optimal compactness , residential complex density , energy efficiency , energy consumption optimization
Author
Shadi Ezzati
SuperVisor
Mohsen Faizi, Abbas Tarkashvand