33345

بهينه‌سازي بار سرمايشي و گرمايشي مجتمع‌هاي مسكوني بلند مرتبه از طريق توزيع تناسبات حجمي در ارتفاع در تهران

ارشد

معماري پايداري

1400

1403/11/30

دكتر محمدعلي خان محمدي_ دكتر عباس تركاشوند

ندارم

معماري و شهرسازي

بهينه‌سازي مصرف انرژي در ساختمان‌ها طي سال‌هاي اخير به يكي از موضوعات مهم در تحقيقات معماري تبديل شده است. با اين حال، پژوهش‌هاي محدودي به بررسي مراحل اوليه طراحي و فرم‌دهي ساختمان‌هاي مسكوني پرداخته‌اند. از جمله عوامل فيزيكي تأثيرگذار مي‌توان به حجم طبقات ساختمان اشاره كرد كه تغيير آن در ارتفاع، بر نسبت سطح به حجم، الگوهاي سايه‌اندازي، تابش خورشيدي، تهويه طبيعي و جريان هوا اثرگذار است. اين پژوهش يك روش الگوريتمي را براي بررسي تأثير توزيع تناسبات حجمي در ارتفاع ساختمان بر ميزان مصرف بار سرمايشي و گرمايشي معرفي مي‌كند. هدف اين تحقيق روشن ساختن ارتباط ميان متغيرهاي مذكور در يك مجتمع مسكوني بلندمرتبه در شهر تهران از طريق يك روش پيشنهادي است. براي اين منظور، از يك مدل مولد پارامتريك و متغير در پلاگين Grasshopper نرم‌افزار Rhino براي توليد حالات تصادفي توزيع تناسبات حجمي در ارتفاع براساس شروط و قيود پژوهش استفاده شد. پس از دسته‌بندي حالات براساس واريانس، فرم و جانمايي طبقات، الگوهاي مختلف و حالات كنترل شده توزيع تناسبات حجمي در ارتفاع، به گونه‌اي كه قابليت تعميم به ساير اقليم‌هاي جهاني را داشته باشد توليد شده و پس از آن، بار سرمايشي و گرمايشي هر يك از الگوهاي توليد شده در شهر تهران با استفاده از پلاگين Honeybee و تنظيمات استاندارد به روش تمام شماري محاسبه شد. براي يافتن بهينه‌ترين فرم از بين همه فرم‌هاي ممكن توزيع تناسبات حجمي در ارتفاع از الگوريتم ژنتيك استفاده شده‌است. نتايج بدست امده نشان داد كه، الگوهايي با فرم سينوسي براي ساختمان‌ها بيشترين مصرف انرژي را دارد و به‌عنوان ناكارآمدترين فرم شناخته مي‌شود. پس از آن فرم‌هاي افزايشي و محدب با عملكردي نسبتا مشابه داراي مصرف انرژي اوليه بيشتري نسبت به فرم هاي ديگر هستند. مصرف انرژي در الگوي كاهشي و فرم هايي با طبقات ثابت كمتر از ساير الگوهاست و اين دو الگو به عنوان بهينه‌ترين فرم‌ها براي طراحي ساختمان‌ها محسوب مي‌شوند. از يافته‌هاي اين پژوهش مي‌توان به عنوان قواعد فرم‌يابي در مراحل اوليه طراحي استفاده كرد.

1404/02/16

Optimization of Cooling and Heating Loads in High-Rise Residential Complexes through Proportional Volume Distribution by Height in Tehran

2/18/2026 12:00:00 AM

Optimizing energy consumption in buildings has become a significant focus in architectural research in recent years. However, few studies have explored the early stages of design and form generation for residential buildings. One critical physical factor is the volume of building floors, as variations in height influence the surface-to-volume ratio, shading patterns, solar radiation exposure, natural ventilation, and airflow. This study introduces an algorithmic method to investigate how the distribution of volumetric proportions along a building’s height impacts cooling and heating energy consumption. The study aims to clarify the relationship between these variables in a high-rise residential complex in Tehran through a novel approach. To achieve this, a parametric generative model was developed in the Grasshopper plugin of Rhino software. This model generated random volumetric distribution scenarios along the height of the building based on the research's conditions and constraints. After categorizing these models by variance, form, and floor layout, various controlled volumetric distribution patterns were created, designed to be applicable to other global climates. The cooling and heating loads of each generated pattern were then calculated exhaustively using the Honeybee plugin with standard settings for the city of Tehran. A genetic algorithm was used to determine the optimum configuration among all possible volumetric proportion distributions at height. The findings revealed that sinusoidal building forms exhibited the highest energy consumption, making them the least efficient. Increasing and convex forms showed similar energy performance, both with relatively higher initial energy consumption than other forms. Conversely, decreasing patterns and forms with uniform floor sizes demonstrated the lowest energy consumption, identifying them as the most optimal designs for energy efficiency. These results provide valuable guidelines for form generation in the early stages of building design.

بهينه‌سازي مصرف انرژي , تناسبات حجمي , مجموعه مسكوني بلندمرتبه , مدل مولد پارامتريك , شبيه‌سازي پارامتريك

Energy Optimization , Volumetric proportions , High-rise Residential Complex , Parametric generative , Multi-parametric simulation

Nooshin Khojandy Jazi

Abbas Tarkashvand