25864

نوسازي پايدار در هتل هاي تهران با استفاده از مدل بهينه سازي الگوريتم ژنتيك

ارشد

عمران گرايش مديريت ساخت

1397

1400/08/29

دكتر سيد سجاد ميرولد

عمران

چكيده ساختمان ها نوعي سرمايه هستند، بنابراين تخريب باعث هدر رفتن سرمايه و انرژي مي¬باشد. به منظور داشتن ساختمان هاي كم مصرف و داراي استانداردهاي راحتي بالاتر، ساختمان هاي موجود بايد تحت نوسازي قرار گيرند. اهدافي كه نوسازي پايدار را شكل مي دهد شامل حفظ و جلوگيري از هدر رفتن منابع، كاهش ضايعات و پسماندهاي مضر، به حداقل رساندن هزينه چرخه عمر و اطمينان از آسايش ساكنان مي-باشد. فرآيند يافتن راه حل هاي بهينه نوسازي از لحاظ انرژي و هزينه همواره به عنوان يك مشكل اساسي درتحقيقات بوده است. براي اينكه اقدامات نوسازي مؤثر و موفقيت آميز باشد، تأثيرات راه حل¬هاي بهينه نوسازي بايد در مرحله طراحي استراتژي هاي نوسازي، ارزيابي شود. با تلفيق فناوري هاي ذخيره گرماي نهان به طور قابل توجهي به ذخيره حرارتي كمك مي¬شود. با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده مي¬توان به اين مهم دست يافت كه گرما در مقادير بيشتري نسبت به مصالح ساختماني معمولي جذب و آزاد ¬¬شود. در اين پايان نامه به ميزان تاثيرگذاري مواد تغيير فاز دهنده بر كاهش بارهاي حرارتي ساختمان هتل واقع در بلواركشاورز جهت انجام نوسازي پايدار پرداخته شده است. در اين بخش با مدل سازي ساختمان هتل در نرم افزار ديزاين بيلدر((DESIGN BUILDER، ابتدا به تعريف متغيرهاي مستقل و متغير وابسته و متغيرزمينه¬اي پرداخته شد. پس از مشخص كردن ضخامت و ويژگي¬هاي پوسته خارجي و محل قرارگيري لايه ها نسبت به هم در ديوار و سقف پشت بام؛ جهت كاهش هدر رفت انرژي در تابستان و زمستان، سه آزمون در نرم افزار ديزاين بيلدر با اجراي مواد تغييرفازدهنده شبيه سازي شد. در آزمون اول ضخامت¬هاي مختلف مواد تغييرفازدهنده در ديوارهاي خارجي واحدهاي اقامتي هتل مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده گرديد در حالت برتر در محدوده ضخامت مورد آزمون يعني در ضخامت 10 سانتي متري مواد تغييرفازدهنده، ميزان انرژي گرمايشي 82/33 درصد و ميزان انرژي سرمايشي 80/24 درصد نسبت به ساختمان پايه كاهش داشته است. همچنين ميزان مصرف گاز شهري 81/33 درصد و در مصرف برق شهري نيز 95/15 درصد كاهش انرژي مشاهده شد. در آزمون دوم ضخامت هاي مختلف مواد تغييرفازدهنده در سقف پشت بام مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده گرديد كه ضخامت 10 سانتي متري مواد تغييرفازدهنده به عنوان حالت برتر در محدوده¬ي مورد آزمون در شبيه¬سازي انجام شده مي¬باشد. در اين آزمون ميزان مصرف انرژي گرمايشي 75/4 درصد و ميزان مصرف سرمايشي 39/7 درصد نسبت به ساختمان پايه كاهش داشته است. همچنين ميزان 53/4 درصد در مصرف برق و 76/4 درصد در مصرف گاز كاهش انرژي مشاهده شد. در آزمون سوم لازم بود تا تغيير ضخامت¬ مواد تغيير فاز دهنده به صورت تلفيقي در پشت بام و ديوارخارجي مورد بررسي قرارگيرد. به اين منظور ميزان بار مصرفي انرژي در محدوده¬ي ضخامتي مورد آزمون يعني ضخامت هاي 1 تا 10 سانتي متري مواد تغييرفاز دهنده به صورت هم زمان هم در سقف و هم در ديوار در مجموع 132حالت متفاوت، توسط الگوريتم ژنتيك بدست آمد. با كمك الگوريتم ژنتيك ضخامت بهينه مواد تغييرفاز دهنده در محدوده¬ي ضخامتي مورد آزمون در سقف و ديوار نيز 10 سانتي متر، بدست آمد. در اين شبيه سازي مشاهده گرديد ميزان مصرف انرژي گرمايشي 20/39 درصد و ميزان مصرف سرمايش 02/33 درصد نسبت به ساختمان پايه كاهش داشته است. با بهينه سازي مصرف انرژي گرمايش و سرمايش ساختمان، تأثيرگذاري زيادي در بخش حامل هاي سوختي گاز و برق شهري انجام گرفت. در اين تحقيق مشخص شد كه در ساختمان فوق با اعمال هم زمان مواد تغيير فازدهنده در سقف و ديوار خارجي مي¬توان در بخش برق حدود 21 درصد و در بخش گاز شهري نيز مقدار 2/39 درصد نسبت به ميزان مصرف حامل هاي سوختي گاز و برق ساختمان پايه كاهش داشت.

1400/10/18

Sustainable renovation of Tehran's hotels using genetic algorithm optimization model

11/20/2022 12:00:00 AM

Abstract Buildings are a kind of wealth, so their demolition causes a waste of funds and energy. In order to have low energy consumption buildings with higher comfort standards, existing buildings must be renovated. Preserving and preventing the waste of resources, reducing waste and hazardous waste, minimizing the life cycle cost, and ensuring the comfort of residents are the goals that shape sustainable renovation. Finding optimal energy and cost modernization solutions has always been a major problem in researches. In order for renovation measures to be effective, the effects of optimal solutions must be evaluated at the design stage of renovation strategies. with integration of latent heat storage technologies, it is significantly contributed to the thermal storage. using phase change materials, it can be found that the heat is absorbed in higher values than usual construction materials. In this study, the effect of phase change materials on reducing the thermal loads of the hotel building for sustainable renovation has been investigated. In this section, by modeling the hotel building in DESIGN BUILDER software, first, independent variables, dependent variables, and moderator variables were defined. After determining the thickness and characteristics of the outer shell and the location of the layers relative to each other on the wall and roof, three tests were simulated in Design Builder software by implementing phase change materials to reduce energy waste in summer and winter. In the first test, different thicknesses of phase change materials in the external walls of hotel accommodation units were examined. Heating energy 33.82% and cooling energy 25% in the optimal state, which was in the range of 10 cm thickness of the phase change material, has decreased compared to the base building. Also, the amount of gas and electricity consumption in the city has decreased by 33.81% and15.95%, respectively. In the second test, the different thicknesses of the modifier on the roof were examined, and it was observed that the thickness of 10 cm of the modifier is the optimal condition in the test range of simulation. In this test, the amount of heating and cooling energy consumption has decreased by 4.75% and 7.39%, respectively, compared to the base building. Also, a decrease of 4.53% in electricity consumption and 4.76% in gas consumption was observed. The third test was necessary to examine the thickness change of phase change materials in combination with the roof and external wall. For this purpose, the amount of energy consumption in the tested thickness range (thicknesses of 1 to 10 cm of phase change materials) was obtained simultaneously both on the roof and in the wall in a total of 132 different modes by genetic algorithm. The optimal thickness of the phase change material was obtained by genetic algorithm in the tested thickness range of 10 cm in the roof and wall. In this simulation, it was observed that the amount of heating energy consumption decreased by 39.20%, and the amount of cooling energy consumption decreased by 33.02% compared to the base building. By optimizing the building's heating and cooling energy consumption, a significant impact was made on the fuel and gas carriers of the city. Furthermore, this research showed that the use of phase change materials simultaneously in the roof and outside walls of the building reduced electricity consumption by about 21% and city gas consumption by 39.2% compared to the base building.

نوسازي پايدار , مواد تغيير فاز دهنده , الگوريتم ژنتيك , بهينه سازي

Sustainable Renovation , Phase Change Material , Genetic Algorithm , Optimization