26119

طراحي مدرسه به منظور بهينه سازي سازي نور و انرژي با تاكيد بر عملكرد لوور (شهرهاي تهران، تبريز، بندرعباس)

كارشناسي ارشد

معماري پايدار

1396

1400/06/31

دكتر محسن فيضي - دكتر هانيه صنايعيان

دانشكده معماري و شهرسازي

فزايش عوامل موثر بر طراحي لوور، روند طراحي آنها را پيچيدهتر از قبل كرده است. نه تنها عوامل موثر بر زيبايي طراحي لوور بلكه 1 عوامل ديگري مانند ميزان مصرف انرژي و آسايش بصري نيز بايد در روند طراحي لوور مورد نظر قرار گرفته شود كه بررسي هر پارامتر تاثير بسزايي بر نتيجههاي بهينه خواهد داشت. باتوجه به اين پيچيدگي، بيشتر تحقيقات در اين حوزه به بازهي محدودي از 2 متغيرها محدود شدهاند. عالوهبراين، از آنجا كه بيشتر تحقيقات در اين زمينه بر روي بهينهسازي با بيش از يك هدف بوده است، گام نهايي بدست آوردن نتايج بهينه است كه پيشنهاد گزينههاي طراحي مناسب براي اقليمهاي مختلف ناديده گرفته شده است. اين تحقيق عالوه بر معرفي يك چهارچوب بهمنظور طراحي بهينهي لوورهاي ساختمان با در نظر گرفتن تاثيرگذارترين عوامل در طراحي آن، گزينههاي طراحي مناسب براي اقليمهاي مورد مطالعه را نيز معرفي ميكند. اين گزينههاي طراحي باتوجه به اهدافي كه 3 نسبت به آنها بهينهسازي شدهاند در نمودار پارتو به نمايش گذاشته ميشوند تا به بتوانيم بهترين گزينههاي طراحي سازگار با هر اقليم را شناسايي كنيم. اين گزينههاي طراحي با عملكرد انرژي مصرفي و آسايش بصري در اقليم مورد نظر ارزيابي ميشوند. اين تحقيق با روش تركيبي انجام شده است، بدين صورت كه ميزان مصرف انرژي و آسايش بصري را بر اساس روشهاي كمي ارزيابي خواهيم كرد. به اين منظور ابتدا پارامترهاي متغير عناصر تشكيل دهندهي لوور و مكان آن بر روي نماي ساختمان را تعريف ميكنيم 4 و در قدم بعدي سه شهر مختلف كه با توجه به دستهبندي كوپن در پهنههاي متفاوت جاي گرفتهاند را انتخاب كرده تا شبيهسازي ميزان مصرف انرژي و آسايش بصري با در نظر گرفتن لوورها در اين شهرها انجام بگيرد. نهايتا با توجه به اينكه چندين پاسخ ممكن بدست آمده است ، با استفاده از نمودار پارتو به بهترين جوابهاي گرفته شده از بهينهسازي كه از الگوريتم نخبهگراي مرتبسازي 5 ژنتيكي غيرمغلوب بهره ميبرد، دست پيدا ميكنيم. بنابراين، براساس طراحي هاي بدست آمده بهترين گزينهي ممكن را انتخاب ميكنيم تا در شهر و اقليم انتخاب شده بهكار گرفته شود. نتايج نشان دهنده تغيير معني داري بين پارامترهاي لوور در بندرعباس، تهران و تبريز در عمق و زواياي آن است. همچنين از آنجايي كه مصالح لوور بر مصرف انرژي براي گرمايش و سرمايش تأثيري ندارند ، الگوريتم بهينهسازي از م صالح با ميزان بازتابش باال بهره مي برد. در تمامي شهرها نتايج بهينه نشان از عالقهي الگوريتم بهينه ساز از بكاربري بيشترين مقدار كمي در تعداد لوورها ميباشد تا بتواند كنترل بهتري روي اهداف داشته باشد.

1400/12/08

Designing of School for Daylight and Energy Optimization Based on Louver Function (Tehran, Tabriz, Bandar Abbas)

9/22/2022 12:00:00 AM

selecting a proper daylighting system can help minimize artificial lighting, control energy consumption and, consequently downsize air-conditioning systems. This issue becomes more critical when building facades are mainly glazed. In fully glazed facade, daylighting systems perform sufficiently enough in terms of solar protection, daylighting harvesting, and interior heat gain. Simultaneously, they can block the daylight entity, cause the need for artificial light and prevent the winter solar radiation. Increasing the number of influential factors in louvre design will complicate their design processes. Louvres are made up of numerous horizontal, vertical or sloping slats. Louvre properties with complex features and several parameters, such as tilt angle and solar angle of incidence rotation angle, shape, size, configuration, and color of slats, all impact glare and visibility and build energy efficiency Not only several parameters of the louvre device but also the variety of analyzing factors such as energy performance and visual comfort affect the design process. Overlooking each setting has a significant effect on optimization results. Due to this complexity, most research in this domain narrowed to a limited range of variables. Besides, since the focus of most research in this field has been on multi optimization, the final step of them has been the attainment of optimizing results. Optimization is the procedure of finding the minimum or maximum value of a function by choosing a number of variables subject to a number of constraints. The optimization function is called cost or fitness or objective function and is usually calculated using simulation tools Yet, the further level, which is proposing proper design alternatives for each climate, has been neglected. This research not only proposed a workflow to optimize building louvres by considering the most promising influential factors but also proposed design alternatives in understudied climate zones. These alternatives will be proposed by categorizing the results form Pareto Front GA optimization. We will come up with specific louvre features which compatible with a specific climate. These design alternatives assessed by energy performance, visual and thermal comfort in the mentioned climates. The research will be carried on by a mixed-method research approach. We will evaluate energy, visual, and thermal comfort based on the quantitative methods, and then try to categorize obtained cases by climate based on the quantitative method. To do that, Firstly, we define variable parameters of louvre forms and their position on building façades. Secondly, we set three different climate zones based on the Koppen classification. We will analyze energy performance, thermal and visual comfort of incorporating louvres in these climates. Thirdly, since several possible solutions will be gained, we employ Pareto chart to reach optimized outcomes. Furthermore, Finally, based on the achieved design alternative, we will use qualitative research on categorizing results in each climate zone. The results show significant change between louver parameters in Bandar Abbas and Tabriz in depth and angles. Since louver materials doesn’tيaffectيenergyيconsumptionيforيheatingيandي cooling, optimization algorithm has been benefitted from material with high reflectance.

آسايش بصري , شاخصهاي روشنايي , لوور , طراحي پارامتريك , الگوريتم نخبهگراي مرتبسازي ژنتيكي غيرمغلوب

Visual comfort , Daylight metrics , Parametric design , Non-dominated sorting genetic algorithm , Louver

Nariman Rafati

Dr. Mohsen Faizi - Dr. Haniyeh Sanaieian