شماره ركورد
31634
پديد آورنده
آيناز علافچي
عنوان
طراحي كتابخانه پارامتريك با رويكرد بهينهسازي چندهدفه رفتار حرارتي، آسايش بصري و نور روز (شهر همدان)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي معماري - گرايش پايداري
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/04/18
استاد راهنما
دكتر هانيه صنايعيان، دكتر محسن فيضي
استاد مشاور
-
دانشكده
دانشكده مهندسي معماري و شهرسازي
چكيده
نور روز مناسب نقشي حياتي در طراحي فضاهاي مطالعه كتابخانه كه فعاليتهاي خواندن و نوشتن طولانيمدت در آن رخ ميدهد ايفا ميكند؛ بدين صورت كه ضمن بهبود آسايش بصري و رفاه كاربران، كاهش مصرف انرژي را نيز به همراه دارد. بااينحال، ورود بيش از حد نور به فضا منجر به ايجاد خيرگي، گرماي بيش از حد در ساختمان، ازبينرفتن آسايش حرارتي و بصري كاربران ميشود. درنتيجه طراحي سيستمهاي كنترل نور روز در فضا امري ضروري است. هدف اصلي اين پژوهش بهينهسازي چندهدفه نور روز، مصرف انرژي، آسايش بصري و حرارتي در يك سالن مطالعه است و در دو حوزه مورد بررسي قرار گرفته كه شامل؛ طراحي ديفيوزرهاي پارامتريك روي سقف آتريوم و بهينهسازي متغيرهاي معماري در يك سالن مطالعه است. پژوهش فوق در دو بخش انجام شده است؛ 1) بخش اول، به بررسي و اصلاح عملكرد نور روز، آسايش حرارتي و كاهش مصرف انرژي در سالن مطالعه كتابخانه مركزي دانشگاه علم و صنعت ايران در شهر تهران ميپردازد. بدين منظور كتابخانه مركزي دانشگاه علم و صنعت ايران بهعنوان نمونه موردي بررسي و با استفاده از اندازهگيري ميداني نور روز در سه ساعت 9، 12 و 15، اعتبارسنجي شده است. سپس به تحليل و بررسي شاخصهاي ذكر شده در وضعيت فعلي كتابخانه، اصلاح وضع موجود با طراحي ديفيوزرهاي پارامتريك بر روي سقف آتريوم و در نهايت تطبيق راهكارهاي بهدستآمده از شهر تهران با شهر همدان با استفاده از بهينهسازي مجدد، صورتگرفته است. 2) بخش دوم، به بهبود عملكرد نور روز، خيرگي، انرژي و آسايش حرارتي در يك مدل پايه از سالنهاي مطالعه متداول در كتابخانههاي عمومي در همدان ميپردازد. مدلسازي ساختمان با استفاده از پلاگين گرسهاپر در نرمافزار راينو انجام شده است. فرايند شبيهسازي و بهينهسازي به ترتيب با استفاده از پلاگينهاي ليدي باگ، هانيبي و والاسي و با استفاده از الگوريتم ژنتيك غيرغالب انجام شده است. متغيرهاي مستقل در طراحي ديفيوزرها شامل؛ جهت قرارگيري، فاصلهي بين، عمق، زاويه محوري، جانمايي و ضريب انعكاس نور و متغيرهاي معماري مورد بررسي در سالن مطالعه شامل؛ جهت قرارگيري پنجرهها، زاويه بين ديوار حامل پنجره و سطح افق، ارتفاع پنجره، نسبت پنجره به ديوار، ارتفاع پنجره تا كف زمين و تعداد پنجرهها است. متغيرهاي وابسته در هر دو پژوهش شامل؛ كفايت نور روز، روشنايي مفيد روز، تشعشع سالانه نور خورشيد، احتمال تابش نور روز، استقلال خيرگي، انرژي كل مصرفي، انرژي لازم براي سرمايش و گرمايش و آسايش حرارتي است. در هر دو بخش، از روش بهينهسازي دوفازي استفاده شده است و در مجموع 1500 راهحل براي هر بخش بررسي شده است كه در بخش اول و دوم به ترتيب 14 و 5 راهحل بهعنوان مجموعة جوابهاي بهينه در جبهه پارتو انتخاب شده كه درنهايت در فاز دوم بهينهسازي، دو راهحل در هر بخش بهعنوان بهترين جوابها انتخاب شدهاند. نتايج حاكي از آن است كه در پژوهش اول، استفاده از دستگاه سايهانداز بر روي سقف آتريوم، باعث كاهش تابش خيرهكننده، مصرف انرژي و همچنين بهبود عملكرد نور مفيد روز و آسايش حرارتي در فضا شده است. همچنين مدلهاي ارائه شده در پژوهش دوم، ميتواند انرژي مصرفي را كمينه و نور مفيد روز، آسايش حرارتي و بصري را بيشينه كند و بهترين راهحل در بين راهحلهاي ارائه شده براي سالن مطالعه را به طراحان ارائه نمايد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/09/12
عنوان به انگليسي
Parametric Library Design Using Multi-Objective Optimization for Thermal Behavior, Visual Comfort, and Daylighting in Hamadan City
تاريخ بهره برداري
7/8/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
آيناز علافچي
چكيده به لاتين
Proper daylighting is critical in designing library study spaces for prolonged reading and writing activities. Effective daylighting enhances visual comfort and user well-being while also reducing energy consumption. However, excessive light can cause glare, overheating, and discomfort, challenging thermal and visual comfort maintenance. Consequently, designing effective daylight control systems is essential. This study aims to optimize daylighting, energy consumption, visual comfort, and thermal comfort in a study hall using two main approaches: the design of parametric diffusers for the atrium roof and the optimization of architectural variables within the study hall. The research is conducted in two phases; (1)In the first phase, daylight performance, thermal comfort, and energy efficiency were assessed and improved in the central library study hall at Iran University of Science and Technology in Tehran. This study hall was evaluated as a case study with daylight field measurements taken at 9 a.m., 12 p.m., and 3 p.m. for validation. This phase includes an analysis of current conditions, enhancements via parametric diffusers on the atrium roof, and the adaptation of solutions from Tehran’s climate to Hamadan’s through re-optimization, (2) The second phase focuses on improving daylighting, reducing glare, and enhancing energy and thermal comfort in a standard study hall model representative of public library spaces in Hamadan. The building model was created in Rhino using the Grasshopper plugin, with simulations and optimizations carried out using the Ladybug, Honeybee, and Wallacei plugins, alongside a non-dominated genetic algorithm. Independent variables in louver design included orientation, spacing, depth, axial angle, placement, and light reflection factor, while architectural variables in the study hall included window orientation, angle between the window wall and horizontal plane, window height, window-to-wall ratio, height of windows from the floor, and the number of windows. Dependent variables in both phases included Useful Daylight Illuminance, Daylight Autonomy, Annual Sunlight Exposure, Glare Autonomy, Spatial Glare Autonomy, Daylight Glare Probability, total energy consumption, energy required for cooling and heating, and thermal comfort. A two-phase optimization process was used for each phase, exploring 1,500 solutions per phase. From these, 14 and 5 solutions were selected for the Pareto front in the first and second phases, respectively, with two solutions from each phase chosen as optimal. The findings indicate that in the first phase, adding shading devices to the atrium roof effectively reduced glare, lowered energy consumption, and improved both useful daylight and thermal comfort. The models proposed in the second phase successfully minimized energy use while maximizing useful daylight, thermal comfort, and visual comfort, offering designers optimal solutions for study hall environments.
كليدواژه هاي فارسي
نور روز , آسايش بصري , آسايش حرارتي , صرفهجويي در مصرف انرژي , بهينهسازي چندهدفه , كتابخانه
كليدواژه هاي لاتين
Daylight , Visual Comfort , Thermal Comfort , Energy saving , Multi-Objective Optimization , Library
Author
Ainaz Alafchi
SuperVisor
Dr. Haniyeh Sanaieian, Dr. Mohsen Faizi