31879

بهينه سازي جهت گيري متغير ساختمان هاي مسكوني در ارتفاع، با رويكرد كاهش مصرف انرژي

كارشناسي ارشد

مهندسي معماري گرايش پايداري

1400

1403/08/27

دكتر محمد علي خان محمدي و دكتر عباس تركاشوند

ندارد

معماري و شهرسازي

جهت گيري دايناميك و به‌تبع آن فرم ساختمان به عنوان يكي از عوامل كليدي تأثيرگذار بر عملكرد حرارتي آن شناخته مي‌شود. با توجه به روند رو به رشد طراحي ساختمان‌هايي با فرم چرخان، بررسي آثار اين فرم‌ها بر مصرف انرژي و بهينه‌سازي طراحي آن‌ها براي كاهش مصرف انرژي به يك ضرورت تبديل شده است. تحليل‌هاي انجام شده در پژوهش‌هاي گذشته نشان مي‌دهد كه تأثير چرخش دايناميك ساختمان و الگوهاي مختلف چرخش بر مصرف انرژي نيازمند بررسي‌هاي بيشتر است. چرخش طبقات ساختمان مي‌تواند با تغيير نسبت سطح به حجم، تابش دريافتي، تغيير جريان هوا، سايه‌اندازي بر روي خود و...، عملكرد حرارتي ساختمان را تحت تأثير قرار دهد. از اين رو، در اين پژوهش به‌منظور كاهش بار سرمايش و گرمايش ساختمان، رابطه بين اين دو مؤلفه و چرخش طبقات به شكل‌هاي مختلف در شش شهر و اقليم‌ گوناگون بررسي شده است. تحقيقات انجام ‌شده بر اساس شبيه‌سازي انرژي ساختمان با استفاده از موتور انرژي پلاس نشان مي‌دهد كه نسبت سطح به حجم در ساختمان‌هاي بلند، به عنوان مهم‌ترين عامل تأثيرگذار بر مصرف انرژي شناخته مي‌شود و تابش خورشيد در مقام بعدي قرار دارد. با چرخش طبقات ساختمان و به دنبال آن افزايش نسبت سطح به حجم، تبادل حرارتي جداره‌هاي خارجي ساختمان با محيط افزايش مي‌يابد و اين امر منجر به افزايش بار گرمايش مي‌شود؛ بنابراين، در اقليم‌هاي سرد، چرخش طبقات سبب افزايش مصرف انرژي مي‌گردد. در مقابل، اثر چرخش در اقليم‌هاي بسيار گرمي كه تلورانس دمايي پايين و رطوبت نسبي بالايي داشته باشند، اثر مثبت دارد و بار سرمايش را كاهش مي‌دهد. به طور كلي، در اقليم‌هايي كه بار گرمايش غالب است، چرخش طبقات و افزايش نسبت سطح به حجم باوجود افزايش تابش دريافتي، اثر منفي داشته و سبب افزايش مصرف انرژي مي‌شود، در حالي كه در اقليم‌هاي بسيار گرم و مرطوب كه بار سرمايش غالب است، اين نوع طراحي ساختمان ‌سبب افزايش جريان هوا و كاهش مصرف انرژي مي‌گردد. با بهينه يابي فرم چرخش طبقات در اين اقليم مي‌توان تا 12% مصرف انرژي را كاهش داد.

1403/10/22

Optimizing the variable orientation in height for residential buildings, with the approach of reducing energy consumption

11/17/2025 12:00:00 AM

Dynamic orientation and the resultant building form are increasingly recognized as critical factors influencing thermal performance. As the trend toward designing buildings with rotating forms continues to grow, it has become essential to examine the effects of these forms on energy consumption and to optimize their design for energy efficiency. Previous research suggests that the influence of dynamic building rotation and various rotation patterns on energy consumption warrants further exploration. The rotation of building floors can significantly affect thermal performance by altering the surface-to-volume ratio, the amount of solar radiation, airflow, and self-shading, among other factors. Consequently, this research aims to analyze the relationship between building rotation and energy consumption across six cities with diverse climates, focusing on reducing both cooling and heating loads. Energy simulations conducted with the EnergyPlus engine reveal that the surface-to-volume ratio in tall buildings is the most influential factor on energy consumption, followed by the impact of solar radiation. As floor rotation increases the surface-to-volume ratio, the thermal exchange between the building's external walls and the environment intensifies, resulting in a higher heating load. This phenomenon is particularly evident in cold climates, where floor rotation corresponds with increased energy consumption. Conversely, in very hot climates characterized by low temperature tolerance and high relative humidity, the effects of floor rotation are beneficial, leading to a reduction in cooling load. Overall, in climates where the heating load predominates, the interaction of floor rotation and the increased surface-to-volume ratio—despite the augmented solar radiation—has a detrimental effect, resulting in higher energy consumption. In contrast, in hot and humid climates where cooling loads are more substantial, this design approach promotes enhanced airflow and contributes to reduced energy consumption. By optimizing the rotational form of the floors in this climate, energy consumption can be reduced by up to %12.

فرم‌يابي , بار‌سرمايش ‌و ‌گرمايش , -‌جهت‌گيري , انرژي

form finding , cooling and heating load , orientation , energy

nava abolghasem

dr mohammad ali khan mohammadi and dr abass tarkashvand