بررسی تأثیر همزمان درصد سطوح شفاف نما و جهتگیری بنا بر میزان مصرف انرژی مدارس در اقلیم معتدل و مرطوب ایران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری معماری اسلامی، دانشکدة معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر اصفهان

2 دانشیار دانشکدۀ معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر اصفهان

3 دانشیار دانشکدۀ معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

جهت‌گیری و میزان سطوح شفاف بنا دو متغیری هستند که به آن‌ها در مراحل اولیة طراحی معماری به مثابة قرارگیری در سایت و تعادل بین سطوح کدر و شفاف پرداخته می‌شود. هدف در این تحقیق تعیین جهت‌گیری بهینه و درصد مناسب سطوح شفاف ساختمان، همچنین اندازه‌گیری تفاوت شرایط بهینه بر میزان مصرف انرژی نهایی است. نمونة موردی این تحقیق بناهای آموزشی (مدارس) ساخته‌شده با استانداردها و مشخصات ساخت فعلی سازمان نوسازی مدارس در اقلیم معتدل و مرطوب ایران (شهر رشت) است. با توجه به تأثیر متقابل متغیرهای ذکرشده در این تحقیق، تأثیر آن‌ها به صورت هم‌زمان و پیوسته بررسی می‌شود. در این پژوهش برای انجام مدل‌سازی و شبیه‌سازی از نرم‌افزار شبیه‌ساز انرژی Design Builder V4 استفاده می‌گردد که دارای موتور شبیه‌ساز انرژی پلاس است. بر مبنای نتایج این مطالعه، به صورت کلی جهت‌گیری بهینة بنا سمت جنوب است، در صورتی که درصد بهینة سطوح شفاف بنا بسته به جهت‌گیری آن می‌تواند بین 40 تا 55% متغیر باشد. افزایش مقدار سطوح شفاف در جهت شرق یا تغییر جهت‌گیری بنا در شرایطی که میزان سطوح شفاف بنا بیشتر از 40% است، بیشترین حساسیت تأثیر را روی میزان مصرف انرژی بنا دارد.

کلیدواژه‌ها


استاندارد برچسب انرژی. ساختمان‌های غیرمسکونی ISIRI 14254 1st edition. Retrieved 2018، سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق، 1395: http://www.saba.org.ir/fa/masrafeEnergy/sakhteman/standards/isiri
اسناد و مدارک شرکت توزیع نیروی برق استان گیلان، 2016.
اسناد و مدارک شرکت ملی گاز ایران، 2016.
سازمان هواشناسی کشور، اطلاعات هواشناسی ایستگاه سینوپتیک رشت: IRIMO. (2016).
عظمتی، علی‌اکبر و حسین حسینی. «بررسی تأثیر جهت‌گیری ساختمان‌های آموزشی بر بارهای حرارتی و برودتی در اقلیم‌های مختلف»، در علوم و تکنولوژی محیط زیست، ش 2 (تابستان 1392)، ص 147-157.
کسمایی، مرتضی. اقلیم و معماری، تهران: چاپ اسکان سرا، 1378.
نقشه‌های سازمان نوسازی مدارس استان گیلان.
Abanda, F.H. & L. Byers. “An Investigation of the Impact of Building Orientation on Energy Consumption in a Domestic Building Using Emerging BIM (Building Information Modelling)”, in Energy, 97 (2016), 517-527. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.Energy.2015.12.135
Al-Fahmawee, E. “Analyzing the Impact of Floor Height and Building Orientation on Atria Daylighting Levels”, in Appl Sci “Natural Sci Series”, 11(1) (2013), pp. 75-88.
Bambardekar, S.P. & Ute Poerschke. “The Architect as performer of Energy Simulation in the Performance Based Design. Building Simulation”, in Paper Presented at the Eleventh International IBPSA Conference, Sydney, Australia, 2009.
Donn, M. & S. Selkowitz & B. Bordass. “Simulation in the Service of Design – Asking the Right Questions”, in Building Simulation Paper Presented at the Eleventh International IBPSA Conference, Sydney, Australia, 2010.
Eskin, N. & H. Turkmen. “Analysis of Annual Heating and Cooling Energy Requirements for Office Buildings in Different Climates in Turkey”, in Energy and Buildings, 40 (2008), pp. 763-773.
Garcia-Hansen, V. & A. Esteves & A. Pattini. “Passive Solar Systems for Heating, Daylighting and Ventilation for Rooms without an Equator-facing Façade”, in Renewable Energy, 26(1) (2002), pp. 91-111. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0960-1481(01)00089-1
Ghisi, E. & J.A. Tinker. “An Ideal Window Area Concept for Energy Efficient Integration of Daylight and Artificial Light in Buildings”, in Building and Environment, 40(1) (2005), pp. 51-61. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.buildenv.2004.04.004
Goia, F. “Search for the Optimal Window-to-wall Ratio in Office Buildings in Different European Climates and the Implications on Total Energy Saving Potential”, in Solar Energy, 132 (2016), pp. 467-492. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2016.03.031
Inanici, M.N. & F.N. Demirbilek. “Thermal Performance Optimization of Building Aspect Ratio and South Window Size in Five Cities Having Different Climatic Characteristics of Turkey”, in Building and Environment, 35(1) (2000), pp. 41-52. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0360-1323(99)00002-
Jaber, S. & S. Ajib. “Optimum, Technical and Energy Efficiency Design of Residential Building in Mediterranean Region”, in Energy and Buildings, 43(8) (2011), pp. 1829-1834. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.03.024
Kunz, S. Meteonorm (Version 6), Bern Switzerland, 2015.
Lee, J.W. & H.J. Jung & J.Y. Park & J.B. Lee & Y. Yoon. “Optimization of Building Window System in Asian Regions by Analyzing Solar Heat Gain and Daylighting Elements”, in Renewable Energy, 50 (2013), pp. 522-531. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2012.07.029
Leskovar, V.Ž. & M. Premrov. “An Approach in Architectural Design of Energy-efficient Timber Buildings with a Focus on the Optimal Glazing Size in the South-oriented Façade”, in Energy and Buildings, 43(12) (2011), pp. 3410-3418. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.09.003
Liggett, R. & M. Milne. Climate Consultant (Version 6.0), 2017.
Mardookhy, M. & R. Sawhney & S. Ji & X. Zhu & W. Zhou. “A Study of Energy Efficiency in Residential Buildings in Knoxville, Tennessee”, in Journal of Cleaner Production, 85 (2014), pp. 241-249. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.09.025
Marsh, A.G. “Generative and Performative Design: A Challenging New Role for Modern Architects”, in Paper Presented at the Oxford Conference, Oxford, UK, 2008.
Morrissey, J. & T. Moore & R.E. Horne. “Affordable Passive Solar Design in a Temperate Climate: An Experiment in Residential Building Orientation”, in Renewable Energy, 36(2) (2011), pp. 568-577. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2010.08.013
Motuziene, V. & E.S. Juodis. “Simulation Based Complex Energy Assessment of Office Building Fenestration”, in Civil Engineering and Management, 16(3) (2010), pp. 345-351.
Nasrollahi, F. “Economic and Ecologic Method of Energy Efficiency in Office Buildings”, in Paper Presented at the World Sustainable Building Conference, Helsinki, Finland, 2011.
Özkan, D.B. & C. Onan. “Optimization of Insulation Thickness for Different Glazing Areas in Buildings for Various Climatic Regions in Turkey”, in Applied Energy, 88(4) (2011), pp. 1331-1342. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apEnergy.2010.10.025
Persson, M-L. & A. Roos & M. Wall. “Influence of Window Size on the Energy Balance of Low Energy Houses”, in Energy and Buildings, 38(3) (2006), pp. 181-188. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2005.05.006
Rubel, F. & M. Kottek. “Observed and Projected Climate Shifts 1901-2100 Depicted by World Maps of the Köppen-geiger Climate Classification”, in Meteorol, 19(1) (2010), pp. 135-141. doi: 10.1127/0941-2948/2010/0430
SIMLAB-V2.2. Simulation Environment for Uncertainty and Sensitivity Analysis: the Joint Research Center of the European Commission, 2011.
Stegou-Sagia, A., & K. Antonopoulos & C. Angelopoulou & G. Kotsiovelos. “The Impact of Glazing on Energy Consumption and Comfort”, in Energy Convers Manage, 48(11) (2007), pp. 44-52. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2007.07.005
Susorova, I. & M. Tabibzadeh & A. Rahman & H.L. Clack & M. Elnimeiri. “The Effect of Geometry Factors on Fenestration Energy Performance and Energy Savings in Office Buildings”, in Energy and Buildings, 57 (2013), pp. 6-13. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.10.035
Tian, W. “A Review of Sensitivity Analysis Methods in Building Energy Analysis”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 20(1) (2013), pp. 411-419.
Tindale, A. & S. Potter. Design Builder (Version v4), London,UK: DesignBuilder, Software Ltd, 2015. Retrieved from http://www.Designbuilder.co.uk/
Tzempelikos, A. & A.K. Athienitis & P. Karava. “Simulation of Façade and Envelope Design Options for a New Institutional Building”, in Solar Energy, 81(9) (2007), pp. 1088-1103. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2007.02.006
Vartiainen, E. & K. Peippo & P. Lund. “Daylight Optimization of Multifunctional Solar Facades”, in Solar Energy, 68(3) (2000), pp. 223-235. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(99)00072-9
Xu, X. & D. Yuan & H. Sha & Y. Ji & P. Xu. “Energy Consumption Simulation of the Prototypical Building for Optimizing the Orientation of the Building Model in the Simulated Environment”, in Paper Presented at the The International Building Performance Simulation Association (ASim2012 Proceedings), Shanghai, China, 2012.