بهینه‌سازی مصرف انرژی ساختمان‌های آموزشی نمونۀ موردی: دانشگاه شهید بهشتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد معماری و انرژی، دانشکدة معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

2 استادیار دانشکدۀ معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

مطابق آمار، مؤسسات آموزشی بالاترین سطح مصرف انرژی را در ساختمان‌های دولتی دارند؛ بنابراین شناخت درست عملکرد مصرف انرژی ساختمان می‌تواند به استفاده از روش‌های درست بهینه‌سازی ساختمان کمک کند. در این تحقیق هدف بهینه‌سازی مصرف انرژی در پنج دانشکدۀ نوساز و قدیمی دانشگاه شهیدبهشتی است. برای پاسخ به پرسش‌های تحقیق، با استفاده از روش برداشت میدانی و شبیه‌سازی، وضعیت اولیۀ هر دانشکده از نظر مصرف انرژی، ردپای کربن، و ساعات عدم آسایش بررسی شده است. سپس راهکارهای ساختمانی، معماری، تأسیساتی، و مدیریتی کاهش مصرف انرژی در نرم‌افزار دیزاین بیلدر شبیه‌سازی و گزینه‌های بهینه در هر ساختمان معرفی شده است. درنهایت در این تحقیق راهکارها بر اساس هزینۀ اجرا دسته‌بندی و برچسب انرژی هر دانشکده از نظر مصرف برق قبل و بعد از بهینه‌سازی بررسی شده است. با توجه به نتایج بهینه‌سازی مصرف انرژی مطابق راهکارهای عرضه‌شده در دانشکدۀ الهیات و علوم زمین به‌ترتیب بیشترین برابر 79% و کمترین برابر 27% تأثیر را بر کاهش مصرف انرژی اولیه داشته‌اند. همچنین با استفاده از پنل‌های خورشیدی می‌توان بین ۸% (دانشکدۀ زیست) تا 65% (دانشکدۀ الهیات) از نیاز برق دانشکده‌ها را تأمین کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimisation of Energy Consumption in educational Buildings: The Case of Shahid Beheshti University

نویسندگان [English]

  • Seyedeh Motahhareh Ahmadi Soleymani 1
  • Pegah Eshraghi 1
  • Maedeh Sadat Mirdamadi 1
  • Zahra Sadat Zomorodian 2
1 MSc, Architecture & Energy, Shahid Beheshti University
2 Assistant Professor, Faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

According to statistics, educational institutions have the highest level of energy consumption in governmental buildings. Understanding the correct energy performance of the building, therefore, can help in using the correct optimisation methods. In this research, the aim is to optimise energy consumption in five new and old faculty premises of Shahid Beheshti University. To answer the research questions, using field measurement and simulation methods, the initial status of each faculty has been investigated in terms of energy consumption, carbon footprint and discomfort hours. Then, construction, architectural, installation and management strategies for reducing energy consumption are simulated via Design Builder software, with optimal options proposed for each building. Finally, based on implementation costs, all solutions are classified, and the energy label for each faculty consumption reviewed in terms of electricity consumption before and after optimisation. According to the results of this optimisation, in the Faculty of Theology and Earth Sciences, respectively had the highest (79%) and lowest (27%) impact on reducing primary energy consumption. Also, using solar panels was shown to provide between 8% (Faculty of Biology) to 65% (Faculty of Theology) of electricity needs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Primary energy
  • Discomfort hours
  • Carbon footprint
  • Optimisation
  • University

مراجع

«پتانسیل تابش و نقشۀ تابش خورشید در ایران». در وبگاه سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر https://satba.gov.ir
«تعیین معیار مصرف انرژی و دستورالعمل برچسب انرژی». در وبگاه https://isri.gov.ir
جواهریان یزد، مهری و رضا جواهریان یزد. «تأثیر قابل‌توجه بهینه‌سازی ست پوینت تأسیسات سرمایشی و گرمایشی بر کاهش آلودگی هوا در مقایسه با سایر راهکارهای کاهش مصرف انرژی». در هشتمین همایش بین‌المللی اجلاس آسیایی جامعۀ ایمن، ۱۳۹۵ش، ص 1-5.
جهانگیری، مهدی و رعنا عبداللهی و مهدی محمدی. «امکان‌سنجی استفاده از آب‌گرم‌کن خورشیدی در فضاهای آموزشی اصفهان؛ نمونۀ موردی: مدرسۀ ابتدایی دخترانۀ شاهد زرین‌شهر». در سومین کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری، ۱۳۹۵.
حقانی، معصومه و بهروز محمدکاری و ریما فیاض. «بررسی تأثیر سایه‌بان‌های کرکره‌ای در صرفه‌جویی مصرف انرژی ساختمان‌های اداری تهران». در مهندس مکانیک مدرس، دورۀ ۱۷، ش ۴ (تیرماه 1396)، ص ۱۷-۲۸.
دفتر مقررات ملی ساختمان. مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، صرفه‌جویی در مصرف انرژی. 13۸۹.
ذوالفقاری، علیرضا و محسن طالبی و سیدمهدی قادری. «ارزیابی تأثیر پوشش گیاهی بام سبز بر صرفه‌جویی انرژی ساختمان در دو اقلیم تهران و تبریز». در سومین همایش ملی اقلیم، ساختمان و بهینه‌سازی مصرف انرژی با رویکرد توسعۀ پایدار، ۱۳۹۴.
زمردیان، زهراسادات و فرشاد نصراللهی و محمد علی‌آبادی. «کاهش مصرف انرژی در مدارس با طراحی بهینۀ پنجره‌ها و سایبان‌ها؛ مطالعۀ موردی: مدارس شیراز». در دومین همایش ملی اقلیم، ساختمان و بهینه‌سازی مصرف انرژی، ۱۳۹۲.
سجادی، بهرنگ و محمد یوسفی‌پور و محمدعلی اخوان بهابادی و صادق خداویسی. «مطالعۀ عددی تأثیر دمای ذوب بر کارایی مواد تغییرفازدهنده در کاهش مصرف انرژی ساختمان». در دوفصلنامۀ مباحث برگزیده در انرژی، دورۀ ۲، ش ۲ (۱۳۹۵).
سلگی، ابراهیم و بهروز محمدکاری و ریما فیاض و بهشید حسینی و هلیا طاهری. «افزایش عملکرد تهویۀ شبانه در ساختمان‌های اداری با استفاده از مواد تغییرفازدهنده؛ نمونۀ موردی: شهر یزد». در معماری و شهرسازی آرمان شهر، ش ۱۷ (پاییز و زمستان ۱۳۹۵)، ص 5۳-6۲.
قنبران، عبدالحمید و محمدامین حسین‌پور. «بررسی عوامل مؤثر در بهره‌وری انرژی در فضاهای آموزشی در اقلیم شهر تهران». در نقش جهان, دورۀ ۶، ش ۳ (پاییز 1395)، ص ۵۱-۶۲.
کاظمی، مهرانگیز و شهربانو ملک‌دار. «تأثیر سیستم‌های روشنایی خانه‌های هوشمند بر کاهش مصرف انرژی». در کنفرانس ملی بهینه‌سازی مصرف انرژی در علوم و مهندسی، ۱۳۹۳، ص ۱-۱۰.
“DesignBuilder Software Ltd - Home”, 2017. [Online]. Available at: https://designbuilder.co.uk//
Aksoezen, M & M. Daniel & U. Hassler & N. Kohler. “Building Age as an Indicator for Energy Consumption”, in Energy Build, Vol. 87 (2015), pp. 74-86.
Ascione, F. & N. Bianco & R. Francesca & D. Masi & F. De Rossi & G. Peter. “Energy Retrofit of an Educational Building in the Ancient Center of Benevento, Feasibility Study of Energy Savings and Respect of the Historical Value”, in Energy & Buildings, Vol. 95 (2015), pp. 172-183.
Budaiwi, I. & A. Abdou. “HVAC System Operational Strategies for Reduced Energy Consumption in Buildings with Intermittent Occupancy: The Case of Mosques”, in Energy Convers. Manag., Vol. 73 (2013), pp. 37-50.
Edalati, S. & M. Ameri & M. Iranmanesh & H. Tarmahi & M. Gholampour. “Technical and Economic Assessments of Grid-connected Photovoltaic Power Plants: Iran Case Study”, in Energy, Vol. 114 (2016), pp. 923-934.
Emmerich, S.T. & A.K. Persily & T.P. McDowell. “Impact of Commercial Building Infiltration on Heating and Cooling Loads in US Office Buildings”, in 26th AIVC Conf. Ventilation Relat. to Energy Perform. Build., No. 1998 (2005).
Hu, M. “Optimal Renovation Strategies for Education Buildings — A Novel BIM – BPM – BEM Framework”, in Sustainability, 2018, pp. 1-22.
Irulegi, O & A. Serra & J. M. Salmerón & R. Vega. “Retrofit Strategies towards Net Zero Energy Educational Buildings: A Case Study at the University of the Basque”, in Energy Build., 2017.
Javid, A. Soleimani & F. Aramoun & M. Bararzadeh & A. Avami. “Multi Objective Planning for Sustainable Retrofit of Educational Buildings Atiye”, in J. Build. Eng., 2019, p. 100759.
Ko, W.H & S. Schiavon. “Balancing Thermal and Luminous Autonomy in the Assessment of Building Performance”, in Building Simulation, 2017, pp. 1966-1973.
Korsavi, S.S. & Z.S. Zomorodian & M. Tahsildoost. “Energy and Economic Performance of Rooftop PV Panels in the Hot and Dry Climate of Iran”, in J. Clean. Prod., Vol. 174 (2018), pp. 1204-1214.
Lee, J. & M. Mccuskey & J. Choi. “Exploring the Effects of a Building Retrofit to Improve Energy Performance and Sustainability : A Case Study of Korean Public Buildings”, in Journal of Building Engineering, Vol. 25, No. April, 2019.
Niemelä, T. & R. Kosonen & J. Jokisalo. “Cost-optimal Energy Performance Renovation Measures of Educational Buildings in Cold Climate”, in Applied Energy, 183 (1) (2016), pp. 1005-1020.
Parsons, Ken. Human Thermal Enviroments, Boca Raton, 2014.
Pohekar, S.D & M. Ramachandran. “Application of Multi-criteria Decision Making to Sustainable Energy Planning - A Review”, in Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 8, No. 4 (2004), pp. 365-381.
Ruya, E. & G. Augenbroe. “Exploring Thermal Comfort Acceptance Criteria in Energy Modeling”, in Building Performance Analysis Conference and SimBuild Co-organized by ASHRAE and IBPSA-USA Chicago, IL, 2018, pp. 258-265.
Samaan, M.M & O. Farag & M. Khalil. “Using Simulation Tools for Optimizing Cooling Loads and Daylighting Levels in Egyptian Campus Buildings”, in HBRC J., Vol. 14, No. 1 (2018), pp. 79-92.
Sharif, S.A. & A. Hammad. “Simulation-Based Multi-Objective Optimization of Institutional Building Renovation Considering Energy Consumption, Life-Cycle Cost and Life-Cycle Assessment”, J. Build. Eng., Vol. 21, No. June 2018 (2019), pp. 429-445.
Tahsildoost, M. & ZS. Zomorodian. “Energy Retrofit Techniques : An Experimental Study of Two Typical School Buildings in Tehran”, in Energy Build., Vol. 104 (2015), pp. 65-72.
Yousefi, Y. & S. Yousefi & Y. Yousefi. “Energy-efficiency in Educational Buildings in Iran: Analysis and Measures”, in Building Simulation Conference, 2015, pp. 169-174.
Zhao, J & Y. Du. “A Study on Energy-saving Technologies Optimization towards Nearly Zero Energy Educational Buildings in Four Major Climatic Regions of China”, in Energies, Vol. 12, No. 24, 2019.
Zomorodian, ZS. & F. Nasrollahi. “Architectural Design Optimization of School Buildings for Reduction of Energy Demand in Hot and Dry Climates of Iran”, in Int. J. Archit. Urban Plann., 23(1) (2013), pp. 41-50.
http://dolat.ir (دستیابی در تاریخ 13 تیر 1390) پایگاه اطلاع‌رسانی دولت
https://madyar.org سامانۀ هوشمند مدارس مدیار

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 اسفند 1398
  • تاریخ پذیرش: 04 مهر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار