اتلاف حرارتی

با توجه به اهمیت بهبود بهره وری انرژی ساختمان ها به منظور ذخیره بالقوه انرژی و کاهش هزینه های تولید و مصرف انرژی مربوط به ساختمان، توجیه و منطقی سازی انرژی مصرفی ساختمان ها با توجه به افزایش هزینه های انرژی و دستورالعمل های مربوط به عملکرد انرژی به موضوع بسیار مهمی در صنعت ساختمان سازی و خصوصاً ساختمان های موجود با بافت قدیمی تبدیل شده است. در این راستا نماهای جانبی ساختمان به موجب اجزایی مانند درب، دیوار و پنجره بیشترین نقش را در اتلاف حرارتی یک ساختمان ایفا می کنند؛ بنابراین تشخیص و تعیین محل های اتلاف حرارتی در نمای ساختمان به منظور ذخیره بالقوه انرژی و کاهش هزینه های مصرف انرژی امری ضروری است. در این تحقیق روشی برای بصری سازی و تعیین محل های اتلاف حرارتی نمای ساختمان به منظور بهبود بهره وری انرژی ساختمان ارائه شده است. در روش پیشنهادی تحقیق با توجه سازگاری اورتوفتوموزاییک مادون قرمز حرارتی تولیدشده با الگوریتم های پردازش تصاویر رقومی و همچنین فراهم نمودن تحلیل های عددی و تفسیری ویژگی های حرارتی، از اورتوفتوموزاییک مادون قرمز حرارتی حاصل از پهپاد فتوگرامتری و الگوریتم قطعه بندی منطقه مبنا به منظور تشخیص و تعیین محل های اتلاف حرارتی نمای ساختمان استفاده شده است. در این راستا پس از تعیین محل های اتلاف حرارتی نمای ساختمان برای ارزیابی محل های اتلاف حرارتی تعیین شده از معیارهای ارزیابی صحت و پوشش به عنوان دو معیار شناخته شده به منظور ارزیابی مدل در یادگیری ماشین استفاده شده است. بر اساس معیارهای ارزیابی صحت و پوشش به ترتیب مقادیر 90 درصد و 87 درصد حاصل شده است. در این راستا نتایج بیانگر افزایش دقت روش پیشنهادی در تعیین محل های اتلاف حرارتی بر اساس معیارهای ارزیابی صحت و پوشش نسبت به تحقیقات مرتبط با موضوع پژوهش می باشد.

بیان مسئله: با وجود تخمین های مختلفی که در خصوص راهکارهای مؤثر در کاهش اتلاف حرارت و ذخیره سازی انرژی در پیکره حمام های سنتی ایران بیان شده، میزان کارایی به واسطه عدم امکان محاسبه کارکرد هریک، مشخص نشده است. هدف پژوهش: این پژوهش سعی دارد تا با تدقیق بر راهکارهای مؤثر بر کاهش اتلاف حرارت موجود در گرم خانه های حمام های سنتی کاشان، میزان کارایی سه راهکار مشترک در پیکره حمام ها، یعنی «فشردگی در بافت و همسایگی»، «واردشدن در زمین» و «احاطه فضای گرم خانه در بین فضاهای کنترل نشده» را با یکدیگر مقایسه کند و مشخص شود که کدام یک اصلی ترین و بیش ترین کارایی را در جلوگیری از اتلاف حرارت از پوسته در حمام های کاشان داشته اند. روش پژوهش: نوشتار حاضر از پارادایم کمی و راهکار شبیه سازی انرژی برخورداربوده که برای محاسبات خود، از نرم افزار دیزاین بیلدر و مبتنی بر شواهد برگرفته از خوانش کالبدی ساختار فضایی حمام های سنتی شهر کاشان به صورت نمونه گیری غیر تصادفی، استفاده کرده است. نتیجه گیری: احاطه فضای گرم خانه در بین فضاهای کنترل نشده در حمام های کاشان، به میزان مرکزیت آن نسبت به پلان حمام، نتایج متنوعی در پی داشته است. لیکن در کم ترین حالت به طور میانگین حدود 94/ 13 درصد در سال در حمام سلطان احمد و حدود 74/ 46 درصد در حمام خان مؤثر بوده است. این رقم در مقایسه با هر چهار حمام به رقم میانگین 18/ 33 درصد رسیده که در مقایسه با سهم کارایی ناچیز راهکارهای قرارگیری حمام در «داخل زمین» و «بافت فشرده شهری جهت برخورداری از همسایگی» که به ترتیب حدود 44/ 5 و 6/ 0 درصد بوده، نشان از اهمیت و کارایی این راهکار دارد.

در میان الگوهای شناخته شده در معماری سنتی ایران، حمام ها به جهت جلوگیری از اتلاف حرارت موردنیاز کاربران در حین استحمام حائز توجه اند. در این راستا در برداشت های مختلف از حمام های سنتی، فرضیات متنوعی در خصوص راهکارهای مؤثر در کاهش اتلاف حرارت و ذخیره سازی انرژی مطرح شده، لیکن کارکرد این راهکارها با عنایت به تفاوت آب و هوایی شهرهای مختلف ایران، بررسی نشده است. بدین ترتیب هدف این پژوهش، مقایسه دقیق تر راهکارهای کالبدی شناخته شده در این خصوص یعنی «فشردگی در بافت و همسایگی»، «وارد شدن در زمین»، «جرم حرارتی ساختمان» و «احاطه فضای گرم خانه در بین فضاهای کنترل نشده» در دو حمام شهر کرمان است. این موضوع با روش کمّی و با راهکار شبیه سازی انرژی انجام شده است و به جهت استخراج محاسبات از مدل سازی حرارتی حمام های مورد بحث، می تواند از اعتبار محاسباتی بیشتر در مقایسه با تخمین های قبلی برخوردار باشد. در روند پژوهش دو حمام «گنجعلی خان» و «وکیل کرمان» به عنوان نمونه انتخاب شده و با کمک نرم افزار دیزاین بیلدر و مبتنی بر شواهد حجمی و ساختاری حمام های موردبحث، میزان اتلاف حرارت در ماه های سرد سال محاسبه شده است. نتیجه این پژوهش نشان می دهد که جرم حرارتی در حمام های موردبحث و احاطه فضای گرم خانه در بین فضاهای کنترل نشده، به ترتیب مؤثرترین راهکارهای جلوگیری از اتلاف حرارت در این ابنیه بوده اند. این دو راهکار با توجه به نوع جداره ها و میزان مرکزیت گرم خانه در بین سایر فضاها، در عین برخورداری از کارکرد متنوع، کارایی مشابهی داشته اند. جرم حرارتی جداره های حمام های گنجعلی خان و وکیل کرمان به ترتیب به طور میانگین 39 و 44 درصد در کاهش اتلاف حرارت تأثیرگذار بوده اند. این مقدار در خصوص استفاده از فضاهای کنترل نشده در پیرامون گرم خانه، به ترتیب به میزان 23 و 14 درصد است. کارایی این دو راهکار حدوداً دو تا هشت برابر در مقایسه با «قرارگیری حمام در داخل زمین» و «استفاده از بافت فشرده همسایگی» نشان از اهمیت آن ها در طراحی داشته است.