نرم افزار انرژی پلاس

امروزه محدودیت های منابع انرژی، رشد چشمگیر مصرف آن و آثار مخربی که مصرف بالای انرژی بر محیط زیست تحمیل می کند، لزوم صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی را دو چندان کرده است. برای به حداقل رساندن وابستگی به انرژی، لازم است که ساختارهای نوآورانه ای با مصرف انرژی کمتر ساخته شوند. از آنجا که بیشترین میزان مصرف انرژی مربوط به بخش ساختمان است )حدود 40درصد) و بخش عمده آن صرف سرمایش، گرمایش و تهویه می شود، راهکارهای طراحی غیرفعال، کمک قابل توجهی به کاهش مصرف انرژی می کنند. یکی از روش های کاهش کل انرژی مورد نیاز، جایگزینی ساختمان های زیرزمینی با ساختمان های معمولی بالای سطح زمین است. این مطالعه به بررسی الگوی تبادل حرارت، دریافت و اتلاف گرما، برای شناسایی اصولی که باعث می شود یک ساختمان زیرزمینی به عنوان یک سیستم ذخیره انرژی عمل کند، می پردازد. استفاده از دیوارهای زیرزمینی در اعماق مختلف، تأثیری مستقیم بر میزان مصرف انرژی و محیط زیست دارد. در این پژوهش، دمای خاک در سه اقلیم تهران و یزد و تبریز با استفاده از یک مدل حرارتی محاسبه گردیده و سپس تجزیه و تحلیل جداگانه ای با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار انرژی پلاس از یک ساختمان بالای سطح زمین و یک ساختمان زمین پناه با جبهه باز رو به جنوب در اعماق 1- متری تا 6- متری انجام می گیرد تا مشخص شود در اعماق مختلف، ساختمان به لحاظ مصرف انرژی چگونه رفتار می کند و در نهایت در کدام اقلیم عملکرد بهتری دارد. نتایج شبیه سازی نشان دادند که با توجه به پارامتر های خاک در نظر گرفته شده برای هر سه اقلیم، میزان صرفه جویی در مصرف انرژی در شهر یزد بیشتر از تهران و تبریز بوده است و به طور کلی، ساختمان های زیرزمینی در اقلیم گرم و خشک و در فصول گرم سال عملکرد بهتری دارند، تا جایی که بار سرمایشی را در بعضی از اعماق به صفر می رسانند.

امروزه انرژی یکی از مهم ترین شاخصه های اقتصادی است و تامین آن از ابزارهای سیاسی دولت ها به شمار می رود. با توجه به محدودیت منابع انرژی و روند روبه رشد بهای آن، اقدامات بسیاری در جهت کاهش مصرف آن انجام شده است. از آنجا که بیشترین میزان مصرف انرژی مربوط به بخش ساختمان است (حدود 40 درصد از کل مصرف انرژی) و بخش عمده آن صرف سرمایش، گرمایش و تهویه می شود؛ راهکارهای طراحی غیرفعال، کمک قابل توجهی به کاهش مصرف انرژی می کنند. یکی از روش های تهویه غیرفعال در ساختمان، استفاده از دودکش خورشیدی است که عملکردی آن شبیه عملکرد بادگیر در غیاب باد است. بدین ترتیب که دودکش خورشیدی با کمک انرژی تجدیدپذیر خورشید و با به کارگیری پدیده اثر دودکشی در یک کانال هوا، تهویه مورد نیاز فضاهای مجاور خود را فراهم می کند. با توجه به اقلیم های متنوعی که در ایران وجود دارد، به منظور مطالعه کارایی دودکش خورشیدی در اقلیم های مختلف ایران، مدل دودکش خورشیدی متصل به یک اتاق فرضی، در چهار شهر به عنوان نمونه انتخاب شده از چهار اقلیم ایران بررسی شدند. به دلیل عدم دسترسی به نمونه های اجرا شده، شبیه سازی کامپیوتری به عنوان روش جایگزین برای مطالعات میدانی انتخاب شده است. نتایج ارائه شده، برگرفته از شبیه سازی با کمک نرم افزار انرژی پلاس است. در این تحقیق پس از مشخص شدن مناسب ترین اقلیم برای استفاده از دودکش خورشیدی، عوامل دیگر موثر بر عملکرد دودکش خورشیدی در یک اقلیم خاص، بررسی می شوند.

بیشترین میزان مصرف انرژی در بخش ساختمان متمرکز شده است با صرفه ترین مراحل از لحاظ هزینه برای کاهش مصرف انرژی در طی فرایند طراحی روی می دهد و منتهی به صرفه جویی عمده در چرخه عمر ساختمان ها می شود که تحلیل مصرف انرژی حین فاز طراحی می تواند منتهی به صرفه جویی عمده در چرخه عمر پروژه ها شود. در این پژوهش، کارگاه مهندسی ارزش متشکل از کارگروه تخصصی مدیریت پروژه، معماری و انرژی جهت تحلیل بهینه سازی انرژی در طراحی نمای ساختمان های شهری با تأکید بر رویکرد مهندسی ارزش تشکیل گردید و گزینه های پیشنهادی با بهره گیری از روش طوفان فکری داده ها مورد ارزیابی و محاسبه قرار گرفت. این پژوهش از منظر ماهیت، توصیفی- تحلیلی و از منظر هدف، کاربردی می باشد و با استفاده از دانش، تجربه و توانایی های گروه انتخابی، در جهت کاهش هزینه و انرژی در طراحی نما با نرم افزار انرژی پلاس پروژه انجام گرفته است یافته های تحقیق نشان می دهد نتایج پیشنهاد تغییر ابعاد بازشوها باعث کاهش بار سرمایشی به میزان 20 درصد نسبت به شرایط اولیه طراحی می گردد همچنین تحلیل پیشنهاد وجود سایبان در در حالت افقی موجب کاهش بار سرمایشی 50 درصد نسبت به حالت بدون سایه بان می باشد همچنین انجام مطالعات مهندسی ارزش در پروژه های معماری بازگو کننده نتایج زیر است: ارتقا سطح دانش عوامل پروژه، آشکار شدن نواقص طرح اولیه، دستیابی به راه کارهای جدید، ترغیب و مشارکت کارها به صورت گروهی، ساده سازی طرح، شفاف سازی نیازها و اهداف طرح، هماهنگ سازی اقدامات متنوع و کاهش هزینه ها است. این پژوهش باهدف بیان نتایج حاصل ازمهندسی ارزش به صورت کاربردی در طراحی معماری و شهرسازی انجام گرفته است.

بررسی گونه شناسی معماری ایران نشان می دهد که شکل گیری بنا، چه به صورت منفرد و چه به صورت مجتمع، هم زمان و هم مکان براساس ترکیب سه الگوی فضایی «باز، بسته و پوشیده» صورت گرفته است. در خانه های تاریخی، حیاط به عنوان اصلی ترین فضای باز، همزیستی با طبیعت را نمایندگی می کند. از لحاظ سازمان فضایی خانه های تاریخی، حیاط در واقع اتاقی است بدون سقف با بدنه های مشخص، و کفی آراسته از درخت و خاک و آب. بهترین نمونه حیاط با رویکرد اقلیمی را می توان در بناهای تاریخی مناطق گرمسیر و کویر ایران مشاهده کرد. در معماری بناهای این اقلیم با ایجاد حیاط مرکزی در وسط، تعبیه حوض آب و احداث باغچه، اقلیمی کوچک و مناسب برای آسایش به وجود آمده است. در اقلیم سرد کشور نیز با توجه به موضوع محرمیت و اشراف و تبعیت از نواحی بیابانی ایران خانه های سنتی با حیاط مرکزی احداث می شدند. اما از آنجا که در مناطق کوهستانی، هوا در اغلب مواقع سال سرد و خارج از محدوده آسایش است، استفاده از حیاط به فصل تابستان محدود بوده است و به همین دلیل ابعاد کوچک تری در قیاس با حیاط های مناطق فلات مرکزی ایران دارد. بنابراین شکل گیری حیاط مرکزی در مناطق کوهستانی با رویکرد اقلیمی همراه نیست. در پژوهش حاضر به معرفی حیاط با کارکرد اقلیمی در مناطق سردسیر تحت عنوان حیاط زمستان نشین با الگوگیری از گلخانه ها پرداخته می شود، کارکرد تابستانی آن تشریح می گردد، و کارکرد زمستانی آن به وسیله نرم افزار محاسبات انرژی به نام انرژی پلاس مدل سازی می شود. خروجی نهایی شبیه سازی کامپیوتری، میانگین دمای هوای حیاط زمستان نشین، طی دوره یک ساله، برای مقایسه شرایط آسایش حرارتی در این فضا با شرایط فضای آزاد است که براساس آن میزان کاهش بار گرمایشی ساختمان بر اثر وجود این عنصر معماری محاسبه می شود.           

تهویه غیرفعال روشی کم مصرف از لحاظ انرژی است که می تواند هوای نامطلوب داخل را از ساختمان خارج کند. یکی از روش های تهویه غیر فعال استفاده از دودکش خورشیدی است که در یک کانال هوا، با استفاده از انرژی خورشید و با کمک پدیده اثر دود کشی تهویه فضاهای مجاور، تأمین می شود. در این پژوهش ابتدا عوامل مؤثر بر کارآیی دود کش خورشیدی از جمله مصالح، عرض دیوار جاذب، مساحت خروجی هوا از دود کش بررسی شد. سپس تأثیر تعداد طبقات بر نرخ تهویه مورد مطالعه قرار گرفت و در نهایت در یک جدول مساحت فضاهایی که در طبقات مختلف دود کش خورشیدی قادر به تأمین نیاز تهویه آن است، ارائه شد. همچنین عملکرد دود کش خورشیدی در فصول سرد سال بررسی شد. به دلیل رایج نبودن ساخت دود کش های خورشیدی، امکان دسترسی به نمونه های اجرا شده وجود ندارد، از این رو شبیه سازی کامپیوتری مدل ها، در نرم افزار انرژی پلاس به عنوان روش جایگزین برای مطالعات میدانی انتخاب شد. مدل های دود کش خورشیدی متصل به یک ساختمان اداری هفت طبقه در اقلیم گرم و خشک شهر اصفهان در روز 31 تیرماه به عنوان نماینده یک روز گرم و ماه های گرم به صورت میانگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع دود کش خورشیدی، قدرت تهویه آن را بالا می برد. همچنین مناسب ترین مصالح و ابعاد بهینه دیوار جاذب، ورودی و خروجی هوا نیز مشخص شد. 

از آنجا که40٪ از مصرف انرژی مربوط به بخش ساختمان است و بخش عمده آن صرف سرمایش و گرمایش می شود، راهکارهای طراحی غیرفعال، کمک قابل توجهی به کاهش مصرف انرژی می کند. یکی از روش های تهویه غیرفعال، استفاده از دودکش خورشیدی است که با کمک انرژی تجدیدپذیر خورشید و با به کارگیری پدیده اثر دودکشی در یک کانال هوا، تهویه مورد نیاز فضاهای مجاور خود را فراهم می کند. به دلیل عدم دسترسی به نمونه های مختلف اجرا شده، شبیه سازی کامپیوتری به عنوان روش جایگزین برای مطالعات میدانی انتخاب شده است. نتایج ارائه شده، برگرفته از شبیه سازی مدل های مختلف دودکش خورشیدی متصل به یک ساختمان اداری هفت طبقه با کمک نرم افزار انرژی پلاس است. مدل های مختلف با ابعاد متفاوت دودکش خورشیدی با هم مقایسه شدند. همچنین مدل ها در صورتی که همه طبقات به دودکش خورشیدی متصل باشند و در حالت هایی که هر طبقه به صورت منفرد به دودکش متصل باشد، شبیه سازی شده اند. در این تحقیق، تاثیر به کارگیری دودکش خورشیدی بر تهویه فضاهای متصل به آن در اقلیم گرم و خشک شهر اصفهان بررسی شده است. همچنین مساحت فضاهایی که دودکش خورشیدی با ابعاد بهینه، در هر طبقه قادر به تامین تعویض هوای مورد نیاز آن است، مورد توجه قرار گرفته است.

معماری بومی برگرفته از طبیعت، اقلیم و محیط پیرامونی است و به دلیل محدودیت در دسترسی به منابع انرژی فسیلی امروزی سعی نموده است که حداقل میزان وابستگی به این نوع منابع انرژی را داشته باشد. الگوبرداری از معماری بومی منطقه، اولین و پایدارترین اقدام در طراحی معماری همساز با اقلیم در یک منطقه اقلیمی مشخص است. بنیاد مسکن انقلاب اسلامی به عنوان متولی اصلی ساخت وساز در روستاهای ایران مطالعات گسترده ای در حوزه شناسایی و ارزیابی ویژگی های معماری بومی مسکن های روستایی انجام داده است و اقدام به ارائه طرح بهسازی مسکن روستایی در برخی مناطق اقلیمی نموده است. هدف مقاله حاضر ارزیابی طرح های بهسازی مسکن روستایی مناطق کوهستانی استان تهران از نظر مصرف انرژی و در صورت لزوم ارائه راهکارهای اصلاحی به منظور بهبود عملکرد حرارتی آن ها می باشد. بدین منظور لازم است ابتدا مصرف انرژی طرح های بهسازی مسکن روستایی که توسط بنیاد مسکن تهیه گردیده اند، ارزیابی گردند و با مقدار استاندارد مصرف انرژی مسکن در ایران مقایسه شوند. در صورت زیاد بودن مصرف انرژی طرح ها نسبت به حالت استاندارد، لازم است از راهکارهای اصلاحی استفاده شود. راهکارهای اصلاحی برگرفته از ویژگی های کالبدی الگوی بهینه است. ویژگی های کالبدی الگوی بهینه نمایانگر بهینه ترین حالت ویژگی های کالبدی یک ساختمان ازجمله نسبت طول به عرض ساختمان، جهت گیری ساختمان، تعداد طبقات و تراکم بنا، نسبت سطح به حجم ساختمان، نسبت سطح بازشو به دیوار، نوع ارتباط الگوی بهینه با ساختمان های مجاور، تعداد و جهت جداره های خارجی مرتبط با هوای بیرون، وجود فضاهای نیمه باز (ایوان)، پیش آمدگی لبه بام، سایبان بازشوها و رنگ جداره های خارجی در اقلیمی مشخص است که به کمک ضوابط، استانداردها و همچنین شبیه سازی انرژی قابل حصول می باشند. دستاورد نهایی این مقاله ارزیابی و اصلاح ویژگی های کالبدی طرح های بهسازی مسکن روستایی مناطق کوهستانی استان تهران، به کمک انطباق آن ها با حالت بهینه ی ویژگی های کالبدی ساختمان در این اقلیم است. روش پژوهش حاضر از نوع توصیفی است که با استفاده از ابزارهای شبیه سازی و نرم افزار Energy Plus 9.3 انجام شده است. نتایج بیانگر این موضوع است که اعمال راهکارهای اصلاحی به طور میانگین باعث صرفه جویی انرژی به میزان 29% در طرح های بهسازی مسکن روستایی مناطق کوهستانی استان تهران می شوند.

نماهای دوپوسته بایستی براساس شرایط اقلیمی بکارگیری شوند. هدف این مقاله، بررسی امکان سنجی استفاده از نماهای دوپوسته در ساختمان های اداری اقلیم گرم وخشک ایران، جهت دستیابی به مدل بهینه نمای دوپوسته درجهت کاهش دما و شار گرمایی عبوری از شیشه داخلی نما بود. لذا عملکرد حرارتی نماهای دوپوسته در حالات مختلف باتغییر متغیرهای مستقل باعملکرد حرارتی نمای تک پوسته ومیزان مصرف انرژی مقایسه شد. دراین مقاله از روش شبیه سازی و مدل سازی با نرم افزار انسیس فلوئنت ورژن 2019 رویژن 2  جهت بررسی عملکرد حرارتی نمای دوپوسته با بررسی نتایج دما و انرژی گرمایی عبوری از سطوح شفاف و نرم افزار انرژی پلاس ورژن 9.6.0 جهت بررسی انرژی مصرفی در ساختمان در سناریوهای مختلف استفاده شد. برای صحت سنجی روشهای شبیه سازی، از اندازه گیری های آزمایشگاهی معتبر استفاده شد. برای 36 سناریو استفاده از نمای دوپوسته باعث کاهش دما و شار گرمایی عبوری ازسطح شیشه داخلی نما به داخل ساختمان برای گرمترین روز سال به ترتیب به میزان 12.9% تا 15.5% و 69.7% تا 74.1% و کاهش مصرف انرژی در اتاق مشخصه مرتبط به نمای درساختمان در کل فصل تابستان به میزان 6.6% تا 16.3% نسبت به نمای تک پوسته شد.