نرم افزار دیزاین بیلدر

از جمله مهم ترین عناصر تأثیرگذار بر مصرف انرژی در بخش ساختمان، می توان به شرایط اجتماعی و اقتصادی، فرهنگ مصرف انرژی، ویژگی های جغرافیایی و اقلیمی شهر، نقش شهر، کارایی سیستم های تأمین و مصرف انرژی و ویژگی های کالبدی فضایی ساختمان ها و بافت های مسکونی اشاره کرد که در این میان فرم شهری، به میزان قابل توجهی امکان کاهش مصرف انرژی را از طریق برنامه ریزی و طراحی فراهم می سازد. رهیافت کارایی انرژی به عنوان یکی از اهرم های تقویت پایداری بوم شناختی، از جمله ابعاد اصلی پنج گانه توسعه پایدار به شمار می آید که با هدف کاهش رشد تقاضای انرژی، تقلیل قابل توجه مصرف سوخت های فسیلی و به دنبال آن، افزایش عرضه انرژی سالم همراه است. لذا با بهره گیری از این رویکرد در فرایند طراحی مجموعه های ساختمانی و بافت های شهری، می توان کمک شایانی به بهبود وضعیت بهره وری انرژی در بخش ساختمان نمود. پژوهش پیشِ رو با ترکیب روش های توصیفی تحلیلی، مطالعات گونه شناختی، ترسیم و شبیه سازی مدل ها، به دنبال تحلیل 8 گونه فرم ساختمانی قالب در دوره های تاریخی شهر اصفهان و 4 الگوی بلوک شهری، از منظر کارایی انرژی است. به این منظور، با استفاده از شبیه سازی، ارتباط مابین متغیرهای تحقیق مشخصه های کالبدی و فضایی فرم شهری (فرم ساختمانی و بلوک شهری) و میزان مصرف انرژی (انرژی مصرفی جهت گرمایش، سرمایش و روشنایی) در هریک از الگوهای پیشنهادی، مورد سنجش قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش، الگوی بهینه توده گذاری ساختمان های مسکونی به شدت تحت تأثیر عوامل مورفولوژیک همچون همجواری ها، فرم، ابعاد و الگوی ساختمان، الگوی بلوک بندی و نیز ساختار فضایی شبکه ارتباطی است که در این میان، نقش الگوی ساختمان و ساختار شبکه ارتباطی پر رنگ تر است. لذا به کمک شبیه سازی مصرف انرژی، پیش از اجرای طرح و یا در مرحله ارائه گزینه های پیشنهادی، می توان به فرم های بهینه در اجزا (ساختمان های منفرد) و ترکیب های شهری (بافت های مسکونی) دست یافت.

با در نظر گرفتن اقلیم منطقه، طراحی ابعاد و تناسبات پلان بنا و قرارگیری مناسب ساختمان، سبب کاهش بار حرارتی، برودتی و بهبود برخورداری ساختمان از تهویه طبیعی می گردد. در این مقاله یک نمونه موردی ساختمان اداری در اقلیم معتدل و مرطوب شهر رشت با نرم افزار Designbuilder 5.4 شبیه سازی و مقادیر تهویه طبیعی و انرژی مصرفی کل سالانه آن محاسبه می شوند. هدف، تحلیل وضعیت موجود، ارائه پیشنهاد بهبود رفتار تهویه- انرژی مصرفی بر اساس تناسبات پلان، جهت گیری و ارائه الگوهایی جهت طراحی ساختمانهای اداری در اقلیم معتدل و مرطوب است. بر این اساس ساختمان مورد مطالعه در 7 جهت مختلف جنوبی، 45، 30 و 15 درجه جنوب شرقی و غربی شبیه سازی و مقادیر تهویه و انرژی مصرفی سالانه محاسبه می شوند. در مرحله بعد با پیشنهاد تغییر شاخص تناسبات پلان ساختمان مورد مطالعه از 2:3 به 1:3، 1:2 و 1:1 ، شبیه سازی هر یک به ازای 7 جهت مورد نظر انجام می شود. کمترین میزان انرژی مصرفی کل سالانه ساختمان با شاخص تناسب1:3 و جهت گیری شمالی-جنوبی و بیشترین مقدار تهویه طبیعی نیز با همین شاخص تناسب در جهت گیری 30 درجه جنوب غربی و جنوب شرقی حاصل می گردد. همچنین با هدف تحلیل کمی مقایسه ای شاخص های تغییر تهویه و انرژی مصرفی به ازای تغییر جهت برای چهار شاخص تناسب محاسبه می شوند. بیشترین شاخص تهویه به ازای کمترین شاخص رشد انرژی مصرفی در شاخص تناسب 1:2 به ازای زاویه 15 درجه جنوب شرقی و غربی حاصل می شود.

یکی از راهکارهایی که برای کاهش مصرف انرژی در شهرهای کلان پیشنهاد می شود، احداث بام سبز است. این پژوهش با هدف معرفی سامانه بام سبز و نقش آن در کاهش انتقال انرژی حرارتی و پدیده جزیره حرارتی شهری، به بررسی تأثیر حرارتی استفاده از بام سبز در مقایسه با بام معمولی رایج می پردازد. روش تحقیق در بخش های مربوط به مزایای بام سبز، توصیفی و نوع تحقیق، کیفی و در بخشهای مربوط به تحلیل نرم افزاری نوع تحقیق کمی و روشی تحلیلی بوده است وبرای اثبات این فرضیه که «بام سبز و چگونگی طراحی آن نقش مؤثری درکاهش انتقال حرارت دارد» از نرم افزاری شبیه سازی دیزاین بیلدر1 استفاده شده است. یک نمونه بام معمولی با بام سبز باجزییات اجرایی خاصی (پلی استایرن و پلی اتیلن) آنالیز شده و انتقال حرارت آنها در چهار شهر به نمایندگی ازاقلیم های عمده در ایران (تهران، تبریز، بندرعباس و رامسر) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج پژوهش نشان می دهد که بام سبز نسبت به بام معمولی، بیشترین تاثیر را دراقلیم سرد و مرطوب (رامسر) با 22% و کمترین تاثیر را در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) با 14%در کاهش مصرف انرژی دارد. به علاوه میزان کاهش بار سرمایشی در اقلیم گرم و مرطوب (بندرعباس) نسبت به سه اقلیم دیگرایران (تهران، تبریز، رامسر) کمتر و در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) نسبت به سه اقلیم دیگر (تهران، رامسر، بندرعباس) بیشتر بوده است و همینطور بیشترین میزان کاهش بار گرمایشی در اقلیم سرد و مرطوب (رامسر) وکمترین میزان آن در اقلیم گرم وخشک (تهران) است.

استفاده از انرژی باد، یکی از روش های کاهش مصرف انرژی می باشد. دراقلیم معتدل و مرطوب که بارزترین خصوصیت های آن رطوبت و بارش می باشد، ایجاد تهویه مطبوع برای ساکنین امری ضروری است. بالکن ها، علاوه بر تاثیر در نمود بیرونی ساختمان، فضاهای عملکردی را در ساختمان ایجاد می کند که باعث ایجاد کوران و مدیریت جریان هوا می شود. در این پژوهش، که به کمک نرم افزار دیزاین بیلدر انجام شده است، سعی بر آن است که با بررسی سه عمق بالکن که شامل 9/0 متر و 1.5متر و 3 متر برای سه مدل متفاوت از نوع بالکن (یک طرف بسته، دوطرف بسته و سه طرف بسته) و با مقایسه آن ها به مناسب ترین فرم با بیشترین تهویه طبیعی در کاهش مصرف انرژی مکانیکی بپردازیم و به الگویی مناسب از نظر نوع بالکن و عمق بالکن در ساختمان های مسکونی در شهر رشت برسیم. هدف اصلی این پژوهش، جایگزینی سیستم های مکانیکی پرمصرف و پرهزینه با روش های مناسب طراحی اقلیمی است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد با افزایش عمق بالکن میزان تهویه طبیعی بهبود می یابد و هم چنین در مقایسه با سایر بالکن ها، بالکن سه طرف بسته در ضلع جنوبی ساختمان در این اقلیم با دستیابی به مجموع نیاز کمتر به سیستم سرمایشی و گرمایشی در طول سال می تواند میزان نیاز به انرژی مکانیکی گرمایشی و سرمایشی در محیط را کاهش دهد.  

در معماری عصر حاضر سعی بر این است که ساختمان بتواند با توجه به الگوهای طراحی خویش، نیازهای حرارتی ساکنین را با استفاده از حداقل مصرف انرژی تأمین نماید. در این میان ساختمان های سنتی و بومی در اقلیم های مختلف ایران نمونه های بسیار مناسبی برای بررسی الگوهای طراحی بکارگرفته شده در آن ها می باشند. در این جهت، مقاله حاضر، باهدف بررسی نقش جهت گیری حیاط های مرکزی خانه های سنتی در اقلیم گرم و مرطوب ایران، از دیدگاه بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان و همچنین ایجاد آسایش حرارتی ساکنین انجام شده است. در این راستا از مطالعات کتابخانه ای، اطلاعات آب و هواشناسی و شبیه سازی رایانه ای به کمک نرم افزار دیزاین بیلدر استفاده شده است. در نهایت نتایج تحقیق نشان داده است؛ استفاده از الگوی حیاط های مرکزی به شکل مستطیلی با هندسه نسبت عرض به طول یک دوم با جهت گیری شرقی غربی توانسته است تا حدود 12 درصد در کاهش مصرف انرژی در ساختمان نقش داشته باشد. همچنین عوامل موثر در آسایش حرارتی همچون؛ دمای و سرعت هوا، دمای تشعشعی را نیز به طور قایل قبولی در آستانه آسایش کاربران قرار دهد و به نوعی هم شرایط ایجاد آسایش حرارتی کاربران در فضا فراهم آید و هم میزان مصرف انرژی ساختمان کاهش یابد.