بهینه سازی چند هدفه تقاضای انرژی ساختمان و طراحی ساختمان انرژی صفر خالص متناسب با شرایط اقلیمی (مطالعه موردی: شهر تهران)

در سال های اخیر، کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در بخش ساختمان، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. مانند سایر نقاط دنیا، بخش ساختمان در ایران نیز سهم زیادی از مصرف انرژی را بخود اختصاص داده است. در نتیجه ساختمان های کم مصرف و حتی انرژی صفر، به عنوان راه حل جایگزین در حل این مشکل، مورد توجه دانشمندان، محققان و سیاستگذاران قرار گرفته اند. یکی از چالش های اصلی در طراحی ساختمان انرژی صفر، یافتن بهترین ترکیب از راهکارهای پسیو جهت کاهش مصرف و بهینه سازی عملکرد انرژی در ساختمان است به گونه ای که عملکرد انرژی ساختمان و آسایش حرارتی ساکنان را تحت تاثیر منفی قرار ندهد. این مقاله یک روش برای بهینه سازی چند هدفه و چند متغیره مبتنی بر شبیه سازی ساختمان ارائه می دهد که در سه مرحله اصلی انجام شده است: شبیه سازی مصرف انرژی ساختمان، فرآیند بهینه سازی دو هدفه و تصمیم گیری چند معیاره طراحی ساختمان انرژی صفر با کاربرد انرژی های تجدیدپذیر. پارامترهای طراحی مورد بررسی عبارتند از: جهت ساختمان، زاویه و عمق و طول بیرون زدگی سایه بان ها، ضخامت عایق دیوارهای خارجی، نقاط تنظیم دمای سرمایش و گرمایش، نسبت مساحت پنجره به دیوار، ضریب انتقال حرارت پنجره ها و ضخامت عایق سقف. علاوه بر این، منابع انرژی های تجدیدپذیر در نظر گرفته شده عبارتند از: پنل های فتوولتاییک و توربین بادی. به منظور دستیابی به ساختمان انرژی صفر خالص با در نظر گرفتن حفظ آسایش حرارتی ساکنین، الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب استفاده شده است. در نهایت جهت تعیین بهینه ترین پاسخ در نمودار پارتو از روش حذف و انتخاب سازگار با واقعیت استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که شرایط اقلیمی و انتخاب مناسب پارامترهای معماری در کاهش مصرف انرژی ساختمان بسیار مهم و حیاتی هستند. بر اساس نتایج، بکارگیری راهکارهای بهینه سازی انرژی در شهر تهران، منجر به کاهش ۲۵.۳ درصدی در مصرف انرژی می شود. علاوه بر این، پتانسیل قابل توجهی برای استفاده از سیستم فتوولتاییک در شهر تهران برای تامین انرژی مورد نیاز منازل وجود دارد.

کلیدواژه ها:

Net Zero Energy Building ، Multi-objective optimization ، Moderate climate ، Renewable energy systems ، Thermal comfort ، ساختمان انرژی صفر خالص ، بهینه سازی چند هدفه ، اقلیم معتدل ، سیستم های انرژی تجدیدپذیر ، آسایش حرارتی.