کاربرد داده کاوی آماری در شناسایی الگوهای مصرف انرژی ساختمان های شهری اراک

مصرف انرژی در بخش ساختمان های شهری یکی از چالش های بزرگ در توسعه پایدار شهرهای متوسط ایران است. شهر اراک با رشد جمعیتی پایدار و گسترش مناطق شهری جدید، با افزایش چشمگیر مصرف برق و گاز مواجه شده است. با این حال، سیاست گذاری های فعلی در حوزه مدیریت انرژی شهری عمدتا بر اساس داده های کلان و تخمینی استوارند و فاقد بینش مکانی-زمانی دقیق از الگوهای مصرف هستند. این پژوهش با رویکرد کاربردی-تحلیلی، از روش های داده کاوی آماری برای تحلیل مصرف انرژی در سطح خیابان و محله در شهر اراک استفاده می کند. داده های مصرف برق (از شرکت توزیع برق مرکز) و گاز (از شرکت گاز استان مرکزی) در بازه زمانی ۱۳۹۸ تا ۱۴۰۳، همراه با متغیرهای کمکی (جمعیت، سطح زیربنا، کاربری زمین، سن ساختمان ها و داده های آب وهوایی) جمع آوری و در یک مخزن داده یکپارچه (Data Warehouse) ذخیره شدند. سپس با استفاده از الگوریتم خوشه بندی K-means و تحلیل همبستگی چندمتغیره، الگوهای مصرف انرژی شناسایی گردید. همچنین، با ادغام داده ها در سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، نقشه های گرمایی (Heatmaps) از مراکز پرمصرف و الگوهای فصلی ترسیم شد. یافته ها نشان داد که سه خوشه اصلی مصرف وجود دارد: (۱) مناطق مسکونی با مصرف بالا (عمدتا شمال و شمال شرق اراک)، (۲) مناطق کم مصرف قدیمی (مرکز شهر)، و (۳) مناطق صنعتی-تجاری با نوسانات شدید فصلی. همبستگی قوی (r = ۰.۷۶, p < ۰.۰۱) بین سن ساختمان ها و مصرف سرانه انرژی مشاهده شد؛ به طوری که ساختمان های پیش از ۱۳۸۰، به طور متوسط ۳۸% انرژی بیشتری مصرف می کنند. این پژوهش راهکارهای عملی برای هوشمندسازی شبکه های انرژی شهری، اینترنت اشیاء (IoT) در مدیریت مصرف و تدوین سیاست های مبتنی علی الاصول برای بازسازی ساختمان های قدیمی در شهرداری اراک ارائه می دهد. نتایج این تحلیل می تواند به عنوان الگویی برای شهرهای متوسط ایران در راستای کاهش اتکا به سوخت های فسیلی و افزایش کارایی انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

داده کاوی آماری ، مصرف انرژی شهری ، خوشه بندی K-means ، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ، بازسازی ساختمان ، شهرداری اراک ، هوشمندسازی شبکه انرژی