توسعه دوقلوی دیجیتال تطبیقی (Adaptive Digital Twin) برای بهینه سازی پویای مصرف انرژی ساختمان های سبز مبتنی بر BIM و داده های شهری

با توجه به سهم قابل توجه بخش ساختمان در مصرف انرژی و تولید آلاینده های زیست محیطی، به کارگیری راهکارهای هوشمند در طراحی و بهره برداری از ساختمان ها به یک ضرورت تبدیل شده است. در این پژوهش، یک مدل یکپارچه مبتنی بر تلفیق فناوری های Digital Twin، مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) و داده های شهری به منظور بهینه سازی عملکرد پوسته هوشمند ساختمان ارائه می شود. هدف اصلی تحقیق، تحلیل عملکرد یک «عامل هوشمند» در پوسته ساختمان برای کنترل هم زمان شرایط محیطی داخلی شامل نور طبیعی، آسایش حرارتی و مصرف انرژی است. روش تحقیق بر پایه شبیه سازی سناریوهای مختلف عملکرد نما در شرایط اقلیمی متفاوت و تحلیل داده های حاصل از سیستم مدیریت ساختمان (BMS) انجام شده است. در این راستا، مدل پیشنهادی با استفاده از داده های واقعی و شبیه سازی شده، رفتار پوسته را در پاسخ به تغییرات محیطی به صورت پویا تنظیم می کند. نتایج نشان می دهد که به کارگیری این مدل می تواند منجر به کاهش مصرف انرژی در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد و بهبود شاخص های کیفیت محیط داخلی از جمله افزایش نور مفید روز (UDI) و کاهش بار سرمایشی شود. نوآوری اصلی این پژوهش در یکپارچه سازی سه لایه اطلاعاتی شامل مدل دیجیتال ساختمان (BIM)، بازنمایی بلادرنگ (Digital Twin) و داده های شهری است که امکان تصمیم گیری هوشمند و تطبیق پذیر را در مقیاس ساختمان و شهر فراهم می کند. همچنین، این مدل قابلیت توسعه به سیستم های شهری هوشمند (Smart City) را داشته و می تواند به عنوان زیرساختی برای مدیریت انرژی در مقیاس کلان مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، نتایج تحقیق نشان دهنده پتانسیل بالای استفاده از سیستم های هوشمند در طراحی پوسته های ساختمانی و حرکت به سوی معماری پایدار و داده محور است، هرچند چالش هایی نظیر پیچیدگی مدل، هزینه های اجرا و محدودیت دسترسی به داده های شهری همچنان نیازمند توجه در مطالعات آینده می باشد.

کلیدواژه ها:

پوسته هوشمند ، Digital Twin ، BIM ، داده های شهری ، BMS ، معماری پایدار