بهینه سازی پوسته ساختمانهای آموزشی در اقلیم سرد و نیمه خشک با مقایسه الگوریتمهای ازدحام ذرات و الگوریتم فاخته: مطالعه موردی یک مدرسه در کرمانشاه

بهره وری انرژی در ساختمان های آموزشی به دلیل تاثیر مستقیم بر هزینه های بهره برداری و کیفیت محیط یادگیری از اهمیت بالایی برخوردار است. با این حال طراحی بهینه پوسته این ساختمان ها در اقلیم های چالش برانگیز یک مسئله پیچیده و چندبعدی است. اگرچه الگوریتم های بهینه سازی فرابتکاری پوسته الگوریتم ازدحام ذرات به طور گسترده ای در این حوزه به کار رفته اند اما مقایسه ای نظام مند از عملکرد آنها در یک نمونه (PSO)، الگوریتم فاخته (COA)، بهره وری انرژی اقلیم سرد و موردی واقعی مدرسه و در اقلیم خاص سرد و نیمه خشک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش با هدف پر کردن این شکاف به مقایسه کارایی دو الگوریتم پرکاربرد بهینه سازی ازدحام ذرات و الگوریتم فاخته برای کمینه سازی مصرف انرژی سالانه می پردازد. بدین منظور یک مدل بهینه سازی ریاضی برای یک مدرسه واقعی در کرمانشاه تعریف شد که متغیرهای کلیدی آن شامل ضریب انتقال حرارت جداره ها و نسبت پنجره به دیوار بود. بار انرژی با روش استاندارد درجه روز محاسبه و هر دو الگوریتم با پارامترهای تنظیم شده اجرا شدند. نتایج نشان داد هر دو الگوریتم به کاهش چشمگیر مصرف انرژی منجر شدند؛ الگوریتم فاخته (کاهش ۴۵.۲ درصد) عملکردی اندکی بهتر از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (کاهش ۴۳.۸ درصد) نسبت به وضعیت پایه داشت. تحلیل فرآیند بهینه سازی آشکار ساخت که الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات با سرعت بیشتری به راه حل های مناسب همگرا می شود، در حالی که الگوریتم فاخته با کاوش دقیق تر به راه حل نهایی بهتری دست می یابد. در نهایت این تحقیق نشان می دهد که انتخاب الگوریتم بهینه به فاز طراحی و توازن میان سرعت و دقت بستگی دارد و چارچوب ارائه شده راهنمایی عملی برای طراحان به منظور دستیابی به مدارس پایدار را فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

بهره وری انرژی ، ساختمانهای آموزشی ، الگوریتم ازدحام ذرات ، الگوریتم فاخته ، اقلیم سرد و نیمه خشک