توسعه همزاد دیجیتال برای پایش و بهینه سازی حرارتی نماهای شهری (مطالعه موردی مجتمع های مسکونی شهرک باغمیشه تبریز)

با افزایش بحران انرژی و اهمیت آسایش حرارتی در محیط های شهری، پایش دقیق اتلاف حرارتی ساختمان ها به یک ضرورت در مدیریت شهری تبدیل شده است. این پژوهش با هدف توسعه یک سامانه همزاد دیجیتال تعاملی برای پایش و ارزیابی عملکرد حرارتی پوسته های ساختمانی در بستر شهرسازی هوشمند انجام شده است. مسئله اصلی تحقیق نبود یک ابزار یکپارچه برای شناسایی، تحلیل و بصری سازی نشت حرارتی نماهای شهری در اقلیم سرد به ویژه در بافت های متراکم مسکونی شهر تبریز است. از این رو محله باغمیشه تبریز به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده زیرا این محدوده به دلیل شرایط توپوگرافیک، مجاورت با جبهه های باد سرد و تنوع تیپولوژی و مصالح ساختمانی بستری مناسب برای ارزیابی حرارتی نماها فراهم می کند. از نظر نوع پژوهش این مطالعه کاربردی توسعه ای است و از نظر روش تحقیق رویکردی توصیفی-تحلیلی با تلفیق داده های میدانی، مدلسازی سه بعدی و تحلیل حرارتی دارد. در این چارچوب داده های هندسی از طریق فتوگرامتری و داده های دمایی از طریق ترموگرافی مادون قرمز گردآوری شده و سپس در یک مدل سه بعدی تعاملی مبتنی بر همزاد دیجیتال ادغام شدند. برای تحلیل عملکرد حرارتی پوسته ها از روابط انتقال حرارت شامل مولفه های هدایت و تشعشع استفاده شده است و یک الگوریتم تطبیق داده های حرارتی با مدل سه بعدی به منظور شناسایی پل های حرارتی و نقاط بحرانی اتلاف انرژی طراحی گردیده است. همچنین ساختار سامانه در قالب یک معماری سه لایه شامل لایه داده، لایه پردازش و لایه نمایش تبیین شده تا امکان تحلیل، پایش و سناریوسازی مدیریتی فراهم شود. یافته های پژوهش نشان می دهد که در مجتمع های مسکونی باغمیشه بیشترین اتلاف حرارتی در نواحی اتصال بالکن به بدنه اصلی، قاب پنجره ها و سطوح در معرض بادهای غالب رخ می دهد. همچنین نتایج تحلیل حساسیت بیانگر آن است که تغییر در مشخصات مصالح نما و بهبود عایق بندی می تواند به کاهش معنادار بار گرمایشی ساختمان ها منجر شود. در نهایت این پژوهش نشان می دهد که همزاد دیجیتال حرارتی می تواند به عنوان یک ابزار تصمیم یار هوشمند برای مدیران شهری، طراحان و متخصصان حوزه انرژی به کار گرفته شود و زمینه را برای اولویت بندی مداخلات بهسازی انرژی، کاهش مصرف سوخت و ارتقای پایداری شهری در اقلیم های سرد فراهم آورد.

کلیدواژه ها:

همزاد دیجیتال ، ترموگرافی ، فتوگرامتری ، پوسته ساختمانی ، اتلاف حرارتی ، باغمیشه ، تبریز ، شهرسازی هوشمند ، بهینه سازی انرژی