پیمانکار رتبه یک تاسیسات

کنترل رطوبت محیط
1395-12-05
BIM جهت بهینه سازی انرژی – بخش دوم
1395-12-08
Show all

BIM جهت بهینه سازی انرژی

کاربرد BIM جهت بهینه سازی انرژی در یک ساختمان عمومی مناطق استوایی

گردآورنده: جمال محمدی
اسفند ۹۵
بخش اول

کاربرد BIM جهت بهینه سازی انرژی در یک ساختمان عمومی مناطق استوایی

چکیده

در دنیای مدرن و در طراحی تاسیسات برقی و مکانیکی یک ساختمان به ویژه تاسیسات تهویه مطبوع، مصرف و موقعیت انرژی به یک موضوع بحث برانگیز تبدیل شده است. انرژی به عنوان یکی از پارامترهای ضروری برای توسعه و رشد اقتصاد در نظر گرفته می شود. در بین انواع مختلف ساختمان ها، ساختمان های عمومی به عنوان یکی از بزرگترین بخش مصرف انرژی در نظر گرفته می شوند، مخصوصاً در ساختمان های مناطق گرمسیری بیشتر این انرژی در سیستم تهویه مطبوع مصرف می شود. در محیط های آموزشی در مقایسه با دیگر ساختمان ها، کتابخانه بیشترین تعداد بازدیدکننده را دارد، که باید در مصرف انرژی مربوط به کتابخانه با دقت بیشتری عمل کرد. هدف از این مقاله تحلیل و بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان های عمومی به منظور دستیابی به سطح رفاه و مدیریت انرژی ورودی با استفاده از فرآیند BIM است. نمونه مطالعاتی انتخاب شده پس از آنکه از طریق نرم افزار BIM مدل شد، بوسیله نرم افزار تحلیل انرژی مناسب، شبیه سازی می شود. نتایج پرسشنامه هایی که بین کاربران دانشگاه UTM مالزی پخش شد، نشان داد که کیفیت هوا نامناسب است. در این نمونه مطالعاتی الگوی مصرف انرژی موجود شناسایی و به مقدار مصرف انرژی بهینه تغییر یافت، که این امر با پیشنهاد روش های عملی از طریق تغییر برخی اجزا با مواد جدید صورت پذیرفت. تغییر پنجره ها و تحلیل انرژی کاهش مصرف انرژی الکتریکی به میزان %۱۰ را نشان داد.

۱-مقدمه

این روزها مجریان تاسیسات مکانیکی و برقی، در بهینه سازی تاسیسات برقی و مکانیکی بناهای صنعتی، با چالش هایی عمده مواجه شده اند که این امر ما را ملزم میکند، با تغییر و اصلاح عملکرد خود، برای تبدیل محیط کاری به یک فضای بیشتر دوستانه بطور مداوم تلاش کنیم. در مقایسه با کشورهای توسعه یافته، در کشورهای در حال توسع بنای بادوام یا ساختمان سبز کمتر عمومیت یافته اند، که این امر موجب شده با مشکلات توسعه ای عمده و جدی مواجه شویم. بیشتر از هر زمانی ساخت محیط زیست، که همچنین فناوری یا مکانیزم سبز نیز نامیده می شود، ضرورت یافته است. ساختمان سبز یا پایدار، به عمل ایجاد و استفاده از مدل های سالم تر و منابع کارآمد برای نوسازی، اجرا، نگهداری و تخریب ساختمان اطلاق می شود.

طراحی تاسیسات سبز، می تواند از طریق بهینه سازی تاسیسات، ایجاد منابع انرژی تجدیدپذیر همچون پنل های خورشیدی و … انجام شود.

هدف طراحی تاسیسات و معماری پایدار کاهش کامل اثرات منفی محیطی به کمک طراحی استادانه است. با توجه به اینکه، در دنیای مدرن مصرف و موقعیت انرژی به یک موضوع بحث برانگیز تبدیل شده است. انرژی به عنوان یکی از پارامترهای ضروری برای توسعه و رشد اقتصاد در نظر گرفته می شود.

همانند دیگر کشورهای آسیایی، مالزی نیز رشد سریع اقتصاد و تکنولوژی را تجربه کرده است. در نتیجه مقدار مصرف انرژی نیز در این سال ها افزایش یافته است. آمارها نشان می دهد که میزان مصرف انرژی الکتریکی از ۵۲kWh در سال ۲۰۰۰ به ۱۰۰kWh در سال ۲۰۱۰ افزایش یافته است.

تحقیقی که در سال ۲۰۰۶ توسط مرکز توسعه و تکنولوژی محیط زیست CETDEM مالزی، در مورد انرژی مصرفی خانگی انجام پذیرفت، نشان داد که خنک کننده ها و منجمدکننده ها نزدیک به %۷۰ انرژی الکتریسیته خانگی را مصرف می کنند . در مصارف خانگی سیستم تاسیسات مکانیکی تهویه مطبوع، بزرگترین مصرف کننده برق است. با افزایش تهدید گرمای جهانی و افزایش هزینه انرژی، در آینده خنک نگه داشتن خانه بطور فزآینده ای اهمیت پیدا می کند.

کاربرد BIM جهت بهینه سازی انرژی در یک ساختمان عمومی مناطق استوایی

شکل ۱: میزان مصرف برق خانگی طبق گزارش CETDM در سال ۲۰۰۶٫

در دهه های گذشته به منظور طراحی پایدار واقعی و تحلیل و بهینه سازی انرژی کارآمد، روش های جدید زیادی به کار گرفته شد. راه حل مدل سازی اطلاعات ساختمان، مهندسان و معماران را قادر ساخت که قبل از با اجرای ساختمان سازی در بخش فرآیند طراحی تاسیسات، دقت، شبیه سازی و تحلیل بیشتری داشته باشند، که این امر موجب آسانتر شدن طراحی پایدار در تاسیسات برقی و مکانیکی می شود.

هدف تمامی سیستم های تاسیسات مکانیکی تهویه مطبوع، فراهم آوردن دمای قابل قبول و شرایط داخلی راحت است. کشور مالزی بعنوان یک کشور استوایی دارای هوای گرم و مرطوب است، در نتیجه مقادیر بالای انرژی توسط سیستم های خنک کننده در ساختمان های عمومی مصرف می شود. بیشتر مشکل این ساختمان ها انرژی تلف شده در سیستم خنک کننده است، که اغلب اوقات کاربران این ساختمان ها از میزان دما راضی نیستند. به علت توسعه طراحی و اجرای تاسیسات پایدار،  بکارگیری ابزار BIM در مفهوم جدید در مالزی و کمبود آگاهی در بین مشتریان، مشاوران و پیمانکاران پروژهای ساختمانی کمی دستورالعمل های ارائه شده توسط ابزارهای BIM را در توسعه ی خود بکار می گیرند.

۲-مفاد تحقیق

این تحقیق سعی دارد که مصرف انرژی را در یک ساختمان کتابخانه با استفاده از نرم افزار BIM در شرایط اقلیمی استوائی تحلیل کند و فرآیند بهبود کارآمد انرژی در این ساختمان ها می تواند الگوئی برای طراحان باشد. این تحقیق اهمیت ارزیابی عملکرد ساختمان عمومی و تاثیرات آن بر مصرف انرژی را در مرحله طراحی روشن می کند.

الف) اهداف و مقاصد

هدف این مقاله تحلیل و بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان های عمومی بمنظور دستیابی به سطح مناسب و مدیریت شده انرژی مصرفی، با استفاده از نرم افزار BIM، است که تحت مقاصد زیر پوشش داده خواهد شد:

۱- تشخیص و تخمین میزان رضایت ساکنین نسبت به راحتی گرمای داخلی

۲- شبیه سازی و مدل سازی نمونه انتخاب شده به کمک نرم افزار BIM

۳- تحلیل و تخمین الگوی مصرف انرژی موجود در نمونه انتخاب شده

۴- پیشنهاد راه های عملی جهت بهینه سازی تاسیسات مکانیکی و مصرف انرژی با در نظر گرفتن نیاز ساکنین

ب) حوزه مطالعه

در این پژوهش چندین پارامتر کیفیت هوا اندازه گیری و جهت تحلیل و بهینه سازی مصرف انرژی، با در نظر گرفتن کیفیت بهتر فضای داخلی ساختمان های عمومی مالزی، به نرم افزار داده شد.

با استفاده از نرم افزار utodesk Revit Architecture 2011 ساختمان کتابخانه مدل و جهت انجام تحلیل و شبیه سازی انرژی به نرم افزار Autodesk Ecotect انتقال داده شد.

۳-پیشینه پژوهش

در بسیاری از کشورها محققان و مهندسان طراح تاسیسات برق و مکانیک زیادی بر روی ارتقاء بهره وری انرژی ساختمان تمرکز کرده اند. تهویه طبیعی بعنوان یک روش کارآمد در بهره وری انرژی به اثبات رسید. دیگر تحقیقات نشان دادند که روش های پیشین به همراه نسبت سود-هزینه می تواند ما را به سمت ذخیره انرژی سوق دهد. طیف وسیعی از این تحقیقات عمدتاً بر استراتژی فنی یا طراحی تمرکز کرده اند. اگرچه اصولی برای ایجاد استراتژی مدیریت انرژی و مطالعه سیستم مدیریتی دقیق وجود دارد، ولی این اصول عمدتاً برای صاحبان ساختمان ها طراحی شده اند.

مدل سازی اطلاعات ساختمان(BIM) را می توان ارائه در حین روند توسعه، و استفاده از مدل کامپیوتری برای شبیه سازی، نقشه کشی تاسیسات، طراحی تاسیسات، ساخت و بهره برداری از تاسیسات یک مرکز عنوان کرد.

مدل نهائی، یک BIM، نمایش دیجیتالی غنی از داده، هدف گرا، هوشمند و پارامتریک یک ساختمان است که بسته به دیدگاه و نیاز کسی که با آن کار می کند، می تواند در جهت اخذ تصمیم درست و اصلاح فرآیند اجرای ساختمان مورد استفاده قرار گیرد.

تنظیم گرمایی انسان براساس نیاز به دفع حرارت ناشی از سرعت متابولیسم، رفتار یادگیری و تطبیق را نشان داده است. کارایی بدن در جهت تنظیم انتقال گرما محدود است. دفع ناکافی گرما موجب افزایش بیش از حد گرمای بدن می شود که در اصطلاح Hyperthermia گفته می شود در حالیکه دفع گرمای زیاد بدن موجب سرد بدن می شود که در اصطلاح Hypothermia نامیده می شود. اگر دمای بدن بیشتر از ۴۵درجه سلسیوس یا کمتر از ۱۸درجه سلسیوس شود انسان احساس ناراحتی خواهد کرد. در حالت فعالیت نشسته پوسته در دمای ۳۳ تا ۳۴درجه سلسیوس احساس راحتی می کند که با افزایش فعالیت این اساس راحتی کاهش پیدا خواهد کرد.

بدلیل اینکه نسبت عمده ای از گرمای ناشی از خورشید از طریق پنجره ها است اندازه، موقعیت، شکل و جهت بخش هایمختلف در یک ساختمان تاثیر شدیدی روی افزایش گرمای ناشی از خورشید و وسایل گرمایی دارد. همچنین مقدار گرمای دریافتی از طریق موارد زیر تحت تاثیر قرار می گیرد:

  1. طرح و شکل سیستم سایه کاری استفاده شده
  2. ترکیب و نوع شیشه
  3. سایه کاری و مسدود شدن از طریق ساختمان ها، بناها و درختان اطراف

روش اجرایی و نتایج آزمایش در بخش دوم ارائه خواهد شد.

مراجع

[۱] Adams, W. M.AndJeanrenaud, S. J. (2008). Transition to Sustainability: Towards a Humane and Diverse World. Gland, Switzerland: IUCN. 108 pp. ISBN 978-2-8317-1072-3.

[۲] Blewitt, J. (2008). Understanding Sustainable Development. London: Earthscan. ISBN 978-1-84407-454-9.

[۳] ASHRAE 55:2004, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy .

[۴] CETDAM “Working with the Community on Energy Efficiency at Household Level in Petaling Jaya” A CETDAM Study on Energy Efficiency 2006.

[۵] Mike Lee G., Sacks R., Eastman C. M., (2006), “Specifying parametric building object behavior (BOB) for a building information modeling system”, Automation in Construction, 15(6), 758-776.

[۶] Lee, S.E., Rajagopalan, P. Building energy efficiency labeling program in Singapore. Energy Policy. 2008.

[۷] Z. Yllmaz Evaluation of energy efficient design strategies for different climatic zones: comparison of thermal performance of buildings in temperate-humid and hot-dry climate. Energy and buildings. 2007.39 (3): 306-316.

[۸] S. Kumar, S. Sinha,T. Kojima, H. Yoshida, Development of parameter based fault detection and diagnosis technique for energy efficient building management system. Energy Conversion and Management. 2001.42 (7): 833-854.

[۹] Azhar, S. (2011) Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and Challenges for the AEC Industry, Leadership and Management in Engineering, July 2011, pp241 – ۲۵۲٫

[۱۰] Ar Chan Seong Aun.Green .“Building Index-MS1525” Code of practice on Energy Efficiency And use renewable energy for Non-Residential Building.2009.

یک دیدگاه