شبیه سازی انرژی و بار حرارتی ساختمان

مصرف بی‌رویه انرژی در قرن گذشته و رشد تقاضای انرژی جهان در سال‌­های اخیر اثرات جبران‌ناپذیری از قبیل گرمایش زمین، آلودگی منابع آبی، انقراض گونه‌های جانوری و گیاهی و غیره بر محیط‌ زیست وارد کرده‌ است. مسائل مذکور و مشکلات دیگری از قبیل چالش‌های اقتصاد انرژی و عدم امنیت حامل‌های انرژی باعث شده‌ است تا بحث توسعه پایدار مورد توجه بسیاری از کشورها قرارگیرد و مسیر توسعه خود را بر اساس معیارهای پایداری هموار سازند.

در این‌ میان، صرفه‌جویی انرژی و بهینه‌سازی تقاضای مصرفی از مهم‌ترین راهکارها برای جلوگیری یا کاهش اثرات مذکور، برقراری تعادل اکولوژیک و حرکت به سمت توسعه پایدار جهان به شمار می‌­رود. از طرفی، یکی از اصلی‌ترین بخش‌های مصرف‌کننده انرژی در جهان، بخش ساختمان است. به‌گونه‌ای که در سال ۲۰۱۸ بخش ساختمان حدود ۳۶ درصد از سهم مصرف انرژی و ۴۰ درصد از سهم تولید مستقیم و غیرمستقیم کربن را در جهان به خود اختصاص داده‌ است.

کشور ما نیز، علاوه بر نگرانی‌های مذکور در خصوص منابع انرژی، مسائل اقتصادی نیز منجر به افزایش شدید قیمت سیستم‌های تهویه مطبوع و در نتیجه افزایش قیمت تمام شده مسکن را در بر داشته‌است. این موضوع اهمیت محاسبات دقیق بار حرارتی و انتخاب صحیح سیستم‌های سرمایش و گرمایش را بیش‌ازپیش نمایان کرده‌ است.

با توجه به توضیحات فوق، اهمیت ابزارهای نرم‌افزاری محاسبات بار و شبیه‌سازی انرژی به وضوح در ایران و جهان حائز اهمیت است. نرم‌افزار دیزاین‌بیلدر نیز به عنوان یکی از شناخته شده‌ترین ابزارهای این محاسبات که تحت موتور محاسباتی انرژی پلاس کار می‌کند، امکان مدلسازی، محاسبات و تحلیل دقیق نتایج را در این زمینه به کاربران می‌دهد.

آنچه در این کتاب مطالعه می کنید:

فصل اول: مقدمه ای بر مدل سازی انرژی
مروری بر تاریخچه ارزیابی انرژی ساختمان و ابزارهای آن
مدلسازی انرژی چیست و چرا باید از آن استفاده کنیم؟
اطلاعات مورد نیاز برای مدلسازی انرژی
شرایط اقلیمی و اطلاعات آب و هوایی
مشخصات پوسته ساختمان
مشخصات کاربری ساختمان
مشخصات سیستم‌های روشنایی
مشخصات سیستم‌های گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع
مشخصات سیستم‌های تولید انرژی تجدیدپذیر در محل پروژه
سؤالات رایج درباره مدلسازی انرژی ساختمان
مدلسازی انرژی چه جایگاهی در فرایند ممیزی انرژی ساختمان دارد؟
آیا مدلسازی انرژی همان محاسبات بار گرمایش و سرمایش است؟
شخصی که توانایی مدلسازی انرژی ساختمان را داشته باشد در زمینه شغلی چه موقعیت‌هایی خواهد داشت؟
آشنایی با نرم‌افزار دیزاین بیلدر و محیط آن
مفاهیم اولیه کار با دیزاین بیلدر
سلسه مراتب مدل ها

فصل دوم: تحلیل آب و هوا و اطلاعات طراحی اقلیمی
مقدمه‌ای بر طراحی اقلیمی
عناصر طراحی غیرفعال در ساختمان
هوا
مشخصات هوا
دمای‌خشک‌هوا
دمای‌مرطوب‌هوا
دمای‌نقطه‌شبنم هوا
آفتاب
موقعیت خورشید
تابش آفتاب
تابش آفتاب و انرژی حاصل از آن در جهت‌های مختلف جغرافیایی
رطوبت هوا
رطوبت مطلق
رطوبت مخصوص
فشار بخار
رطوبت نسبی
سایکرومتریک
بررسی محورهای مختلف نمودار سایکرومتریک
محور دمای خشک و خطوط دمای خشک ثابت
محور رطوبت مخصوص هوا
خط اشباع یا منحنی اشباع
خطوط رطوبت نسبی (RH)
خطوط درجه حرارت مرطوب (WBT)
خطوط آنتالپی ثابت و محور آنتالپی (h)
باد
بارندگی
تفاوت بین فایل‌های آب و هوایی با شرایط طراحی هوای خارج
نحوه ساختن فایل آب و هوایی در نرم‌افزار Meteonorm
ساختن فایل آب و هوایی برای ورود به نرم‌افزار دیزاین بیلدر
ورود فایل آب و هوایی به نرم‌افزار DesignBuilder
نحوه معرفی فایل epw. در قسمت Simulation weather دیزاین بیلدر

فصل سوم: مدلسازی هندسه ساختمان در دیزاین بیلدر
ایجاد یک ساختمان و بلوک
استفاده از ابزارهای کنترل نمایش مدل
منوی View Rotation
گزینه Orbit برای چرخش زاویه دید دور مدل
گزینه Zoom Dynamic
گزینه Zoom Window
گزینه Fit View
گزینه Pan View
استفاده از ابزارهای ترسیم بلوک
تعریف محیط شکل ترسیمی
استفاده از ابزارهای Snap
استفاده از ابزارهای ویرایش بلوک
کار کردن در سطح بلوک و ایجاد زون ها
ترسیم پارتیشن‌ها
پارتیشن‌های معلق (Hanging Partition)
پارتیشن مجازی (Virtual Partition)
ایجاد پاسیو و وید (Void)
کار بر روی سطوح و ترسیم بازشوها
ترسیم پنجره
ترسیم سطوح ثانویه مانند قرنیز
ترسیم درب
ایجاد حفره در سطوح
ترسیم دریچه تهویه مطبوع
ویرایش بازشوها در سطح Building
وارد کردن نقشه اتوکد دو بعدی

فصل چهارم: تعریف مصالح ساختمان
مبانی تبادل حرارت از پوسته ساختمان
انتقال حرارت از پوسته ساختمان
اجزای کدر پوسته ساختمان
مقاومت حرارتی
ضریب انتقال حرارت
اجزای شفاف و نیمه شفاف پوسته ساختمان
ضریب انتقال حرارت جدارهای نور گذر
ضریب کسب حرارت خورشیدی
انتقال طیف مریی
تبادل حرارت از پوسته در اثر نشت و نفوذ هوا
تعیین جنس و مشخصات مصالح ساختمانی  در دیزاین بیلدر
Template Construction
کار کردن با اجزای کتابخانه
سربرگ Construction
تعریف جنس مصالح
تعریف نرخ نفوذ هوا

فصل پنجم: تعریف مشخصات بازشوها
بازشوها
تعریف پنجره‌های خارجی
مشخصات قاب و پروفیل پنجره
سایه بان‌ها
تعریف پرده
تعریف سایه بان خارجی

فصل ششم: تعیین مشخصات کاربری
تعیین نوع فضا
مشخصات متصرفین (Occupancy)
تعریف برنامه زمان بندی (Schedule)
سطح و نوع فعالیت افراد
تعریف شرایط محیطی
دما و رطوبت محیط داخل
تعریف دمای تهویه طبیعی
تعریف حداقل هوای تازه مورد نیاز
حداقل مقدار روشنایی لازم
بار حرارتی لوازم الکتریکی

فصل هفتم: تعریف مشخصات سیستم روشنایی
تنظیمات General Lighting
کنترل روشنایی
تعیین نوع سیستم کنترل روشنایی
تعریف شاخص خیرگی نور
تعریف سنسورها و منطقه‌های مستقل کنترل روشنایی
روشنایی دکوراسیون (Task Lighting)
روشنایی محوطه ساختمان

فصل هشتم: تعریف مشخصات سیستم تهویه مطبوع
روش اول –  Simple HVAC
تهویه مکانیکی
Auxiliary Energy
تعریف سیستم گرمایش
تعریف سیستم سرمایش
تعریف سیستم تامین آب گرم مصرفی
روش دوم – Detailed HVAC
استفاده از قالب‌های پیش فرض HVAC
ایجاد زون گروپ‌ها
سیکل‌های HVAC

سیکل‌های هوایی
سیکل‌های آبی
سیستم گرمایش خورشیدی
سیکل VRF
کار کردن با تجهیزات
اضافه کردن تجهیزات
وصل کردن تجهیزات به یکدیگر
تعریف مشخصات تجهیزات

فصل نهم: خروجی گرفتن از محاسبات و مدلسازی
خروجی گرافیکی
بار گرمایشی
بار سرمایشی
شبیه سازی مصرف انرژی سالیانه

منابع و مآخذ

مقالات مرتبط:

معرفی نرم‌افزار Design Builder: ابزار برتر شبیه‌سازی انرژی ساختمان