مدلسازی انرژی برای ساختمان های سبز؛ گامی به سوی شهر هوشمند

"دنیای مدرن چاره ای جز سبز شدن ندارد! " شاید این جمله در نگاه اول کلیشه ای و باورناپذیر به نظر برسد. اما باور کنیم یا نکنیم، تنها راه نجات سیاره خاکی ماست. با سرعتی که بشر در حال مصرف منابع طبیعی است، زمین نمی تواند پایدار بماند. بنابراین یا شهرسازی مدرن در آینده به کل سبز و پایدار می شود، یا حیات بر روی زمین پایان  می یابد.  به همین علت، تصور دنیای مدرن و هوشمند آینده، بدون در نظر گرفتن ساختمان های سبز غیرممکن است. ساختمان هایی سازگار با محیط زیست، اقتصاد، و از همه مهم تر، مصرف انرژی!

هدف از طراحی ساختمان سبز

اهداف بسیاری را می توان انگیزه ی طرح ریزی و طراحی ساختمان های سبز دانست. شاید شناخته شده ترین هدف، جلوگیری از تنزل کیفیت محیط زیست باشد 

•     جلوگیری از گرم شدن زمین از طریق صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، و تثبیت کربن از طریق فرایندهای زیست‌شناختی، مانند جنگل‌کاری و احیای تالاب‌ها 
•     به حداقل رساندن آثار زیست‌محیطی ناشی از استخراج زغال‌سنگ، گاز طبیعی، و نفت، شامل تشکیل لکه‌های نفتی در دریاها؛ تراشیدن کوه‌ها برای استخراج زغال‌سنگ از معادن سطحی و آلایندگی‌های مرتبط با تزریق مایعات به چاه‌های نفت برای استخراج گاز طبیعی . 
•     کاهش آلودگی هوا، آب، و خاک. . 
•     حفاظت از منابع آب پاکیزه 
•      کاهش آلودگی نوری که می‌تواند اکوسیستم‌های شبانه را تخریب کند.
•      حفاظت از زیستگاه‌های طبیعی و تنوع زیست‌شناختی، با دل‌مشغولی خاص برای گونه‌های درخطر و در معرض انقراض 
•      جلوگیری از تبدیل کاربری غیرضروری و برگشت‌ناپذیر زمین های کشاورزی . حفاظت از خاک سطحی و کاهش تأثیر. و کاهش استفاده از زمین چاله‌ها برای دفن زباله. 
•      کاهش خطر آلودگی هسته‌ای

مدلسازی انرژی

یکی از پایه‌های کیفیت در طراحی ساختمان سبز مدل‌سازی انرژی است. مدل انرژی به مالک ساختمان و طراحان حرفه‌ای کمک می‌کند تا در مورد انرژی تصمیم‌های صحیح بگیرند. 
از مدل‌های انرژی ساختمان برای مقاصد مختلف، شامل ارزیابی‌های اصلاحات، تطبیق با آیین‌نامه‌های انرژی، تطبیق اختیاری با استانداردها، پیش‌بینی صورت‌حساب انرژی و هزینه‌ی بهره‌برداری، مستندسازی مشوق‌های مالیاتی، و تطبیق با برنامه‌های تشویقی منطقه‌ای یا شرکتی استفاده می‌شود.
 این مدل‌ها می‌توانند مینای طراحی سیستم گرمایش و سرمایش نیز باشند، کاربردهای پیشرفته‌ی این مدل‌ها شامل اصلاح و بهینه‌سازی ترتیب کنترل دستگاه‌های گرمایش، سرمایش و روشنایی است. 

رمز موفقیت در شبیه‌سازی انرژی ساختمان این است که مدل‌سازی قبل از تصمیم‌گیری انجام شود. اگر شبیه‌سازی انرژی پس از تصمیم‌گیری درباره‌ی شکل ساختمان انجام شود، تأثیری در انتخاب شکل ساختمان نخواهد داشت. اگر شبیه‌سازی انرژی بعد از تکمیل نقشه‌های تصویر قائم انجام شود، تأثیری در تعیین نسبت پنجره به دیوار نخواهد داشت. اگر شبیه‌سازی بعد از انتخاب سیستم گرمایش و سرمایش انجام شود، بر بازده این سیستم تأثیری نخواهد داشت.

باوجود این‌که فکر ساخت یک مدل برای همه‌ی مقاصد وسوسه‌انگیز است، برای مقاصد مختلف از مدل‌سازی، ممکن است ایجاد مدل‌های متفاوت ضرورت داشته باشد. برای پیروی از آیین‌نامه‌های انرژی باید مدل انرژی ساختمان نهایی و دستگاه‌های انرژی را تهیه کرد. طبق تعریف، این نقطه‌ی مقابل مدل لازم برای ارزیابی و انتخاب اصلاحات است، که بهتر است قبل از نهایی شدن تصمیمات و هنگامی‌که هنوز همه‌ی گزینه‌ها مطرح است. تهیه شود. ترتیب کارآمد مدل‌سازی انرژی شامل مراحل زیر است:
مدل‌سازی ساده‌شده برای بررسی شکل ساختمان، 
ارتفاع سقف‌ها، نسبت پنجره به دیوار، و طرح اولیه‌ی سیستم گرمایش و سرمایش، یا دست‌کم انتخاب سوخت. تلاش لازم برای ایجاد این مدل ۲ تا ۴ ساعت است.
مدل‌سازی ساعتی کل ساختمان
 این نوع مدل‌سازی را مدل‌سازی ساعتی می‌نامند زیرا مصرف انرژی ساختمان طی یک سال را، با بررسی پاسخ آن به تغییر دمای بیرون و زاویه‌ی خورشید در هر ساعت از سال شبیه‌سازی می‌کند.

از مدل‌سازی ساعتی برای ارزیابی اصلاحات گوناگون – طرح عایق‌کاری منطقه بندی گرمایی شامل کاهش پل‌زنی گرمابی، استفاده از فضاهای فاقد گرمایش، طراحی کارآمد سیستم روشنایی، ارزیابی تجهیزات گرمایش و سرمایش و دستگاه‌های توزیع، طراحی سیستم آب گرم خانگی، انتخاب کنترل‌گرهای و طراحی سیستم تهویه استفاده می‌شود.

تلاش لازم برای تهیه این مدل معمولاً ۴۰ تا ۸۰ ساعت است، اگرچه در مورد ساختمان‌های کوچک‌تر، مثل خانه‌ها ممکن است کمتر باشد و در مورد ساختمان‌های پیچیده بیشتر شود.' مدل‌سازی تطبیقی در اینجا همان مدل ساعتی کل ساختمان، بر اساس اصلاحات انتخابی نهایی و پیکربندی ساختمان به‌منظور تطبیق با آیین‌نامه‌ها، تطبیق با استانداردها، پیش‌بینی صورت‌حساب خدمات شهری، و تهیه‌ی اسنادی برای برخورداری از مشوق‌های منطقه‌ای و شرکتی، اصلاح می‌شود. تلاش لازم برای تهیه‌ی این مدل، بسته به نوع ساختمان و نیازهای هر برنامه، تغییر می‌کند. ممکن است صرفاً مستلزم اصلاح جزئی مدل ساعتی ساختمان باشد، یا اصلاح بیشتر و اجرای مجدد مدل را ایجاب کند.

مدل‌های انرژی و صفحه‌های گسترده‌ی ویژه برای دستگاه‌ها و رویکردهای پیشرفته، از قبیل دستگاه‌های فوتوولتاییک خورشیدی، استفاده از نور طبیعی، و تولید هم‌زمان برق و گرما (CHIP) در دسترس است.

منبع:

کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان

مطالب مرتبط

ساختمان سبز چیست؟

چه قدر با شبکه برق هوشمند آشنا هستیم؟

شهر هوشمند شهروند هوشمند می خواهد