تحلیل تاثیر انواع دیوارها و موقعیت قرارگیری ساختمان در انرژی مصرفی و طراحی آبگرمکن خورشیدی: مطالعه موردی شهر اندیشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی سیستم های انرژی، گروه انرژی های نو و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشجوی مقطع کارشناسی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشیار گروه انرژی های نو و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.52547/jrenew.10.2.25

چکیده

انرژی عامل اصلی رشد اقتصادی کشورها و مورد نیاز تمامی نسل‌‌ها است. در سال‌‌های اخیر از جمله چالش‌‌های مهم، تأمین انرژی بوده که عمده‌‌ترین دلیل‌‌ آن، واﺑﺴﺘﮕﯽ ﺷﺪﯾﺪ به منبع‌‌های محدود سوخت‌‌های ﻓﺴﯿﻠﯽ است. به نظر می‌رسد که راهکار پایان‌‌دادن به این مشکل، بهینه‌‌سازی مصرف انرژی و استفاده از انرژی‏های تجدیدپذیر است. در این مقاله با درنظر گرفتن شرایط محیطی و جهت‌‌های جغرافیایی، یک ساختمان آموزشی ـ فرهنگی که اطلاعات آن در دسترس بود به صورت رندم در شهر جدید اندیشه انتخاب و با استفاده از نرم‌‌افزار تهویه مطبوع کریر بررسی شده و بارهای حرارتی و برودتی آن برای دو ترکیب مختلف دیوارهای خارجی (گزینه اول ترکیب پیشنهادی و گزینه دوم ترکیب رایج در ساختمان‌‌ها) محاسبه شده‌‌است. پس از انتخاب حالت بهینه از لحاظ مصرف انرژی، ساختمان در جهت‌‌های 45 درجه در راستای عقربه‌‌های ساعت چرخانده شده‌‌است که با بررسی 8 جهت مختلف، کمترین و بیشترین بار گرمایشی مورد نیاز به ترتیب برابر 8/124502و 3/129579کیلوکالری بر ساعت و کمترین و بیشترین بار سرمایشی آن به ترتیب برابر53/53 و 44/55 تن تبرید بوده‌‌است. در گام دوم با توجه به میانگین تابش روزانه 2/5 کیلووات-ساعت در شهر جدید اندیشه و به جهت استفاده از انرژی‌‌های تجدیدپذیر، تامین آب گرم مصرفی پروژه با استفاده از انرژی خورشیدی مدنظر قرارگرفت که منجر به صرفه‌‌جویی 16/18945 مترمکعب گاز طبیعی در سال خواهد شد. بررسی اقتصادی این موضوع نشان‌‌می‌دهد که بازگشت سرمایه استفاده از آبگرمکن خورشیدی 26/11 سال بوده که با وضعیت اقتصادی فعلی مقرون به صرفه نیست.

کلیدواژه‌ها


[1]   T. Abergel, B. Dean, and J. Dulac, Towards a zero-emission, efficient, and resilient buildings and construction sector: Global Status Report 2017, UN Environment and International Energy Agency: Paris, France, Vol. 22, 2017.
[2]  M. Alberti and P. Waddell, An integrated urban development and ecological simulation model, Integrated Assessment, Vol. 1, No. 3, pp. 215-227, 2000.
[3]   Y. Chen, T. Hong, and M. A. Piette, Automatic generation and simulation of urban building energy models based on city datasets for city-scale building retrofit analysis, Applied Energy, Vol. 205, pp. 323-335, 2017.
[4]   Q. Chen, R.-H. Fu, and Y.-C. Xu, Electrical circuit analogy for heat transfer analysis and optimization in heat exchanger networks, Applied Energy, Vol. 139, pp. 81-92, 2015.
[5]   R. Cowart, Unlocking the promise of the Energy Union:efficiency first is key, The Regulatory Assistance Project, Montpelier, VT, 2014.
[6]   J. Rosenow, E. Bayer, Q. Genard, M. Toporek, and B. Rososińska, Efficiency First: From principle to practice. Real world examples from across Europe, Energy Union Choices, 2016.
[7]   Y. Wang, Z. Ni, S. Chen, and B. Xia, Microclimate regulation and energy saving potential from different urban green infrastructures in a subtropical city, Journal of cleaner production, Vol. 226, pp. 913-927, 2019.
[8]   W. Wu, Economic analysis of energy consumption based on thermoeconomic cost analysis model, International Journal of Heat and Technology, Vol. 37, No. 2, pp. 620-624, 2019.
[9]   E. Rodrigues, M. S. Fernandes, A. R. Gaspar, Á. Gomes, and J. J. Costa, Thermal transmittance effect on energy consumption of Mediterranean buildings with different thermal mass, Applied Energy, Vol. 252, p. 113437, 2019.
[10] S. Chidiac, E. Catania, E. Morofsky, and S. Foo, Effectiveness of single and multiple energy retrofit measures on the energy consumption of office buildings, Energy, Vol. 36, No. 8, pp. 5037-5052, 2011.
[11] D. Williams, Sun Fact Sheet. NASA Goddard Space Flight Center, ed, 2013.
[12] M. K. Panjwani and G. B. Narejo, Effect of humidity on the efficiency of solar cell (photoVoltaic), International Journal of Engineering Research and General Science, Vol. 2, No. 4, pp. 499-503, 2014.
 [13]H. K. Yousefi, A. Ranjbaran, p. Katoli, A review of spatial criteria for the construction of solar power plants in Iran, Scientific-Extensive Journal of Surveying Engineering and Spatial Information, Vol. 8, 2018.
[14] F. K. N. Atabi, A. Musazadeh Namini, A, Technical, economic and environmental analysis of the use of solar water heaters in residential buildings., Iranian Journal of Energy, Vol. 14, No. 4, 2012.
[15] C. Micono and G. Zanzottera, Energy Modeling for NZEBs: a case-study, Energy Procedia, Vol. 78, pp. 2034-2039, 2015.
[16] C. Dotzler, S. Botzler, D. Kierdorf, and W. Lang, Methods for optimising energy efficiency and renovation processes of complex public properties, Energy and Buildings, Vol. 164, pp. 254-265, 2018.
[17] X. Oregi, P. Hernandez, and R. Hernandez, Analysis of life-cycle boundaries for environmental and economic assessment of building energy refurbishment projects, Energy and Buildings, Vol. 136, pp. 12-25, 2017.
[18] L. F. Cabeza, L. Rincón, V. Vilariño, G. Pérez, and A. Castell, Life cycle assessment (LCA) and life cycle energy analysis (LCEA) of buildings and the building sector: A review, Renewable and sustainable energy reviews, Vol. 29, pp. 394-416, 2014.
[19] T. Ramesh, R. Prakash, and K. Shukla, Life cycle energy analysis of buildings: An overview, Energy and buildings, Vol. 42, No. 10, pp. 1592-1600, 2010.
[20] B. van der Ree et al., SolTherm Europe-Campaign Guidelines, Online unter: http://www. solarthermalworld. org/node/1330, Abrufdatum, Vol. 2, p. 2010, 2003.
[21] H. M. Abd-ur-Rehman and F. A. Al-Sulaiman, Techno-economic evaluation of different types of solar collectors for water heating application in domestic sector of Saudi Arabia, in 2014 5th International Renewable Energy Congress (IREC), 2014: IEEE, pp. 1-6.
[22] R. Zahedi, S. Gitifar, and A. Aslani, "Modeling and Analysis of Building Cooling Energy Supply System Using Variable Solar Refrigerant Flow System," Journal of sustainable Energy Systems, vol. 1, no. 1, pp. 51-70, 2021.
[23] A. Charles, W. Maref, and C. M. Ouellet-Plamondon, Case study of the upgrade of an existing office building for low energy consumption and low carbon emissions, Energy and Buildings, Vol. 183, pp. 151-160, 2019.