ارزیابی حساسیت متغیرهای معماری ساختمان‌های بلندمرتبه در عملکرد حرارتی و مصرف انرژی در اقلیم‌های گوناگون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی گروه معماری. بخش انرژی و ساختمان،استادیار، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، رشته معماری و انرژی، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

3 عضو هیات علمی گروه معماری، دانشیار،گروه فن ساختمان، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی

10.29252/ahdc.2021.14249.1370

چکیده

رشد سریع جمعیت منجر به افزایش نیاز به ساخت ساختمان­های جدید می­شود. با توجه به محدودیت زمین­های شهری، ناگزیر ساختمان­های بلند توسعه پیدا خواهندکرد. متغیرهای زیادی از جمله مشخصات معماری ساختمان بر میزان نیاز انرژی ساختمان و تامین آسایش حرارتی کاربران تاثیر گذارند. در این پژوهش بهینه­سازی متغیرهای معماری به منظور تامین حداقل مصرف انرژی و حداکثر آسایش حرارتی با دو روش تحلیل پارامتریک و الگوریتم ژنتیک در سه اقلیم تهران، بندرعباس و تبریز بررسی شده است. همچنین حساسیت نتایح به­دست آمده نسبت به تراکم بافت شهری ارزیابی شده است. نتایج نشان داده­اند که در روش پارامتریک ساختمانی با فرم  مستطیل در  جهت گیری جنوبی با 40% سطح پنجره در دو شهر تهران و تبریز مناسب است. از طرف دیگر تنها در شهر بندرعباس تراکم بافت شهری زیاد در هر دو بخش انرژی وآسایش مناسب است و در دو شهر تهران و تبریز تراکم بافت شهری کم به عنوان الگوی شهری برگزیده انتخاب می­شود. متغیرهای معماری: درصد پنجره، ساختار پنجره، فرم ساختمان به ترتیب با 4/15، 9/9 و 8/8 (درصد)  بیشترین میزان حساسیت را با استفاده از روش پارامتریک در بخش انرژی نمایش داده­اند. این در حالی­ست که در بخش بهینه­سازی مصرف انرژی، شهرهای تهران، بندرعباس و تبریز به ترتیب با میزان 16، 6 و 23 (درصد) حساسیت در متغیرهای معماری در روش  الگوریتم ژنتیک را نشان می­دهند. با بررسی هر دو  روش بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک نسبت به پارامتریک در بخش ارزیابی مصرف انرژی و عملکرد حرارتی دارای  شاخص حساسیت بالاتر به میزان 9.4 و 23.3 درصد به ترتیب است. از طرف دیگر روش پارامتریک با ایجاد روندی مرحله به مرحله، نتایج تصمیمات طراح را در گام­های نخستین از وضعیت حرارتی و مصرف انرژی  به واسطه­ی  تغییر در هر یک از متغیر های معماری ساختمان  آشکار می­سازد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating the sensitivity of architectural parameters for thermal performance and energy consumption of high-rise buildings in different climates

نویسندگان [English]

  • Zahra sadat Zomorodian 1
  • Hani Hadadzadegan 2
  • Mohammad Tahsildoost 3
1 Assistant professor, Department of Building Science, Faculty of Architecture and Urban Design, Shahid Beheshti University
2 Master of science, Architecture and Energy, Faculty of Architecture and Urban Design, Shahid Beheshti University
3 dAssociate professor Department of Building Science, Faculty of Architecture and Urban Design, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

Rapid population growth and lack of enough urban land increase the need for high-rise buildings. Due to high energy consumption of highrise buildings establishing energy saving measures is crucial. This paper aims to explore multiple factors that influence energy demand and thermal comfort in high-rise buildings. In this regard the impact of architectural parameters including building form, orientation, and window wall ratio on highrise building’s energy demand and thermal comfort is investigated in three different climate context(Tehran, Bandar Abbas, and Tabriz) by parametric analysis and optimization methods. Moreover the impact of urban density on results are assessed. The results show that the rectangular form with a south orientation with a 40% window to wall ratio in both Tehran and Tabriz is acceptable in the parametric method. On the other hand, in Bandar Abbas, high urban density is ideal in both the energy and comfort sectors, while Tehran and Tabriz need a low urban density context. Architectural parameters including window to wall ratio(WWR), window characteristic, building form, with 15.4%, 9.9%, and 8.8% respectively, showed the highest sensitivity by the parametric method in the energy demand assessments. However, the sensitivity index of architectural parameters on energy demand in Tehran, Bandar Abbas, and Tabriz are 16%, 6%, and 23%, respectively, based on the genetic algorithm. Based on results a higher sensitivity index of the genetic algorithm over the parametric approach is established with 9.4% and 23.3%, respectively, in the energy demand and thermal performance. On the other hand, the parametric method can establish a step-by-step process for the designer to evaluate each architectural variable's impact on thermal comfort and energy demand in the first stages of building design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • parametric design
  • Genetic Algorithm
  • Thermal Comfort
  • energy consumption
  • Sensitivity Index