قسمت اول

روش تحلیل در برنامه ها

منظور از محاسبات انرژی، تخمین مصرف سالیانه انرژی ساختمان است. چندین مدل و روش برای تخمین میزان انرژی مصرفی سالیانه ساختمان ارائه شده که می توان آنها را به ۳ دسته تقسم بندی کردن

• استفاده از روشهای پایدار از نظر انتقال حرارت
• روشهای نیمه پایدار از نظر اعمال تغییرات حرارتیروزانه و فصلی
•  روشهای ناپایدار با در نظر گرفتن شرایط متغیر

داخل ساختمان و خارج از آن در حالتی که شرایط حالت پایدار فرض شده، هیچ تغییری در مقدار حرارت انتقالی جدارهای ساختمان با زمان (مثلا در طول روز با ماهیانه) وجود ندارد. این روشها را نمی توان برای حالتی که شرایط داخل یا خارج به شدت با زمان متغیر هستند به کار برد.

انواع برنامه ها

برنامه های کامپیوتری ارائه شده برای شبیه سازی انرژی به طور کلی بر دو نوع است: برنامه های با کدهای باز؛

فضای داخل اتاق و محيط، تعادل حرارتی برقرار میشود.

برنامه های اختصاصی

برنامه های منبع باز به برنامه هایی گفته می شود که می توان با ایجاد تغییراتی در داده های ورودی، آنها را برای انواع مختلف ساختمان ها با جدارهای مختلف و اقلیم های متفاوت به کار برد. بیشتر برنامه های شناخته شده از نوع باز هستند. مانند:

Blast – Doe2-Transys, Energy Plus

دراین برنامه ها محل ساختمان، ترکیبات جدارهای ساختمان، داده های اقلیمی و سیستم های حرارتی و تهویه و غیره باید به عنوان ورودی به برنامه داده شود تا محاسبات انرژی انجام شود. البته اگر هزینه های مصرف انرژی نیز در ساختمان خواسته شود باید داده های اقتصادی و مدت زمان استفاده از ساختمان به برنامه داده شود.

برنامه های اختصاصی برنامه هایی هستند که برای شرایط با نواحی خاصی طراحی شده اند و برای استفاده از آنها باید اصل برنامه تغییر داده شود؛ مانند Alf که برای کانادا طراحی شده است

برنامه های کامپیوتری تنوع بسیاری دارند. بعضی از برنامه های موجود مانند ,

Besta , Blast , Bunip Doe2 , Esp – r , Tmsys

می توانند مدل ساختمانی را به صورت جزئی و کامل تحلیل کنند، اما استفاده از آنها به داده های ورودی زیاد نیاز دارد. در برنامه های مانند 700Hap , Carrier , Trace محاسبات اقتصادی بیشتر مورد توجه قرار گرفته و از آنها بیشتر در تحلیل ساختمانهای تجاری استفاده می شود.

در برنامه های معرفی شده بالا، انرژی به صورت ساعتی محاسبه می شود، اما به طور نمونه Energy Plus این محاسبات را در زمان های کمتر از یک ساعت (هردقیقه) محاسبه می نماید .

نرم افزار دیزاین بیلدر

نرم افزار دیزاین بیلدر، نرم افزارتخصصی شبیه سازی انرژی، از پرکاربرد ترین، به روزترین و دقیق ترین نرم افزار های موجود در زمینه انرژی در تمامی دنیا می باشد که امروزه در سطح وسیع در دانشگاه ها و کمپانی های کشور های توسعه یافته استفاده می گردد. از خصوصیات مهم این نرم افزار، استفاده از موتور مدلسازیEnergyPlus  است که توسط دپارتمان انرژی آمریکا توسعه یافته و به عنوان یکی از معتبرترین نرم‌افزارهای مدلسازی انرژی می باشد.

در نرم افزار دیزاین بیلدر، می توان ساختمان را از جنبه های مختلفی مثل فیزیک ساختمان، معماری، مصالح، پوسته، سیستم های سرمایشی و گرمایشی، سیستم روشنایی، تهویه طبیعی و مکانیکی و سایر جوانب مدلسازی کرد. همچنین امکان مدلسازی بار گرمایشی و سرمایشی ساختمان، مصارف مختلف انرژی از قبیل انرژی گرمایشی، سرمایشی،روشنایی، لوازم خانگی، آب گرم مصرفی و غیره به صورت دینامیک در این نرم افزار وجود دارد. از دیگر قابلیت های نرم افزار دیزاین بیلدر می توان به محاسبه میزان روشنایی روز، مدل سازی CFD، مدل سازی سیستم انرژی های نو، محاسبه آسایش حرارتی در فضاهای داخلی ساختمان، میزان اتلاف و دریافت انرژی از عناصر مختلف ساختمانی و نیز تحلیل اقتصادی پروژه های انرژی اشاره کرد.

ترسیم در نرم افزار دیزاین بیلدر به دلیل گرافیکی بودن محیط آن بسیار آسان بوده و همچنین می توان نقشه های دو بعدی را از سایر برنامه ها مانند اتوکد و یا رویت به این برنامه وارد نمود. در این نرم افزار با وارد کردن فایل اقلیمی شهر مورد نظر و یا هر نقطه ای از ایران می توان ساختمان را در شرایط اقلیمی واقعی شبیه سازی کرد تا مشخص گردد ساختمان مورد نظر در واقعیت چگونه عمل می کند.

در این نرم افزار امکان استخراج نتایج مدلسازی‌ برای کل سال، ماه‌های مختلف و نیز بصورت روزانه و ساعتی وجود دارد. همچنین نتایج همه مدلسازی‌ها برای کل ساختمان، یک طبقه خاص و یا تک فضاهای ساختمان قابل استخراج است. از قابلیت‌های خاص این نرم‌افزار امکان استخراج نتایج مدلسازی بصورت دیاگرام و یا فایل‌های اکسل بوده که می‌تواند برای تجزیه و تحلیل‌های بعدی استفاده گردد. همچنین امکان استخراج حجم ساختمان به صورت رندرگرفته شده وجود دارد.

زون بندی فضا ها در محیط نرم افزار دیزاین بیلدر

به طور کلی در نرم افزار مدلسازی دیزاین بیلدر:

• می توان مدل ساختمان مورد نظر را با شرایط اقلیمی ساعتی واقعی شبیه سازی کرد تا مشخص گردد که ساختمان مورد نظر در شرایط واقعی چگونه عمل می کند.
• می توان اثرات عناصر طراحی را بر روی پارامترهای کلیدی از جمله مصرف انرژی سالیانه، ساعت های بسیار گرم و میزان تولید دی اکسید کربن بررسی نمود.
• نتایج شبیه سازی در نمودارهای متفاوت در فواصل زمانی سالانه، ماهانه، روزانه، ساعتی و زیر ساعتی نمایش داده می شود.
• مصرف انرژی بر حسب نوع سوخت و مصرف کل انرژی ساختمان قابل استخراج است.
• مقدار هوای ورودی، میانگین تابش جذب شده توسط پنجره ها و سطوح شفاف ساختمان، دما و رطوبت نسبی داخل ساختمان در زمان های مختلف محاسبه می شود.
• اطلاعات خروجی مربوط به آسایش حرارتی شامل منحنی های توزیع گرما بر اساس معیار آسایش محاسبه می گردد.
• انواع معیار آسایش حرارتی شامل موارد زیر برای فضاهای مختلف ساختمان محاسبه و استخراج می گردد:

ASHRAE 55 (unmet loads), Fanger PMV, Pierce PMV ET, Pierce PMV SET, Pierce Discomfort Index (DISC), Pierce Thermal Sens. Index (TSENS), Kansas Uni TSV

• اطلاعات اقلیمی مکان، انتقال حرارت از طریق عناصر ساختمان از جمله دیوارها، سقف ها، کف های مرتبط با خاک و مرتبط با هوا، نفوذ هوا، تهویه، بارهای گرمایشی و سرمایشی، میزان تولید دی اکسید کربن (CO2) و غیره محاسبه می گردد.

مدلسازی نور روز در محیط نرم افزار دیزاین بیلدر

دیزاین بیلدر ابزاری مناسب برای:

• انجام پایان‌نامه‌های کارشناسی‌ارشد و دکتری در زمینه ساختمان و انرژی
• انجام پروژه‌های پژوهشی در زمینه ساختمان و انرژی
• ارزیابی ساختمان‌ها و سیستم‌های تاسیساتی آنها از نقطه نظر انرژی
• بهینه کردن معماری، مصالح و سیستم‌های تاسیساتی ساختمان‌ها

خصوصیات عمومی نرم افزار دیزاین بیلدر

• دقت مدلسازی بسیار بالا (موتور مدلسازی حرارتی انرژی پلاس)
• پوشش همه نیازهای مدلسازی مرتبط با انرژی
• نیاز به ساخت تنها یک مدل از ساختمان برای انجام همه مدلسازی‌ها
• محیط گرافیکی و ساده برای یادگیری
• امکان استخراج نتایج مدل‌سازی بصورت سالانه، ماهانه، روزانه و ساعتی
• امکان استخراج نتایج مدل‌سازی بصورت دیاگرام، فایل اکسل و غیره
• امکان استخراج نتایج مدل‌سازی برای مجموعه ای از ساختمان‌ها، یک ساختمان، یک طبقه و یا یک زون

قابلیت های نرم افزار دیزاین بیلدر

• مدلسازی ساختمان از جنبه‌های مختلف
• مصالح مختلف ساختمانی
• معماری ساختمان
• سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی
• سیستم‌های روشنایی مصنوعی
• تهویه طبیعی و مکانیکی
• محاسبه مصارف مختلف انرژی ساختمان
• انرژی گرمایشی
• انرژی سرمایشی
• انرژی روشنایی
• آب گرم مصرفی و غیره
• محاسبه بارهای حرارتی و برودتی ساختمان
• مدلسازی روشنایی روز
• مدلسازی CFD برای محیط‌های داخلی و خارجی ساختمان
• مدلسازی سیستم‌های انرژی‌های نو (توربین بادی، سلول‌های فتوولتائیک، پنل‌های گرمایی خورشیدی)
• ارزیابی اقتصادی ساختمان (هزینه طول عمر ساختمان)
• محاسبه دی اکسید کربن (CO2) تولیدی ساختمان
• مدلسازی شرایط آسایش حرارتی در فضاهای داخلی
• محاسبه میزان اتلاف و دریافت انرژی از عناصر مختلف ساختمانی