فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

اهداف و پیشینه: پیش‌بینی می‌شود که با افزایش چشمگیر مصرف انرژی در بخش ساختمان‌ها تا سال 2040، بهینه‌سازی مصرف انرژی در این بخشْ یکی از اهداف اصلی در زمینۀ توسعۀ پایدار گردد. در این زمینه، طراحی سیستم‌های سایه‌بان، که ابزاری است برای کنترل تابش خورشیدی و کاهش بارهای سرمایشی و گرمایشی، نقشی حیاتی در ارتقای کارایی انرژی دارد. هدف اصلی در این مطالعه، شناسایی استراتژی‌های کنترلی بهینۀ سایه‌بان‌ها با در نظر گرفتن عوامل مختلف مانند موقعیت سایه‌بان، جهت‌گیری ساختمان، و شرایط اقلیمی است. در این تحقیق، با بهره‌گیری از نرم‌افزارهای انرژی پلاس و جی‌پلاس، سناریوهای مختلف طراحی سایه‌بان به‌صورت پارامتریک در چهار شهر با اقلیم‌های متفاوت (بندرعباس، یزد، ساری، و تبریز) مدل‌سازی و بهینه‌سازی شده‌اند. هدف نهایی در این پژوهش، یافتن سناریویی برای کاهش مصرف انرژی و ارتقای آسایش حرارتی و بصری کاربران است و تمرکز اصلی بر ارزیابی تأثیر انتخاب استراتژی کنترلی مناسب سایه‌بان‌ها در دستیابی به اهداف است.مواد و روش‌ها: در این تحقیق از مدل استاندارد اتاق مسکونی مشابه نمونۀ 600 مطابق با استاندارد ANSI/ASHRAE 140-2017 استفاده شده است. در این مطالعه، 19 سناریوی مختلف برای کنترل سایه‌بان‌ها بررسی گردیده که ترکیبی از موقعیت سایه‌بان (داخلی و خارجی)، جهت‌گیری ساختمان، استراتژی‌های کنترلی سایه‌بان، نقاط تنظیم، و شرایط اقلیمی هستند. متغیرهای خروجی شامل بار سرمایشی، بار گرمایشی، بار الکتریکی روشنایی، مصرف کل انرژی، و ساعات نارضایتی حرارتی و بصری ساکنان می‌شوند. مدل‌سازی انرژی با استفاده از نرم‌افزار انرژی پلاس انجام شده و برای تحلیل و بهینه‌سازی طراحی، از ابزار جی‌پلاس استفاده شده است. برای پیش‌بینی مصرف انرژی ساختمان و ارزیابی تأثیر متغیرهای مختلف، مدل یادگیری ماشین جنگل تصادفی به کار رفته است و برای تفسیر نتایج و تعیین میزان اهمیت هر ویژگی در پیش‌بینی‌های مدل، از الگوریتم SHAP استفاده شده است.نتایج و جمع‌بندی: بنابر نتایج این تحقیق، استفاده از استراتژی‌های کنترلی بهینه برای سایه‌بان‌ها می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی مصرف انرژی را کاهش دهد. در تابستان، کاهش مصرف انرژی در شهرهای بندرعباس، یزد، ساری، و تبریز به‌ترتیب 18٫8، 35٫2، 37٫8، و 45٫5٪ بود و در زمستان نیز کاهش مصرف انرژی به‌ترتیب 4٫3، 0٫8، 2٫7، و 1٫5٪ ثبت شد. همچنین، طراحی بهینۀ سایه‌بان‌ها باعث کاهش قابل‌توجه نارضایتی حرارتی و بصری ساکنان می‌گردد؛ به‌طور نمونه، در تابستان زمان مطالعه، نارضایتی حرارتی در تبریز تا 64٫2٪ و نارضایتی بصری در همۀ شهرها تا 100٪ کاهش داشت. طبق این یافته‌ها، انتخاب استراتژی کنترلی مناسب و آستانه‌های فعال‌سازی مؤثر می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد و آسایش حرارتی و بصری ساکنان را بهبود بخشد. در تابستان، سایه‌بان‌های خارجی با کنترل دمای بیرون در بندرعباس و سایه‌بان‌های خارجی با کنترل دمای داخل در یزد و تبریز بهترین گزینه‌ها از نظر کاهش مصرف انرژی و افزایش آسایش ساکنان شناخته شدند. در زمستان نیز بهترین سناریوها شامل کنترل‌کننده‌های مبتنی بر دمای بیرون با تنظیم‌کنندگی متناسب برای هر اقلیم بودند، نتایج این تحقیق نشان‌دهندۀ اهمیت انتخاب استراتژی کنترلی متناسب با شرایط اقلیمی و نیازهای خاص هر منطقه است که می‌تواند در طراحی پایداری و بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی استفاده شود.