بهینه‌سازی انرژی یک ساختمان آموزشی در تهران با پیکربندی‌های مختلف پنجره، پرده، سیستم روشنایی و دمای تنظیم همراه با تحلیل اقتصادی

نویسندگان

1 استادیار، گروه حرارت، سیالات و تاسیسات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

2 کارشناسی مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران.

doi
10.22061/jsaud.2023.9529.2118
چکیده

در این مطالعه، بهینه‌سازی مصرف انرژی ساختمان دانشکده مکانیک دانشگاه شهید رجایی با استفاده از مدلسازی در نرم‌افزار دیزاین‌بیلدر انجام شده‌است. اعتبارسنجی حل، یک بار از طریق نرم‌افزار انسیس فلوئنت و یک بار به صورت تجربی انجام شده‌است. مدلسازی در دیزاین بیلدر بر اساس محاسبه بار سرمایی و گرمایی و در فلوئنت به صورت سه‌بعدی بر اساس حل معادلات پیوستگی، تکانه و انرژی با تقریب بوزینسک انجام شده‌است. با تلفیق پیکربندی‌های مختلف پرده، پنجره، تجهیزات روشنایی و دماهای تنظیم سرمایش و گرمایش، 85 جایگشت مختلف تشکیل می‌شود. برای همه این حالت‌ها محاسبات بار سرمایی و گرمایی انجام شده و از بین آنها 10 حالت برتر معرفی و رتبه بندی شده‌اند. کاربران ساختمان می-توانند با توجه به محدودیت‌های چهارگانه اقتصادی، کاربری، زیستی و سلیقه‌ای به ترتیب رتبه‌ها را بررسی کرده و یکی از این حالت‌ها را انتخاب کنند. نتایج نشان می‌دهد بهینه‌ترین حالت زمانی است که پنجره دوجداره بدون سایه‌بان، پرده با نوار بازتابی بالا و سیستم روشنایی لامپ فلورسنت تری فسفر با فرکانس بالا و دمای تنظیم گرمایش 20 و دمای سرمایش 28 درجه سلسیوس باشد. با اعمال شرایط بهینه، در طول یک سال به میزان 86/43 درصد در مصرف گاز و 65/11 درصد در مصرف برق صرفه‌جویی می‌شود. این امر موجب کاهش هزینه‌ی برق مصرفی ساختمان به میزان 56/10 درصد معادل 15 میلیون و 200 هزار ریال سالانه می‌باشد. همچنین با اعمال شرایط بهینه، میزان کربن‌دی‌اکسید تولیدی ساختمان 83/11 درصد به صورت سالانه کاهش می‌یابد.