بهينه‌سازي فضاهاي نيمه باز خانه‌هاي آپارتماني جهت تبديل به گلخانه خورشيدي با استفاده از الگوريتم ذوب فلزات

Optimization of semi-open spaces of apartment houses to become a sunspace using simulated annealing algorithm

بهبود آسايش حرارتي، از جمله مسائل مهمي است كه در ساختمان­هاي امروزي مورد تأكيد است. با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژي، تلاش براي صرفه‌جويي در ساختمان­هاي كشور يك ضرورت انكار­ناپذير است. از طرفي استفاده بهينه از انرژي رايگان خورشيدي، محيطي مطلوب را براي ساكنين ساختمان فراهم مي­آورد و از سوي ديگر، سبب كاهش ميزان انرژي مصرفي ساختمان در فصول سرد سال خواهد شد. از آنجا كه روند كلي ساخت و ساز­هاي مسكوني در كشور به­سمت توسعه واحدهاي آپارتماني سوق پيدا كرده­است؛ استفاده از راهكارهاي اقليمي كه بتواند در چنين بناهايي به عنوان واقعيت موجود شهرسازي كشور مورد استفاده قرار گيرد، نياز مهمي است كه كمتر مورد توجه قرار گرفته­است. استفاده از فضاهاي نيمه باز همچون بالكن، مهتابي و ايوان تحت عنوان «فضاي نيمه باز» در واحدهاي آپارتماني مورد تأكيد مقررات ملي ساختمان ايران است و در اكثر ساختمان­هاي امروزي وجود دارد. درصورت طراحي هوشمندانه، اين دسته از فضاها قابليت تبديل به يك گلخانه خورشيدي به عنوان يك سامانه ايستا براي جذب و بهره­برداري از انرژي خورشيدي را فراهم مي­كنند. هدف از اين پژوهش، استفاده از هوش مصنوعي و بهينه­سازي الگوريتمي به منظور يافتن ابعاد، فرم مشخصات فني بهينه فضاهاي نيمه باز آپارتماني در اقليم گرم و خشك، در جهت تبديل آن­ها به يك گلخانه خورشيدي براي استفاده در مواقع سرد سال است. روش تحقيق در اين پژوهش شبيه­سازي و استدلال منطقي است. از­اين­رو با به خدمت گرفتن روش شبيه­سازي فضايي مسكوني در شهر شيراز، پارامترهاي فضاي نيمه­باز ساختمان (ابعاد فضاي نيمه‌باز، ابعاد پنجره متصل به فضاي داخل، نوع فضاي نيمه باز، جنس شيشه و تهويه) به منظور ايجاد قابليت تبديل به گلخانه خورشيدي مورد بررسي قرار گرفت و شرايط بهينه هريك از اين پارامترها براي شهر شيراز تعيين شد. نتايج حاكي از آن است كه چنين فضايي در حالت بهينه مي­تواند تا 54 درصد از مصرف انرژي گرمايشي ساختمان را كاهش دهد. در اين ميان بهترين پاسخ را فضاي نيمه باز مهتابي با استفاده از پوشش شيشه دوجداره، از خود نشان داد.

Improving thermal comfort in buildings is one of the important issues that is emphasized in today's buildings. Given the growth in energy consumption, saving resources in buildings is an indispensable necessity. Optimal use of free solar energy on the one hand provides a favourable environment for the occupants of the building and on the other hand reduces the building energy consumption in cold months of the year. Since the overall trend of residential construction in Iran has led to the development of apartment units, Applying climate solutions that can be used in such buildings is an important need that is getting less attention these days. The use of semi-open spaces such as balconies, terraces and porchs in apartment units is emphasized by the National Building Regulations of Iran and is widely used in contemporary buildings. When cleverly designed, these spaces can be converted to a sunspace to be used as a passive system for the absorption and utilization of solar energy. The purpose of this study is to use artificial intelligence and algorithmic optimization to find the optimal dimensions, from and properties of semi-open spaces in warm and dry climates in Iran, to transform them into a sunspace to be used in cold months of the year. The research method in this study is simulation and logical reasoning. To reach this goal, a residential space in Shiraz was simulated, and then the parameters of the semi-open space (dimensions, indoor window area, semi-open space type, glass type and ventilation) were investigated in order to convert it into a sunspace. Then the optimal conditions of each of these parameters for the city of Shiraz were determined. The results show that such an space can optimally reduce up to 54% of the building's heating energy consumption and the best results came from terraces using double glazing cover.