مفهوم و رویکردهای تکنولوژیکی ساختمان‌های سبز (GB) توجه قابل توجهی را در پاسخ به تشدید نگرانی‌های زیست‌محیطی و بحران‌های انرژی به خود جلب کرده است. بخش های معماری، مهندسی و ساخت و ساز (AEC) تقریباً 40 درصد انرژی جهان را مصرف می کنند و مسئول 32 درصد انتشار دی اکسید کربن (CO ₂ )، 50 درصد مواد خام و 71 درصد مصرف برق هستند [[1] ، [2]، [3]]. در نتیجه، دولت‌ها در سراسر جهان توسعه GB را برای کاهش مصرف انرژی و انتشار CO ₂ ترویج می‌کنند. با این حال، طراحی اولیه و مدیریت سیستم انرژی غیربهینه معمولاً عملکرد انرژی GB را در حین عملیات مختل می‌کند [4] و منجر به شکاف عملکرد انرژی (EPG) می‌شود. بنابراین، اجرای کنترل هوشمند و شناسایی علل EPG بسیار مهم است. کاربرد سیستم‌های اتوماسیون ساختمان (BAS) در گیگابایت می‌تواند با تنظیم کارایی انرژی و حفظ یک محیط داخلی راحت در طول عمر ساختمان، این مسئله را برطرف کند [5]. با این وجود، مطالعات کمی به طور جامع کاربرد BAS در GB را بررسی کرده و روش‌های یکپارچه‌سازی را برای مقابله با مسائل EPG به محققان ارائه می‌دهند.

تحقیقات قبلی بر روی سیستم های ذخیره سازی و مدیریت انرژی برای افزایش عملکرد انرژی متمرکز شده است. از خواص ترمودینامیکی مواد مختلف برای طراحی دستگاه های ذخیره انرژی استفاده می شود. به عنوان مثال، مواد تغییر فاز (PCM) برای مدیریت حرارتی سودمند هستند [6]. نانوذراتی مانند SiO ₂ ، TiO ₂ و Al ₂ O ₃ راندمان حرارتی PCM ها را افزایش می دهند [7]. علاوه بر این، PCM های تقویت شده با نانو (nePCM) به دلیل رسانایی حرارتی قوی و ظرفیت گرمایی کم، انتقال حرارتی فوق العاده تری را ارائه می دهند [8]. در نتیجه، nePCM ها اغلب در پوشش های ساختمانی و محیط های داخلی برای ایجاد آسایش حرارتی استفاده می شوند. علاوه بر این، شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) یک تکنیک قابل اعتماد است که اغلب برای بهبود ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌شود [9،10]. به طور مشخص، معادی‌آزرونی و همکاران. [11] ابزارهای مدل‌سازی جدید را بر اساس رویکرد چند وجهی CFD به طور خاص برای شبیه‌سازی یک مخزن برودتی تحت فشار توسعه داد. تحقیقات آنها نشان داد که مدل CFD همراه با شناسایی پراکنده دینامیک غیر خطی از رویکردهای چند گرهی خالص در پرداختن به دینامیک جریان برودتی پیچیده بهتر عمل کرد. کارایی این رویکرد جدید CFD-چند وجهی با ثبت دینامیک جریان ناپایدار در یک مخزن برودتی دو فازی نشان داده شد [[12]، [13]، [14]]. پیشرفت های اخیر فناوری نانو باعث بهبود کارایی سینک های حرارتی شده است [15]. به طور کلی، این فناوری های شبیه سازی کم هزینه و با وفاداری بالا به طور قابل توجهی عملکرد مدیریت انرژی را در بخش GB افزایش می دهند. با این وجود، تحقیقات فعلی عمدتاً بر بهبود ذخیره انرژی از منظر فیزیکی مانند ترمودینامیک، دینامیک و نانومواد متمرکز است. ترکیب فن‌آوری‌های ذخیره‌سازی انرژی با سیستم‌های مدیریت ساختمان برای بهبود بهره‌وری انرژی در GB چالش اصلی بسیاری از محققان است.

در دهه گذشته، رشد قابل توجهی در کاربرد BAS برای مدیریت انرژی و راحتی سرنشینان وجود داشته است. ادغام رویکردهای بررسی کمی و کیفی می تواند درک وضعیت و چالش های تحقیق را گسترش و عمیق تر کند [16]. مقالات مروری قبلی پیشنهاد کرده‌اند که GB ساختمانی با کارایی بالا است که می‌تواند کیفیت زندگی افراد را بهبود بخشد و در عین حال بهره‌وری انرژی را حفظ کند و اثرات زیست‌محیطی را در طول چرخه عمر کاهش دهد [[16]، [17]، [18]]. فرآیند اجرای سبز، روش‌های ارزیابی، و عملکرد پایداری، سه جریان مطالعه برجسته در حوزه GB هستند. فناوری‌های دیجیتال، مانند مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI)، در بخش GB محبوب هستند. آنها مدیریت اطلاعات یکپارچه را برای بهبود عملکرد پایداری بلند مدت ارائه می دهند. مطالعات کاربرد این فناوری‌ها را در گیگابایت بررسی کرده‌اند، از جمله مقاوم‌سازی سبز با پشتیبانی BIM [19]، کاربرد BIM در سیستم‌های صدور گواهینامه GB [17] و هوش مصنوعی در گیگابایت [20]. با این حال، مطالعات قبلی نتوانستند به مبادله بین مصرف انرژی و راحتی سرنشین رسیدگی کنند. هنوز مشخص نیست که چگونه BAS با GB ادغام می شود تا اهداف مبادله ای را انجام دهد. در نتیجه، بررسی رابطه بین BAS و GB برای ارائه جهات مهم برای تحقیقات آینده بسیار مهم است.

BAS می‌تواند کارایی انرژی را با انجام چندین عملکرد مانند کنترل خودکار، مدیریت انرژی، راحتی سرنشینان، امنیت و ایمنی بهبود بخشد [21،22]. BAS سیستم توزیع شده ای است که دستگاه های الکتریکی را در یک ساختمان کنترل و نظارت می کند، از جمله گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)، روشنایی، و سیستم های هشدار و امنیتی [23]. BAS از سه لایه بر اساس عملکرد تشکیل شده است: لایه میدان (در تعامل با حسگرها و محرک ها)، لایه اتوماسیون (دستگاه ها و فرآیندها) و لایه مدیریت (سطح کارخانه) [24]. BAS به دلیل ظرفیت آن برای متعادل کردن راحتی سرنشینان و به حداقل رساندن EPG در طول عملیات ساختمان، محبوبیت خود را افزایش داده است [25]. در بخش AEC، به ویژه در ساختمان های هوشمند، به طور فزاینده ای حیاتی است. مطالعات قبلی عمدتاً بر بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی [26]، ارتقاء فناوری اتوماسیون [27] و مدل‌سازی و شبیه‌سازی رفتار سرنشینان [28] متمرکز بوده‌اند. این بررسی ها نشان می دهد که BAS دارای ویژگی های بالقوه زیادی برای پشتیبانی از توسعه GB است [29،30]. به طور خلاصه: 1) امکان پیش بینی عملکرد انرژی را فراهم می کند. 2) صرفه جویی در زمان و هزینه؛ 3) اندازه گیری شاخص های عملکرد را ساده کنید. 4) ورودی پارامترهای نامشخص را فعال کنید. 5) ارائه نتایج جامع با این حال، تحقیقات موجود محدودیت هایی در ادغام BAS و GB دارد. هنوز مشخص نیست که چگونه می توان به سؤالات تحقیق زیر پاسخ داد.

بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی کامل BAS-GB برای پاسخ به این سوالات تحقیق و بهره مندی از توسعه GB است. اهداف تحقیق عبارتند از: (1) بررسی چرخه حیات پشتیبانی شده از BAS و راحتی ساکنین GB برای ساخت یک چارچوب EPG. (2) شناسایی و بحث در مورد روشهای یکپارچه سازی BAS-GB. (3) خلاصه کردن محدودیت ها و چالش های تحقیق. و (4) ارائه توصیه هایی برای تحقیقات آتی.

مشارکت های این مطالعه به شرح زیر فهرست شده است: (1) این اولین مطالعه ای است که به طور سیستماتیک ادغام BAS-GB را برای مدیریت انرژی و آسایش تجزیه و تحلیل می کند. 2) این مقاله یک چارچوب تحقیقاتی برای کاهش EPG ایجاد می کند. این چارچوب می تواند مراجع ارزشمندی را برای محققان و مدیران فراهم کند. 3) روش های ادغام پیشنهادی به دانش ما در دستیابی به یک مبادله بین بهره وری انرژی و راحتی ساکنین کمک می کند. 4) چالش ها و توصیه های خلاصه شده می تواند راهنمایی اساسی برای مطالعات آینده باشد.

ساختار مقاله به شرح زیر است: بخش 2 روش تحقیق را تشریح می کند. سپس برنامه BAS در GB در بخش 3 معرفی می شود. بخش 4 پنج رویکرد ترکیبی برای ادغام BAS با GB را ارائه و مورد بحث قرار می دهد. بخش 5 چالش های تحقیق و جهت گیری های آینده را خلاصه می کند. در نهایت، بخش 6 نتیجه گیری را نشان می دهد.