شبیه سازی انرژی در مورد چگونگی ایجاد ساختمان های سبز در آب و هوای خشک زمین (قسمت چهارم)

3 . روش شناسی

در این تحقیق از نرم افزار Design Builder استفاده شده است که حل کننده آن EnergyPlus می باشد . برنامه EnergyPlus مجموعه ای از بسیاری از ماژول های برنامه است که برای محاسبه انرژی مورد نیاز برای گرمایش و سرمایش ساختمان با استفاده از انواع سیستم ها و منابع انرژی با هم کار می کنند. این کار را با شبیه‌سازی ساختمان و سیستم‌های انرژی مرتبط با شرایط محیطی و عملیاتی مختلف انجام می‌دهد. هسته اصلی شبیه سازی مدلی از ساختمان بر اساس اصول اولیه تعادل حرارتی است. برای جزئیات بیشتر این حل کننده و فرمولاسیون آن می توان به [35] مراجعه کرد .

ابتدا اطلاعات مربوط به وضعیت اقلیمی سایت ساختمان جمع آوری شده است. سپس اطلاعات مربوط به مصالح، تجهیزات و انرژی مصرفی در ساختمان جمع آوری شده است. میزان مصرف انرژی ساختمان طی یک سال (2021) بررسی و کنترل شده است. پس از آن، داده های واقعی مصرف انرژی ساختمان – از ابتدا تا پایان سال 2021 – با نتایج نرم افزار مقایسه شده است. در نهایت، پس از کالیبراسیون و انطباق خوب داده های واقعی با داده های شبیه سازی ( جدول 3 )، به شش روش برای مدیریت مصرف انرژی پرداخته شده است. روش‌های زیر در نرم‌افزار اعمال می‌شود و اثرات آن‌ها بر میزان انرژی گرمایش، انرژی سرمایشی، مصرف انرژی کل و انتشار دی‌اکسید کربن بررسی می‌شود:

•
نصب لایه عایق حرارتی
•
استفاده از سایه بان های خارجی و پرده های داخلی
•
تنظیم دمای مطلوب آسایش
•
استفاده از اکونومایزر
•
تنظیم دمای بهینه آب گرمایش خانگی (DHW).
•
نصب پنل های فتوولتائیک

جدول 3 . مقادیر واقعی ماهانه و مقادیر شبیه سازی.

ماه	مقادیر شبیه سازی			ارزش های واقعی-2021			خطا (%)
ماه	برق (MWh)	گاز (MWh)	انرژی (MWh)	برق (MWh)	گاز (MWh)	انرژی (MWh)	خطا (%)
ژان	1.4	35.8	37.2	1.6	33.1	34.7	-6.7
فوریه	1.3	28.0	29.3	1.5	29.8	31.3	+6.8
مارس	1.6	22.9	24.5	1.8	21.6	23.4	-4.5
آوریل	2.7	18.2	20.9	2.9	18.7	21.6	+3.3
ممکن است	5.4	17.8	23.2	6.0	19.9	25.9	+11.6
ژوئن	8.5	17.3	25.8	10.4	15.4	25.8	0
ژوئیه	10.5	18.4	28.9	12.3	14.8	27.1	-6.2
اوت	10.1	17.8	27.9	11.2	19.9	31.1	+11.5
سپتامبر	7.5	17.6	25.1	7.1	18.5	25.6	+2.0
اکتبر	4.2	18.4	22.6	4.4	17.3	21.7	-4.0
نوامبر	1.5	23.0	24.5	1.5	22.7	24.2	-1.2
دسامبر	1.4	33.1	34.5	1.5	32.9	34.4	-0.3
جمع	56.1	268.3	324.4	62.2	264.6	326.8	+0.7

این روش ها به این دلیل انتخاب می شوند که به راحتی قابل اجرا هستند و نسبت به روش های دیگر مقرون به صرفه تر هستند. در نتیجه با مدیریت صحیح می توان آنها را در ساختمان ها اجرا کرد.

4 . اعتبار سنجی

در این ساختمان از گاز برای گرمایش و تامین آب گرم و برق برای سرمایش، روشنایی، لوازم برقی خانگی و سایر وسایل برقی استفاده می شود. مقادیر واقعی مصرف انرژی (برق و گاز) از ابتدا تا پایان سال 2021 در ساختمان مورد مطالعه جمع آوری شده است. مقادیر واقعی مصرف برق و گاز ماهانه و مقادیر شبیه سازی قبل از مدیریت انرژی در جدول 3 ارائه شده است . با وجود داده های ورودی دقیق برای نرم افزار، مقادیر به دست آمده از شبیه سازی به دلیل تاثیر برخی پارامترها با مقادیر واقعی در ماه های مختلف متفاوت است. اما مصرف انرژی شبیه سازی شده مشابه مقادیر واقعی در طول سال است. مقدار واقعی انرژی برابر با 326.8 مگاوات ساعت و مقدار شبیه سازی شده 324.4 مگاوات ساعت در طول سال است که به طور کلی 0.7 درصد اختلاف را نشان می دهد.

شکل 6 مقایسه مقادیر شبیه سازی شده با مقادیر واقعی در سال 2021 قبل از مدیریت انرژی را نشان می دهد. تفاوت بین مقادیر واقعی و شبیه سازی شده به دلیل تأثیر همزمان چندین پارامتر است. مهمترین این پارامترها اطلاعات آب و هوا، نفوذ هوا، الگوهای باز و بسته شدن پنجره ها، عملکرد سیستم گرمایش و سرمایش و الگوی روشن/خاموش سیستم های روشنایی است. شکل 7 نمای واقعی و شبیه سازی شده ساختمان را نشان می دهد.