آموزش سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در نرم‌افزار DesignBuilder

آموزش سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در نرم‌افزار DesignBuilder

شبیه‌سازی انرژی خورشیدی، بادی و زمین‌گرمایی در ساختمان

معرفی دوره

با افزایش بحران انرژی، تغییرات اقلیمی و الزامات جهانی برای کاهش انتشار کربن، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در ساختمان‌ها دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت طراحی محسوب می‌شود.
دوره “سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در نرم‌افزار دیزاین بیلدر(DesignBuilder)” یک آموزش جامع، کاربردی و پروژه‌محور است که به‌صورت تخصصی به مدل‌سازی، شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد سیستم‌های انرژی پاک در ساختمان‌ها می‌پردازد.

در این مجموعه‌ی آموزشی، شما می‌آموزید چگونه با استفاده از نرم‌افزار قدرتمند DesignBuilder، انواع سیستم‌های فتوولتاییک (PV)، توربین‌های بادی و پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی(GSHP) را مطابق با مشخصات واقعی شرکت‌های سازنده مدل‌سازی کرده و میزان تأمین انرژی ساختمان، تعامل با شبکه و دستیابی به ساختمان‌های کم‌مصرف و صفر انرژی(Zero Energy Buildings) را تحلیل کنید.

کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی‌ترین کشورهای جهان محسوب می‌گردد؛ چرا که از یک سو دارای منابع گسترده‌ی سوخت‌های فسیلی و تجدیدناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژی‌های تجدیدپذیر می‌باشد. دلیل اصلی گرایش به انرژی‌های تجدیدپذیر کمک به حل مشکلات زیست محیطی است. بدون تردید انرژی‌های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فناوری‌شان در مقابل فناوری انرژی هسته‌ای از یک طرف و نیز به دلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله‌های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستم‌های جدید انرژی در جهان ایفا می‌کند. سیستم‌های جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می‌گیرند. رویکردی که می‌تواند متضمن پیشرفت در راستای حفظ محیط زیست و به تبع آن صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش درآمدهای ملی علاوه بر ارتقای سطح کیفی زندگی در محیط‌های شهری کشور باشد.

در اثر تابش خورشید به مدت چهل روز، می‌توان انرژی مورد نیاز یک قرن را ذخیره نمود. بنابراین با به کارگیری کلکتورهای خورشیدی می‌توان تا حدودی از این منبع انرژی بی پایان، پاک و رایگان استفاده کرد و تا حد بسیار زیادی در مصرف سوخت‌های فسیلی صرفه جویی نمود.

سرفصل‌های اصلی دوره:

– بخش اول؛ انرژی خورشیدی | سلول‌های فتوولتاییک(Photovoltaic – PV):

انرژی خورشیدی یکی از پاک‌ترین، در دسترس‌ترین و پایدارترین منابع انرژی در جهان است. ایران نیز به‌دلیل موقعیت جغرافیایی خود، از پتانسیل بسیار بالایی در این حوزه برخوردار است.

در این بخش، نحوه‌ی مدل‌سازی کامل سیستم‌های فتوولتاییک در DesignBuilder آموزش داده می‌شود؛ از تعریف هندسی پنل‌ها تا تحلیل عملکرد آن‌ها در مقیاس ساختمان.

آنچه در این بخش می‌آموزید:

• مدل‌سازی هندسی سیستم‌های فتوولتاییک
• تعریف مشخصات فنی پنل‌ها بر اساس دیتاشیت شرکت‌های سازنده
• بررسی Performance Type(Simple و Equivalent One Diode)
• تعریف Integrated PV(BIPV) در نما و سطوح شیشه‌ای
• تنظیم Load Center، Inverter و Storage
• تحلیل تبادل انرژی با شبکه و مفهوم ساختمان صفر انرژی
• بررسی نتایج تولید انرژی و توزیع بار الکتریکی

مدت زمان بخش اول: ۰۱:۲۷:۴۶

سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در نرم‌افزار دیزاین بیلدر: سلول‌های فتوولتاییک

بخش‌های ارائه شده در مجموعه آموزشی سلول‌های فتوولتاییک در نرم‌افزار دیزاین بیلدر

– بخش دوم؛ انرژی بادی | توربین‌های بادی(Wind Turbines):

رفتار امروز ما در برابر منابع انرژی، سیاره‌ای کاملاً متفاوت نسبت به‌ آن‌چه خودمان می‌شناختیم، برای فرزندانمان و نسل‌های بعد به میراث می‌گذارد. اکنون در دوره‌ای هستیم که عصر تغییرات اقلیمی لقب گرفته و شاید آن‌چه که امروز حس می‌شود اولین موج‌های گرمایی ناشی از انفجارِ انتشار گازهای گلخانه‌ای در جو کره زمین باشند. در واقع، ما انسان‌ها مشغول انجام یک آزمایش زیستی شیمیایی در سراسر جهان هستیم و فرزندان ما، احتمالا همان سوژه‌های آزمایش هستند.

انرژی باد یکی از اقتصادی‌ترین و پاک‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر است که می‌تواند نقش مهمی در تأمین انرژی ساختمان‌ها ایفا کند.

یکی از حوزه‌هایی که سرمایه‌گذاری در آن می‌تواند، فردای سیاره‌ی زمین را نجات دهد، منابع انرژی تجدیدپذیر است. در این بخش یکی از مهم‌ترین و به‌صرفه‌ترین این حوزه‌ها، بخش مرتبط با انرژی‌های بادی است. به‌طور کلی باد، شکلی از انرژی خورشیدی است که از گرم شدن نابرابر سطح زمین در اثر تابش خورشید به‌وجود می‌آید، به‌ همین جهت، تا زمانی که خورشید می‌تابد، باد هم می‌وزد. از دیرباز، انسان‌ها انرژی باد را مهار کرده‌اند. قایق‌های بادبانی با قدمتی بیش از ۷ هزار سال در مصر، آسیاب‌های بادی ساده در چین جهت پمپاژ آب و آسیاب‌های بادی عمود محور، برای خُرد کردن دانه‌های غله و گندم در ایران با قدمتی در حدود ۵۰۰ تا ۹۰۰  مورد استفاده قرار می‌گرفتند. با توسعه برق، نیروی باد کاربرد جدیدی برای روشنایی ساختمان‌ها پیدا کرد. در طول قرن بیستم، نیروگاه‌های بادی کوچک مناسب برای مزارع، خانه‌ها و مزارع بادی بزرگ‌تری که می‌توانستند به شبکه‌های برق شهری متصل شوند، توسعه یافتند.

مهم‌ترین مزیت توربین‌های بادی، کاهش تأثیرات مخرب زیست محیطی است. توربین‌های بادی مستقیماً، هیچ‌گونه آلودگی آب ‌و هوایی یا زیست محیطی ندارند. به همین ترتیب، تجهیزات و ماشین‌آلات توربین‌های بادی هیچ یک از گازهای گلخانه‌ای مضر را که به تغییرات اقلیمی کمک می‌کند، منتشر نمی‌کنند. این عدم آلودگی باعث می‌شود که جمعیت‌هایی که در اطراف مزارع بادی ساکن هستند، از مشکلات جدی پزشکی مانند سرطان ریه یا آسم مصون باشند. علاوه‌ بر این، حیوانات نیز در محیطی سالم‌تر رشد می‌کنند.

مزیت دیگر انرژی باد، توجیه اقتصادی آن است. مکان‌هایی که توربین‌های بادی را روی زمین‌های خود نصب می‌کنند، صرفه‌جویی‌های قابل‌توجهی دارند. توربین‌های بادی به بهره‌برداران آن کمک می‌کند که بدون استفاده از مقادیر قابل‌توجهی زمین، منفعت اقتصادی قابل توجهی را به لحاظ کاهش هزینه‌های انرژی کسب کنند. یک برآورد نشان می‌دهد که ۱ میلیون گیگاوات انرژی بادی در کل زمین وجود دارد و اگر فقط ۱ درصد از این زمین‌ها از نیروی باد بهره‌برداری کنند، می‌توان تمامی تقاضای جهانی برق را تامین کرد.  ظرفیت تولید انرژی بادی جهان در اواخر سال ۲۰۱۵  به ۴۳۵ گیگاوات رسید که حدود ۷ درصد کل ظرفیت تولید برق جهان است. مزارع بادی به همان میزانی که به نفع اقتصاد محلی هستند، برای محیط‌ زیست هم مفیدند. علاوه بر این، در آینده نزدیک شاهد تولید انبوه توربین‌های بادی کوچک‌تر و قابل حمل خواهیم بود که می‌توانند به‌جز کسب ‌وکارهای کوچک برای مصارف شخصی هم مورد استفاده قرار گیرند. از این رو، در آینده احتمالا دیدن توربین‌ بادی در حیاط خلوت همسایه‌ به ‌امری عادی بدل می‌شود. توربین‌های بادی ممکن است که با مجتمع‌های مسکونی و آسمان‌خراش‌ها نیز ادغام شوند.

در این بخش، تمامی مفاهیم مرتبط با مدل‌سازی و تحلیل توربین‌های بادی در نرم‌افزار DesignBuilder به‌صورت گام‌به‌گام بررسی می‌شود. نرم‌افزار دیزایین بیلدر امکانات و گزینه‌های مناسب و مؤثری را جهت بهره‌مندی از توربین‌های بادی به عنوان یک منبع پاک، ارزان و در دسترس انرژی تجدیدپذیر فراهم آورده‌است. در این مجموعه‎‌ی آموزشی تمامی نکات و مطالب مرتبط با چگونگی مدل‌سازی و استفاده از انواع توربین‌های بادی مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌است. به گونه‌ای که مخاطب این مجموعه پس از فراگیری آن توانایی مدل‌سازی انواع توربین‌های بادی را بر اساس ویژگی‌های مختلف هر کدام از آن‌ها و مشخصات دقیق شرکت‌های مختلف سازنده را داشته‌باشد. همچنین در این بخش امکان بهره‌برداری و تحلیل نتایج به منظور برآورد میزان تأمین انرژی ساختمان و تبادل آن با شبکه نیز بررسی شده‌است.

مباحث کلیدی این بخش:

• ارتباط داده‌های اقلیمی با عملکرد توربین بادی
• تعریف توربین بادی به‌عنوان ژنراتور در Electric Load Center
• بررسی توربین‌های محور افقی و قائم(HAWT & VAWT)
• روش‌های کنترل توان(FSFP، FSVP، VSFP، VSVP)
• محاسبه توان تولیدی با Power Coefficients
• تعریف مشخصات واقعی توربین‌ها بر اساس دیتاشیت کارخانه
• تحلیل نتایج تولید انرژی و تعامل با شبکه برق

مدت زمان بخش دوم: ۰۰:۳۸:۵۷

سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در نرم‌افزار دیزاین بیلدر: توربین های بادی

– بخش سوم؛ انرژی زمین‌گرمایی | پمپ حرارتی زمین‌گرمایی(GSHP):

زمین به‌دلیل دمای نسبتاً ثابت در عمق، منبعی بسیار کارآمد برای تأمین انرژی گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها محسوب می‌شود. انرژی موجود در زمین همواره به عنوان یکی از منابع مهم جهت تأمین انرژی گرمایش و سرمایش  و یا انتقال حرارت مورد توجه است. این نوع از انرژی به دلیل حفظ دمای ثابت می‌تواند به منظور گرما دادن و یا گرما گرفتن از ماده سیال به‌کار رود. در نرم‌افزار دیزاین بیلدر به منظور بهره‌مندی از این گونه انرژی تمهیداتی در نظر گرفته شده‌است تا با اتصال سیال در تماس با خاک عمق زمین به پمپ‌های حرارتی در بخش سرمایش و گرمایش، امکان بهره‌گیری از میانگین حرارتی دمای عمق زمین به منظور تأمین چرخه چمچ‌های گرمایش و سرمایش فراهم شود. این امکان سبب کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی جهت سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی می‌شود.

در این بخش چگونگی تعیین و تعریف یک سیستم تبادل حرارتی در عمق زمین(سیستم زمین گرمایی) با توجه به میزان نیاز ساختمان و ظرفیت حرارتی آن به‌طور کامل مورد بررسی قرار می‌گیرد و چگونگی به‌کارگیری سیستم‌های تبادل حرارتی عمق زمین با استفاده از شمع‌های حرارتی و اتصال آن‌ها به واحد مدیریت جریان هوا، تیرهای سرد و سیستم گرمایش از کف بررسی می‌شود. به طور کل در این بخش، نحوه طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های زمین‌گرمایی در DesignBuilder آموزش داده می‌شود.

سرفصل‌های این بخش:

• محاسبه Peak Load ساختمان
• تعیین ظرفیت پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی
• بررسی انواع مبدل‌های حرارتی(Vertical، Pond، Surface)
• تعیین تعداد چاهک‌ها بر اساس نیاز حرارتی
• اتصال سیستم GSHP به گرمایش از کف، تیر سرد و سیستم تهویه
• بررسی تنظیمات بخش Heat Exchanger و GSHP Vertical

مدت زمان بخش اول: ۰۰:۳۱:۳۹

انرژی زمین‌گرمایی | پمپ حرارتی زمین‌گرمایی(GSHP)