پروژهی “دبیرستان سبز قزوین” با رویکردی یکپارچه در معماری پایدار و مهندسی انرژی تعریف شد. هدف اصلی، طراحی ساختمانی آموزشی بود که ضمن تأمین کیفیت فضایی مناسب برای یادگیری، بتواند مصرف انرژی بهرهبرداری را به حداقل رسانده و شرایط آسایش حرارتی و زیستمحیطی مطلوبی ایجاد نماید.
در حقیقت اقلیم قزوین بهدلیل تابستانهای نسبتاً گرم، زمستانهای سرد و اختلاف دمای شب و روز بالا، بستری مناسب برای ارزیابی عملکرد راهکارهای غیرفعال انرژی محسوب میشود. از اینرو پروژه بهصورت یک مطالعهی پژوهشی- شبیهسازیمحور تعریف گردید تا تأثیر استراتژیهای پسیو در ساختمانهای آموزشی این اقلیم بهطور کمی سنجیده شود.
این پروژهی طراحی، مجموعهای با زیربنای حدود ۵۰۰۰ مترمربع بوده و شامل کلاسهای درس، فضاهای اداری، آزمایشگاهها، سالن چندمنظوره، راهروها و بخشهای خدماتی است. همچنین راهبرد طراحی بر کاهش وابستگی به سیستمهای مکانیکی و افزایش کارایی پوسته، نور طبیعی و تهویهی طبیعی استوار گردید.
بهمنظور تحلیل دقیق، مدل کامل ساختمان در نرمافزار DesignBuilder ایجاد شد. همچنین موتور شبیهسازی EnergyPlus امکان بررسی جزئی رفتار حرارتی و انرژی را فراهم نمود.
پارامترهای لحاظشده در مدل شامل موارد زیر است؛
فرآیند تحلیل در سه فاز متوالی تعریف شد که در هر مرحله لایهای از راهکارهای پسیو به پروژه افزوده گردید.
در مرحلهی نخست، ساختمان بر اساس روشهای متداول ساختوساز و بدون استفاده از هیچگونه استراتژی کاهش مصرف انرژی مدلسازی شد. این فاز به عنوان خط مبنا برای مقایسهی عملکرد مراحل بعدی در نظر گرفتهشد.
نتایج شبیهسازی نشان داد که مصرف کل سالیانهی انرژی ساختمان برابر با ۴۳۲٫۸۴ مگاواتساعت است که شامل موارد زیر میشود؛
خروجیهای تحلیلی این مرحله شامل نمودارهای متنوعی بود، از جمله؛
این نتایج نشان داد که بیشترین سهم مصرف انرژی مربوط به بار سرمایشی در تابستان و بار گرمایشی در زمستان است؛ موضوعی که اهمیت عملکرد پوسته و تهویه را برجسته میکند.
در فاز دوم تمرکز بر افزایش مقاومت حرارتی و کنترل دریافت انرژی خورشیدی از طریق بهبود مصالح و اجزای پوسته بود.
اقدامات انجامشده شامل موارد زیر بود؛
این مداخلات باعث افزایش اینرسی حرارتی ساختمان و کاهش تبادل حرارتی ناخواسته شد.
نتایج شبیهسازی نشان داد مصرف سالیانهی انرژی به ۳۹۶٫۰۸ مگاواتساعت کاهش یافت که معادل ۸٫۶ درصد صرفهجویی انرژی نسبت به مدل پایه است.
دستاوردهای این مرحله شامل؛
این فاز نشان داد که انتخاب هوشمندانهی مصالح و کنترل تابش خورشید میتواند بدون تغییر فرم معماری، تأثیر قابلتوجهی بر کاهش مصرف انرژی داشتهباشد.
در فاز سوم، هدف اصلی کاهش بار سرمایشی از طریق راهکارهای تهویهی طبیعی متناسب با اقلیم قزوین بود. در این مرحله یک شبکهی جریان هوای طبیعی چندلایه طراحی شد که بتواند با حداقل وابستگی به سیستمهای مکانیکی عمل کند.
سه راهکار مکمل در این مرحله به کار گرفته شد؛
۱. لولههای هوای زیرزمینی(Earth Tubes):
هوای بیرون از طریق کانالهای مدفون در خاک به داخل ساختمان هدایت شد. تماس هوا با دمای پایدار زیر سطح زمین موجب کاهش دمای آن پیش از ورود به فضاهای داخلی میشود و به عنوان یک سیستم پیشسرمایش طبیعی عمل میکند.
۲. دودکش خورشیدی(Solar Chimney):
دودکشهای خورشیدی بهعنوان شفتهای عمودی حرارتی طراحی شدند که با استفاده از اثر گلخانهای و نیروی شناوری جریان هوای گرم را به سمت بالا هدایت میکنند و موجب مکش هوای تازه از فضاهای پایینتر میشوند. این سیستم تهویه طبیعی پیوستهای ایجاد میکند بدون نیاز به انرژی الکتریکی.
۳. تهویه متقاطع(Cross Ventilation):
پنجرهها و دریچههای قابل بازشو در نماهای مقابل یکدیگر جانمایی شدند تا جریان هوای متقاطع شکل گیرد. در شبیهسازی تعریف شد که این دریچهها زمانی فعال شوند که دمای داخلی از ۲۴ درجه سانتیگراد فراتر رود.
ترکیب این سه راهکار منجر به ۱۶ درصد کاهش مصرف کل انرژی سالیانه نسبت به مدل پایه شد.
مزایای جانبی این مرحله شامل موارد زیر است؛
بر اساس شبیهسازیهای انجامشده میتوان جمعبندی نمود؛
این پروژه نشان میدهد که معماری پایدار لزوماً متکی بر فناوریهای پیچیده نیست، بلکه تصمیمات هوشمندانه اقلیمی میتواند اثرگذارتر باشد.
در حقیقت تلفیق معماری، مهندسی انرژی و ابزارهای شبیهسازی دیجیتال میتواند ساختمان را از یک مصرفکنندهی صرف انرژی، به یک عنصر فعال و مسئول در برابر محیط زیست تبدیل نماید.
علاوه بر صرفهجویی انرژی، این پروژه دستاوردهای گستردهتری نیز دارد؛
در مجموع، دبیرستان سبز قزوین نمونهای موفق از تلفیق معماری، مهندسی انرژی و شبیهسازی دیجیتال در مسیر توسعه پایدار ساختمانهای آموزشی محسوب میشود.
برای مشاوره و مدیریت مصرف انرژی پروژههای خود با ما در ارتباط باشید.
در صورت داشتن هرگونه سوال، با ما در تماس باشید …
