فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

بهینه‌سازی مصرف انرژی در یک ساختمان مسکونی در اصفهان با تأکید بر مصالح ساختمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشکده انرژی، آب و محیط زیست، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
3 دانشکده معماری و هنر، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
10.22059/ses.2026.413177.1231
چکیده
مدیریت و کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی اقلیم گرم و خشک، از الزامات اساسی توسعه پایدار شهری است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و بهینه‌سازی عملکرد انرژی پوسته ساختمان بر اساس اصلاح مصالح و اجزای فیزیکی، یک ساختمان مسکونی تیپ در منطقه ۴ اصفهان را به عنوان نمونه نماینده ساخت‌وسازهای رایج مورد بررسی قرار می‌دهد. مدل‌سازی حرارتی و شبیه‌سازی مصرف انرژی ساختمان در نرم‌افزار تخصصی انجام گرفت. به منظور تحلیل دقیق پتانسیل‌های صرفه‌جویی، نرخ کاهش مصرف انرژی به دو بخش «متدولوژیک » و «فیزیکی پوسته» تفکیک گردید. نتایج نشان داد که تصحیح زون‌بندی حرارتی مدل (واقعی‌سازی مشاعات و فضاها)، مصرف محاسباتی را از 45/137به 50/104کیلووات‌ساعت بر مترمربع در سال (97/23درصد کاهش متدولوژیک) کاهش می‌دهد. در گام بعد، اعمال سناریوهای بهینه‌سازی پوسته شامل عایق‌کاری میانی دیوارهای خارجی، استفاده از بام بازتابی سرد، سبک‌سازی دیوارهای داخلی و به‌کارگیری شیشه‌های سه‌جداره، مصرف انرژی را به 64/96 کیلووات‌ساعت بر مترمربع در سال (52/7درصد کاهش واقعی نسبت به پایه اصلاح‌شده) رساند. همچنین تلفیق پوسته بهینه با سامانه‌های فعال خورشیدی (پنل فتوولتائیک با زاویه بهینه ۳۸ درجه و آب‌گرم‌کن خورشیدی) مصرف انرژی نهایی را به ترتیب به 80/90 و 10/85 کیلووات‌ساعت بر مترمربع در سال کاهش داد. در نهایت، مدل بهینه‌سازی‌شده موفق به کسب رده انرژی «ب» مطابق با الزامات مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان گردید. یافته‌های این پژوهش، راهبردهای اولویت‌دار طراحی پوسته غیرفعال و فعال را برای توسعه الگوهای کم‌مصرف در اقلیم گرم و خشک ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Energy Optimization in a Residential Building in Isfahan with an Emphasis on Building Materials

نویسندگان English

Zahra Setayesh Khah 1
GhanbarAli Sheikhzadeh 2
Javad Divandari 3
1 , Research Institute for Energy, Water and Environment, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, University of Kashan
3 Department of Architecture, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده English

Managing and reducing energy consumption in residential buildings located in hot–dry climates is a fundamental requirement for sustainable urban development.This study aims to evaluate and optimize the energy performance of the building envelope by modifying its materials and physical components.A typical residential building in District 4 of Isfahan was selected as a representative case of prevailing construction practices.Thermal modeling and building energy simulations were conducted using specialized simulation software.To accurately assess the energy-saving potential, reductions in energy consumption were classified into two categories: methodological reductions and reductions resulting from physical envelope interventions. The results indicated that refining the model’s thermal zoning by realistically representing common and occupied spaces reduced the calculated annual energy use intensity from 137.45 to 104.50 kWh/m²·year, corresponding to a 23.97% methodological reduction. Subsequently, the implementation of envelope optimization scenarios—including intermediate insulation of external walls, the application of a reflective cool roof, lightweight internal walls, and triple-glazed windows—further reduced annual energy use intensity to 96.64 kWh/m²·year, representing an actual reduction of 7.52% relative to the revised baseline model. Moreover, integrating the optimized envelope with active solar systems—namely, photovoltaic panels installed at an optimal tilt angle of 38° and a solar water-heating system—reduced the final annual energy use intensity to 90.80 and 85.10 kWh/m²·year, respectively. Ultimately, the optimized model achieved Energy Class B in accordance with the requirements of Part 19 of the Iranian National Building Regulations. The findings provide prioritized passive envelope design strategies and active solar solutions for developing low-energy residential building models in hot–dry climates.

کلیدواژه‌ها English

Hot and Dry Climate
Building Energy Simulation
Building Materials
Energy Consumption Optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 مرداد 1405