Parametric optimization of daylight and thermal pe (2) - Tài liệu tham khảo | Đại học Hoa Sen

Machine Translated by Google Xem các cuộc thảo
luận, số liệu thống kê và hồ sơ
tác giả cho ấn phẩm này tại: https://www.researchgate.net/publication/323777280
Tối ưu hóa tham số ánh sáng ban ngày và hiệu suất nhiệt thông qua cửa chớp trong điều kiện khí
hậu nóng và khô của Tehran
Bài báo trên Tạp chí Khoa học Cơ bản và Ứng dụng · Tháng 3 năm 2018 DOI: 10.4314/jfas.v8i3.32 TRÍCH DẪN ĐỌC 13 584 2 tác giả: Mohamadjavad Mahdavinejad sahar mohamadi Đại học Tarbiat Modares
Đại học Quốc tế Imam Khomeini 3 CÔNG BỐ 22 TRÍCH DẪN 215 ẤN BẢN 1.846 TRÍCH DẪN XEM HỒ SƠ XEM HỒ SƠ
Một số tác giả của ấn phẩm này cũng đang thực hiện các dự án liên quan sau:
tối ưu hóa các thiết bị (như gương phản xạ) để cải thiện ánh sáng ban ngày trong dự án Chế độ xem giếng trời
Dự án Chế độ xem kiến trúc hiệu suất cao
Tất cả nội dung sau trang này đã được tải lên bởi Sahar Mohammadi vào ngày 29 tháng 9 năm 2020. Người dùng đã yêu cầu cải tiến tệp đã tải xuống. Machine Translated by Google
Tạp chí Khoa học Cơ bản và Ứng dụng Bài báo nghiên cứu ISSN 1112-9867 Có sẵn trực tuyến tại http://www.jfas.info TỐI ƯU HÓA THAM SỐ CỦA ÁNH SÁNG VÀ NHIỆT HIỆU SUẤT QUA MẶT ĐÔI TRONG KHÍ HẬU NÓNG VÀ KHÔ TEHRAN M. Mahdavinejad*, S. Mohammadi
Khoa Kiến trúc, Đại học Tarbiat Modares, Tehran, Iran
Nhận ngày: 23 tháng 2 năm 2016 / Chấp nhận: 28 tháng 4 năm 2016 / Xuất bản trực tuyến: 01 tháng 9 năm 2016 TRỪU TƯỢNG
Bài viết này mô tả một nghiên cứu tham số mô phỏng các điều kiện mái hắt khác nhau
hiệu suất trong điều kiện khí hậu nhất định. Trình cắm DIVA (Thiết kế, Lặp lại, Xác thực và Thích ứng)
phần mềm Rhinoceros/ Grasshopper được sử dụng làm công cụ chính nhờ khả năng hiệu quả
tính toán số liệu ánh sáng ban ngày (sử dụng công cụ Radiance/Daysim) và mức tiêu thụ năng lượng
(sử dụng động cơ EnergyPlus). Quá trình tối ưu hóa được thực hiện theo tham số
kiểm soát hình học của bóng râm. Thuật toán di truyền (GA) được nhúng trong quá trình tiến hóa
bộ giải Octopus được sử dụng để đạt được kết quả gần tối ưu bằng cách kiểm soát phép lặp
thông số. Kết quả của bài báo cho thấy tồn tại các tham số tối ưu có ý nghĩa
có thể giúp cho hiệu suất nhiệt tốt hơn thông qua cửa chớp trong điều kiện khí hậu nóng và khô của
Tê-hê-ran. Kết quả cho thấy hiệu quả ấn tượng trong ngành xây dựng đương đại
kiến trúc của các nước đang phát triển, đặc biệt là ở Iran và phía tây châu Á.
Từ khóa: Ánh sáng ban ngày, Nhiệt độ, mái hắt, Bóng râm, Tối ưu hóa.
Thư từ của tác giả, e-mail: mahdavinejad@tmu.ac.ir
doi: http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v8i3.32 1. GIỚI THIỆU
Những nỗ lực giảm tiêu thụ năng lượng đã khiến con người tìm kiếm giải pháp thay thế phù hợp
giữa các năng lượng tái tạo với nhiều nghiên cứu và điều tra hơn.[1] Chú ý đến năng lượng như
một phần giá trị của kiến trúc đương đại thế giới ở hầu hết các nước đang phát triển[2]
và những cái đã phát triển[3] đã được chấp nhận.[4] Mối quan tâm gần đây về hiệu quả năng lượng và
Tạp chí Khoa học Cơ bản và Ứng dụng được cấp phép theo Giấy phép Quốc tế Creative Commons Attribution-
NonCommercial 4.0. Thư mục tài nguyên thư viện. Chúng tôi được liệt kê trong danh mục Hiệp hội nghiên cứu . Machine Translated by Google M. Mahdavinejad và cộng sự. J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1222 tính bền vững đã
dẫn đến việc thực hiện các chiến
lược thiết kế trong các tòa nhà nhằm đạt được việc sử
dụng tối ưu ánh sáng ban ngày
với mức tiêu thụ năng lượng
tối thiểu cho chiếu sáng, làm mát và sưởi
ấm.[5] Giảm tải ánh sáng nhân tạo
là một bước quan trọng hướng tới các tòa nhà bền
vững và tiết kiệm năng lượng.[6] Nó có thể được cho
là có ảnh hưởng lớn đến lượng khí thải CO2
của các tòa nhà vì nhu cầu
chiếu sáng nhân tạo thường đạt đỉnh ở
thời điểm có nhu cầu sử dụng điện cao
(tức là trong thời gian phụ tải cao điểm) khi tiêu thụ năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch máy phát điện được
sử dụng để đáp ứng nhu cầu
điện của xã hội chúng ta.[7] Phụ tải chiếu sáng nhân tạo giảm đặc biệt quan
trọng trong các tòa nhà văn phòng, nơi có tới 40% tổng điện năng tiêu thụ
có thể do ánh sáng điện gây
ra.[8] Độ rọi ngoài trời thường xuyên vượt quá độ rọi
nơi làm việc cần thiết bên trong
các tòa nhà văn phòng theo một số đơn đặt hàng kích cỡ. Nếu có
thể cung cấp đủ thông lượng ánh
sáng ban ngày trong các không
gian văn phòng mà không cần làm phiền người ngồi
trong xe (ví dụ như do ánh
sáng chói gây khó chịu), tải
trọng ánh sáng nhân tạo có thể giảm đáng kể và
có thể tiết kiệm được một lượng
lớn điện năng.[9] Lý tưởng nhất là ánh sáng nhân tạo có thể ít cần
thiết hơn, tùy thuộc vào đặc tính
quang học của kính, hướng cửa sổ và
thời gian trong ngày.[10, 11] Làm cho ánh
sáng ban ngày có nhiều hơn trong
các tòa nhà không chỉ là mong muốn cao vì lý do sử
dụng năng lượng hiệu quả mà còn
để cải thiện sức khỏe và
hạnh phúc của người cư ngụ
hiện hữu.[12] Việc sử dụng ánh sáng ban
ngày không chỉ gây ra nhiều năng
lượng chiếu sáng cho tòa nhà mà còn được coi là nguồn
sinh nhiệt trong các tòa nhà. [13]
Mặt khác, ánh sáng ban ngày tăng không gian trong
nhà có thể gây ra các vấn
đề về quá nhiệt hoặc chói.[14] Đó là những gì ban ngày
thiết bị điều khiển và tạo bóng là dành cho.
Do đó, mục tiêu của điều khiển năng lượng mặt trời là đạt được trạng thái cân bằng giữa tải năng lượng
do bức xạ mặt trời và ánh
sáng ban ngày tối thiểu cần thiết.[15] MỘT kiểm soát năng lượng
mặt trời nên cản trở bức xạ
mặt trời trực tiếp và nên
tận dụng sự khuếch tán bức xạ đến từ
vòm trời[16] trực tiếp hoặc sau một
số phản xạ bên trong trên
thiết bị che nắng.[15] Louvers là một trong
những thiết bị điều khiển năng lượng mặt trời bao gồm nhiều thanh ngang, dọc
hoặc dốc có hình dạng khác nhau
và bề mặt hoàn thiện khác nhau. Cửa chớp và rèm
có thể ở bên ngoài hoặc bên
trong. Chúng được sử dụng để
một phần hoặc hoàn toàn cản trở các tia
nắng mặt trời, và có thể được
sử dụng ở bất kỳ hướng
và vĩ độ nào.[17] giải pháp này là
thường được kết hợp
trong các mặt tiền có bề mặt
kính lớn[15]. Louvers có ứng dụng bất cứ nơi nào
bức xạ ngoại lai được hấp thụ
hoặc chuyển hướng: trong các hệ thống quang học, trong kỹ thuật chiếu sáng,
trong kiến trúc. Một đặc điểm nổi
bật của các tòa nhà hiện đại là việc sử dụng mái hắt và phần
nhô ra để che cửa sổ khỏi
bức xạ mặt trời trực tiếp.[18] có ba các nguồn nhiệt chính
trong một tòa nhà thông thường: Tăng
nhiệt bên trong, tăng nhiệt lớp vỏ tòa nhà, tăng nhiệt không khí
trong lành.[19] phần mà cửa sổ trời
tính đến là mức tăng nhiệt của lớp vỏ. Thiết kế của những hệ thống mái
hắt như vậy đã được phát triển
tốt, như trong chuyên luận xuất
sắc của anh em nhà Olgyay[18]. Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự. J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1223
Palmero-Marrero và Oliveira[20] đã nghiên cứu tác động của các
thiết bị che nắng được áp dụng
đến một tòa nhà cho các
vùng khí hậu khác nhau (Mexico, Cairo, Lisbon, Madrid, London), đánh giá chúng
tác động đến điều kiện nhiệt
trong nhà và nhu cầu năng lượng so với một tòa nhà không có
thiết bị che nắng. Tzempelikos và
Athienitis[21] đã đánh giá tác động của thiết bị che nắng
đặc điểm, kiểm soát bóng râm
và diện tích kính về nhu cầu năng lượng làm mát và chiếu sáng cho một
tòa nhà nằm ở Montreal; một
lưỡi lăn bên ngoài đã được coi là thiết bị tạo bóng.
Datta [22] đã phân tích ảnh
hưởng của các thiết bị che nắng ngang cố định đến nhiệt
hiệu suất của một tòa nhà
đối với khí hậu của Ý, xem xét một tòa nhà 2
khu vực đơn giản với độ cao
giá trị U của tường ngoài
(1.691Wm_2 K_1); nghiên cứu tập trung vào một thiết bị che nắng
áp dụng cho cửa sổ hướng về phía nam.
David và cộng sự [23] phân
tích hiệu ứng nhiệt và hiệu quả thị giác của bóng râm,
đề xuất các chỉ số đơn
giản để xem xét cả hai khía cạnh này. Trong tài liệu
tham khảo [24] một thử nghiệm
cấu hình lam che nắng ngoài
áp dụng cho nhà chung cư tại Hàn Quốc là
đại diện; khía cạnh ánh sáng
ban ngày và tiết kiệm năng lượng để sưởi ấm và làm mát được đánh giá là
tốt thông qua việc sử dụng
một chương trình mô phỏng năng lượng. Abu-Zour và cộng sự[25] đề xuất một thiết kế mới
cho một bộ thu năng lượng mặt trời tích hợp vào cửa chớp năng lượng mặt trời. Stazi và cộng sự[26] đã nghiên cứu về mái hắt
thiết bị thông qua phân tích
tác động của việc sử dụng các vật liệu khác nhau, chiều dài của các thanh và
khoảng cách thẳng đứng giữa các
thanh. Leung và cộng sự [27] đã kiểm tra hiệu quả của việc cài đặt một
hệ thống cửa gió phản xạ
bán bạc có kiểm soát trong phần mái che của hệ thống
năng lượng mặt trời trực tiếp
(phía bắc) đối mặt với hệ
thống mặt tiền trong một không gian văn phòng di động sâu. Palmero-Marrero và
Oliveira [28] đã điều tra việc
sửa đổi các thiết kế mái hắt hiện có để tích hợp năng lượng mặt trời
bộ thu trong thiết bị tạo
bóng. Hammad và Abu-hijleh[29]
khám phá ảnh hưởng của
mái hắt năng động bên ngoài
về mức tiêu thụ năng lượng của một tòa nhà văn phòng ở Abu
Các Tiểu vương quốc Ả Rập
Thống nhất Phần mềm IES-VR được sử dụng để dự đoán mức tiêu thụ năng lượng của một
mô-đun văn phòng đại diện để đánh giá hiệu suất
năng lượng tổng thể của
sử dụng mái hắt bên ngoài
ở các mặt tiền hướng nam, đông và tây. Bellia và cộng sự[30]
đã phân tích ảnh hưởng của
các thiết bị che nắng bên ngoài đối với nhu cầu năng lượng của một
tòa nhà văn phòng máy lạnh
điển hình cho khí hậu Ý. Danh sách các nghiên cứu này nói chung
tóm tắt những gì đã được
bao phủ bởi những nỗ lực của các nhà nghiên cứu trước đó.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Định nghĩa các thuật ngữ chính
2.1.1. Tự chủ ánh sáng ban ngày Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự. J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1224
Tự chủ về ánh sáng ban
ngày là một phần của giờ làm việc, khi ánh sáng ban ngày đủ để cung cấp
mức độ rọi cần thiết tại
nơi làm việc. Quyền tự chủ về ánh sáng ban ngày có tính đến thực tế
đóng góp ánh sáng ban ngày
cũng như các chiến lược kiểm soát của hệ thống che nắng.[31] ban ngày
Quyền tự chủ thể hiện tỷ
lệ phần trăm thời gian sử dụng trong năm khi mức tối thiểu
yêu cầu về độ sáng ở
cảm biến ánh sáng ban ngày chỉ được đáp ứng bằng ánh sáng ban ngày.[32]
2.1.2. Độ rọi ban ngày hữu ích (udi)
Độ rọi ban ngày hữu ích
thể hiện sự phân bố độ rọi hàng năm cho một không gian để
đạt được mục tiêu chiếu sáng
định trước trong khoảng 100–2000 lux.[33]
2.1.3. Mô hình ánh sáng ban ngày dựa trên khí hậu Mô hình hóa ánh sáng ban
ngày dựa trên khí hậu (CBDM) CBDM là một mô hình dự báo ánh sáng ban ngày
xác định các đại lượng phát
sáng khác nhau bằng cách sử dụng điều kiện mặt trời và
bầu trời bắt nguồn từ
bộ dữ liệu khí tượng. CBDM
bao gồm Tự chủ ánh sáng ban ngày, Tự chủ ánh sáng ban ngày không gian,
Lượng ánh sáng mặt trời hàng
năm và độ rọi hữu ích của ánh sáng ban ngày.[34] CBDM sử dụng ánh sáng ban ngày
Quyền tự chủ là thước đo hiệu suất của nó.[35]
2.2. chương trình mô phỏng DIVA-for-Rhino
là một plug-in lập mô hình ánh sáng ban ngày và năng lượng dành cho Rhinoceros. trình cắm
được phát triển bởi Trường Cao
học Thiết kế tại Đại học Harvard, và bây giờ nó là
do Solemma LLC phát triển.[36] DIVA-for-Rhino cho phép người dùng đánh giá
hiệu suất môi trường của các
tòa nhà hoặc cảnh quan đô thị. Chúng ta có thể có
được bản đồ bức xạ,
kết xuất hình ảnh thực tế,
số liệu ánh sáng ban ngày dựa trên khí hậu, bước thời gian hàng năm và cá nhân
phân tích độ chói, tuân thủ
ánh sáng ban ngày LEED và CHPS, năng lượng vùng nhiệt đơn và tính toán tải trọng.[37]
Nghiên cứu này đã sử dụng
Diva cho châu chấu vì mô hình của chúng tôi là một tham số. 2.3. Mô hình mô phỏng
Sử dụng một công cụ mô
phỏng máy tính được tối ưu hóa cung cấp cho các nhà nghiên cứu khả năng
có được kết quả ánh sáng ban ngày cho các trường hợp khác nhau một cách kịp thời và trong các điều kiện được kiểm soát.
Grasshopper là trình chỉnh sửa thuật
toán đồ họa được tích hợp với các công cụ tạo mô hình 3D của Rhinoceros. Nó cho phép mô hình hóa các
hình học đơn giản và phức tạp, cũng được kiểm soát theo tham số. Nó có
đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây giữa các kiến trúc sư và nhà thiết kế do tính linh hoạt của nó trong hình dạng
thế hệ. Kể từ khi được
tạo ra, một số tập lệnh đã được phát triển, nhằm mục đích tích hợp
công cụ mô phỏng cho các
khía cạnh khác nhau của hiệu suất tòa nhà, chẳng hạn như hình học,
cấu trúc, hiệu suất nhiệt và
ánh sáng ban ngày. Một ví dụ trong số này là DIVA, một plug-in cho
Grasshopper, viết tắt của “Design, Iterate,
Validate and Adapt”[38] Phần mềm này
cho phép phân tích môi trường
trong Rhinoceros và các thành phần Grasshopper của nó. Nó Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1225
tích hợp Radiance/Daysim để tính toán ánh sáng ban ngày và EnergyPlus để phân tích nhiệt.
Cả Daysim và EnergyPlus đều đã được sử dụng và xác nhận rộng rãi trong nghiên cứu và
thực hành và sự tích hợp của chúng trong Grasshopper cho phép chúng có thể truy cập được với nhiều loại
người dùng.[38] Nghiên cứu này đánh giá hiệu suất ánh sáng ban ngày và nhiệt của các thông số khác nhau của
cửa chớp bằng cách sử dụng Diva làm công cụ lập mô hình ánh sáng ban ngày dựa trên khí hậu và giao diện cho năng lượng thêm. Hình.1. Không
gian văn phòng hướng Nam tiêu
chuẩn được lập mô hình để phân tích ánh sáng ban ngày và năng lượng
Với mục đích của bài báo này, một mô hình O ce tiêu chuẩn đã được xây dựng như chi tiết trong Hình
1 ở trên. Cảm biến ánh sáng được đặt trên lưới 0,5*0,5m ở độ cao 0,75m tính từ sàn nhà. Năm
người dùng chia sẻ không gian. Các bức tường bên ngoài được lập mô hình có Giá trị U là 0,21 W/m2K.
Cửa sổ có độ truyền qua hình ảnh là 0,508, hệ số thu nhiệt mặt trời là 0,4 và U-
Giá trị 0,55 W/m2K. Hệ số phản xạ mặt trời và hệ số phản xạ nhìn của cửa chớp là 0,75. Tất cả
mô phỏng được thực hiện trong khí hậu Tehran, Iran không có vật cản bên ngoài. Khác
cài đặt mô phỏng nhiệt được trình bày trong bảng.1 bên dưới. Machine Translated by Google 1226
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236
Bảng 1. Các thông số đầu vào cho mô phỏng nhiệt. Dữ liệu Đơn vị đo lường giá trị Dữ liệu thời tiết - Tehran-Iran (Vĩ độ 35º Kinh độ 51º) - lịch chiếm chỗ Văn phòng - Thời gian chạy Hàng năm -
Bước Thời gian Mỗi Giờ 4 -
phân phối năng lượng mặt trời Đầy đủ nội thất và ngoại thất - 30 Tần số vôi hóa bóng - 15000 Lớp vôi hóa bóng chồng lên nhau
Tốc độ tăng nhiệt bên trong W/m2 4 (thiết bị) °C 22
Điểm đặt hệ thống sưởi nhiệt độ Điểm đặt làm mát °C 26 nhiệt độ - COP sưởi ấm 0,8 COP làm mát - 3.0
Bảng 2. Các thông số và vật liệu mô phỏng bức xạ Tham số mô phỏng Giá trị 2 ab (độ nảy xung quanh) 1000
quảng cáo (phân chia môi trường xung quanh) 20
như (môi trường xung quanh) Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1227 siêu mẫu) 300
ar (độ phân giải xung quanh) 0,1
aa (độ chính xác môi trường xung quanh) Chất liệu rạng rỡ Sàn nhà 0,20 phản xạ Độ phản xạ 0,80 Trần nhà Tường 0,50 phản xạ Mặt đất ngoại thất 0,20 phản xạ mái che phản xạ 0,8 0,76 kính truyền
Chương trình Energy Plus với giao diện Diva được sử dụng để đánh giá năng lượng hàng năm sự tiêu thụ.
Các thông số và vật liệu
mô phỏng bức xạ được trình bày
chi tiết trong Bảng 2. Môi trường xung quanh
nảy (ab) đại diện cho số lần phản xạ giữa các bề mặt. Phân chia môi trường xung quanh (quảng cáo)
và siêu mẫu đặt số lượng mẫu được gửi. Độ phân giải xung quanh (ar) xử lý
lỗi tối đa, kích thước cảnh và điểm cắt lấy mẫu.[39] Một cài đặt khác cho phân tích ánh sáng ban ngày của thành phần Diva được thể hiện trong bảng 3 bên dưới.
Bảng 3. Thông số đầu vào cho mô phỏng ánh sáng ban ngày Biến giá trị Dữ liệu thời tiết Tehran-Iran (Vĩ độ 35º Kinh độ 51º) Dựa trên khí hậu Loại mô phỏng chiếm dụng 8 đến 6 với DST .60 phút Lịch trình tối thiểu 300 lux Điều khiển ánh sáng Tắt với chiếm dụng Thắp sáng -w 250.0 –Đặt 300 – Thông số Mất 20 –Chờ 0,0 Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1228
Để tối ưu hóa thiết kế cửa chớp, các thông số chính của chúng được chọn làm hệ số thay đổi là
chiều rộng, góc và khoảng cách của chúng từ mặt tiền. Khoảng cách của họ với nhau được cho là
giống như chiều rộng của chúng do hạn chế về chế độ xem thấp hơn mức đó và vấn đề lóa đối với
nhiều hơn số tiền đó. (Hình 2)
Hình 2. Thông số thiết kế biến đổi của cửa chớp
Hình 3. Phạm vi tham số và các trường hợp có thể xảy ra
Theo đó, có nhiều giá trị có thể có cho mỗi yếu tố. Set số lượng có hạn
được gán cho mỗi tham số. Đối với góc A, sử dụng quy tắc cấp số nhân, năm-
khoảng cách độ được xem xét cho phạm vi từ 0 đến 45 độ. Tham số kích thước cũng
được xác định thông qua tiến trình hình học cũng như với khoảng cách năm cm trong phạm vi từ 10 đến 60 cm.
Đối với khoảng cách giữa mái hắt và mặt tiền, phạm vi từ 0 đến 50 cm với các bước là 5 cm. được xem xét. (Hình.3) 2.4. công cụ tối ưu hóa
Thuật toán di truyền (GA) là một loại thuật toán tiến hóa cụ thể sử dụng các kỹ thuật
lấy cảm hứng từ sinh học tiến hóa như thừa kế, đột biến, chọn lọc và trao đổi chéo để
phát triển một giải pháp cho các vấn đề chung hoặc cụ thể. Chúng đã được chứng minh là có hiệu quả
chiến lược để giải quyết các vấn đề thiết kế đa mục tiêu và tính toán nhiều hiệu suất
tiêu chí, tìm kiếm các giải pháp gần với tối ưu trong một khoảng thời gian ngắn.[40] Mới đây
triển khai, Octopus [41] của thuật toán SPEA2 [42] vừa thân thiện với người dùng vừa linh hoạt
đủ để tích hợp vào hầu hết các quy trình tối ưu hóa thiết kế. Nó sử dụng một thuật toán di truyền, một
cái gọi là Thuật toán tiến hóa lấy cảm hứng từ chọn lọc tự nhiên. Bạch tuộc cho phép Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1229
nhà thiết kế để đặt không gian thiết kế nơi hình học có thể thay đổi cũng như thiết lập bất kỳ người dùng nào-
các tiêu chí đo lường được xác định. Sau đó, nó bắt đầu một quá trình lặp lại bằng cách tạo ra các hình dạng khác nhau
từ không gian thiết kế và so sánh nó với chức năng phù hợp (mục tiêu hoặc tiêu chí).
Hình 4. Quy trình làm việc sử dụng các thành phần nhiệt và ánh sáng ban ngày của DIVA và quá trình tiến hóa của Octopus người giải quyết
Hình 5. Không gian nghiệm hai chiều. Dấu chấm lửng gói gọn các giải pháp liên quan đến góc độ cá nhân.
Octopus được sử dụng làm công cụ tối ưu hóa trong nghiên cứu này để so sánh đầu ra của UDI (100-
2000 lux) từ phân tích ánh sáng ban ngày của Diva và nhu cầu năng lượng sưởi ấm và làm mát hàng năm từ Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1230
Diva phân tích nhiệt thông qua các thông số thiết kế cửa gió khác nhau. (Hình 4) Ưu điểm của
sử dụng so sánh UDI với phép đo Độ sáng được hỗ trợ bởi thực tế là UDI
cung cấp phần trăm thời gian hàng năm thay vì so sánh mức độ chiếu sáng ở một số thời điểm. 3. KẾT QUẢ
Quy trình tối ưu hóa đa biến được thực hiện tại máy tính i7 lõi kép trên một
thời gian 4 ngày. Quy mô dân số là 100 người đã trải qua 10 thế hệ SPEA2. Trong Fig.5, tất cả
trong số các giải pháp hứa hẹn nhất được hiển thị. Các hộp màu đỏ đại diện cho các giải pháp
với lượng tải nhiệt tối thiểu hoặc lượng UDI tối đa ở thế hệ thứ 10
của các mô phỏng. Các hộp màu xanh lá cây là giải pháp hoạt động kém nhất về tải nhiệt và UDI. Các .
hộp màu xám là các giải pháp Pareto trong thế hệ 1–10
Các nghiệm gần (0, 0) là nghiệm tối ưu. Do đó tối ưu hóa quá trình
các giá trị có giá trị lớn nhất của chúng tốt hơn nên được nhân với (-1) thành giá trị nhỏ nhất như chúng ta làm đối với
UDI. Như có thể thấy trong hình 5, các giải pháp gần nhau có thể được đặt thành 7 nhóm. Từ
dạng biểu đồ, có thể kết luận rằng có nhiều ánh sáng ban ngày hơn và sử dụng ít năng lượng hơn trong
để làm mát và làm nóng trái ngược nhau. Trục X của sơ đồ bắt đầu với 80,45% cho
độ rọi ban ngày hữu ích (giải pháp số 22) và kết thúc bằng 60,29% (giải pháp số 3)
(hình 6). Trục Y của sơ đồ bắt đầu bằng 3080,02 KWh (giải pháp số 1) và kết thúc bằng 3817,90 KWh (giải số 24).
Hình.6. Các dung dịch mẫu với lượng A, B, C tham khảo hình 2. A: góc và khoảng cách của cửa lá sách
với nhau B: khoảng cách mái hắt so với mặt đứng C: góc mái hắt Machine Translated by Google
Số mẫuM. Mahdavinejad và cộng sự. J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1231 Bảng 4. U Sưởi UDI
Số mẫuDI và mức sử dụng năng lượng của hình (6) Các giải pháp mẫu Sưởi UDI
Số mẫu Sưởi UDI Số mẫu Sưởi UDI Và (100 Và (100 Và (100 Và (100- làm mát làm mát làm mát làm mát 2000) trọng tải -2000 trọng tải -2000 trọng tải -2000 trọng tải % (KWh) )% (KWh) )% (KWh) )% (KWh) 1 3080.0 64,5 7 3369.4 72.1 13 3464.0 67.1 19 3655.6 73,66 2 6 4 0 4 số 8 4 2 3112.5 63,4 số 8 3361.3 69.3 14 3563.3 75.1 20 3723.8 71.51 6 2 5 3 1 số 8 1 3 3200.8 60.2 9 3367,5 65,9 15 3602.6 76,9 21 3726.0 78,76 2 9 7 2 0 5 4 4 3233.1 68,7 10 3459.1 73,4 16 3563.7 73.2 22 3764.0 80,45 7 6 2 số 8 4 số 8 5 5 3265.0 64,7 11 3492.6 74,9 17 3549.3 68.2 23 3759.5 76,72 7 3 số 8 7 0 9 4 6 3308.7 61.6 12 3476.3 70,7 18 3665.3 77,9 24 3817.9 79,40 3 9 3 5 7 0
Các gen trong mỗi nhóm trong bảy nhóm sơ đồ có cùng một góc với khoảng cách khác nhau và
kích thước cửa chớp. Do đó, nó cho thấy rằng ảnh hưởng của góc của mái hắt trong ánh sáng ban ngày và việc sử dụng năng lượng là nhiều hơn các yếu tố
khác có thể đặt các giải pháp có cùng góc gần nhau trong
biểu đồ. Bên cạnh một chút thay đổi về góc của mái hắt còn gây ra sự thay đổi đáng chú ý trong UDI và
năng lượng sử dụng của phòng. Như có thể thấy trong bảng 4, trong mỗi nhóm này, màu đỏ
nghiệm nằm gần tâm đồ thị là gen có 0 lượng tham số B
(khoảng cách từ mặt tiền), số lượng kích thước mái hắt khác nhau, khoảng cách mái hắt khác nhau so với
nhau và các nghiệm ở xa tâm đồ thị đề cập đến các gen có nhiều hơn 0
lượng cho yếu tố B của họ và các yếu tố C khác nhau. Nó cho thấy rằng cửa chớp gần với
mặt tiền hiệu quả hơn những mặt tiền ở xa nó. Có thể thấy cửa chớp với các kích thước khác nhau
và cùng một khoảng cách với nhau nhưng cùng một góc và cùng một khoảng cách từ mặt tiền khác
các từ có cùng tham số B và C và các tham số A khác nhau có hiệu suất gần bằng
UDI và sử dụng năng lượng. Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1232 4. THẢO LUẬN
Hệ thống chiếu sáng ban ngày tối ưu sẽ tăng mức ánh sáng ban ngày và cải thiện ánh sáng ban ngày, đồng thời
kiểm soát lượng ánh sáng mặt trời và giảm độ chói và khó chịu cho người cư ngụ.[43]
Mặt khác, hệ thống điều khiển ánh sáng ban ngày cần chú ý đến ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời.
và ánh sáng ban ngày trong nhu cầu năng lượng sưởi ấm và làm mát bên trong.
DIVA cho phép ghép nối tự động và trực quan hóa các hậu quả năng lượng và ánh sáng ban ngày
từ bên trong công cụ mô hình kiến trúc phổ biến, Rhinoceros 3D. Đây là một công cụ mạnh mẽ
bởi vì tải cao điểm và lượng sưởi ấm, làm mát và chiếu sáng cần thiết trong một không gian
hàng năm sẽ thay đổi với các quyết định chính thức, thiết kế hệ thống che nắng, lượng
khu vực kính và sự lựa chọn của vật liệu. Tất cả chúng có thể được phân tích trực quan, trắc quang
và tràn đầy năng lượng từ bên trong DIVA.[44] Điều quan trọng cần lưu ý là bài báo này chỉ thử nghiệm
điều kiện cụ thể và các yếu tố khác có thể yêu cầu nghiên cứu thêm. Ví dụ, tất cả các
cấu hình chỉ đề cập đến thành phố Tehran, vì trang web không được giới thiệu dưới dạng một biến trong
phân tích tham số. Tuy nhiên, mặc dù nghiên cứu không bao gồm tất cả các địa điểm có thể hoặc
xây dựng cấu hình, nó cung cấp, thông qua một phương pháp chặt chẽ, một tập hợp hữu ích
thông tin cho nhóm thiết kế về tác động của các lựa chọn kiến trúc, về nhu cầu năng lượng
để chiếu sáng, làm mát và sưởi ấm trong các giai đoạn chính của quá trình thiết kế, khi sử dụng
của các công cụ mô phỏng để tính toán chi tiết hơn vẫn còn quá sớm. Ngoài ra, tòa nhà
hình dạng không được coi là một biến để tối ưu hóa. Vì vậy, để cải thiện các
khả năng ứng dụng cho người dùng, cần có các hệ thống điều khiển phức tạp hơn. Bài báo trình bày một
phương pháp sử dụng các công cụ hiện đang được sử dụng bởi cộng đồng kiến trúc sư. Điều này cho thấy một
khả năng phương pháp được đề xuất có thể được sử dụng trong các trường hợp thực tế thực tế bởi các kiến trúc sư
mà không cần học kiến thức nâng cao về mô phỏng và tối ưu hóa tòa nhà. 5. KẾT LUẬN
Nghiên cứu này xem xét đánh giá hiệu suất đa mục tiêu của hệ thống mái hắt. nghiên cứu
góp phần thiết kế mái hắt, nhằm kiểm soát ánh sáng ban ngày và nhiệt độ tòa nhà tải.
Với mục đích này, một cấu hình thử nghiệm của mái hắt đã được đề xuất trong nghiên cứu này và
các loại mái hắt khác nhau đã được xử lý và so sánh về mặt tiết kiệm năng lượng cho
làm ấm và làm mát. Một loạt mô phỏng của chương trình phân tích năng lượng, Diva, tiết lộ rằng Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1233
các điều kiện mái che thử nghiệm cho thấy hiệu suất hiệu quả nhất với nhiều loại điều chỉnh góc nghiêng.
Các thông tin sau xuất hiện cho mỗi biến:
Góc: góc của mái hắt đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng ánh sáng ban ngày và năng lượng của không gian
hơn các thông số khác. Góc thấp hơn của cửa chớp chẳng hạn như 0 hoặc 5 độ có ít
phần trăm độ sáng ban ngày hữu ích và sử dụng ít năng lượng hơn để làm mát và sưởi ấm
không gian hơn các góc trên chẳng hạn như bốn mươi lăm độ. Góc trên của cửa chớp có UDI tốt hơn
(100-2000) vì chúng chặn nhiều ánh sáng mặt trời trực tiếp hơn (UDI>2000) nhưng chúng có nhiều năng lượng hơn
sử dụng để chặn ánh sáng mặt trời tham gia vào việc sưởi ấm không gian. Theo nghiên cứu nếu
các nhà thiết kế có kế hoạch sử dụng cửa chớp góc cố định, tốt hơn là sử dụng các góc gần phạm vi 20 độ
những người khác. Việc sử dụng rèm di động được ưu tiên hơn, từ quan điểm về thị giác và
tiện nghi nhiệt cho người cư ngụ, vì bức xạ mặt trời đi vào không gian có thể được kiểm soát dễ dàng hơn
Khoảng cách từ mặt tiền: Trong điều kiện của thí nghiệm này, khoảng cách bằng 0 từ mặt tiền cho
cửa chớp có hiệu suất tốt hơn nhiều so với khoảng cách xa hơn.
Kích thước cửa chớp: trong nghiên cứu này, chiều rộng cửa chớp và khoảng cách của chúng với nhau được cho là
là như nhau. Theo kết quả của thí nghiệm, các kích thước khác nhau chủ yếu có điểm tương đồng biểu diễn cho nhau. 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.
Mahdavinejad, M., M. Bemanian, và S. Matoor, Hiệu suất ước tính của
Ống ánh sáng ngang trong các tòa nhà có kế hoạch sâu. HONAR-HA-YE-ZIBA, 2013. 17(4): tr. 41- 48. 2.
Mahdavinejad, M. và m. pourfathollah, Công nghệ chiếu sáng mới và
Tăng cường cảm giác thân thuộc trong trường hợp mặt tiền của các tòa nhà ở Tehran. tạp chí con người
Nghiên cứu Địa lý, 2015. 47(1): tr. 131-141. 3.
Mahdavinejad, M. và R. fallahtafti, Tối ưu hóa hình dạng và hướng tòa nhà
cho kiến trúc hiệu quả năng lượng tốt hơn. Tạp chí quốc tế về quản lý ngành năng lượng, 2015. 9(4): tr. 593-618. 4.
Mahdavinejad, M., et al., Đề xuất một cách tiếp cận linh hoạt đối với thiết kế kiến trúc như một
Công cụ để đạt được các tòa nhà đa năng thân thiện với môi trường. Nghiên cứu vật liệu tiên tiến, 2012: tr. 622-623. 5.
Mahdavinejad, M., S. Matoor, và R. Fayaz, Phép đo độ sáng dọc cho
Bầu trời quang đãng ở Tehran. Armanshahr, 2012. 4(8): tr. 19-11. Machine Translated by Google M. Mahdavinejad và cộng sự. J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1234 6. Mahdavinejad, M., et
al., Ước tính độ khả dụng
của ánh sáng ban ngày và độ rọi trên Các bề mặt
hướng Nam thẳng đứng ở Tehran.
Nghiên cứu Vật liệu Cao cấp, 2012: p. 518-523. 7.
Aries, MB và GR Newsham, Ảnh hưởng của thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày đối với năng lượng chiếu sáng sử dụng: Một
đánh giá văn học. Chính sách
năng lượng, 2008. 36(6): tr. 1858-1866. số 8. Jenkins, D. và
M. Newborough, Một cách tiếp cận
để ước tính lượng khí thải carbon liên quan đến
ánh sáng văn phòng với sự
đóng góp ánh sáng ban ngày. Năng
lượng Ứng dụng, 2007. 84(6): tr. 608-622. 9. Li, DH, TN
Lam, and S. Wong, Chiếu sáng
và hiệu suất năng lượng cho văn phòng sử dụng điều
khiển làm mờ tần số cao.
Chuyển đổi và quản lý năng lượng, 2006. 47(9): P. 1133-1145. 10. Linhart, F. và J.-L.
Scartezzini, Chiến lược chiếu sáng hiệu
quả cho phòng làm việc ở
khí hậu nhiệt đới. XIN LỖI, Singapore, 2007: tr. 360-367. 11. Linhart, F. và J.-L.
Scartezzini, Giảm thiểu mật độ điện
năng chiếu sáng trong phòng làm việc được trang bị
hệ thống chiếu sáng ban ngày
anidolic. Năng lượng mặt trời, 2010. 84(4): tr. 587-595. 12. Veitch, J., Chiếu
sáng cho nơi làm việc chất
lượng cao. Trong: Clements-Croome, Derek (Ed.), biên tập thứ
hai. 2006, Luân Đôn: Tạo ra Nơi làm việc Năng suất. 13. Mahdavinejad, M., M.
Garaati, và A. Yazhari Kermani, Tham số ánh sáng ban ngày và Chất lượng hoạt
động; Nghiên cứu điển hình: Tòa
nhà văn phòng công cộng ở Kerman,
Iran. Tạp chí Năng lượng Công nghệ và
Chính sách, 2014. 4(9): tr. 29-34. 14. Mahdavinejad, M., M.
Nansorpoor, và M. Hadiyan, Hiện tượng sân trong Kiến trúc đương
đại của Iran. Tạp chí Nghiên
cứu về Thành phố Hồi giáo-Iran, 2014. 4(15): P. 35-45. 15.
Jorge, J. và J. Puigdomènech, Một tiêu chí về ánh sáng ban ngày đối với các biện pháp kiểm soát năng lượng mặt trời để so sánh bầu trời rạng
rỡ mô hình. Xây dựng và
Môi trường, 1996. 31(3): tr. 225-232. 16. Mahdavinejad, M., S.
Matoor, và A. Dorodgar, Công nhận các khe hở ánh sáng trong Mái vòm của
nhà thờ Hồi giáo Iran Liên
quan đến các đặc tính khí hậu. Tạp chí quốc tế về Kỹ thuật kiến
trúc & Quy hoạch đô thị, 2011. 17(4): tr. 41-48. 17. Freewan, AA, L.
Shao và S. Ri at, Tương tác
giữa mái hắt và trần nhà hình học cho
hiệu suất ánh sáng ban ngày
tối đa. Năng lượng tái tạo, 2009. 34(1): tr. 223- 232. 18. Olgyay, A. và
V. Olgyay, Thiết bị tạo bóng
& kiểm soát năng lượng mặt trời. 1976: Đại học Princeton Báo chí trường Đại học. 19. Mahdinejad, J., M.
Mahdavinejad, và S. Rezaei Ashtiani, Hành vi nhiệt của Tòa nhà Double
Skin. Tạp chí Chính sách và
Công nghệ Năng lượng, 2014. 4(9): tr. 1-14. Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1235 20.
Palmero-Marrero, AI và AC Oliveira, Ảnh hưởng của các thiết bị chắn nắng trên
yêu cầu năng lượng xây dựng. Năng lượng ứng dụng, 2010. 87(6): tr. 2040-2049. 21.
Tzempelikos, A. và AK Athienitis, Tác động của việc thiết kế và kiểm soát bóng râm đối với
nhu cầu làm mát và chiếu sáng tòa nhà. Năng lượng mặt trời, 2007. 81(3): tr. 369-382. 22.
Datta, G., Ảnh hưởng của các thiết bị che nắng ngang cố định đến hiệu suất nhiệt của
xây dựng bằng mô phỏng TRNSYS. Năng lượng tái tạo, 2001. 23(3): tr. 497-507. 23.
David, M., et al., Đánh giá hiệu quả nhiệt và hình ảnh của các tấm che năng lượng mặt trời.
Xây dựng và Môi trường, 2011. 46(7): tr. 1489-1496.
24. Kim, G., et al., Lợi thế so sánh của thiết bị che nắng bên ngoài trong điều kiện nhiệt
hiệu suất cho các tòa nhà dân cư. Năng lượng và tòa nhà, 2012. 46: tr. 105-111.
25. Abu-Zour, A., S. Ri at, và M. Gillott, Thiết kế mới của bộ thu năng lượng mặt trời được tích hợp vào
cửa chớp năng lượng mặt trời để truyền nhiệt hiệu quả. Kỹ thuật nhiệt ứng dụng, 2006. 26(16): tr. 1876- 1882. 26.
Stazi, F., et al., So sánh về bóng râm: Theo dõi nhiệt-vật lý
hành vi, đánh giá tiết kiệm năng lượng, tiện nghi nhiệt, chiếu sáng tự nhiên và
tác động môi trường. Năng Lượng Mặt Trời, 2014. 105: tr. 512-528. 27.
Leung, TC, P. Rajagopalan, và R. Fuller, Hiệu suất của hệ thống dẫn hướng ánh sáng ban ngày
trong một tòa nhà văn phòng. Năng Lượng Mặt Trời, 2013. 94: tr. 253-265. 28.
Palmero-Marrero, AI và AC Oliveira, Đánh giá hệ thống nhiệt mặt trời sử dụng
xây dựng các thiết bị che nắng louvre. Năng lượng mặt trời, 2006. 80(5): tr. 545-554.
29. Hammad, F. và B. Abu-Hijleh, Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của việc sử dụng năng lượng
mái hắt bên ngoài trong một tòa nhà văn phòng. Năng lượng và Tòa nhà, 2010. 42(10): tr. 1888-1895. 30.
Bellia, L., F. De Falco, và F. Minichiello, Ảnh hưởng của các thiết bị che nắng đối với năng lượng
yêu cầu của các tòa nhà văn phòng độc lập đối với khí hậu Ý. ứng dụng nhiệt
Kỹ thuật, 2013. 54(1): tr. 190-201. 31.
Reinhart, CF và K. Voss, Theo dõi điều khiển thủ công đèn điện và rèm.
Nghiên cứu và Công nghệ Chiếu sáng, 2003. 35(3): tr. 243-258. 32.
Reinhart, CF, J. Mardaljevic và Z. Rogers, Số liệu hiệu suất ánh sáng ban ngày động
cho thiết kế tòa nhà bền vững. Leukos, 2006. 3(1): tr. 7-31. 33. Mohsenin, M.
và J. Hu, Đánh giá hiệu suất
ánh sáng ban ngày trong các tòa
nhà có giếng trời bằng cách sử dụng
Mô hình ánh sáng ban ngày dựa trên khí hậu. Năng lượng mặt trời, 2015. 34.
Beckers, B., Năng lượng mặt
trời ở quy mô đô thị. 2013: John Wiley & Các con trai. 35.
Mardaljevic, J., L. Heschong, và E. Lee, Số liệu ánh sáng ban ngày và tiết kiệm năng lượng.
Nghiên cứu và Công nghệ Chiếu sáng, 2009. 41(3): tr. 261-283. Machine Translated by Google
M. Mahdavinejad và cộng sự.
J Fund Appl Sci. 2016, 8(3), 1221-1236 1236
36. lễ trọng. DIVA cho tê giác. 2015; Có sẵn từ: http://diva4rhino.com.
37. Yun, G., KC Yoon, và KS Kim, Ảnh hưởng của các chiến lược kiểm soát che nắng đối với
tiện nghi thị giác và nhu cầu năng lượng của các tòa nhà văn phòng. Năng lượng và Tòa nhà, 2014. 84: p. 70- 85. 38.
González, J. và F. Fiorito, Thiết kế ánh sáng ban ngày của các tòa nhà văn phòng: Tối ưu hóa
Che nắng bên ngoài bằng cách sử dụng các phương pháp mô phỏng kết hợp. Tòa nhà, 2015. 5(2): tr. 560-580. g. 2015 Có sẵn từ: 39. Phường, [trích dẫn 12];
http://radsite.lbl.gov/radiance/man_html/rtrace.1.html. 40.
Renner, G. và A. Ekárt, Giải thuật di truyền trong thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. Máy tính-
Aided Design, 2003. 35(8): tr. 709-726. 41. Vierlinger, r. Có sẵn từ: bạch tuộc. [trích dẫn 2015 12,6];
http://www.food4rhino.com/project/octopus?ufh. 42.
Zitzler, E., et al., SPEA2: Cải thiện sức mạnh Thuật toán tiến hóa Pareto, 2001,
Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich (ETH), Viện Tin học Kỹ thuật và Mạng truyền thông (TIC). 43. Lorenz, W., Một
đơn vị kính để kiểm soát
năng lượng mặt trời, chiếu sáng
ban ngày và bảo tồn năng lượng.
Năng lượng mặt trời, 2001. 70(2): tr. 109-130. 44.
Jakubiec, JA và CF Reinhart. DIVA 2.0: Tích hợp ánh sáng ban ngày và nhiệt
mô phỏng sử dụng Rhinoceros 3D, Daysim và EnergyPlus. trong Building Simulation-12th
Hội nghị Hiệp hội mô phỏng hiệu suất tòa nhà quốc tế. 2011.
Làm thế nào để trích dẫn bài viết này:
Mahdavinejad M, Mohammadi S. Tối ưu hóa tham số của ánh sáng ban ngày và nhiệt
hiệu suất thông qua cửa chớp trong khí hậu nóng và khô của Tehran. J.Fundam. ứng dụng Khoa học, 2016, 8(3), 1221-1236. Xem số liệu thống kê xuất bản