سایت ساختمان ساز

آگهی,تبلیغات,نیازمندی,اخبار,نمایشگاه صنعت ساختمان

www.sakhteman-saz.com

توجه          اطلاعیه:          توجه

نسخه جدید سایت رونمایی شد !

جهت درج آگهی ویژه کلیک کنید .

با ساختمان ساز متفاوت دیده شوید !

 

Sj Popup

  • دژآبسنگ
    دژآبسنگ

    عایق دائمی بتن،آببندی،انواع کفپوش و پوشش های محافظتی

مقاله ساختمانی - مقالات صنعت ساختمان

طراحی نرم افزار بهینه سازی مصرف عایق ساختمان

طراحی نرم افزار بهینه سازی مصرف عایق در ساختمان

چکیده : با توجه به محدود بودن منابع انرژی و لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی، استفاده از عـایق را در صنایع مختلف اجباری می سازد. لذا در این مقاله با طراحی نرم افزاری به زبان ویژوال بیسـیک و با توجه به تمام پارامترهای مهم در بحث عایق نظیر شرایط آب و هوایی ، هزینه انرژی، هزینه عایق، جنس عایق، عمر آن و... سعی شده به سؤالاتی از قبیل ضخامت بهینه عایق، درصد جــبران سـرمایه اولیه از محل کاهش ظرفیت تأسیســات ، دوره بـازگشـت سـرمایه و ... پاسـخ داده شـود. تـا دسـت اندرکاران این صنعت بتوانند به راحتی و در کوتاه تریــن زمـان ممکـن و بـا اطمینـان بـالا گامـهای اساسی در پروژه های خود بردارند. درضمن با تحلیل یک نمونه پلان به کمک نرم افزارcarrier 99 و نر افزار طراحی شده، کارایی نرم افزار نشان داده شده است و پیشنهاداتی نیز در زمینـه عـایق، بـر اساس نتایج حاصل از نمودارها مطرح شده است. واژه هاى کليدى: عايق، نرم افزار، ضخامت اقتصادى مقدمه : انتقال حرارت زیاد از جداره های خارجی ساختمان و همچنین صرف انرژی زیاد برای جـبران آن ، در دوره ای که بشریت با محدودیت منابع انرژی روبروست، بشـر را بـه سـوی مسـیری، جـهت کاهش تلفات سوق داده است. یکی مناسبترین روشها، استفاده از عایق می باشد. اما آیــا اسـتفاده از عایق با هر ضخامتی می تواند بازدهی مناسب را داشته باشد؟ جنبه های اقتصادی آن چگونه اسـت؟ چرا که در صورت عدم عایقکاری مناسب ممکن است با مشکلاتی اعم از زیاد بودن انتقــال حـرارت، غیر اقتصادی بودن، میعان روی دیوارها، خوردگی عایق و ... مواجه شد. 1ـ عضو هیأت علمی دانشگاه خواجه نصیر 2- مهندس مکانیک لذا معرفی ضخامت بهینه عایق با توجه به پارامترهایی از قبیل ضریب هدایت حرارتـی جـدار، شرایط آب و هوایی منطقه، نوع تاسیسات مورد استفاده، هزینه های عــایق و نصـب و نگـهداری آن، هزینه انرژی و ... ضروری بنظر می رسد. در این مقاله، با توجه مطالب ذکر شده با طراحی نرم افزاری به زبان ویژوال بیسیک و با توجه به همه شرایط فوق ، ضخامت بهینه عایق، درصـد جـبران سـرمایه اولیـه از محـل کـاهش ظرفیـت تاسیسات، دوره بازگشت سرمایه و ... مشخص شده است. قابل ذکر است نرم افزار مذکـور بسـیار منعطـف و دارای کـاربری آسـان و قابلیتـهای بـالایی می باشد. نرم افزار بهینه سازی اقتصادی ضخامت عایق : این نرم افزار به زبان ویژوال بیسیک طراحی شده است و با گرفتن ورودیهایی از قبیل شرایط اقلیمی، شرایط جدارهای خارجی ساختمان ، نوع انرژی سرمایش و گرمایش، هزینه عایقکاری و نوع سیستمهای سرمایش و گرمایش (فقط دو سیستم)، ابتدا ضخامت اقتصادی تــک تـک جـداره هـای موجود را محاسبه کرده و سپس میعان در سطح دیوار خارجی و داخلی را کنترل کــرده و در پایـان کاهش هزینه تأسیسات برودتی و حرارتی را به ریال مشخص کرده و در صد جبران هزینه عایقکاری از کاهش ظرفیت تأسیسات را مشخص کرده و بازگشت باقیمانده هزینه عایقکاری از مصرف سـوخت و انرژی را مشخص می کند و امکان انتخابهای مختلف رابه کاربر برای عایقکاری ساختمان می دهد. شروع برنامه : پس از شروع برنامه منویی به شکل (1) نمایش داده می شد کـه بـرای وارد کـردن اطلاعـات باید گام به گام جلو رفت. : Weather Information -1 که در این قسمت باید اطلاعات آب و هوایی مربوط به شــهر مـورد نظـر را وارد نمـود، کـه شامل، اطلاعاتی در مورد دمای هوای خارج در زمستان و تابستان، دمــای طـرح داخـل و همچنیـن تعداد روزهای مورد نظر برای گرمایش و سرمایش پیوسته در طول سال می باشد. (شکل2) :Wall Information -2 در این قسمت اطلاعاتی از قبیل جهت دیوار، ضریب انتقــال حـرارت (از کتـب تاسیسـات)، مساحت دیـوار، همچنین اختلاف دمای معـادل در مـرداد مـاه بـرای هـر دیـوار و همچنیـن سـقف (اطلاعات جدول1) از کاربر گرفته می شود. (شکل 3) اختلاف دمای معادل عددی است که مفهوم تشعشـع و هدایـت را در بـر دارد و بـه منظـور تعیین همزمانی بار سرمایی ناشی از تشعشع و هدایت در جدارها از آن استفاده می شـود. کـه بـرای راحتی کاربر در جدول (1) ارائه شده است. در مورد کف چه در زمستان و چه در تابستان دمای فضای سرد نشده (گرم نشــده) مجـاور خواسته می شود. : Insulation & Cost Information -3 در این قسمت اطلاعاتی از قبیل نوع سوخت گرمایش، قیمت سوخت، نرخ تورم سـالیانه بـه درصد، قیمت برق و نرخ تورم سالیانه به درصد و همچنین در قســمت عایقـها، نـوع عـایق دیوارهـا، سقف، کف، همچنین هزینه عایق ، هزینه نصب عایق در هر متر مربع و همچنین عمر عایق خواسته شده است. (شکل4) عمر عایق به نصب و شرایط محیط آن بســتگی دارد، در صـورت کـاربرد و نصـب صحیـح در محل به اندازه سازه عمر می کند که عمر عایق را در محاسبات 30 سال در نظر می گیریم. : Heating & Cooling System -4 در این منو دو سیستم متداول در ساختمانهای مسکونی و اداری در نظر گرفته شده است کـه این دو سیستم عبارتند از: ـ استفاده از رادیاتور برای گرمایش و کولر برای سرمایش ( شکل5 ) ـ استفاده از فن کویل برای سرمایش و گرمایش (شکل 6 ) حال با انتخاب یک سیستم برنامه را ادامه می دهیم : Radiator and cooler system ـ ـ رادياتور بامراجعه به کاتالوگهای شرکتهای سازنده رادیاتور ابتدا مدل رادیاتور مــورد نظـر را انتخـاب کـرده و سپس انتقال حرارت از یک پره و همچنین قیمت هرپره آن را وارد می کنیم . ـ ديگ قیمت دیگ براساس هرکیلوکالری برساعت مشخص است. ـ کولر برای وارد کردن اطلاعات کولر با مراجعه به نمودار زیر می بینیم که کولــر 5500 را مـی توانیـم بـه عنوان نماینده در نظر بگیریم. نسبت بار سرمايش کولر به توان مصرفى هزينه کولر نسبت به بار سرمايش یاد آوری: کاهش قطر لوله ها، ابعاد کانالها، مشعل، پمپ سیرکولاتور به دلیــل نـاچـیز بـودن تغیـیر ظرفیتها و ابعاد و همچنین دشواری محاسبات در نظر گرفته نشده است. روابط استفاده شده در این قسمت : r = Cr/Rht (1) rt = K(x) × ETDH × r (2) bt = K(x)× ETDH× Cb (3) که در آن : Cr : قیمت هر پره رادیاتور (Rial ) Cb : قیمت هر وات دیگ به ریال Rht : مقدار حرارت منتقله از یک پره (W) (Rials/m2 bt : هزینه دیگ در هر متر مربع ( r : قیمت هر وات منتقله به ریال (Rials/W ) (Rials/m2 rt : هزینه رادیاتور در هر متر مربع ( CCI=CC/Capc (4) CCt =CCI × K(x)× ETDC (5) که در آن: CC : قیمت هر واحد کولر(Rials ) Capc : ظرفیت هر واحد کولر(W) CCI : هزینه هروات سرمایش کولر به ریال(Rials/W ) (Rials/m2 CCt : هزینه کولر در هر متر مربع ( ETDC : اختلاف دمای معادل تابستان (K) که در نهایت داریم : System Cost = rt + bt + CCt (6) هنگامی که : Energy Cost + System Cost = IC (7) ضخامت اقتصادی بدست می آید. Chiller and fancoil system ـ ـ فن کویل براى انتخاب فن کويل بسته به شرايط آب و هوايى در جائيکه بار سرمايى بيش از بارگرمايى است بــر اسـاس سرمايش و درجائيکه بار گرمايى بيش از بار سرمايى است براساس گرمايش صورت مى گيرد. هزينه فن کويل نسبت به بارگرمايش و سرمايش با توجه به نمودار فن کويل مدل ٦٠٠ به عنوان شاخص در نظر گرفته مى شود. ـ چيلر که قيمت آن بر اساس هرتن تبريد مشخص است و مصرف برق آن براى هرتن تبريد را نيز از روى کاتــالوگ شرکت سازنده مشخص مى کنيم. ـ برج خنک کن قيمت آن بر اساس تن تبريد مشخص است. يادآورى: کاهش قطر لوله ها و مشعل، پمپ سيرکولاتور و کندانسور به علت ناچيز بودن تغيير ظرفيت و ابعاد و دشوارى محاسبات در نظر گرفته نشده است. روابط استفاده شده در اين قسمت : Cfanc = Cfan/Capcf (٨) Cfanh = Cfan/Caphf (٩) Cchilt = Cchil× K(x)× ETDC (١٠) Cfanct = Cfanc× K(x)× ETDC (١١) Ccolt = Ccol × K(x)× ETDC (١٢) Cfanht = Cfanh × K(x)× ETDH (١٣) که در آن : Cfan : هزينه هر دستگاه فن کويل(Rials ) Capcf : ظرفيت برودتى دستگاه مورد نظر (W) Caphf : ظرفيت حرارتى دستگاه مورد نظر (W) Cfanc : قيمت هر وات برودت به ريال(Rials/W ) Cfanh : قيمت هر وات حرارت به ريال(Rials/W ) Cchil : قيمت هر وات برودت چيلر به ريال(Rials/W ) Ccol : قيمت هر وات برودت برج خنک به ريال(Rials/W ) (Rials/m2 Cchilt : قيمت سرمايش چيلر در هر متر مربع( (Rials/m2 Ccolt : قيمت سرمايش برج خنک کن در هر متر مربع( (Rials/m2 Cfanct : قيمت سرمايش فن کويل در هر متر مربع( (Rials/m2 Cfanht : قيمت گرمايش فن کويل در هر متر مربع( در هنايت داريم : System Cost =+ Ccolt + Cfanct + Cfanht + bt (١٤) Cchilt هنگامى که : Energy Cost + Seystem Cost = IC (١٥) ضخامت اقتصادى بدست مى آيد. ـ در محاسبه Seystem Cost در مورد فن کويل نسبت به بزرگتر بودن بار گرمايش يــا سـرمايش يـا Cfanct يا Cfanht در نظر گرفته مى شود و با هم در فرمول محاسبه نمى شود. حال در اين قسمت کاربر هم مى تواند ضخامت هبينه را محاسبه کرده و هم مى تواند ضخامت عــايق را بـه دلخواه تغيير دهد. (شکل٧) ـ کنترل ميعان در سطح ديوار ( Check Distillation) در اين قسمت صفحه اى ظاهر مى شود که دماى ديوار در زمستان را با رطوبــت نسـبى ٥٠ و ٨٠ درصد تعيين کرده و مشخص مى کند که آيا ميعان اتفاق مى افتد يا خير و همچنين دماى سطح خارجى ديـوار را در تابستان مشخص مى کند و وضعيت تقطير را نمايان مى سازد . (شکل ٨) ـ ادامه برنامه ( صفحه پايانى ) در اين قسمت نوع عايق هر سطح ، ضخامت ، درصدکاهش ضريب انتقال حرارت ، کــاهش هزينـه تأسيسات حرارتى و برودتى ، تفکيک هزينه عايقکارى، درصد جبران آن از کاهش هزينه تجهيزات به تفکيک و همچنين دوره بازگشت مابقى سرمايه ناشى از کاهش مصرف سوخت در سال مشخص مى شود. تحليل يک پلان به کمک نرم افزار: همانطور که ديديم ، ضخامت هبينه عايق به شرايط اقليمى نيز بستگى داشت. حال در اين بخش به کمـک نرم افزار کرير و نرم افزار هبينه ضخامت عايق به بررسى بارهاى حرارتى و برودتى، ضخـامـت اقتصـــادى عايق ها و همچنيـن نقـش عايق در چهار منطقه آب و هوايى مختلف ايران مى پردازيم. براى ايـن منظور يـک آپارتمان ٥ طبقه در نظر مى گيريم که مشخصات ديوارها و پنجره هاى آن به شرح زير است : ديوار شمالى و جنوبى آجرى ٢٢ سانتى با ٢ سانت اندود گچ و نماى سنگى. ديوار شرقى و غربى آجرى ٢٢ سانتى با ٢ سانت اندود گچ. ديوار مجاور به راه پله آجرى ١١ سانتى اندود گچ. کف پارکت با ضخامت ١٥ سانت و مجاور به پارکينگ. سقف بتن ١٥ سانت با آسفالت و اندود گچ. مشخصات ساختمان : K(W/m2 .K) Area (m2 ) پنجره K(W/m2 .K) Area (m2 ) ٥ ، ٨١٤١٩ ،٢ × ١ ، ٦٢٨١٥٤ ،٣شمالى ديوار ٥ ، ٨١٤٢٨ ،٦ × ١، ٦٢٨١٤٨ ،١جنوبى ديوار ٥ ، ٨١٤٣٠ × ٢ ،٠٩٣١٥٠شرقى ديوار ٥ ، ٨١٤٣٠ × ٢ ،٠٩٣١٥٠غربى ديوار - - - ١ ،٧٤٤١٦٨ ،٩کف - - - ٢، ٥٥٨١٦٨ ،٩سقف - - - ٣ ،١٣٩٩٠ ،٩پله راه ديوار ابتدا به بررسى بارهاى حرارتى و برودتى با استفاده ازنرم افزارکرير در شهر هتران مــى پـردازيم کـه نمودارهاى (١) و (٢) حاصل اين محاسبات است که در صد تلفات از هر جز را نشان مى دهد. حال مى بينم که بيشترين درصد تلفات از ديوارها، سقف و پنجره ها مى باشد، براى کاهش تلفـات از پنجره ها پيشنهاد مى شود که از شيشه هاى دو جداره و باز تابشى استفاده شود که محاسبات آن از حوصلــه بحث خارج است. براى کاهش تلفات از جداره ها، چهار عايق مختلف را به کمک نرم افزار موجود بررسى کرده و يکـى را با توجه به شرايط مورد نظر انتخاب مى کنيم. با توجه به نمودار (٣)، تقريباً تمامى عايق ها شرايط يکسانى دارند ولى پلى استايرن عايق اقتصادى تــرى نسبت به بقيه است، اما ضخامت هبينه آن زياد است وهپناى ديواررا افزايش مى دهد، براى ادامه کار ما از عـايق پلى ارتان استفاده مى کنيم که ضخامت اقتصادى آن نصف پلى استايرن است. پس از اضافه کردن عايق پلى ارتان به جدارهاى خارجى پلان مورد نظــر نمودارهـاى (١) و (٢) بـه صورت نمودارهاى (٤) تغيير مى کند و همانطور که مشاهده مى کنيم پس از عايقکــارى در صـد تلفـات از جدارهاى خارجى به ميزان قابل توجهى کاهش يافته است. در اين قسمت با استفاده از عايق پلى ارتان و دو سيستم مختلف گرمايش و سرمايش (نامبرده در برنامه ) پلان مورد نظر را در چهار منطقه آب و هوايى مورد ارزيابى قرار مى دهيم: - سيستم ١ـ رادياتور و کولر - سيستم ٢ـ چيلر و فن کويل نتايج اين تحليل در نمودارهاى (٥) تا (٩) آمده است. نتيجه گيرى از نرم افزار و نمودارها با توجه به تمامى بررسى هاى انجام شده مى توان نتيجه گرفت که هر چه قيمت سوخت و انرژى گرانتر باشد ضخامت هبينه عايق بيشتر است و برعکس، که در مورد استفاده از گاز طبيعى به عنوان سوخت گرمـايش به علت ارزانى آن در کشور ما ممکن است ضخامت هبينه اى، خصوصاً براى عايقهاى گرانتر وجــود نداشـته باشد، که در مناطقى که از اين نوع سوخت استفاده مى کند پيشنهاد مى شود براى کاهش مصــرف انـرژى بجاى اختصاص يارانه به انرژى، يارانه اى براى عايقکارى ساختماهناى در حال ساخت تخصيص گيرد. در مناطقى که از چيلر ( يا تاسيساتى که هم هزينه بالاتر و هم مصرف بــرق بيشـترى دارد ) بـراى سرمايش استفاده مى کنند، خصوصاً مناطق گرمسير، توصيه مى شود حتمــاً در جدارهـاى خــارجى ، از عـايـق استفـاده کنند، چـون هم ظرفيت دستگاهها را به ميزان قابل توجهى کاهش مى دهــد ( آسـيب ديدن کمتر سازه ) و هم پس از مدت کوتاهى مابقى هزينه عايقکارى، از کاهش هزينه انرژى جبران مى شود. درمناطق گرمسير، خصوصاً مناطقى که تحت تاثير مستقم نور خورشيد است، ديوارهاى شرقى و غربى و همچنين سقف که وزن مصالح آهنا سبک است، حتماً عايقکارى شوند. ساختماهناى مناطق سرد سير در تمامى جهت، نياز مبرم به عايقکارى دارند. مشاهده شد که با هبينه کردن ضخامت عايقهاى مختلف، درصد کاهش بار آهنا و همچنين درصد جـبران سرمايه اوليه از محل کاهش ظرفيت دستگاهها، تفاوت چندانى با يکديگر نداشتند. با توجه به نمودارها، عايقکارى ساختمان باعث ٥٠% کاهش بار گرمايش در مناطق سردسير و معتـدل و ٤٥% در مناطق گرمسير و همچنين ٣٥% کاهش بار سرمايش در مناطق گرمسير و معتدل و حتى سردســير مى شود. توصيه مى شود که خصوصاً در مناطق معتدل از عايق با ضخامت بيش از ١٥ سانت استفاده نشود. در شهرهايى که رطوبت در آهنا بالاست استفاده از عايق حتى با ضخامت کم از پديده ميعان جلوگـيرى مى کند. لازم به ياد آورى است که با توجه به سعى موجود، ضخامت هبينه عايق تقريبى است ( به علت در نظـر نگرفتن کاهش قطر لوله ها، ابعاد کانالها ، پمپ سيرکولاتور و ... ) و يا ممکن است چنين ضخامت دقيقـى در عايق هاى موجود شرکت سازنده وجود نداشته باشد که نرم افزار اين قابليت را داراست که با گرفتن ضخامت عايق موجود (هبتر است نزديک ضخامت هبينه باشد)، کاهش هزينه ها، هزينه عايقکارى، درصد جبران هزينــه اوليه، کنترل ميعان و دوره بازگشت سرمايه را مشخص کند. منابع : ١ـ دکتر حسين اسلامى و دکتر جمشيد رياضى ، عملکرد عايقکارى حرارتى در ساختمان و هبينه سازى آنانتشارات مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن ، هبمن ١٣٦٩ ٢ـ مهندس سيد مجتبى طباطبائى ، محاسبات تأسيسات ساختمان- انتشارات روزهبانى ، چاپ ششم ١٣٧٨ ٣ـ دکتر سيد مجتبى موسوى نائينيان، تأسيسات ساختمان – انتشارات دانش و فن ، ١٣٧٩ ٤ـ مقاله مهندس محمد على شريعتمدارى و مهندس عليرضا مجتبوى و مهندس مرشدى، مجموعه مقالات اولــين همايش نقش عايق در ساختمان و تاسيسات- انتشارات وزارت مسکن و شهرسازى، هبمن ١٣٨٠ ٥ـ مقاله نور اله کثيرى و امير رضا گودرزى و کتايون باستانى ، عايقکارى در صنايع فرآيندى – مجله صنعت و تأسيسات ٢٧ ، فروردين ١٣٨١ ٦ـ دکتر جمشيد رياضى، اتلاف حرارت و ميعان در ساختماهناى متــداول – انتشـارات مرکـز تحقيقـات ساختمان و مسکن ، دى ١٣٦٩ ٧ـ يونوس سنجل، علم ترموديناميک (مترجم محمود ابراهيمى) – انتشارات دانشگاه علم و صنعــت ايـران، فروردين ١٣٧٦ ٨ـ کاتالوگهاى شرکتهاى توليد کننده عايق جدول (١)- اختلاف دماى معادل براى ديوار بارنگ معمولى در ساعت ٥ بعد از ظهر مرداد ماه براى چند شهر مختلف

Xبستن پنجره

logo-samandehi