بحران انرژی که در دهه 1970 میلادی به دلیل کاهش تولید نفت و افزایش قیمت آن، در آمریکا شروع شد و در کشورهای دیگه ادامه پیدا کرد و در واقع نگرانی از اتمام سوخت های فسیلی بعنوان اولین دلیل باعث شد دولت ها به نوع دیگری از انرژی فکر کنندهمچنین تغییرات اقلیمی که با انقلاب صنعتی به وجود آمد و صدماتی مثل آسیب دیدن لایه اوزون و ..... خیلی از منابع طبیعی که در حال آسیب و از بین رفتن هستند، بر این دغدغه افزود و موجب شد بشر به سمت استفاده از که از منابع انرژی حرکت کند که اسیب کمتری به محیط زیست بزند و از طرفی تنوع خوبی داشته باشد.توافقنامه های زیادی در این راستا بین دولت ها در مناطق مختلف جهان بررسی و منعقد شد که مانند توافقنامه 2030 ، حوزه های زیادی از جمله ساختمان وساختمان سازی، حمل و نقل، کشاورزی و ..... شامل می شد. به طور مثال یکی از بندهای این توافق بیان می کند اتحادیه اروپا اعلام کرده است بعد از سال 2030 هیچ خودروی سوختی نباید تولید شود. این قوانین و گام ها در این مسیر تعریف شده است که شهرها، محیط هایی پایدار و هوشمند تبدیل شوند.
انرژی های تجدیدپذیر
همان طور که می دانیم یکی از تقسیم بندی های رایج و پرکاربرد برای انواع انرژی، تقسیم آنها براساس تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر است. البته اصطلاح تجدید ناپذیر بودن به این معنا نیست که این نوع از انرژی ها امکان به وجود آمدن مجدد را ندارند، بلکه این مفهوم در مقایسه با طول عمر انسان ها معنا می شود. به این ترتیب که اگر منبعی در زمانی در مقیاس زمانی عمر انسان به طور طبیعی دوباره جایگزین شود، منبع تجدید پذیر به حساب می آید. مهمترین دسته از این منابع، منابعی با انتشار کربن صفر مانند انرژی خورشیدی، باد، باران، جزر و مد و .... هستند.
به گزارش شبکه بین الملی سیاست گذاری انرژی های تجدید پذیر برای قرن 21 (REN21)، در سال های 2015 و 2016 ، به طور میانگین حدود 20% از مصرف انرژی جهانی و تولید برق سهم انرژی های تجدید پذیر بوده است.
چرا بررسی ساختمان ها؟!
امارها نشان می دهد بیش از 40% از مصرف انرژی جهان در واقع بزرگترین سهم از مصرف انرژی، مربوط به ساختمان و ساختمان سازی است . پس لازم است توجه ویژه ای به این حوزه داشته باشیم. برای در نظر گرفتن دغدغه های مرتبط با بهینه سازی مصرف انرژی ، و ایجاد راه حل های مناسب نیاز به شبیه سازی پدید می آید.
انرژی های تجدید پذیردر کنار مزایایی مثل تنوع، قابل دسترس بودن و .... ، معایبی مثل هزینه بالای تولید و نصب تجهیزات لازم و یا طولانی شدن زمان بازگشت سرمایه را دارند. وجود این معایب باعث می شود قبل از اجرای هر طرح انرژی برای ساختمان ها، به شبیه سازی ساختمان و طرح های پیشنهادی بپردازیم و میزان تحقق اهداف را بررسی کنیم تا از خطاهای احتمالی جلوگیری شده و باعث هدر رفت زمان و هزینه نشود.
البته از آنجایی که یکی از اولین خروجی های این شبیه سازی ها برآورد مصرف انرژی به تفکیک بارهای برودتی، بارهای حرارتی، روشنایی و .... است، حتی برای انتخاب و چیدمان وسایلی که با انرژی های تجدید ناپذیر مثل سوخت های فسیلی کار می کنند، نیز کاربرد دارند.
به طور کلی شبیه سازی های ساختمان از دیدگاه انرژی با 2 رویکرد انجام می شود: 1) برای ساختمان هایی که قرار است جدید ساخته شوند تا بتوان میزان مصرف انرژی، روشنایی، انتشار کربن و ... پیش بینی کرد. 2) برای ساختمان هایی که قبلا ساخته شده اند وضعیت موجود رو مدل کنیم و در و در واقع ممیزی انجام می دهیم تا ببینیم با چه راه حل هایی می تونیم این ساختمان را به یک ساختمان انرژی مثبت و پایدار تبدیل کنیم.
ابزارهای شبیه سازی
در بحث شبیه سازی حدودا 20 الی 30 سال است که نرم افزارهایی ایجاد شده و توسعه پیدا کرده اند که می توان از دیزاین بیلدر (Design Builder)، اکوتک (ecotech) ، ies بعنوان معروف ترین آنها نام برد. در ایران خیلی از نرم افزاها به دلیل مشکلات لایسنس حتی به صورت کرک شده قابل دسترس و استفاده نیستند. دیزاین بیلدر یکی از نمونه های قابل دسترس در ایران است که بدون مشکلات مربوط به لایسنس می توان از آن استفاده کرد. از طرفی مقالات معتبری نشان می دهد یکی از ابزارهایی که در شبیه سازی ها تا حد زیادی به نتایج و شرایط واقعی نزدیک شده، نرم افزار دیزاین بیلدر بوده است.
نوع دیگری از ابزارها برای شبیه سازی وجود دارد که به موتورهای شبیه سازی معروف هستند، مانند انرژی پلاس (Energy Plus) که موتور اصلی نرم افزارهای رابط گرافیکی مثل دیزاین بیلدر هستند. این نوع از نرم ا فزارها، از قدرت بالاتری در حل معادلات و شبیه سازی ها برخوردار هستند، اما از نظر محیط های گرافیکی و کارپسند بودن نسبت به نوع قبلی نرم افزارها، ضعف هایی دارند. در واقع مهندسین حوزه های مختلف باتوجه به اولویت بندی ها و خروجی های مورد نیاز در هر پروژه، یکی از دو نوع ابزار ذکر شده را انتخاب می کنند.
