An approach to identify the optimal solutions in the context of energy and cost criteria for buildings in different climates
Aslıhan Şenel SolmazDepartment of Architecture, Dokuz Eylul University, Izmir, TurkeyBuildings are the major energy consumers with a significant effect on energy efficiency improvements around the world. Ensuring energy efficiency in new and existing buildings is gaining momentum with recent initiatives that aim to increase social awareness. Today, there is a wide range of energy efficiency options from design solutions to energy efficient building materials, advanced HVAC systems, and renewable energy technologies. However the identification of optimal and/or most effective set of energy saving solutions within a large decision space for a specific building requires decision-support approaches.
In this study, a simulation based multi-objective optimization approach based on the combination of EnergyPlus building performance simulation and GenOpt optimization program is employed to optimize building heating and cooling energy savings, and the cost criterion, Net Present Value (NPV) simultaneously while identifying the optimal set of energy saving solutions. The approach was applied to a hypothetical office building in different climate zones of Turkey (Izmir and Ankara) to demonstrate its applicability. Building envelope components on each façade were selected as decision variables, and an extensive solution space including alternative materials for the external walls, roof, ground floor insulation, different window types and shading system were generated for each decision variable. The results showed that the interaction between the conflicting objectives and the trade-offs should be explored while determining the most suitable building solutions with energy and cost effective manner.
Farklı iklim bölgelerindeki binalarda enerji ve maliyet kriterleri bağlamında optimal çözümlerin belirlenmesine yönelik bir yaklaşım
Aslıhan Şenel SolmazDokuz Eylül Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Mimarlik Bölümü, Yapı Bilgisi Ana Bilim Dalı, İzmirBirincil enerji tüketicilerinden olan binalar dünya genelinde enerji etkin iyileştirmeler konusunda oldukça önemli bir etkiye sahiptir. Yeni ve mevcut binaların enerji etkinliğinin sağlanması, sosyal farkındalığı artırmayı amaçlayan son girişimlerle birlikte gittikçe ivme kazanmaktadır. Bugün binalar için, tasarım çözümlerinden enerji etkin yapı malzemelerine, ileri ısıtma-soğutma ve havalandırma sistemlerinden, yenilenebilir enerji teknolojilerine kadar çok sayıda ve çeşitlilikte enerji etkin uygulama seçeneği bulunmaktadır. Buna karşın, bu genişlikteki bir çözüm kümesi içerisinde, tanımlı bir bina için, optimal ve/veya en etkin enerji tasarruf çözümlerinin tanımlanabilmesi karar desteği sağlayacak yaklaşımları gerektirmektedir.
Bu çalışmada, EnergyPlus bina performans simülasyonu ve GenOpt optimizasyon programının entegrasyonuna dayanan simülasyon tabanlı çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı, binanın ısıtma ve soğutma enerjisi tasarruflarını ve maliyet kriteri olan Net Bugünkü Değer (NBD)’i eş zamanlı optimize etmek ve optimal enerji tasarruf çözümlerini tanımlamak için kullanılmaktadır. Bu yaklaşım, Türkiye’nin farklı iklim bölgelerinde (İzmir ve Ankara) bulunan hipotetik bir ofis binasına uygulanarak pratikte uygulanabilirliğinin gösterilmesi amaçlanmıştır. Binanın her bir cephesindeki kabuk bileşenleri karar değişkenleri olarak seçilmiş ve her bir karar değişkeni için dış duvar, çatı, zemin döşemesi için alternatif yalıtım malzemelerini, farklı pencere türlerini ve gölgeleme sistemini içeren geniş çaplı bir çözüm kümesi geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, enerji ve maliyet etkin bir bakış açısıyla en uygun bina çözümlerinin belirlenmesi sürecinde çatışan amaç kriterler arasında meydana gelen etkileşimlerin ve ödünleşimlerin bilinmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.
Manuscript Language: English
