بهینه سازی هم زمان عملکرد حرارتی و رطوبتی پوسته ساختمان با الگوریتم ژنتیک
بهینه سازی هم زمان عملکرد حرارتی و رطوبتی پوسته ساختمان با الگوریتم ژنتیک
در اقلیم های مرطوب، چالش اصلی طراحی پوسته ساختمان تنها محدود به کاهش اتلاف انرژی نیست؛ بلکه کنترل رطوبت، جلوگیری از میعان و حفظ کیفیت هوای داخلی نیز اهمیت اساسی دارد. در بسیاری از پروژه های مسکونی شمال ایران، تمرکز صرف بر عایق حرارتی بدون توجه به رفتار رطوبتی منجر به مشکلاتی مانند رشد قارچ، تخریب مصالح و افت آسایش ساکنان شده است. الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی چندهدفه، امکان بررسی هم زمان پارامترهای حرارتی و رطوبتی پوسته را فراهم می کند و تعادلی عملی میان این دو حوزه ایجاد می نماید.
در این رویکرد، اجزای پوسته—از جمله ضخامت لایه ها، نوع عایق، فاصله لایه های هوایی و نسبت بازشو—به عنوان متغیرهای طراحی تعریف می شوند. سپس با استفاده از داده های اقلیمی واقعی مانند دمای هوا، رطوبت نسبی و شدت بارندگی، عملکرد هر ترکیب در شبیه سازی های انرژی و رطوبت سنجی ارزیابی می شود. الگوریتم ژنتیک با انتخاب گزینه های برتر و ترکیب آن ها، به تدریج به طرح هایی می رسد که هم زمان اتلاف حرارتی را کاهش داده و خطر میعان در لایه های داخلی را کنترل می کنند.
بررسی تطبیقی برخی ساختمان های مسکونی در شهرهای مرطوب ایران نشان می دهد که استفاده از پوسته های چندلایه با تهویه کنترل شده و فاصله هوایی مناسب، نتیجه مستقیم فرآیندهای بهینه سازی چندهدفه بوده است. در این نمونه ها، بهبود عملکرد حرارتی بدون افزایش ضخامت بیش از حد جداره و در عین حال کاهش میزان رطوبت تجمع یافته در لایه ها مشاهده شده است. همچنین، انتخاب مصالح با ضریب نفوذپذیری بخار مناسب از طریق تحلیل های الگوریتمی امکان پذیر شده است.
به کارگیری الگوریتم ژنتیک در طراحی پوسته نه تنها موجب افزایش دقت تصمیم گیری می شود، بلکه فرآیند آزمون وخطای سنتی را نیز کاهش می دهد. این رویکرد به معماران اجازه می دهد مجموعه ای از گزینه های بهینه را پیش از اجرا بررسی کرده و پوسته ای طراحی کنند که پاسخ گوی شرایط پیچیده اقلیم مرطوب ایران باشد؛ پوسته ای که به صورت هم زمان انرژی، دوام و سلامت محیط داخلی را ارتقا دهد.