نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

توسعه چارچوب عملیاتی مدیریت هوشمند و انعطاف‌پذیری انرژی در ساختمان‌های صفر خالص

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.
چکیده
گذار به ساختمان‌های انرژی صفر خالص مستلزم یکپارچه‌سازی انعطاف‌پذیری انرژی با سامانه‌های مدیریت هوشمند است. مرور ادبیات نشان‌دهنده شکافی عمیق میان چارچوب‌های نظری انعطاف‌پذیری و قابلیت عملیاتی‌سازی آن‌ها در بسترهای واقعی، به‌ویژه در مواجهه با چالش‌های امنیت سایبری و تعارض منافع ذی‌نفعان است. پژوهش حاضر با هدف پر کردن این شکاف، یک چارچوب یکپارچه مفهومی-عملیاتی مبتنی بر مبانی فلسفی واقع‌گرایی انتقادی توسعه داده است. این چارچوب در قالب یک معماری پنج‌لایه ساختاربندی شده و برای عملیاتی‌سازی آن، از روش IDADA و شاخص‌های ترکیبی نوین شامل شاخص انعطاف‌پذیری ترکیبی ، شاخص تعادل منافع و شاخص‌های حریم خصوصی استفاده شده است. جهت اعتبارسنجی، یک مجتمع مسکونی ۱۰ واحدی در اقلیم گرم و خشک در محیط نرم‌افزار انرژی‌پلاس/دیزاین‌بیلدر شبیه‌سازی و شاخص‌ها با روش دلفی وزن‌دهی شدند. نتایج نشان داد که پیاده‌سازی این چارچوب منجر به ارتقای 85/7 درصدی شاخص CFI و جهش ۱۳۴ درصدی شاخص تعادل منافع میان ساکنان و شبکه می‌گردد. همچنین، تحلیل حساسیت با روش مونت‌کارلو استحکام بالای مدل را در برابر عدم‌قطعیت‌های رفتاری و اقتصادی با بازه اطمینان ۹۵٪ تأیید کرد. یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که با مدیریت هوشمند لایه‌بندی شده، می‌توان علاوه بر کاهش دوره بازگشت سرمایه به ۷ سال، ظرفیت پاسخ‌گویی به سیگنال‌های شبکه را بدون آسیب جدی به آسایش ساکنان، تا ۲۴۰٪ افزایش داد. این چارچوب مسیری نوین برای سیاست‌گذاران و مهندسان جهت نهادینه‌سازی ساختمان‌های متعامل با شبکه فراهم می‌آورد
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development of an Operational Framework for Smart Management and Energy Flexibility in Net-Zero Energy Buildings

نویسنده English

Mojtaba Masoumnezhad
Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
چکیده English

The transition toward Net-Zero Energy Buildings (NZEBs) necessitates the integration of energy flexibility with smart management systems. However, a literature review reveals a significant gap between theoretical flexibility frameworks and their operational feasibility in real-world contexts, particularly concerning cybersecurity challenges and stakeholder interest conflicts. To bridge this gap, the present study develops an integrated conceptual-operational framework grounded in the philosophical foundations of Critical Realism. This framework is structured into a five-layer architecture (physical, digital, optimization, grid, and policy). For its operationalization, the IDADA method and novel composite indicators, including the Composite Flexibility Index (CFI), the Stakeholder Benefit Index (SBI), and privacy-related metrics, are utilized. For validation, a 10-unit residential complex in a hot and dry climate was simulated using the Design Builder/Energy Plus environment, and the indicators were weighted through a hybrid AHP-Delphi approach.

The results demonstrate that implementing this framework leads to an 85.7% improvement in the CFI and a 134% surge in the SBI (balancing the interests of residents and the grid). Furthermore, sensitivity analysis via the Monte Carlo method confirmed the high robustness of the model against behavioral and economic uncertainties with a 95% confidence interval. This framework provides a novel pathway for policymakers and engineers to institutionalize grid-interactive buildings.

کلیدواژه‌ها English

Net-Zero Energy Building (NZEB)
Energy Flexibility
Smart Management
Critical Realism
Cybersecurity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 تیر 1405