در این روش، کل انرژی سالانه مصرفی مبنا قرار می‌گیـرد. در نتیجـه، لازم اسـت طراحـی پوسـته خارجی، تأسیسات مکانیکی و الکتریکی و همچنین سیستم‌های تجدیذیر به گونه‌ای صـورت گیـرد که میزان انرژی سالانه مصرفی ساختمان طرح از مقدار آن برای ساختمان مرجع کمتر باشد.
به‌عبارت دیگر، در صورت طراحی ساختمان به‌روش کارایی انرژی ، علاوه بر در نظر گـرفتن میـزان نیاز انرژی ساختمان، بازدهی و کارایی سیستم‌های مورد اسـتفاده در تأسیسـات مکـانیکی و برقـی ساختمان نیز، به‌صورت یکپارچه ملاك طراحی قرار می‌گیرد.
این امر باعث می‌شود طراحی مطابق این روش تنها توسط یک تیم طراحـی منسـجم امکـانپـذیر باشد.
١٩-٨-١ اصول کلی
در این روش طراحی، میزان انرژی اولیه مصرفی ملاك عمل طراحی قرار می‌گیرد.
تعیین میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان مرجع به دو روش امکانپذیر است:
- شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی ساختمان مرجع، با استفاده از نرم افزارهای مـورد تأییـد استفاده شده برای تعیین مصرف انرژی ساختمان طرح، مطابق اصول تعیـین‌شـده در بنـد ١٩-٨-٣-١-٢ در این حالت میزان انرژی مصرفی به‌دست آمده برای ساختمان طرح باید کمتر از میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان مرجع باشد؛
- مبنا قرار دادن مقادیر مصرف انرژی مرجع (برای واحد سطح) که در بند ١٩-٨-٣-١-٣ ارائه شده است.
در این روش، لازم است اصول زیر رعایت گردد:
الف) میزان انرژی اولیه سالانه ساختمان طـرح بـه کمـک شـبیه‌سـازی انـرژی، بـا اسـتفاده از نرم افزارهای دارای ویژگی‌های تعیین‌شده در بخش ١٩-٨-١-١ ، محاسبه شود. همچنـین در صورت استفاده از روش شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی ساختمان مرجـع، میـزان انرژی اولیه سالانه ساختمان مرجع نیز با استفاده از این نرم افزارها محاسبه شود؛
پ) داده های اقلیمی باید دارای مشخصات تعیین‌شده در بخش ١٩-٨-١-٢ باشند؛
ت) برنامه زمانبندی حضور افراد، استفاده از سیستم روشنایی مصنوعی و تجهیـزات، تهویـه و دمای تنظیم و دیگر پارامترهای تعیین‌کننده بایـد مطـابق اصـول تعیـین‌شـده در بخـش ١٩-٨-١-٣ و پیوست ٥ باشند؛
ث) شرایط سایه‌اندازی ساختمانهای مجاور و دیگر موانع باید با دقـت کـافی در شـبیه‌سـازی لحاظ گردد؛
ج) در صورت استفاده از روش شبیه‌سازی برای محاسبه انرژی اولیـه سـاختمان مرجـع، بـرای تأسیسات مکانیکی و الکتریکی و همچنین سیستم‌های بـر پایـه انـرژی‌هـای تجدیدپـذیر ساختمان مرجع، شرایط ارئه شده در بند ١٩-٨-٣-١-٢ رعایت شود.
چ) مدارك فنی و اطلاعات مورد نیاز برای بررسی محاسبات انجام شده باید ویژگـی‌هـای ارائـه شده در بند ١٩-٨-٣-٣ را داشته باشد.
١٩-٨-١-١ نرم افزار شبیه‌سازی
نرم افزارهای شبیه‌سازی باید صحه‌گذاری‌شده و مورد تأییـد نهـاد دارای صـلاحیت قـانونی باشـند. حداقل قابلیت‌هایی که نرم افزارها باید دارا باشند عبارتند از:
- تعیین میزان انتقال (جریان) حرارت ساعتی در طول یک سال شبیه‌سازی شـده در جـدارها (به‌صورت تفکیکی) و کل ساختمان،
- تعیین میزان بهره خورشیدی و انتقال حرارت ساعتی جدارهای نورگذر،
- تنظیم برنامه ساعتی پارامترهای مختلف، برای تمامی روزهای هفته و روزهـای آخـر هفتـه و تعطیلات، برای کاربری‌های مختلف ساختمان، از جمله:
- میزان حضور و نوع فعالیت افراد در مناطق (زونهای) مختلف ساختمان،
- توان روشنایی مصنوعی و میزان کاهش احتمالی آن در سـاعات مختلـف (در صـورت تأمین بخشی از نیاز از روشنایی طبیعی)،
- دمای تنظیم (ترموستات) سیستم‌های گرمایی و سرمایی،
- کارکرد سیستم تهویه مکانیکی،
- میزان استفاده از تجهیزات (خانگی، اداری، …)،
- استفاده از آبگرم بهداشتی.
- اثر اینرسی (جرم) حرارتی در ذخیره سازی و ایجاد تأخیر فاز،
- در نظر گرفتن حداقل ده منطقه حرارتی،
- تنظیم بار حرارتی سیستم‌های گرمایی و سرمایی متناسب با دما و تعداد تجهیزات،
- شبیه‌سازی عملکرد اکونومایزرهای پایه آبی و پایه هوایی دارای سیستم‌های کنترل یکپارچه،
- تهیه گزارشهای ساعتی مصرف انرژی به تفکیک حامل‌ها،
- تعیین بار حرارتی/برودتی تجهیزات گرمایی و تهویه مطبوع، میزان دبی هوا و آب مـورد نیـاز در مقاطع زمانی تعیین‌شده،
- تعیین میزان انرژی/گرمای تأمین‌شده توسط سیستم‌های بر پایه انرژی‌هـای تجدیدپـذیر (در صورت استفاده از این نوع سیستم‌ها).
١٩-٨-١-٢ داده های اقلیمی
فایل‌های آب وهوایی مورد استفاده باید در فرمت استاندارد و حـاوی داده های سـاعتی پارامترهـای مورد نیاز باشند. علاوه بر این، فایل‌ها باید مورد تأیید حداقل یک نهـاد دارای صـلاحیت قـانونی یـا مرجع معتبر جهانی باشند.
در صورتی که برای محل پروژه فایلی وجود نداشته باشد، یا ایـن‌کـه چنـدین فایـل بـرای منـاطق نزدیک به آن وجود داشته باشد، لازم است انتخاب فایل یک منطقـه مجـاور یـا ایجـاد یـک فایـل برازش شده با تأیید مراجع معتبر صورت گیرد.
١٩-٨-١-٣ برنامه‌های زمانی بهره برداری و عملکرد تجهیزات
در صورتی که برنامه‌های زمانی بهره برداری و عملکـرد تجهیـزات بـا مقـادیر مطـرح شـده در ایـن مقررات (پیوست ٥) مغایرتهای قابل توجهی داشته باشـد، امکـان اسـتفاده از برنامـه‌هـای زمـانی جایگزین برنامه‌های ارائه شده در این مبحث تنها با ارائه دلایل توجیهی کافی مجاز خواهد بـود. در این حالت، با اسـتفاده از روش قیاسـی و اصـول مطـرح شـده در بنـد ١٩-٨-٣-١-٢، برنامـه‌هـای جایگزین به هر دو ساختمان (طرح و مرجع) اعمال می‌گردد، و دیگر نمی‌توان مقادیر مطلق مصرف انرژی بر واحد سطح روش معیـار مصـرف و اصـول مطـرح شـده در بنـد ١٩-٨-٣-١-٣ را مـلاك طراحی قرار داد.
١٩-٨-٢ شبیه‌سازی و انجام محاسبات
در فرایند شبیه‌سازی و انجام محاسبات باید اصول زیر مورد رعایت قرار گیرد:
١٩-٨-٢-١ تعریف هندسه و مشخصات سطوح (جدارها)
در تعریف هندسه و جدارهای پوسته خارجی ساختمان، لازم اسـت اصـول مطـرح شـده در بخـش ١٩-٧-٢-١ رعایت گردد.
١٩-٨-٢-٢ شبیه‌سازی و محاسبات عددی روشنایی طبیعی
برای شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی روشنایی طبیعی، لازم است اصول مطرح شـده در بخـش ١٩-٧-٢-٢ رعایت گردد.
١٩-٨-٢-٣ تعریف مشخصات سیستم‌های تأسیسات مکانیکی و برقی
مشخصات سیستم‌های تأسیسات مکانیکی‌و برقی ساختمان طرح باید کاملاً مشابه شـرایط واقعـی باشد. در صورت ساده سازی و معادل سازی، باید توجیحات لازم در مدارك فنی ارائه شود.
مشخصات سیسـتم‌هـای تأسیسـات مکـانیکی و برقـی سـاختمان مرجـع بایـد مشـابه مشخصـات تعیین‌شده در روش تجویزی باشد.
١٩-٨-٣ اصول، روشهای طراحی و شرایط پذیرش نتایج محاسبات
در حالت طراحی به‌روش کارایی انرژی، لازم است تعیین میزان انرژی اولیه مصرفی ساختمان طرح با شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی، با استفاده از نرم افزارهای مورد تأیید صورت گیرد. این کـار باید با رعایت تمامی موارد مطرح شده در بخش ١٩-٨-١ انجام شود.
١٩-٨-٣-١ اصول مطرح در روشهای مختلف طراحی
١٩-٨-٣-١-١ محاسبه مصرف انرژی اولیه سالانه ساختمان
خروجی نرم افزارهای شبیه‌سازی مصرف انرژی نهایی سالانه ساختمان می‌باشد. با توجه به ایـن‌کـه معیار در نظر گرفته‌شده در روش کاراریی انرژی مصرف انرژی اولیه می‌باشد، در نتیجه، لازم اسـت مصارف انرژی اولیه حامل‌های مختلف، با استفاده از خروجی‌های مصرف انرژی نهایی به‌دست‌آمـده با شبیه‌سازی نرم افزاری محاسبه شوند.
انرژی اولیه مصرفی سالانه یک ساختمان برابر است با حاصل جمع مصارف انرژی اولیه الکتریکی و غیرالکتریکی. انرژی اولیه هر یک از حامل‌های انرژی نسبت انرژی نهایی مصرفشده در سـاختمان به راندمان تولید و توزیع حامل انرژی مورد نظر است.
در صورتی که مقدار راندمان تولید و توزیع انرژی الکتریکی توسط وزارت نیرو اعلام نگـردد، مقـدار آن برابر با ٣٠ درصد در نظر گرفته می‌شود.
در صورتی که مقدار راندمان تولید و توزیع انـرژی غیرالکتریکـی (گـاز) توسـط وزارت نفـت اعـلام نگردد، مقدار آن برابر با ١٠٠ درصد در نظر گرفته می‌شود.
١٩-٨-٣-١-٢ اصول طراحی به‌روش قیاسی
در این روش، محاسبه مصرف انرژی اولیه سالانه سـاختمان مرجـع، بـا رعایـت اصـول زیـر انجـام می‌شود:
- شبیه‌سازی و انجام محاسبات عددی، با استفاده از نرم افزارهای مورد تأیید استفاده شده برای تعیین مصرف انرژی ساختمان طرح، و با داده های مشابه در خصوص شرایط (فایـل‌هـای) آب وهوایی و برنامه‌های زمانی بهره برداری و عملکرد تجهیزات؛
- مشخصات هندسی کاملاً مشابه مشخصات ساختمان طرح؛
- داده های مربوط به پوسته خارجی ساختمان مطابق مقادیر ارائه‌شده در بخش ١٩-٥-٢؛
- داده های مربـوط بـه تأسیسـات مکـانیکی سـاختمان، مطـابق مقـادیر ارائـه‌شـده در بخـش ١٩-٥-٣؛
- داده های مربوط به سیستم روشنایی مصـنوعی و دیگـر تجهیـزات برقـی سـاختمان، مطـابق مقادیر ارائه‌شده در بخش ١٩-٥-٤؛
- عدم احتساب کاهش نیاز حاصل از بهره گیری از روشنایی طبیعی، سایبانها و سیستم‌های بر پایه انرژی‌های تجدیدپذیر ساختمان.
روش قیاسی قابل استفاده برای طراحی ساختمانهای با رده های «منطبق بـا مبحـث ١٩ (EC)»، «کم‌انرژی (+EC) » و «بسیار کم‌انرژی (++EC) » می‌باشد.
بدیهی‌است درصورتی که هدف دست‌یابی به ساختمانهای کم‌انرژی یا بسیار کم‌انـرژی باشـد، لازم خواهد بود مقادیر مربوط به حالت در نظر گرفته‌شده در شبیه‌سازی‌ها و محاسبات ملاك عمل قرار گیرد.
لازم است خروجی‌های مربوط به مصرف سالانه انرژی الکتریکی و غیرالکتریکی، به‌صورت تفکیکـی ارائه شود، تا امکان محاسبه مصرف انرژی اولیه فراهم آید.
١٩-٨-٣-١-٣ اصول طراحی به‌روش معیار مصرف (بر مبنای واحد سطح)
در این روش، محاسبه مصرف انرژی سالانه ساختمان مرجع، با رعایت اصول زیر انجام می‌شود:
- تعیین سطح زیربنای فضاهای کنترل شده؛
- تعیین مقادیر مربوط به مصرف انرژی اولیه سالانه ساختمان، با استفاده از جدول ١٩-٨- ١.
- روش معیار مصرف قابل استفاده برای طراحی ساختمانهای بـا رده هـای «منطبـق بـا مبحـث ١٩ (EC)»، «کــم‌انــرژی (+EC)»، «بســیار کــم‌انــرژی (++EC) » و «مصــرف انــرژی نزدیــک صــفر (ECNZ) » می‌باشد.
میزان مصرف انرژی اولیه محاسبه شده بـرای سـاختمان طـرح مربـوط بـه انـرژی مصـرفی بـرای گرمایش، سرمایش، آبگرم مصرفی و روشنایی می‌باشد. لازم به ذکر اسـت در مـدلسـازی انـرژی، تأثیر حرارتی تجهیزات در نظر گرفته می‌شود، ولی میزان مصرف انـرژی ایـن تجهیـزات در انـرژی مصرفی ساختمان لحاظ نمی‌شود.
طراحی ساختمان نزدیک صفر تنها با استفاده از روش کارایی انرژی و معیار مصرف برای ساختمان مرجع امکانپذیر است.
١٩-٨-٣-٢ شرایط پذیرش نتایج محاسبات
در هر دو روش (قیاسی و معیار مصرف)، طراحی صورت گرفته زمانی قابل قبول تلقی می‌شـود کـه میزان مصرف انرژی اولیه سالانه محاسبه‌شده بـرای سـاختمان طـرح از مصـرف انـرژی سـاختمان مرجع کمتر باشد.
١٩-٨-٣-٣ مدارك فنی مورد نیاز برای ارائه
میزان انرژی مصرفی ساختمان بـه عوامـل متعـددی، از جملـه شـرایط آب وهـوایی، الگـوی رفتـار ساکنین و بهره برداران، کارایی تجهیزات و نحوه نگهداری از آنها، بستگی دارد. در مـدارك فنـی و دفترچه محاسبات، لازم است موارد زیر ارائه گردد:
- خلاصه‌ای از محاسبات و تحلیل‌های انجام شده، شامل میزان مصرف انرژی سـالانه سـاختمان مرجع و ساختمان طرح؛
- مشخصات نرم افزاری که برای محاسبات مورد استفاده قرار گرفته است؛
- معرفی اختصاری پروژه، با ذکر محل آن، تعداد طبقات، کاربری (نحوه بهره برداری)، فضـاهای کنترل شده و کنترل نشده، زمانهای بهره برداری از ساختمان؛
- فهرست امکانات و تجهیزات انرژی‌بر در ساختمان، و تفـاوتهـای احتمـالی مشخصـات فنـی آنها با مشخصات استاندارد
- فهرست انطباق موارد مختلف با الزامات در نظر گرفته‌شده در این روش طراحی؛
- روش مدلسازی و فرضیات در نظر گرفته‌شده؛
- اطلاعات خروجی‌های نرم افزار و میزان مصرف انرژی تفکیکـی روشـنایی، تجهیـزات داخلـی، سیستم آبگرم مصرفی، سیستم گرمایی، سیستم سرمایی، فن‌ها و دیگر تجهیزات سیستم تهویه مطبوع (نظیر پمپ‌ها) باشد.