نرم ‌افزار کریر هپ Carrier HAP چیست و چه کاربردی دارد؟

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چه عاملی باعث می‌شود در یک ساختمان بزرگ، دما همیشه مطبوع باشد؛ نه سرمای آزاردهنده‌ای حس شود و نه گرمای خفه‌کننده‌ای؟ پاسخ این پرسش در قلب سیستم‌های تهویه مطبوع نهفته است؛ جایی که مهندسان با ترکیب علم، فناوری و تحلیل داده، آسایش حرارتی را برای انسان‌ها رقم می‌زنند.

در دنیای امروز که انرژی به یکی از حیاتی‌ترین دغدغه‌های بشر تبدیل شده است، مهندسان دیگر تنها طراح سیستم‌های مکانیکی نیستند؛ بلکه معماران آینده‌ای پایدار و کم‌مصرف‌اند. مسیر طراحی تأسیسات مکانیکی از روزهایی که محاسبات گرمایش و سرمایش با فرمول‌های دستی انجام می‌شد، تا امروز که تحلیل انرژی ساختمان‌ها به کمک شبیه‌سازی‌های دیجیتال صورت می‌گیرد، تحولی عمیق را پشت سر گذاشته است.

در این میان، نرم‌افزار Carrier HAP به ‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین ابزارهای طراحی و تحلیل سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC)، نقش محوری در این تحول ایفا کرده است. HAP نه‌تنها یک محاسبه‌گر بارهای سرمایشی و گرمایشی است، بلکه مغز متفکر مهندس طراح در تصمیم‌گیری‌های انرژی، اقتصادی و زیست ‌محیطی محسوب می‌شود.

این نرم‌افزار با تلفیق دانش ترمودینامیک، انتقال حرارت و داده‌های اقلیمی جهانی، به طراحان اجازه می‌دهد تا رفتار واقعی ساختمان را در طول ساعات مختلف شبانه‌روز شبیه‌سازی کنند؛ از تابش خورشید در ظهر تابستان گرفته تا سرمای نفوذی نیمه‌شب زمستان. نتیجه‌ی این فرآیند، طرح‌هایی است که نه‌تنها از نظر آسایش حرارتی بهینه‌اند، بلکه مصرف انرژی و هزینه‌های بهره‌برداری را نیز به حداقل می‌رسانند.

شرکت آمریکایی Carrier Corporation، که بیش از یک قرن پیش بنیان‌گذار صنعت تهویه مطبوع مدرن بود، با معرفی HAP گامی انقلابی در مسیر دیجیتالی‌سازی طراحی HVAC برداشت. نرم‌افزار HAP توانست با مدل‌سازی دقیق بارهای ساعتی، فصلی و سالانه، راه را برای تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده هموار کند.

به ‌عبارت دیگر، Carrier HAP فقط یک نرم‌افزار نیست؛ بلکه ابزاری استراتژیک برای طراحی ساختمان‌های هوشمند، کم‌مصرف و سازگار با محیط زیست. امروزه این نرم‌افزار در هزاران پروژه در سراسر جهان، از برج‌های تجاری و بیمارستان‌ها تا دانشگاه‌ها و فرودگاه‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌عنوان یکی از استانداردهای طلایی طراحی سیستم‌های HVAC شناخته می‌شود.

معرفی نرم‌افزار Carrier HAP

نرم‌ افزار Carrier HAP (Hourly Analysis Program) یکی از شناخته‌شده ‌ترین و دقیق ‌ترین ابزارهای مهندسی برای تحلیل، طراحی و شبیه‌سازی سامانه ‌های تهویه مطبوع (HVAC) در ساختمان‌هاست. این نرم‌ افزار توسط شرکت Carrier Corporation، پیشگام و بنیان‌گذار صنعت تهویه مطبوع مدرن، توسعه یافته و سال‌هاست به عنوان مرجع محاسبات بار حرارتی و برودتی در پروژه‌های ساختمانی، صنعتی و تجاری در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هدف اصلی HAP، فراهم‌ کردن بستری جامع برای انجام تحلیل‌های حرارتی ساعتی (Hourly Load Analysis) و مدل‌ سازی انرژی سالانه است تا طراح بتواند نیاز واقعی ساختمان به سرمایش و گرمایش را در شرایط مختلف اقلیمی پیش‌بینی کند. این نرم‌ افزار با در نظر گرفتن عواملی چون شرایط اقلیمی منطقه، نوع مصالح، موقعیت جغرافیایی و تابش خورشید، نفوذ هوا، تراکم نفرات، روشنایی، تجهیزات حرارتی داخلی و ساعات بهره ‌برداری از فضا، به ‌صورت دقیق و عددی میزان بار حرارتی و برودتی را برای هر ساعت از شبانه ‌روز محاسبه می‌کند.

یکی از ویژگی‌های شاخص HAP، تلفیق روش‌های کلاسیک محاسبه بار حرارتی بر اساس استاندارد ASHRAE Fundamentals  با مدل‌سازی دینامیکی ساختمان است. برخلاف نرم‌افزارهای ساده‌تر که تنها از ضرایب تجربی استفاده می‌کنند، HAP با مدل‌سازی انتقال حرارت از طریق جدارها، پنجره‌ها و تهویه طبیعی، تغییرات دمای داخل فضا را به ‌صورت زمانی (Time-Step Simulation) محاسبه می‌کند. این موضوع باعث شده خروجی‌های نرم‌ افزار از دقتی در سطح طراحی اجرایی برخوردار باشند و به‌راحتی برای انتخاب تجهیزات واقعی مورد استفاده قرار گیرند.

HAP علاوه بر محاسبات بار، ابزارهای قدرتمندی برای تحلیل انرژی سالانه، محاسبه هزینه‌های بهره ‌برداری، بررسی تأثیر تغییر نوع مصالح، سایه‌بان‌ها و استراتژی‌های کنترل دما در اختیار کاربر قرار می‌دهد. همان‌طور که در مقاله بهترین گرایش مهندسی تاسیسات چیست؟  نیز بیان کردیم، مدیریت انرژی و ساختمان‌های هوشمند به‌تدریج جایگاه ویژه‌ای پیدا خواهد کرد و آینده روشنی دارد. مهندسان می‌توانند با استفاده از این نرم‌افزار، سناریوهای مختلف طراحی را با یکدیگر مقایسه کرده و سیستم بهینه از نظر مصرف انرژی و هزینه‌ی عمر مفید را انتخاب کنند.

در حال حاضر، نرم‌ افزار Carrier HAP به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین مراجع طراحی در پروژه‌های ساختمانی متوسط و بزرگ، از جمله برج‌های اداری، بیمارستان‌ها، مراکز خرید، دانشگاه‌ها و هتل‌ها شناخته می‌شود و در بسیاری از کشورها از جمله آمریکا، کانادا، هند، امارات و ایران، به عنوان نرم‌افزار استاندارد طراحی بار حرارتی و برودتی تدریس می‌گردد.

تاریخچه و ویژگی‌های منحصربه‌ فرد نرم‌افزار

شرکت Carrier Corporation، بنیان‌گذار صنعت تهویه مطبوع مدرن، بیش از یک قرن پیش با اختراع سیستم سرمایش مکانیکی توسط «ویلیس کریر» در سال 1902، فصل تازه‌ای در مهندسی آسایش انسانی گشود. از همان زمان، این شرکت همواره در صف نخست نوآوری‌های مربوط به کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوای فضاهای بسته قرار داشت.

در دهه‌ی ۱۹۹۰، زمانی که مهندسان تأسیسات هنوز با جداول دستی و ماشین‌حساب‌های مهندسی بارهای سرمایشی و گرمایشی را تخمین می‌زدند،  Carrier تصمیم گرفت ابزار هوشمندی خلق کند که بتواند این فرآیند وقت‌گیر و پرخطا را دگرگون سازد. نتیجه، تولد نرم‌افزار HAP (Hourly Analysis Program)  بود؛ برنامه‌ای که دقت محاسبات را از سطح تخمین به سطح شبیه‌سازی علمی ارتقا داد.

نسخه‌های اولیه‌ی HAP بر پایه‌ی محاسبات سنتی و استانداردهای ASHRAE طراحی شده بودند، اما از نسخه‌ی ۴.۰ به بعد، این نرم‌افزار با افزوده شدن قابلیت شبیه‌ سازی ساعتی بار حرارتی و تحلیل انرژی، وارد مرحله‌ای تازه از بلوغ شد. مهندسان اکنون می‌توانستند رفتار واقعی ساختمان را در طول سال، ساعت ‌به ‌ساعت مدل‌سازی کنند و تاثیر عواملی همچون تابش خورشید، تهویه طبیعی، و بارهای داخلی را با دقتی بی‌سابقه ارزیابی نمایند.

در ادامه‌ی این مسیر تکاملی، نسخه‌های جدیدتر HAP با بهره‌ گیری از فناوری‌های دیجیتال و داده‌های اقلیمی جهانی، امکاناتی بسیار فراتر از محاسبه بار حرارتی ارائه کردند. نسخه‌ی HAP v5.11 با رابط کاربری مدرن و موتور محاسباتی بهینه‌شده، قابلیت‌هایی چون مدل‌سازی سه‌بعدی ساختمان، تحلیل دینامیکی حرارتی، ارزیابی مصرف سالانه انرژی و گزارش‌های اقتصادی جامع را در اختیار کاربران قرار می ‌دهد.

این نرم‌افزار اکنون به ‌صورت مداوم توسط Carrier به ‌روزرسانی می‌شود و از طریق اتصال به پایگاه داده‌ی اقلیمی NOAA، شرایط آب‌و‌هوایی هزاران شهر جهان را در تحلیل‌های خود لحاظ می‌کند. به همین دلیل، HAP نه‌ تنها یک ابزار محاسباتی برای مهندسان است، بلکه به‌عنوان مرجع جهانی تحلیل انرژی ساختمان‌ها شناخته می‌شود؛ پلی میان علم مهندسی و پایداری زیست‌محیطی است.

ویژگی‌های برجسته:

• الگوریتم محاسباتی مبتنی بر استاندارد ASHRAE 2017 Fundamentals
• بانک اطلاعاتی اقلیمی بیش از ۶۰۰۰ شهر جهان
• تحلیل دقیق اثر تابش خورشید، سایه‌بان‌ها و مصالح در عملکرد حرارتی ساختمان
• تولید گزارش‌های مهندسی و اقتصادی قابل ارائه به کارفرما
• قابلیت تعامل با AutoCAD و Excel برای ورود و خروج داده‌ها
• امکان تعریف جداول زمان‌بندی مصرف انرژی (Schedules) برای فضاها
• شبیه‌سازی عملکرد تجهیزات تهویه در سناریوهای مختلف اقلیمی

ساختار و محیط کار نرم‌ افزار کریر هپ

HAP از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. بخش Load Design:

در این قسمت مهندس می‌تواند با وارد کردن اطلاعات مربوط به هندسه‌ی ساختمان، مصالح، نوع پنجره‌ها، جهت‌گیری فضاها و شرایط کارکرد سیستم، بارهای سرمایش و گرمایش را برای هر فضا محاسبه کند. خروجی این بخش، شامل ظرفیت تجهیزات (چیلر، بویلر، هواساز و...) است.

2. بخش Energy Simulation:

این بخش برای شبیه‌سازی مصرف انرژی در طول سال طراحی شده است. HAP در این حالت با محاسبه بارهای ساعتی و عملکرد تجهیزات، میزان انرژی مصرفی، هزینه‌ی بهره‌برداری و راندمان سیستم را تحلیل می‌کند. یکی از مزیت‌های مهم HAP نسبت به نرم‌افزارهای مشابه، رابط کاربری ساده و گام ‌به‌ گام آن است که حتی کاربران تازه‌کار نیز می‌توانند به‌ سرعت روند طراحی را یاد بگیرند.

کاربردهای نرم‌افزار Carrier HAP

نرم‌افزار Carrier HAP در طراحی و اجرای پروژه‌های HVAC نقشی محوری دارد. مهندسان از آن برای:

1. محاسبه‌ی دقیق بارهای سرمایش و گرمایش: بر اساس اقلیم، نوع کاربری، تجهیزات، روشنایی، نفرات و نفوذ هوا
2. انتخاب تجهیزات بهینه: مانند چیلر، بویلر، فن‌کویل، برج خنک‌کننده و پمپ‌ها
3. تحلیل انرژی سالانه و مقایسه هزینه‌ها: برای انتخاب سیستم بهینه از نظر مصرف انرژی
4. طراحی ساختمان‌های سبز و کم‌مصرف: با در نظر گرفتن صرفه‌جویی انرژی و کاهش اثرات زیست‌ محیطی
5. شبیه ‌سازی رفتار حرارتی ساختمان: در ساعات مختلف شبانه‌روز و در فصول گوناگون
6. بررسی عملکرد سیستم‌های کنترل هوشمند HVAC: و تحلیل تأثیر زمان‌بندی روشن و خاموش بودن تجهیزات

با توجه به این قابلیت‌ها، HAP یکی از ابزارهای استاندارد در فرآیند Energy Modeling پروژه‌های ساختمانی مدرن است.

چرا باید این نرم‌ افزار را یاد بگیریم؟

یادگیری Carrier HAP یکی از مهارت ‌های ضروری برای مهندسان مکانیک، انرژی و تاسیسات است، زیرا:

• HAP مطابق با استانداردهای جهانی ASHRAE طراحی شده و در اکثر کشورها پذیرفته شده است.
• ابزار اصلی در پروژه‌های LEED ساختمان سبز محسوب می‌شود.
• در بازار کار ایران و خاورمیانه، تسلط بر HAP از الزامات مهندسان HVAC است.
• با یادگیری آن می‌توان گزارش‌های فنی و اقتصادی بسیار دقیق و مستند تولید کرد.
• در دانشگاه‌های آمریکا، کانادا، هند و امارات، HAP به‌ عنوان نرم‌افزار پایه‌ی طراحی HVAC آموزش داده می‌شود.

الزامات سخت ‌افزاری و نرم‌افزاری

پیش ‌نیازهای یادگیری

برای درک عملکرد و کاربرد HAP، باید دروس پایه‌ی زیر را بشناسید:

• ترمودینامیک ۱ و ۲
• انتقال حرارت و جرم
• مبانی تهویه مطبوع و طراحی حرارتی
• ریاضی عمومی و مهندسی
• آشنایی با نرم‌ افزار AutoCAD و اصول نقشه‌ کشی

علاوه بر این، درک مفاهیم بار نهان و محسوس، راندمان سیستم، COP، ضریب انتقال حرارت (U-value) و ضریب نفوذ هوا برای کار حرفه‌ای با نرم‌افزار ضروری است.

بازارکار و فرصت‌های شغلی Carrier HAP

تسلط بر Carrier HAP فرصت‌های شغلی زیادی ایجاد می‌کند، از جمله:

• طراح سیستم‌های HVAC در دفاتر مهندسی مشاور
• کارشناس انرژی و بهینه‌‌سازی مصرف در سازمان‌های دولتی و صنعتی
• طراح تاسیسات بیمارستان‌ها، برج‌ها، مراکز خرید و دیتاسنترها
• پژوهش‌گر حوزه انرژی در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی
• مشاور در پروژه‌های BIM و Green Building Design

در ایران، شرکت‌هایی مانند مهرآباد انرژی، پویندگان سیستم، ایران کولر، و تهویه نیا از HAP برای طراحی پروژه‌های بزرگ استفاده می‌کنند.
میانگین درآمد مهندس متخصص HAP در ایران حدود ۴۰ میلیون تومان در ماه و در خارج از کشور بین ۳۰۰۰ تا ۴۵۰۰ دلار آمریکا است.
با رشد پروژه‌های سبز و گواهی‌های انرژی، نیاز به متخصصان آشنا با HAP به‌سرعت در حال افزایش است.

مزایا و محدودیت‌های نرم‌ افزار

مزایا:

• دقت بسیار بالا در محاسبات ساعتی
• پشتیبانی از استانداردهای بین‌المللی
• تولید گزارش‌های فنی و اقتصادی جامع
• قابلیت اتصال به داده‌های اقلیمی واقعی
• پشتیبانی از چندین سیستم تهویه به‌صورت هم‌زمان

محدودیت‌ها:

• نداشتن محیط گرافیکی سه‌بعدی به‌اندازه نرم‌افزار Design Builder
• نیاز به وارد کردن دستی برخی داده‌ها مانند شِدول مصرف برق یا روشنایی
• محدودیت در تجسم تصویری بارهای حرارتی
• هزینه نسبتاً بالای لایسنس تجاری

با این وجود، دقت بالای محاسبات و اعتبار علمی نرم‌افزار باعث شده HAP همچنان انتخاب اصلی بسیاری از شرکت‌های مشاور در دنیا باشد.

مقایسه با نرم‌افزارهای مشابه

قیمت نرم‌افزار و دوره ‌های آموزشی

نسخه‌ی تجاری Carrier HAP حدود ۱۲۰۰ تا ۱۸۰۰ دلار آمریکا قیمت دارد. نسخه‌های آزمایشی رایگان (Trial) برای دانشجویان از وب‌ سایت رسمی Carrier قابل دریافت هستند. دوره آموزش نرم‌ افزار کریر Carrier HAP که توسط گروه آموزشی پارس پژوهان ارائه می‌شود، با توجه به کیفیت آموزشی، خدمات پشتیبانی و امکانات همراه، نسبت به سایر آموزشگاه‌ها قیمت منصفانه‌تری دارد.

این دوره‌ها معمولا شامل این موارد هستند:

• آموزش گام‌ به‌گام محاسبات بار
• پروژه عملی طراحی یک ساختمان
• معرفی ارتباط HAP با نرم‌ افزارهای تکمیلی مانند AutoCAD و Excel
• و نحوه‌ی تهیه‌ی گزارش حرفه‌ای جهت ارائه به کارفرما است.

مقایسه قیمت و خدمات آموزشی

در حالی که برخی آموزشگاه‌ها دوره‌های آموزشی مشابه را با قیمت‌های پایین‌تری ارائه می‌دهند، دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان معمولاً به‌صورت حضوری و آنلاین با هماهنگی کامل برگزار می‌شوند. ارائه‌ی فیلم آموزشی، صدور مدرک معتبر لاتین، زمان‌بندی مناسب، و پشتیبانی تلفنی از جمله مزایای این دوره است. بنابراین، از نظر ارزش افزوده و کیفیت آموزش، پارس پژوهان یکی از گزینه‌های برتر برای یادگیری نرم‌ افزار Carrier HAP محسوب می‌شود. همچنین می‌توانید در سایت رسمی پارس پژوهان دوره‌های مرتبط با کریر را مشاهده و در صورت تمایل خریداری کنید. 

دوره آموزش کمپرسور هوای فشرده

دوره آموزش رویت مپ Revit MEP مقدماتی

آینده نرم‌ افزار Carrier HAP

با توجه به حرکت جهانی به سمت طراحی ساختمان‌های کم‌ مصرف (Net Zero Energy Buildings) و افزایش توجه به گواهی‌های انرژی مانند LEED و BREEAM، انتظار می‌رود نسخه‌های آینده‌ی HAP قابلیت‌های پیشرفته‌ تری برای تحلیل انرژی تجدیدپذیر، ادغام با سیستم‌های خورشیدی و محاسبه انتشار گازهای گلخانه‌ای ارائه دهند. همچنین ارتباط با نرم‌افزارهای BIM و ابزارهای سه ‌بعدی نظیر Revit MEP در حال توسعه است تا فرآیند طراحی و تحلیل انرژی کاملاً یکپارچه شود.

نتیجه گیری

در این مقاله، با یکی از مهم‌ترین ابزارهای طراحی و تحلیل سیستم‌های تهویه مطبوع یعنی نرم‌ افزار Carrier HAP آشنا شدیم. ابتدا با تاریخچه و فلسفه‌ی شکل‌گیری آن در شرکت Carrier و نقش آن در تحول محاسبات انرژی ساختمان‌ها آشنا شدیم. سپس، ساختار نرم‌افزار را بررسی کردیم و آموختیم که چگونه دو بخش اصلی آن، یعنی Load Design و Energy Simulation، به مهندسان کمک می‌کنند تا محاسبات بارهای حرارتی و شبیه‌سازی انرژی سالانه را با دقت بالا انجام دهند.

در ادامه، کاربردهای HAP در طراحی سیستم‌های HVAC، تحلیل اقتصادی، مدل‌سازی انرژی و انتخاب تجهیزات بهینه را مرور کردیم و دیدیم که چرا این نرم‌افزار در پروژه‌های سبز و طراحی ساختمان‌های کم‌مصرف جایگاه ویژه‌ای دارد. همچنین با ویژگی‌های برجسته‌ی آن، الزامات سخت‌افزاری، مهارت‌های پیش‌نیاز، فرصت‌های شغلی و مقایسه‌ی آن با نرم‌افزارهای مشابه مانند TRACE و Design Builder آشنا شدیم.

در نهایت، دریافتیم که Carrier HAP نه‌ تنها یک ابزار محاسباتی دقیق، بلکه بستری جامع برای تصمیم‌گیری‌های فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی در حوزه‌ی تاسیسات مکانیکی است. یادگیری این نرم‌افزار به مهندسان کمک می‌کند تا بتوانند ساختمان‌هایی هوشمند، کم‌مصرف و سازگار با محیط زیست طراحی کنند و در مسیر حرفه‌ای خود تمایز ویژه‌ای ایجاد نمایند. به ‌بیان دیگر، تسلط بر HAP یعنی درک عمیق ارتباط میان دانش مهندسی، بهره‌وری انرژی و پایداری آینده؛ مهارتی که امروز ضرورتی علمی و فردا یک مزیت رقابتی خواهد بود.