پروژه «شهرهای جوان- توسعه بافت شهری با بهینه‌سازی مصرف انرژی در منطقه تهران- کرج» یکی از 10 پروژه‌ای‌ است که در کشورهای مختلف درحال توسعه در ابرشهرهای چین، اتیوپی، هند، ایران، مراکش، پرو، آفریقای جنوبی و ویتنام در چارچوب طرح کلی «ابرشهرهای آینده» در فاصله سال‌های 2008 تا 2013 میلادی با هدف توسعه پایدار تعریف شدند و از طرف وزارت علوم آلمان مورد حمایت مالی قرار گرفتند.
این پروژه در ایران با حمایت وزارت مسکن و شهرسازی و همکاری مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در ایران و دانشگاه فنی برلین به انجام رسید. همچنین، شرکت عمران شهرهای جدید و شرکت عمران شهرجدید هشتگرد به‌عنوان مخاطبین اصلی، دیگر طرف‌‌های کاری پروژه را شکل دادند. در آلمان نیز گروه های تخصصی و دانشگاه‌ها بنا به موضوعات مورد نیاز به همکاری با دانشگاه فنی برلین پرداختند. زمان انجام این پروژه از سال 2008 تا 2013 میلادی تعریف شد. هدف این طرح، طراحی و ساخت یک محله برمبنای اصول کاهش مصرف انرژی در مقیاس محله، واحد همسایگی و واحد مسکونی و تأکید اصلی پروژه بر اهداف توسعه پایدار از طریق بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش گازهای گلخانه‌ای (GHG) در شهرهای جدید بوده‌است. این اهداف برپایه برنامه‌ریزی و طراحی فضاهای شهری و ساختمان تعریف شد. در این راستا با رویکرد «برنامه‌ریزی یکپارچه» در یک منطقه شهری، راهکارها و ابداعات فنی نوآورانه کاهش مصرف انرژی در حوزه‌های مختلف مشتمل بر برنامه‌ریزی شهری، حمل‌ونقل، آب و فاضلاب، منظر و انرژی به‌کار گرفته شدند. همچنین ارزیابی زیست محیطی به منظور بررسی نتایج اقدامات، به‌عنوان یکی از بخش‌های پروژه تعریف شد. لذا این طرح به‌دنبال ارائه راهکارهای جدید در مبانی فنی-علمی و ایجاد یکپارچگی در تمامی زمینه های تخصصی با رویکرد چند سطحی (از کل شهر تا یک ساختمان) بود. اهداف مورد نظر در یک محدوده 35 هکتاری در شهر جدید هشتگرد به‌صورت طرح الگوی یکپارچه ارائه گردید.

مواردی را که در پروژه حائز اهمیت بوده‌است، می‌توان به شرح زیر برشمرد:
ابداعات فنی و غیرفنی برای دستیابی به راهکارهای بهینه مصرف انرژی مبتنی بر بوم، مورد مطالعه، برنامه‌ریزی، توسعه و اجرا قرار گیرند؛
نتایج و دستاوردهای طرح برای تصمیم گیران و سکنه شهر مورد مطالعه، در فرایند تولید، توزیع و مصرف انرژی قابل استفاده باشد؛
الگویی پایدار و آینده‌نگر ارائه نماید كه اولویت آن، کاهش مصرف منابع و كاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط بخش‌های مصرف کننده انرژی باشد.

ساختار و راهکارهای طرح
راهکارهای اعمال شده در طرح به منظور کاهش مصرف انرژی در دو مقیاس طراحی محله و واحد مسکونی تقسیم شدند؛ توجه به این نکته لازم است که محاسبه کاهش میزان مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی به دو شکل مستقیم و غیر مستقیم قابل انجام است. در رویکرد مستقیم، عواملی که مستقیماً بر کاهش مصرف سوخت برای رسیدن به شرایط آسایش اثرگذارند، تعریف می‌شوند. به‌عنوان مثال، راهکارهای طراحی و استفاده از روش‌های فعال و غیر فعال کاهش مصرف انرژی از این دست هستند. از طرف دیگر عواملی نظیر پیاده محوری و کاهش سفرهای شهری و یا توجه به انرژی نهان مصالح کاهش غیر مستقیم مصرف انرژی را به‌همراه دارد. در ادامه، شاخصهای مورد توجه در طرح به تفکیک ارائه شده‌اند:

مقیاس برنامه‌ریزی و طراحی محله
برنامه‌ریزی و طراحی شهری
نگرش یکپارچه و ایجاد هماهنگی و سازگاری بین ابعاد مختلف، مشتمل بر : طراحی و برنامه ریزی، محیط زیست، انرژی، برنامه ریزی منظر و زیرساخت ها
فرآیند برنامه ریزی و طراحی به صورت چرخه‌ای با لحاظ نمودن باز‌خوردهای هر بخش در محدوده 35 هکتاری
اختلاط عمودی و افقی کاربری‌ها
پیش بینی فضاهای باز شهری
طراحی با اولویت حرکت پیاده
الگوی فرم شهری فشرده در برنامه ریزی و طراحی ساختمان های محدوده در راستای کارایی مصرف انرژی
بهبود شرایط خرد اقلیم محدوده با استفاده از جریان طبیعی هوا و سایه اندازی ساختمان ها و امکان گرمایش و سرمایش طبیعی

حمل و نقل
استفاده از الگوی كاربری مختلط اراضی از طریق پیش‌بینی سیستم‌های مناسب حمل و نقل
دسترسی پذیری (مربوط به موارد اجتماعی و محلی)
یكپارچگی تمام وسایل نقلیه در حمل و نقل و برنامه ریزی شهری
نفوذپذیری فیلتر شده فضاها و تناسب وسایل حمل و نقل با توجه به تأثیرات زیست محیطی آن
طراحی بر پایه توپوگرافی
پشتیبانی از رویكرد برنامه‌ریزی ترافیك متناسب با شرایط زیست محیطی (وسایل نقلیه كندرو حمل و نقل عمومی)
برنامه ریزی منظر
تأمین فضاهای سبز
خرد اقلیم
شناسایی گیاهان بومی و سازگار

مدیریت انرژی
تولید انرژی مركزی برای یك زیر محله
تركیب انرژی های تجدید پذیر و سوخت های فسیلی

مقیاس طراحی واحد مسکونی
استفاده از راهکارهای طراحی در کاهش مصرف انرژی
جهت‌گیری مناسب ساختمان به منظور استفاده بهینه از نور خورشید
استفاده از فرم فشرده به‌منظور کاهش پوسته خارجی ساختمان
استفاده از سایبان با عمق و شکل مناسب
نسبت مناسب و بهینه سطوح بازشو به زیربنا
فاصله مناسب ساختمان‌ها به‌منظور جلوگیری از سایه‌اندازی‌های نامطلوب
استفاده از نماهای دوپوسته و گلخانه
امکان تهویه طبیعی هوا

استفاده از اجزای معماری در کاهش مصرف انرژی
– عایق‌بندی مناسب بدنه‌ها
– پنجره‌های نسل جدید با استفاده از مصالحی با مقاومت حرارتی بالا در چهار چوب ها و استفاده از شیشه های خاص مانند شیشه های دو یا سه جداره كم گسیل که می‌توان ضریب انتقال حرارت كلی پنجره ها را تا 3 برابر و یا بیشتر كاهش داد.
نصب قفسه های نوری
پانل‌های فتوولتائیك
شاتر خورشیدی (كركره كنترل نور)
بام سبز
نما با قابلیت کنترل محیطی
استفاده از بازتابنده های خورشیدی

روش‌ها و عناصر بهینه تأسیسات گرمایشی و سرمایشی
انرژی زمین گرمایی
دیگهای گازسوز با بازده بالا
پمپ حرارتی
استفاده از واحدهای مواد تغییرفاز دهنده
اصلاح سیستم سرمایش متداول
سیستم گرمایش خورشیدی
حصار حرارتی

پیش‌بینی میزان کاهش مصرف انرژی
و روش‌های محاسبه آن
در مرحله نخست، میزان کاهش مصرف انرژی و ارزیابی نوع کارکرد با استفاده از شبیه‌سازی شرایط پروژه در نرم‌افزارهای مرتبط محاسبه می‌شود. نرم‌افزارهای مورد استفاده در این بخش، در ارزیابی‌های شرایط محیطی، Envimet, Ecotect، در مباحث ترافیکی، Visum، در بخش تأسیسات، Fluentو در حوزه ارزیابی مصرف انرژی، Energy plus و Design Builder هستند. براساس شبیه‌سازی‌های انجام شده در مرحله نخست، میزان کاهش مصرف انرژی پیش‌بینی شده در هریک از زمینه‌های تخصصی مرتبط با موضوع به‌شرح نمودار زیر است:

عوامل مداخله‌گر و آنالیز ریسک
مهم‌ترین عواملی که می‌توانند به عنوان عوامل مداخله‌گر، مانع از دست‌یابی به نتیجه مطلوب ‌شوند و در واقع عوامل ریسک‌پذیری پروژه حاضر محسوب می‌شوند، عبارتند از:
عدم تأمین مصالح پیش‌بینی شده برای اجرا
کیفیت نامناسب اجرا
عدم جذب مخاطب مورد انتظار
الگوهای رفتاری مصرف‌کنندگان انرژی
تفاوت شرایط آب‌ و هوایی سال پایش با میانگین دوره‌های آب و هوایی بررسی شده
با درنظر گرفتن عوامل ریسک و همچنین حذف عوامل غیر مستقیم، هدف‌گذاری کاهش مصرف انرژی به‌طور متوسط 45 درصد درنظر گرفته شد