ارزیابی تأثیر میزان فاصله ی دوجدار در نماهای دو‌پوسته بر میزان بار حرارتی در یک ساختمان اداری در اقلیم گرم خشک شهر اصفهان

محورهای موضوعی : جامعه شناسی، علوم اجتماعی و اقتصاد

نیلوفر ادهمیان ¹ , مریم فرهادیان ² , افروز رحیمی آریایی ³

1 - کارشناسی‌ارشد، معماری وانرژی، موسسه آموزش عالی دانش‌پژوهان پیشرو، اصفهان، ایران
2 - پژوهشگر پسا دکتری دانشگاه توکیو سیتی ، توکیو، ژاپن و استادیار مدعو گروه معماری، غیر انتفاعی غیر دولتی دانش پژوهان پیشرو
3 - استادیار گروه معماری، آموزش عالی غیرانتفاعی غیردولتی سپهر دانش معاصر اصفهان، ایران

تاریخ دریافت : 1402/08/14 تاریخ پذیرش : 1403/03/03 تاریخ انتشار : 1403/06/10

کلید واژه: کاهش مصرف انرژی, ساختمان اداری, نمای دوپوسته, بار حرارتی, حفره میانی, اقلیم گرم‌وخشک,

چکیده مقاله :

در معماری مدرن با تغییر سیستم دیوار باربر به سیستم تیر و ستونی، امکان افزایش شفافیت به‌منظور بالابردن کیفیت دید و دریافت نور طبیعی در ساختمان، فراهم و افزایش سطح شیشه، باعث بالا رفتن مصرف انرژی و اتلاف بیشترِ دما در ساختمان‌ها شده است. این چالش در اقلیم­های سرد و گرم که تبادل دما بالاتر است، اهمیت بیشتری دارد. در این راستا یکی از تکنیک‌های به‌صرفه در روش­های غیرفعال، دوپوسته‌سازي ساختمان‌ها است. استفاده از نماهاي دوپوسته به‌عنوان يك فناوري نوين، درجهت صرفه‌جویی در مصرف انرژي در ساختمان‌های امروزي، تأثیر بسزايي در تعيين رفتار بهينه ‌نما دارد. مسئله اصلی این پژوهش، بررسی میزان بار حرارتی و عملکرد پوسته‌ی ساختمان در تبادل حرارتی است؛ لذا هدف اصلی این تحقیق، دستیابی به فاصله‌ی بهینه میان دوپوسته، جهت بهبود بار حرارتیِ ساختمانِ‌ِ اداری در اقلیم گرم و خشکِ شهر اصفهان است. در این نوشتار، مؤلفه‌های اثرگذار بر عملکرد حرارتی جداره‌های بیرونی ساختمان‌های اداری، بر اساس مبانی نظری، استخراج و سپس بر اساس آن، سناریوها مشخص‌شده‌اند. ابزار مورداستفاده در این پژوهش جهت شبیه­سازی، نرم‌افزار دیزاین بیلدر است. درنهایت 10 سناریو متفاوت از فاصله میان دوپوسته از 200 میلی‌متر تا 200 سانتی‌متر در جهت جنوبی ساختمان ازنظر عملکرد حرارتی مورد تحلیل قرار گرفت و بهترین سناریو انتخاب شد. نتایج نشان داد که فاصله­ی میان دوپوسته، تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد بار حرارتی دارد؛ درواقع با افزایش فاصله­ی میان دوپوسته، بار حرارتی کاهش می­یابد. بر اساس بررسی‌ها، بهینه­ترین سامانه از نظر مجموع بارها، نمای دوپوسته با فاصله­ی 2 متری بین دوپوسته بوده است. این یافته­ها می‌تواند در طراحی ساختمان اداری در اقلیم گرم‌وخشک مفید باشد

چکیده انگلیسی:

In modern architecture, the transition from load-bearing wall systems to frame structures has enabled increased transparency to enhance natural light intake in buildings. However, the increased use of glass surfaces has led to higher energy consumption and increased heat loss in buildings. This challenge is more significant in cold and hot climates with higher temperature differentials. In this regard, one cost-effective technique in passive methods is the implementation of double-skin facades in buildings. The use of double-skin facades as a novel technology for energy savings in contemporary buildings has a significant impact on determining optimal facade behavior. The main issue addressed in this research is the assessment of the thermal load and the performance of the building envelope in heat exchange. Therefore, the main objective of this study is to achieve the optimal distance between the double skins to improve the thermal load of office buildings in the hot and dry climate of Isfahan city. This paper extracts the influential components on the thermal performance of the outer walls of office buildings based on theoretical foundations and then identifies scenarios accordingly. The software used for simulation in this research is Design Builder. Eventually, ten different scenarios of the distance between the double skins ranging from 200 millimeters to 200 centimeters in the south direction of the building were analyzed for thermal performance, and the best scenario was selected. The results indicate that the distance between the double skins has a considerable impact on thermal load performance. In fact, with an increase in the distance between the double skins, the thermal load decreases. Based on the analyses, the optimal system in terms of overall loads is a double-skin facade with a 2-meter distance between the two skins. These findings can be useful in the design of office buildings in hot and dry climates

منابع و مأخذ:

بیدلی، مرسا؛ مدی، حسین؛ سهیلی، جمال‌الدین؛ و رهبری‌منش، کمال. (1399). ارزیابی تأثیر حفره میانی در عملکرد مصرف انرژی سرمایشی نمای دوپوسته گسترده در اقلیم گرم و مرطوب (جزیره کیش). معماری و شهرسازی آرمان‌شهر، 13(30)، 19-29.
https://doi.org/ 10.22034/aaud.2019.159288.1748.
خداکرمی، جمال؛ و قبادی، پریسا. (1395). بهینه‌سازی مصرف انرژی در یک ساختمان اداری مجهز به سیستم مدیریت هوشمند. مهندسی مدیریت انرژی (مدیریت انرژی)، 6 (2)، 12-23.
رسولی، مسعود؛ شهبازی، یاسر؛ و متینی، محمدرضا. (1398). عملکرد سایه‌اندازهای کرکره‌ای افقی و قائم متحرک در نمای دوپوسته ساختمان‌های اداری؛ ارزیابی و شبیه‌سازی پارامتریک. نقش‌جهان، 9(1)، 23-31.
رحیمی، محمدعلی؛ و ایزدی زمان‌آبادی، سمانه. (1401). تأثیر نمای دوپوسته بر تهویه طبیعی در ساختمان‌‌های اداری در اقلیم معتدل و مرطوب؛ نمونه موردی: ساختمان اداری شبیه‌سازی‌شده در شهر رشت. شباک، 8 (4 (پیاپی 67))، 1-12.
سلطانی محمدی، عقیل؛ ملایی‌‌نیا، محمودرضا؛ و عجم‌زاده، علی. (1398). بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر دما و بارش بر اساس گزارش‌های چهارم و پنجم هیأت بین‌المللی تغییر اقلیم (مطالعه موردی: استان اصفهان). علوم مهندسی و آبیاری (مجله علمی کشاورزی)، 42(2)، 1-16. https://doi.org/10.22055/jise.2017.19075.1373.
شیخ‌زاده، قنبر علی؛ خراسانی زاده، حسین؛ و سبزپوشانی، مجید. (1385). بررسی سایه‌بان‌هاي ساختمانی و تعیین تأثیر آن‌ها بر بارهاي برودتی ساختمان. پنجمین همایش بهینه‌سازي مصرف سوخت در ساختمان. تهران: شرکت بهینه‌سازي مصرف سوخت کشور.
نوری‌وند، شیرین؛ بلیلان اصل، لیدا؛ ستارزاده، داریوش؛ و آصفی، مازیار. (1400). ارزیابی تاثیرافزایش عمق حفره و تعداد طبقات در عملکرد انرژی گونه‌های مختلف نمای دوپوسته در36 سناریوی متفاوت در ساختمان‌های اداری اقلیم سرد (نمونه موردی: ساختمانی اداری در تبریز). علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 23(7 (پیاپی 110))، 1-19.
https://doi.org/10.30495/jest.2021.53808.5109.
Alahmed, Z. A. (2013). Double-skin facade in hot-arid climates: Computer simulation to find optimized energy and thermal performance of double skin facades. (Doctoral dissertation, University of Southern California).
Alberto, A., Ramos, N. M., & Almeida, R. M. (2017). Parametric study of double-skin facades performance in mild climate countries. Journal of Building Engineering, 12, 87-98. http://dx.doi.org/10.1016/j.jobe.2017.05.013.
Blanco, J. M., Buruaga, A., Rojí, E., Cuadrado, J., & Pelaz, B. (2016). Energy assessment and optimization of perforated metal sheet double skin façades through Design Builder: A case study in Spain. Energy and Buildings, 111, 326-336. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.11.053.
Hadianpour, M., Mahdovinejad, M. J., Bamanian, M. R., & Haqshinaz, M. (2013). Capacity measurement and application of corrugated shells in hot and dry climate architectural design to reduce energy consumption: A case study of Yazd city.
Khayami, S., & Daneshjoo, K. (2022). The Effect of Dynamic Double Skin Façade on Energy Efficiency in Khayyam Administrative Building. Naqshejahan-Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning, 12 (2), 110-137. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23224991.1401.12.2.6.8.
Kim, D. D. (2021). Computational fluid dynamics assessment for the thermal performance of double-skin façades in office buildings under hot climatic condition. Building Services Engineering Research and Technology, 42 (1), 45-61. http://dx.doi.org/10.1177/0143624420952962.
Kim, Y., Aldawoud, A., Salameh, T., & Double skin façade: energy performance in the United Arab Emirates. Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy, 16 (5), 387-405. https://doi.org/10.1080/15567249.2020.1813845.
Pilechiha, P., Mahdavinejad, M., Mirhosseini, S. N., & Ahmadi, J. (2019). Depth Optimization of Double Skin Facade, Considering Thermal Properties: Case Study of Karaj, Iran. African Journal of Engineering Research, 7 (3), 57-63. http://dx.doi.org/10.22034/AAUD.2019.114938.1411.
Poirazis, H. (2019). Double skin façades for office buildings (pp. 1-192). Report EBD.
Rezazadeh, N., & Medi, H. (2017). Thermal Behavior of Double Skin Facade in Terms of Energy Consumption in the Climate of North of Iran-Rasht. Space Ontology International Journal, 6 (4), 33-48. https://dorl.net/dor/20.1001.1.23456450.2017.6.4.3.0.
Saelens, D. (2002). Energy performance assessment of single storey multiple-skin facades.
Salameh, T., Assad, M. E. H., Tawalbeh, M., Ghenai, C., Merabet, A., & Öztop, H. F. (2020). Analysis of cooling load on commercial buildings in the UAE climate using building-integrated photovoltaic façade system. Solar Energy, 199, 617-629. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2020.02.062.
Saroglou, T., Theodosiou, T., Givoni, B., & Meir, I. A. (2020). Studies on the optimum double-skin curtain wall design for high-rise buildings in the Mediterranean climate. Energy and Buildings, 208, 109641. http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109641.
Srisamranrungruang, T., & Hiyama, K. (2020). Balancing of natural ventilation, daylight, thermal effect for a building with double-skin perforated facade (DSPF). Energy and Buildings, 210, 109765. http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.109765.
Yang, H., Zhou, Y., Jin, F. Y., & Zhan, X. (2016). Thermal Environment Dynamic Simulation of Double Skin Façade with Middle Shading Device in Summer. Procedia Engineering. http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.384.
Yellamraju, V. (2004). Evaluation and design of double-skin facades for office buildings in hot climates (Doctoral dissertation). Texas A&M University.
Zolfaghari, A., Sa’adati Nasab, M., & Norouzi Jajarm, E. (2015). Utilizing phase change materials in double skin facade; An effective approach for using solar renewable energy. Journal of Renewable and New Energy, 2(2), 23-30.
www.esfahanmet.ir. Retrieved 2022, Dec.
www.istt.ir. Retrieved 2022, Dec.