اثر شاخص‌های ناپایدار حرارتی جداره‌های ساختمانی بر میزان مصرف انرژی؛ بررسی موردی: خانه مسکونی در اقلیم گرم‌وخشک بیرجند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد معماری، دانشکده مهندسی گرگان، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی معماری، دانشکده مهندسی گرگان، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

3 دانشیار گروه فنّاوری معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر ایران، تهران، ایران

چکیده

انتقال حرارت ازطریق جداره‌‎های ساختمان‌ها سهم زیادی در میزان مصرف انرژی دارند و عملکرد حرارتی آن‌ها در برقراری آسایش حرارتی فضاها مؤثر است. انتقال حرارت جداره‌ها به‌طور مستقیم بر میزان بار حرارتی ساختمان تأثیرگذار است. در این پژوهش تلاش شده که بتوان با تشخیص رفتار حرارتی مصالح در کاهش مصرف انرژی ازطریق جداره‌های خارجی، به عملکرد مطلوبی دست یافت. در شرایط ناپایدار حرارتی شاخص‌های متعددی چون ضریب انتشار حرارت، گرمای ویژه حجمی و ضریب سطح وجود دارند که با محاسبات، اثر هرکدام بر میزان مصرف انرژی ساختمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد که ضخامت مؤثرتر از نوع مصالح به کار رفته در جداره است. پذیرش حرارتی، ضریب سطح و زمان انتقال حرارت به هوای داخل، با ضخامت جداره ارتباط محسوسی ندارند. همچنین، با طراحی واحد مسکونی در اقلیم بیرجند، اثرات هریک از شاخص‌های ناپایدار حرارتی در میزان مصرف انرژی شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد که شاخص‌های ضریب انتشار حرارت، پذیرش حرارتی و گرمای ویژه حجمی، اثرات مستقیم و ضریب سطح، زمان تأخیر‎ تابشی آن و زمان انتقال حرارت به هوای داخل اثرات معکوسی بر میزان مصرف انرژی سرمایش و گرمایش دارند. شاخص‌های ضریب کاهش و زمان تأخیر‎ آن، اثر محسوسی بر مصرف انرژی ساختمان نداشته‌‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


پوردیهیمی، شهرام و گسیلی، بهرام (1394). بررسی شناسه‎های حرارتی جداره‎های پوسته خارجی بنا (مطالعه موردی: مناطق روستایی اردبیل). مسکن و محیط روستا، 34 (150)، 53-70.
پوردیهیمی، شهرام (1372). جریان انتقال ناپایدار (1). صفه، 1(3)، 16-27.
فرخ‎زاد، محمد (1384). جریان انتقال ناپایدارحرارتی در جداره‎ها. درس ویژه دو، گروه دکتری معماری. دانشگاه شهید بهشتی.
کوئینگزبرگر، اتو (1368). راهنمای طراحی اقلیمی (مترجم: مرتضی کسمایی). تهران: مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن.
شقایق، محمد (1392). مطالعه رفتار حرارتی مصالح رایج در ساخت دیوار مطالعه موردی: ساختمان‌های مسکونی شهر تهران. معماری و شهرسازی (هنرهای زیبا)، 18(1)، 69–78.
افصحی‎پور، مریم (1400). ارزیابی نقش عناصر اقلیمی بر معماری و بهینه‎سازی انرژی در مناطق گرم‌وخشک. کنفرانس ملی به سوی شهرسازی و معماری دانش بنیان.
طاهباز، منصوره (1396). دانش اقلیمی طراحی معماری. تهران: دانشگاه شهید بهشتی.
شریفی، مهدی و قبادیان، وحید (1396). بررسی تأثیر خصوصیات فیزیکی پوسته‎های ساختمان‎ها بر زمان تأخیر‎ و ضریب کاهش انتقال حرارت (نمونه‎ موردی: ساختمان‎های بلندمرتبه‎ شهر همدان). فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 19(4)، 78-167.
Omidvar, A., & Rasti, B. (2014). Effect of moisture content of building materia als on thermal performance of exterior building walls. Modares Mechanical Engineering, 13(10), 152-156
Asan, H. (1998). Effects of wall’s insulation thickness and position on time lag and decrement factor. Energy and Buildings, 28(3), 299–305.
Asan, H. (2000). Investigation of wall’s optimum insulation position from maximum time lag and minimum decrement factor point of view. Energy and Buildings, 32(2), 197–203.
Asan, H., & Sancaktar, Y. S. (1998). Effects of Wall’s thermophysical properties on time lag and decrement factor. Energy and Buildings, 28(2), 159–166.
Assem, E. O. (2011). Correlating thermal transmittance limits of walls and roofs to orientation and solar absorption. Energy and Buildings, 43(11), 3173–3180.
CIBSE (2006). Environmental design. London: Chartered Institution of Building Services Engineers.
Fathipour, R., & Hadidi, A. (2017). Analytical solution for the study of time lag and decrement factor for building walls in climate of Iran. Energy, 134, 167-180
Ferrara, M., Fabrizio, E., Virgone, J., & Filippi, M. (2014). A simulation-based optimization method for cost-optimal analysis of nearly Zero Energy Buildings. Energy and Buildings, 84, 442–457.
Heravi, G., & Qaemi, M. (2014). Energy performance of buildings: The evaluation of design and construction measures concerning building energy efficiency in Iran. Energy and Buildings, 75, 456–464.
Jin, X., Zhang, X., Cao, Y., & Wang, G. (2011). Thermal performance evaluation of the wall using heat flux time lag and decrement factor. Energy and Buildings, 47, 369–374.
Kontoleon, K. J. Ã., & Eumorfopoulou, E. A. (2008). The influence of wall orientation and exterior surface solar absorptivity on time lag and decrement factor in the Greek region. Renewable Energy, 33(7), 1652–1664.
Mounir, S., Maaloufa, Y., Cherki, A. B., & Khabbazi, A. (2014). Thermal properties of the composite material clay/granular cork. Construction and Building Materials, 70, 183–190.
Netam, N., Sanyal, S., & Bhowmick, S. (2020). A Mathematical Model Featuring Time Lag and Decrement Factor to Assess Indoor Thermal Conditions in Low-income-group House. Journal of Thermal Engineering, 6(2), 114–127.
Quagraine, K. A., Ramde, E. W., Fiagbe, Y. A. K., & Quansah, D. A. (2020). Evaluation of time lag and decrement factor of walls in a hot humid tropical climate. Thermal Science and Engineering Progress, 20, 100758.
Ruivo, C. R., Ferreira, P. M., & Vaz, D. C. (2013). On the error of calculation of heat gains through walls by methods using constant decrement factor and time lag values. Energy and Buildings, 60, 252–261.
Shaik, S., & Talanki Puttaranga Setty, A. B. (2016). Influence of ambient air relative humidity and temperature on thermal properties and unsteady thermal response characteristics of laterite wall houses. Building and Environment, 99, 170–183.
Thongtha, A., Maneewan, S., Punlek, C., & Ungkoon, Y. (2014). Investigation of the compressive strength, time lags and decrement factors of AAC-lightweight concrete containing sugar sediment waste. Energy and Buildings, 84, 516–525.
Toure, P. M., Dieye, Y., Gueye, P. M., Faye, M., & Sambou, V. (2020). Influence of envelope thickness and solar absorptivity of a test cell on time lag and decrement factor. Journal of Building Physics, 43(4), 338–350.
Toure, P. M., Dieye, Y., Gueye, P. M., Sambou, V., Bodian, S., & Tiguampo, S. (2019). Experimental determination of time lag and decrement factor. Case Studies in Construction Materials, 11, e00298.