بررسی تأثیر مواد تغییرفازدهنده بر طول دوره گذر فصلی بهاری و پاییزی در ساختمان های مسکونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد معماری و انرژی، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر، استان تهران، شهر تهران

2 استادیار فیزیک ساختمان، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، استان تهران، شهر تهران

3 دانشیار دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر، استان تهران، شهر تهران

4 استادیار دانشکده مهندسی معماری، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا

چکیده

محدودیت منابع سوختهای فسیلی و افزایش مصرف انرژی از نگرانیهای پیش روی جوامع امروزی است. از آنجا که بخش قابل توجهی از مصرف انرژی کشور در ساختمانهای مسکونی برای فراهم آوردن آسایش حرارتی مصرف میشود، تاکنون تلاش زیادی برای بهبود شرایط آسایش فضای داخل با مصرف انرژی کمتر انجام شده است. تأثیر جرم حرارتی در کاهش مصرف انرژی ساختمان و افزایش آسایش حرارتی از موضوعات مورد بررسی در این خصوص است. در این زمینه جرم حرارتی نوینی تحت عنوان مواد تغییرفازدهنده (PCM) در ساختمانسازی بهویژه سبکسازی و بلندمرتبهسازی مورد استفاده قرار میگیرد. این تحقیق با محدود کردن مطالعه رفتاری در بازۀ زمانی دورۀ گذر فصلی بهاری و پاییزی در ساختمانهای مسکونی در شهر تهران سعی در به حداکثر رساندن کاهش مصرف انرژی و عدم وابستگی به تأسیسات مکانیکی جهت کاهش استهلاک تأسیسات در دوره گذر فصلی دارد. در این زمینه اثر مواد تغییرفازدهنده (PCM) با نقطه ذوب مختلف 21، 23، 25، 27، 29 درجه سلسیوس بهوسیله نرمافزار انرژیپلاس (نسخه 8) شبیهسازی و تأثیر آنها بر دوره گذر فصلی بهاری و پاییزی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج بهدست آمده ماده تغییرفازدهنده (PCM) با دمای ذوب 29 درجه سلسیوس، سبب کاهش مصرف انرژی سالانه و افزایش طول دوره گذر فصلی نسبت به کل سال با میزان نرخ تهویه طبیعی ach 5 میشود و در نهایت 38 روز در دوره گذر بهاری و 29 روز در دوره گذر پاییزی با مصرف انرژی صفر کیلووات ساعت روزانه منجر به عدم کارکرد سیستمهای گرمایشی و سرمایشی میشود.

کلیدواژه‌ها


-  آیین، سمیرا، خداکرمی، جمال، و محمدکاری، بهروز (1392). «بررسی تأثیر تختههای گچی حاوی مواد تغییرفازدهنده (PCM) در عملکرد حرارتی ساختمانهایی با اینرسی حرارتی بالا»، دانشگاه ایلام.
-  امامیفر، آرمین (1393). «بررسی روشهای ذخیرهسازی انرژی حرارتی»، اولین همایش ملی مدیریت انرژیهای نو و پاک.
-  حیدری، شاهین، و غفاری جباری، شهلا (1389). «تعیین محدودۀ زمانی آسایش حرارتی برای شهر تبریز»، مهندسی مکانیک مدرس، 4.
-  رازجویان، محمود (1386). آسایش در پناه باد، انتشارات دانشگاه شهید بهشتی، چاپ دوم.
-  سلگی، ابراهیم، محمدکاری، بهروز، حسینی، بهشید، و فیاض، ریما (1393). «بهینهسازی جرم حرارتی موجود در سیستم تهویه شبانه»، دانشگاه هنر تهران.
-  فیاض، ریما (1387). «تعیین سطح بهینه بازشوهای شفاف در ساختمانهای مسکونی برای پهنهبندیهای اقلیمی مختلف ایران»، طرح پژوهشی دانشگاه هنر تهران.
-  قویدل رحیمی، یوسف، و احمدی، محمود (1392). «برآورد و تحلیل زمانی آسایش اقلیمی شهر تبریز»، مجله جغرافیا و توسعه، 33.
-  مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1389). مقررات ملی ساختمان ایران، مبحث نوزدهم صرفه جویی در مصرف انرژی، ویرایش سوم.
-  مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (1371). فراوردهها و مصالح ساختمانی – خواص حرارتی، رطوبتی مقادیر طراحی دجدولبندی شده، چاپ اول.
 
-  Betts, A. K. (2011). Seasonal climate transitions in New England, Royal meteorological society.
-  Diakaki. C., Grigoroudis. E, & Kolokotsa. D. (2008). “Towards a multi-objective optimization approach for improving energy efficiency in buildings”, Energy and Buildings, 40, 1747–1754.
-  Feng. L., Zhao. W., Zheng. J., Frisco. S., Song. P., & Li. X (2011). “The shape-stabilized phase change materials composed of polyethylene glycol and various mesoporous matrices”, Solar Energy Materials and Solar Cells.
-  Frank. B. (2001). “Phase change material for space heating and cooling”, University of South Australia, Sustainable Energy Center, Presentation.
-  Guide A: Environmental design – CIBSE (1999). Chartered Institution of Building Services Engineers, London.
-  Huang, M.J., Eames, P.C., & Hewitt, N.J. (2006). “The application of a validated numerical model to predict the energy conservation potential of using phase change materials in the fabric of a building”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 90, 1951-1960.
-  Jin, X., Medina, M.A., & Zhang, X. (2016). “Numerical analysis for the optimal location of a thin PCM layer in frame walls”, Applied Thermal Engineering, 103, 1057–1063.
-  Lu, S., Chen, Y., Liu, S., & Kong, X. (2016). “Experimental research on a novel energy efficiency roof coupled withPCM and cool materials”, Energy and Buildings, 127, 159–169.
-  Muruganantham, K., Phelan, P., Horwath, P., Ludlam, D., & Mcdonald, T. (2010). “Experimental investigation of a bio-based phase-change material to improve building energy performance”, ASME.
-  Muruganantham, K., Phelan, P., Lee, T., & Reddy, A. (2010). “Application of Phase Change Material in Buildings: Field Date vs: EnergyPlus Simulation”, Arizona state university.
-  Pérez-Lombard, L., Ortiz, J, Pout, C. (2008). “A review on buildings energy consumption information”, Energy and Buildings, 40 (3), 394–398.
-  Sharma, A., Tyagi, V.V., Chen, C.R., & Buddhi, D. (2009). “Review on Thermal Energy Storage with Phase Change Materials and Applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 318–345.
-  Shilei, L., Neng, Z., & Guohui, F. (2006). “Impact of phase change wall room on indoor thermal environment in winter”. Energy and Building, 38, 18–24.
-  Wang, X., Yu, H., Mei Z., & Lu L. (2016). “Experimental assessment on the use of phase chang materials (PCMs)-bricks in the exterior wall of a full-scale room”, Energy Conversion and Management, 120, 81–89.
-  Weinläder, H., Klinker, F., & Yasin, M. (2016). “PCM cooling ceilings in the Energy Efficiency Center—passive cooling potential of two different system designs”, Energy and Buildings, 119, 93–100.
-  Zhang, Y.P., Lin, K.P., Yang, R., Di, H.F., & Jiang, Y. (2006). “Preparation, thermal performance and application of shape-stabilized PCM in energy efficient buildings”, Energy and Building, 38, 1262–9.
-  URL1:https://etown.edu/offices/facilities-management/files/air-conditioning%20to%20heat%20transition.pdf
-  URL2:http://phasechange.com/
-  URL3:http://apps1.eere.energy.gov/
-  URL4:http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/climate-consultant/request-climate-consultant.php
-  URL5: http://www.chaharmahalmet.ir/