تحلیل رفتار حرارتی پوسته خارجی_ ‌نمایی ساختمان با مصالح و تکنولوژی‌های اجرای سنتی و نوین با هدف بهینه‌سازی مصرف انرژی، مورد مطالعاتی: ساختمان‌های مسکونی شهر مشهد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، موسسه آموزش عالی خاوران، مشهد، ایران

2 کارشناسی ارشد مهندسی معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، موسسه آموزش عالی خاوران، مشهد، تهران، ایران

چکیده

صرفه‌جویی در مصرف انرژی یکی از چالش‌های مهم جهان است. در سال‌های اخیر، نگرانی‌های زیادی در خصوص تبعات زیست‌محیطی مصرف انرژی ایجاد شده است. در کشور ما، بخش ساختمان حدود 40 درصد از کل مصرف انرژی را به خود اختصاص می‌دهد. پوسته ساختمان به‌عنوان واسطه اصلی بین فضای بیرون و درون نقش اساسی در کنترل شرایط محیطی ایفا می‌کند. این پژوهش به بررسی رفتار حرارتی جداره‌های خارجی ساختمان در شهر مشهد می‌پردازد. روش تحقیق در این پژوهش ترکیبی بوده و از طریق مطالعات میدانی جداره‌های خارجی رایج در ساختمان‌های شهر مشهد شناسایی شده و در نرم‌افزار دیزاین بیلدر شبیه‌سازی شده است، همچنین تعدادی از جداره‌های خارجی جدید که زمینه اجرای آن‌ها در شهر مشهد محدود است نیز مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که ضعیف‌ترین دیوار از نظر پاسخ‌دهی حرارتی در بین دیوارهای خارجی رایج در شهر مشهدHCB1 (دیوار با بلوک سفالی 15 سانتی‌متری) و بهینه‌ترین دیوار از نظر صرفه‌جویی انرژی حرارتی A2 (دیوار با بلوک ACC 10 سانتی‌متری و عایق پلی استایرن) می‌باشد که با استفاده از این دیوار به میزان 50 درصد در بار کل و 73 درصد در اتلافات دیوار صرفه‌جویی می‌شود، البته دیوار L2 (دیوار با بلوک لیکا 10 سانتی‌متری و عایق پلی استایرن) در فصول سرد سال عملکرد بهتری دارد و به دلیل ضریب پذیرندگی1 بالاتر مانع خروج گرمای داخل به بیرون می‌شود، در نتیجه انرژی که برای تأمین گرمایش ساختمان لازم است نسبت به بقیه دیوارها کم‌تر است، همچنین در مورد اجرای سیستم نمای خشک هر کدام از دیوارها مشاهده می‌شود که با اجرای نمای خشک از بار کل و اتلافات حرارتی دیوار کاسته می‌شود

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermal Behavior Analysis of the External Shell of Buildings Constructed with Traditional and Modern Materials and Execution Technologies for Energy Consumption Optimization; Case Study: Residential Buildings in Mashhad City

نویسندگان [English]

  • Seyed Mehdi Madahi 1
  • Mahsa Abbasi 2
1 Assistant Professor of Architecture, Department of Architecture, School of Architecture and Urban Planning, Khavaran Institute of Higher Education, Mashhad, Iran
2 M.A. of Architecture, School of Architecture and Urban Planning, Khavaran Institute of Higher Education, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Energy saving is one of the key challenges in the world. In recent years, there have been many concerns about the environmental consequences of energy consumption. In Iran, the building sector accounts for about 40% of total energy consumption. The building shell plays an essential role in controlling environmental conditions as the primary intermediary between the indoor and outdoor. The current study aims to investigate the thermal behavior of external walls of buildings in Mashhad city. The present study is carried out using a combined research and the external walls common in Mashhad city are identified through field studies and then, simulated in Design Builder software. Additionally, several new external walls, which are limited in terms of execution in Mashhad, are studied. The results show that among various external walls common in Mashhad City, HCB1 (a wall with 15cm clay block) is the weakest wall in terms of thermal response and A2 (a wall with 10cm ACC block and polystyrene insulation) is the most optimal wall in terms of thermal energy saving (. Using A2 wall will save 50% of total thermal load and 73% of heat loss through wall. However, the L2 wall (A wall with 10cm Leca block and polystyrene insulation) performs better in cold seasons because it prevents the exit of indoor heat due to its higher admittance coefficient, resulting in less energy required to meet building heating need, compared to other walls. Also, on the implementation of the dry facade system of the walls, it can be seen that implementing dry facade will reduce the total thermal load and heat loss through walls

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal Comfort
  • Energy Saving
  • external walls
  • Building Shell
  • Mashhad City
Al-sanea, S.A., Zedan, M.F., & Al-hussain, S.N. (2012). Effect of Thermal Mass on Performance of Insulated Building Walls and the Concept of Energy Savings Potential. Applied Energy, 89(1), 430-442. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261911005058

Ashrea Handbook. (2005). Fundamentals, American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers.

Aste, N., Angelotti, A., & Buzzetti, M. (2009). The Influence of the External Walls Thermal Inertia on the Energy Performance of Well Insulated Buildings. Energy and Buildings, (11)41, 118-125. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037877880900125X

Balarase, CA. (1996). The Role of Thermal Mass on the Cooling Load of Buildings, an Overview of Computation Methods. Energy and Building, 24(1), 1-10. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0378778895009566.html 

Cheng, V.E.NG. (2005). Effect of Envelope Coular and Thermal Mass on Indoor Temperature in Hot Hamid Climate. Solar Energy, 78(4), 528-534. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X04001100.html

CIBSE. (2006). Environmental Designe: CIBSE Guide a 7th Ed. Great Britain, Page Bros.D.W Yarthrough, R&D Services Inc, USA (2010) Reflective Materials and Radiabrriers for Insulation of Building, 8-13. 

McMullan, R. (2007). Environmental Science in Building 6th Ed, New York, Palgrave Macmillan, 13-15. 

Namazian, A., & Sepehri, Y. (2016). Fenestration through the Ages and Its Role in Today’s Energy Dilemma. Housing and Rural Environment, 34(152), 92-96. http://jhre.ir/article-1-650-en.html

Nasrollahi, F. (2010). Energy Efficiency in the Building and Housing Sectors, Energy Conservation Optimization Conference, 5-7. https://www.civilica.com/Paper-EMX2010-EMX2010_093.html

Omidvar, A., & Rosti, B. (2013). Effect of Moisture Content of Building Materials on Thermal Performance of Exterior Building Walls “Research Note. Modares Technical and Engineering, 13(10), 152-155. https://www.sid.ir/en/journal/JournalList.aspx?ID=13470

Ozel, M. (2011). Thermal Performance and Optimum Insulation Thickness of Building Walls with Different Structure Materials. Applied Thermal Engineering, 3(18), 3854-3863. https://www.researchgate.net/publication/251668087_Thermal_performance_and_optimum_insulation_thickness_of_building_walls_with_different_structure_materials

Pourdeyhimi, Sh., & Gosili, B. (2015). A Study on the Thermal Indexes of Membranes in Building Envelope (The Case of Rural Areas of Ardebil). Housing and Rural Environment, 34(150), 58-60. https://www.sid.ir/En/Journal/ViewPaper.aspx?ID=462498

Sabeti, Sh. (2014). Design of Residential Complex in Mashhad with Sustainable Environmental Approach and Attention to Building Shells, Master Thesis, University of Science and Industry, 12-27. 

Shaghayegh, M. (2013). Study of Thermal Behavior of Common Materials in Wall Construction (Case Study: Residential Buildings in Tehran). HONAR-HA-YE-ZIBA Journal, 18(1), 72-74. 10.22059/jfaup.2013.36358

Topic 19 National Building Regulations, Energy Saving. (2013). 56-60.