ارزیابی کارایی سامانه سبز عمودی بر رفتار حرارتی ساختمان‌های متعارف مسکونی در اقلیم گرم و خشک، شهر اصفهان

ساوج, ندا; دهقان, نرگس

doi:10.22034/aaud.2024.376179.2742

ارزیابی کارایی سامانه سبز عمودی بر رفتار حرارتی ساختمان‌های متعارف مسکونی در اقلیم گرم و خشک، شهر اصفهان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

ندا ساوج ¹

نرگس دهقان ²

¹ کارشناسی ارشد، گروه معماری، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.

² استادیار، گروه معماری، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران (نویسنده مسئول).

10.22034/aaud.2024.376179.2742

چکیده

بهینه‌سازی در عملکرد انرژی از مقوله‌های مورد توجه در دوره حاضر بوده که در این راستا بهره‌گیری از روش‌های معماری پایدار و به‌ویژه سبزینگی اهمیت زیادی پیدا کرده است. استفاده آگاهانه از گیاهان در طراحی ساختمان‌ها یکی از راهکارهای کم‌هزینه برای بهینه‌سازی در حال گسترش می‌باشد. از این‌رو، سامانه سبز عمودی به‌عنوان یکی از اثرگذارترین مبانی و مفاهیم توسعه پایدار در معماری نقش پررنگی در کاهش مصرف انرژی دارد. در این مطالعه، باتوجه‌ به تنوع ساختاری سامانه سبز عمودی، تأثیر نمای سبز با شش گونه گیاه بالارونده بر عملکرد حرارتی ساختمان متعارف مسکونی در شهر اصفهان بررسی شده است. برای این ارزیابی، مواردی نظیر شاخص سطح برگ گیاهان، فاصله بین گیاه و دیوار (صفر، پنج، ده، پانزده و بیست سانتی‌متر)، ضریب هدایت حرارتی و ارتفاع قرارگیری گیاه (طبقه همکف، دوم و چهارم) مورد سنجش قرار گرفته است. در ابتدا با آزمایش گیاهان بالارونده انتخابی (شش گونه)، شاخص سطح برگ با دوربین عکاسی و نرم‌‌افزار فتوشاپ و ضریب هدایت حرارتی با دماسنج مادون‌قرمز و برنامه لوکس‌‌ لایت‌متر جمع‌‌آوری شد. سپس با داده‌های به‌دست ‌آمده از ضریب هدایت حرارتی، شبیه‌سازی در نرم‌‌افزار دیزاین ‌‌بیلدر انجام شد تا تأثیر نمای سبز در انقلاب تابستانی و زمستانی بر عملکرد حرارتی ساختمان مشخص شود. پس از طبقه‌بندی و تحلیل داده‌ها گیاه پیچ امین‌الدوله با شاخص سطح برگ 10، ضریب هدایت حرارتی w/m².k ‏0.21 و لایه هوای 20 سانتی‌متری در طبقه همکف به‌عنوان حالت بهینه انتخاب شد. از دیگر یافته‌ها می‌توان به رابطه مستقیم شاخص سطح برگ با عملکرد حرارتی ساختمان و ارتباط غیرمستقیم وجود لایه هوا میان نمای سبز و دیوار خارجی اشاره کرد. همچنین، مؤلفه ارتفاع گیاه در طبقات نسبت به طبقه همکف موجب کاهش نفوذ گرما به محیط داخل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

نمای سبز

صرفه‌جویی در مصرف انرژی

ساختمان متعارف مسکونی

اقلیم گرم و خشک

عنوان مقاله English

Evaluation of Vertical Greenery System Efficiency for Thermal Behavior of Conventional Residential Buildings in the Hot and Dry Climate, Isfahan Province, Iran

نویسندگان English

Neda Savoj ¹

Narges Dehghan ²

¹ M.Sc, Department of Architecture, Advancement in Architecture and Urban Planning Research Center, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran.

² Assistant professor, Department of Architecture, Advancement in Architecture and Urban Planning Research Center, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran (Corresponding Author).

چکیده English

Optimization of energy efficiency is one of considerable topics these days. For this purpose, sustainable architecture techniques, especially greenery or greenery have become highly important. Informed use of plants in the design of buildings is one of the cost-effective strategies for the optimization process that is rising worldwide. Hence, the Vertical Greenery System (VGS) is one of the most effective concepts and foundations of sustainable development in architecture that plays a vital role in reducing energy consumption. Regarding the structural diversity of VGS, this study examines the impact of green façade with six climbing plant species on the thermal performance of conventional residential buildings in Isfahan City. To do this evaluation, some indicators such as the leaf area index of plants, the gap between plants and wall (0, 5, 10, 15, and 20 cm), thermal transmittance or U-value, and placement height of plant (ground, second and fourth floor) are measured. First selected climbing plants (six species) were tested, and the leaf area index (LAI) was measured with a camera and Photoshop software then U-value was measured and collected through an infrared thermometer and Light Meter Lux program. The data obtained from U-value were then used to do simulation through DesignBuilder Software to find the impact of green façade in summer and winter solstices on the thermal performance of the building. After the data were classified and analyzed, the Lonicera Japonica plant with LAI of 10, U-value of 0.21 w/m2.k, and air layer of 20cm on the ground floor was selected as the optimum case. Other findings included a direct relationship between LAI and the thermal performance of the building and a reverse relationship of air layer presence between the green façade and external wall. Also, the component of plant height in the floors relative to the ground floor would decrease the heat penetration into the interior environment.

کلیدواژه‌ها English

Green Façade

Energy Saving

Conventional Residential Building

Hot and Dry Climate

Ashinehgar, Sajedeh, Mohamad Reza Salehi Salmi, Mohamad Hosein Daneshvar, and Saman Abdanan Mehdizadeh. 2021. Evaluation of Noise Absorption by Dodonaea Viscosa L. Plant as a Common Green Wall in Ahwaz City. Journal of Research in Environmental Health 7(2): 143-53. https://doi.org/10.22038/jreh.2021.57179.1421. [in Persian]
Azmoodeh, Maryam. 2021. Effects of Plants on the Parameters Involved in Thermal Comfort in Urban Space: A Case Study of Urban Green Wall in Tehran City. Geography and Environmental Planning 32(3): 67-80. https://doi.org/10.22108/gep.2021.128810.1424. [in Persian]
Bastanfard, Matin. 2018. Air pollution control by bio-based shells (a solution to control air pollution in Tehran). Bagh Nazar 15(65): 25-40. https://doi.org/10.22034/bagh.2018.74077. [in Persian]
Charoenkit, Sasima, Suthat Yiemwattana, and Ninnart Rachapradit. 2020. Plant characteristics and the potential for living walls to reduce temperatures and sequester carbon. Energy and building 225. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378778820300372.
Coma, Julià, Gabriel Pérez, Alvaro de Gracia, Silvia Burés, Miguel Urrestarazu, and Luisa F. Cabeza. 2016. Vertical greenery systems for energy savings in buildings: A comparative study between green walls and green facades. Building and Environment 111: 228-237. doi: 10.1016/j.buildenv.11.014. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132316304383.
Coma, Julia, Chafer Marta, Perez Gabriel, and Cabeza Luisa F. 2019. How internal heat loads of buildings affect the effectiveness of vertical greenery systems? An experimental study. Renewable Energy 151: 919-930. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148119317707.
Convertino, Fabriana, GiulianoVox, and Evelia Schettini. 2019. Heat transfer mechanisms in vertical green systems and energy balance equations. Int. J. of Design & Nature and Ecodynamics 14(1): 7-18. https://www.semanticscholar.org/paper/Heat-transfer-mechanisms-in-vertical-green-systems-Convertino-Vox/45554007932508cf4fd33e8330e22224969b5f88.
Cuimin, Li, Wei Jingshu, and Li Chunying. 2019. Influence of foliage thickness on thermal performance of green façades in hot and humid climate. Energy and building 199: 72-87. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778819303834.
Daemi Baghaei, Abdollah, Elham Shafiee, Amir Arash Chitgar, and Somayeh Asadi. 2021. Investigating the thermal performance of green wall: Experimental analysis, deep learning model, and simulation studies in a humid climate. Building and environment 205. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132321006028.
Dahanayake, K.W.D. Kalani C., and Cheuk Lun Chow. 2017. Studying the potential of energy saving through vertical greenery systems: Using EnergyPlus simulation program. Energy and Buildings 138: 47-59. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778816317480.
Davis, M. J. M. F. Ramirez, and M.E. Pérez. 2016. More than just a Green Façade: vertical gardens as active air conditioning units. Procedia Engineering 145: 1250-1257. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705816301680.
Davis, M.J.M. F. Ramirez, and M.E. Pérez. 2017. More than just a Green Facade: The sound absorption properties of a vertical garden with and without plants. Building and Environment 116: 64-72. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132317300100.
Ebtekar, Taqi. 2017. Heart in pure air. Tehran: Publications of Environmental Protection Organization. [in Persian]
El Menshawy, Adel Samy, Farouk Mohamed Abdelaziz, and Mahmoud Fathy Nayera. 2022. A comparative study on green wall construction systems, case study: South valley campus of AASTMT. Case Studies in Construction Materials. https://www.semanticscholar.org/paper/A-COMPARATIVE-STUDY-ON-GREEN-WALL-CONSTRUCTION-CASE-Menshawy-Mohamed/cbf540c2fa8aeaf0861a3a2c8d36e6c6820a7dd8.
Farahmand, Homayoun. 2017. Ornamental climbing plants (ornamental vines) and wall covering shrubs. First edition, Mashhad: Mashhad University Jihad Publications. [in Persian]
Feng Yang, Feng Yuan, Feng Qian, Zhi Zhuang, and Jiawei Yao. 2018. Summertime thermal and energy performance of a double-skin green facade: A case study in Shanghai. Sustainable cities and society 39: 43-51. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2210670717316177.
Hasehzade Haseh, Roya, Mehdi Khazand, and Morteza Ojaghlou. 2018. Optimal thermal characteristics of the courtyard in the hot and arid climate of Isfahan. Buildings 8: 166. https://www.mdpi.com/2075-5309/8/12/166.
He, Yawen, Yamei Zhang, Chao Zhang, and Hongyu Zhou. 2020. Energy-Saving Potential of 3d Printed Concrete Building with Integrated Living Wall. Energy and Buildings 222: 110110. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110110.
Janzadeh, Amirhossein. 2016. Estimate the Mitigation of Environmental Pollutant in Buali street’s Multi-Story Car Park of