تأثیر پنجره‌ در کاهش میزان بار حرارتی و برودتی ساختمان با استفاده از شبیه‌سازی در نرم‌افزار دیزاین‌بیلدِر

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار، معماری، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، معماری، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره) قزوین، 3415768318، a.mofradboushehri@edu.ikiu.ac.ir

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، معماری، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)

چکیده

علی‌رغم مزیت‌های فراوان پنجره‌ها، درصورتی که نتوان بهره‌وری انرژی آن را افزایش داد، 30 درصد از هدررفت انرژی کل جداره‌های خارجی در پنجره‌ها اتفاق می‌افتد. تکنولوژی‌های جدید که صنعت ساختمان را متحول کرده است، سبب بهبود عملکرد حرارتی و برودتی در پنجره‌ها، نسبت به سال‌های گذشته، شده است. از آن‌جا که بهبود عملکرد بارسرمایشی و گرمایشی در فصول سرد و گرم سال، یکی از اولویت‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در اجزای ساختمانی است، لذا هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد حرارتی و برودتی پنجره‌های متداول در صنعت ساختمان ایران می‌باشد. به‌این منظور، تعداد 21 نمونه از این پنجره‌ها در نرم‌افزار دیزاین بیلدِر مدل‌سازی شده و توسط افزونه‌ی انرژی‌پلاس با داده‌های هواشناسی شهر قزوین، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل نشان داد که استفاده از پنجره‌های دوجداره و سه‌جداره به‌جای پنجره‌های تک جداره، به‌طور متوسط، سبب کاهش بار گرمایشی به‌ترتیب به‌میزان 17 و 39 درصد می‌شود. همچنین نتایج تحلیل‌ها نشان داد که پنجره‌های کم گسیل، در تأمین آسایش حرارتی ِمناطق مرکزی ایران که دارای اقلیم گرم هستند و نیاز به بار سرمایشی زیادی دارند، دارای عملکرد مطلوب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Cuce E, Riffat SB., A state-of-the-art review on innovative glazing technologies, Renew Sustain Energy Rev;41:695–714, 2014

[2] Kong, X.F., Lu, S.L., Li, Y.R., Huang, J.Y., Liu, S.B., Numerical study on the thermal performance of building wall and roof incorporating phase change material panel for passive cooling application, Energy Build, vol. 81, 404–415, 2014.

[3]  Sun, X.Q., Zhang, Q., Medina, M.A., Lee, K.O., Energy and economic analysis of a building enclosure outfitted with a phase change material board (PCMB), Energy Convers Manage, vol.  83, 73–78, 2014.

[4] Cuce E, Cuce PM, Wood CJ, Riffat SB., Optimizing insulation thickness and analysing environmental impacts of aerogel-based thermal superinsulation in buildings. Energy Build, vol77 ,28–39, 2014.

[5]  Cuce E, Cuce PM, Wood CJ, Riffat SB., Toward aerogel based thermal superinsulation in buildings a comprehensive review, Renew Sustain Energy Rev, 34:273–99, 2014.

[6]  Cuce E, Cuce PM, Vacuum glazing for highly insulating windows: Recent developments and future prospects, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 1345–1357, 2016.

[7] Erdem, C., Young, C.H., Saffa, B.R., Performance investigation of heat insulation solar glass for low-carbon buildings, Energy Convers Manage, vol. 88: 834–841, 2014.

[8]  Baetens R, Jelle BP, Gustavsen A., Aerogel insulation for building applications: a state-of-the-art review. Energy Build, vol. 43(4):761–9, 2011.

 

[9] Cuce E, Cuce PM. A comprehensive review on solar cookers, Appl Energy, vol. 102:1399–421, 2013.

[10]  Hasan MA, Sumathy K., Photovoltaic thermal module concepts and their performance analysis: a review, Renew Sustain Energy, vol. 14:1845–59, 2010.

[11]  Panwar NL, Kaushik SC, Kothari S., Role of renewable energy sources in environmental protection: a review, Renew Sustain Energy, vol. 15: 1513–1524, 2011.

[12]  B.P. Jelle, A. Hynd, A. Gustavsen, D. Arasteh, H. Goudey, R. Hart, Fenestration of today and tomorrow: a state-of-the-art review and future research opportunities, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 96 1e28, 2012.

[13]  Al-Obaidi, K.M., Ismail, M., Rahman, A.M.A., Design and performance of a novel innovative roofing system for tropical landed houses, Energy Convers Manage, vol. 85, 488–504, 2014.

[14] Erdem, C., Riffat, S.B., A state-of-the-art review on innovative glazing technologies. Renew. Sust. Energy,vol. 41, 695–714, 2015.

[15]  Bülow-Hübe H., Energy-efficient window systems: effects on energy use and daylight in buildings, Lund, Sweden: Lund University; 2001.

[16] Cuce E., Development of innovative window and fabric technologies for lowcarbon buildings [Ph.D. thesis], The University of Nottingham, 2014.

[17]  Eddy Krygiel, Bradley Nies, Green BIM: Successful Sustainable Design with Building Information Modeling, Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana, 30-32, 2008.

[18]  Department of Energy and Climate Change. Provisional 2009 results for UK greenhouse gas emissions and progress towards targets

Revised statistical release for end-user emissions estimates, London; 2010.

[19]  Cuce E, Young CH, Riffat SB., Thermal performance investigation of heat insulation solar glass: a comparative experimental study, Energy Build, 86:595–600, 2015.

[20] M.S. Söylemez, Thermoeconomical optimization of number of panes for windows, Journal of Energy Engineering, ASCE 135, 21–24, 2009

[21]  M. Arıcı, H. Karabay, M. Kan, Flow and heat transfer in double, triple and quadruple pane windows, Energy Build, vol. 86: 394–402, 2015.

[22] Fang ,Yueping and etal, Enhancing the thermal performance of triple vacuum glazing with low-emittance coatings, Energy and Buildings, vol. 97: 186–195, 2015.

[23] H. Manz, On minimizing heat transport in architectural glazing, Renew Energy, vol. 33: 119–128, 2008.

[24]  Daqiqeh Rezaei. S, Shannigrahi S., Ramakrishna S., A review of conventional, advanced, and smart glazing technologies and materials for improving indoor environment, Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 159: 26–51, 2017.

[25]  N.N. Shcherbakova, V.I. Kondrashov, I.A. Kupriyanova, V.A. Gorokhovskii, Regression equations for determining light transmission in tinted float glass, Glass Ceram, vol. 58: 164–165, 2001.

[26] E. Cuce, S.B. Riffat, A state-of-the-art review on innovative glazing technologies, Renew. Sustain. Energy, vol. 41: 695–714, 2015

  [27]فریدمن، اوی، مفاهیم پایه در معماری پایدار، ترجمه‌‌ی محمدحسین میرزاکوچک خوشنویس، تهران، انتشارات کتاب فکر نو، 1395.

[28]  Smith, P., architecture in a Climate of Change: A Guide to Sustainable Design, Amsterdam: Elsevier, 2005.

[29]  J. Mohelníková, Window glass coatings, in: Ling Zang (Ed.), Energy Efficiency and Renewable Energy Through Nanotechnology, Springer, pp. 913–934, 2011.

[30]  Witte MJ, Henninger RH, Glazer J, Crawley DB, Testing and validation of a new building-energy simulation program. In: Proceedings of building simulation, Rio de Janiero, Brazil: IBPSA, p. 353–60, 2001.

 

 

[31] BLAST User Reference., BLAST support Office, Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois, Urbana-Champaign, IL, Vol. 1 and 2, 1991.

 [32] Lawrence Berkeley National Laboratory, DOE-2 supplement version 2.1E, report no. LBL-34947. Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab.), University of California, USA, 1993.

[33]  Chow WK, Fong SK., Simulation of energy use for single-compartment buildings in Hong Kong, Appl Energy, vol. 57(1): 37–44, 1997.

 [33] Chan KT, Chow WK., Energy impact of commercial-building envelopes in the sub-tropical climate,  Appl Energy, vol. 60(1):21–39, 1998.