آنالیز حساسیت ویژگی‏های ساختاری برعملکرد حرارتی نمای دوپوسته جعبه‌ای با ‌تهویه طبیعی در ‌اقلیم گرم و خشک ایران (شهر تهران)

الموضوعات :

فریال سادات سیادتی ¹ , ریما فیاض ² , نیلوفر نیکقدم ³

1 - پژوهشگر دکتری، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - دانشیار، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر- تهران، ایران
3 - دانشیار، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 21 الأربعاء , ربيع الأول, 1443 تاريخ التأكيد : 24 الخميس , ذو القعدة, 1443 تاريخ الإصدار : 01 الجمعة , شوال, 1444

الکلمات المفتاحية: شبیه سازی, نمای دوپوسته جعبه ای, دینامیک سیالات محاسباتی, اقلیم گرم و خشک, تهویه طبیعی, آنالیز حساسیت,

ملخص المقالة :

نمای دوپوسته یک عنصر معماری جذاب از نظر بصری است. فرایندهای فیزیکی در نمای دوپوسته پویا و در برهم‌کنش مداوم با یکدیگر هستند و به ویژگی‌های هندسی و حرارتی عناصر مختلف نما بستگی دارند. متغیرهای مستقل موثر در عملکرد حرارتی نمای دوپوسته جعبه‌ای باتهویه طبیعی، شامل عمق حفره، سطح مقطع دریچه ها، جنس، موقعیت و زاویه سایه‌بان و جنس شیشه‌ها و متغیر‌های وابسته شامل، دمای شیشه داخلی، سرعت جریان هوا و شار گرمایی عبوری ازشیشه داخلی است. هدف این مقاله، تعیین میزان تاثیر هر کدام از متغیرهای مستقل بر عملکرد حرارتی نمای دوپوسته جعبه‌ای دارای تهویه طبیعی در فصل تابستان است. برای تحلیل رفتار حرارتی نما، شبیه سازی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت انجام شد. نتایج نشان داد، استفاده یاعدم استفاده ازسایه بان، بیشترین تاثیر رادر تغییرات دما (تا3.7%) و شار گرمایی عبوری ازشیشه داخلی (تا%61) و سطح مقطع دریچه‌ها، بیشترین تأثیر را بر سرعت جریان هوا درحفره میانی (تا115%) دارند.

المصادر:

1. Ahmed, Mostafa M.S., Abel-Rahman, Ali K., Ali, Ahmed Hamza H., & Suzuki, M. (2016). Double skin façade: the state of art on building energy efficiency. Journal of Clean Energy Technology, 4 (1), 84–89. 


2. Aldawoud, A., Salameh, T., & Kim, Y. K. (2020). Double skin façade: energy performance in the United Arab Emirates. Energy Sources, Part B: Economics. Planning, and Policy. 16 (5), 387-405. 


3. Barbosa, S., & Ip, K. (2014). Perspectives of double skin façades for naturally ventilated buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 40, 1019–1029. 


4. Cherif, Y., Sassine, E., Lassue, S., & Zalewski, L. (2020). Experimental and numerical natural convection in an asymmetrically heated double vertical façade. International Journal of Thermal Sciences, 152, 106288. 


5. Cho, K., & Cho, D. (2018). Solar heat gain coefficient analysis of a slim-type double skin window system: using an experimental and a simulation method. Energies, 11 (1), 115. 


6. Choi, H., An, Y., Kang, K., Yoon, S., & Kim, T. (2019). Cooling energy performance and thermal characteristics of a naturally ventilated slim double-skin window. Applied Thermal Engineering, 160, 114113. 


7. Colombo, E., Zwahlen, M., Frey, M., & Loux, J. (2017). Design of a glazed double-façade by means of coupled CFD and building performance simulation. Energy Procedia 122, 355–360. 


8. El Ahmar, S., Battista, F., & Fioravanti, A. (2019). Simulation of the thermal performance of a geometrically complex Double-Skin Facade for hot climates: EnergyPlus vs OpenFOAM. Building Simulation, 12 (5), 781–795. 


9. Hachem-Vermette, C. (2020). Selected High-Performance Building Envelopes BT - Solar Buildings and Neighborhoods: Design Considerations for High Energy Performance. Springer, Cham, 67–100. 


10. Hassanli, S., Kwok, K.C.S., & Zhao, M (2018). Performance assessment of a special Double Skin Façade system for wind energy harvesting and a case study. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 175, 292–304.


11. Hens, Hugo S.L. (2017). Building Physics - Heat, Air and Moisture: Fundamentals and Engineering Methods with Examples and Exercises. 


12. Hensen, J.L.M., & Lamberts, R. (2012). Building Performance Simulation for Design and operation. 


13. Hong, X., Leung, M.K.H., & He, W. (2019). Effective use of Venetian blind in Trombe wall for solar space conditioning control. Applied Energy, 250, 452–460. 


14. Hou, K., Li, S., & Wang, H. (2020). Simulation and experimental verification of energy saving effect of passive preheating natural ventilation double skin façade. Energy Exploration & Exploitation, 39(1), 464-487. 


15. Ikrima Amaireh, A.E.K.M. (2017). Numerical Investigation into a Double Skin Façade System Integrated with Shading Devices, with Reference to the City of Amman. University of Nottingham, Jordan. 


16. Iyi, D., Hasan, R., Penlington, R., & Underwood, C. (2014). Double Skin Façade: Modelling Technique and Influence of Venetian Blinds on the Airflow and Heat Transfer. Applied Thermal Engineering, 71 (1), 219-229. 


17. Jankovic, A., & Goia, F. (2021). Impact of double skin facade constructional features on heat transfer and fluid dynamic behavior. Building and Environment, 196, 107796.


18. Kim, D.D. (2020). Computational fluid dynamics assessment for the thermal performance of double-skin façades in office buildings under hot climatic condition. Building Services Engineering Research and Technology, 42(1). 


19. Li, Y., Darkwa, J., Kokogiannakis, G., & Su, W. (2019). Phase change material blind system for double skin façade integration: system development and thermal performance evaluation. Applied Energy, 252. 


20. Mei, L., Loveday, D.L., Infield, D.G., Hanby, V., Cook, M., Li, Y., Holmes, M., & Bates, J. (2007). The influence of blinds on temperatures and air flows within ventilated double-skin façades. Proceedings of clima, WellBeing Indoors. http:// usir.salford.ac.uk/15870/1/Clima_2007_B02E1606.pdf


21. Oh, M.H., Lee, K.H., & Yoon, J.H. (2012). Automated control strategies of inside slat-type blind considering visual comfort and building energy performance. Energy and Buildings. 55, 728–737. 


22. Parra, J., Guardo, A., Egusquiza, E., & Alavedra, P. (2015). Thermal performance of ventilated double skin façades with Venetian blinds. Energies, 8 (6), 4882–4898. 


23. Pasut, W., & Di Carli, M. (2012). Evaluation of various CFD modelling strategies in predicting airflow and temperature in a naturally ventilated double skin façade. Applied Thermal Engineering 37, 267-274. 


24. Pourshab, N., Tehrani, M.D., Toghraie, D., & Rostami, S. (2020). Application of double glazed façades with horizontal and vertical louvers to increase natural air flow in office buildings. Energy 200, 117486. 


25. Sanchez, E., Rolando, A., Sant, R., & Ayuso, L. (2016). Influence of natural ventilation due to buoyancy and heat transfer in the energy efficiency of a double skin façade building. Energy for Sustainable Development. 33, 139–148. 


26. Shameri, M.A., Alghoul, M.A., Sopian, K., Zain, M.F.M., & Elayeb, O. (2011). Perspectives of double skin façade systems in buildings and energy saving. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15 (3), 1468–1475. 


27. Sharma, M. K., Preet, S., Mathur, J., Chowdhury, A., & Mathur, S. (2021). Thermal performance analysis of naturally ventilated and perforated sheet based double skin facade system for hot summer conditions. International Journal of Ventilation.


28. Tao, Y., Zhang, H., Zhang, L., Zhang, G., Tu, J., & Shi, L. (2021). Ventilation performance of a naturally ventilated double-skin façade in buildings. Renewable Energy, 167, 184-198. 


29. Tao, Y., Fang, X., Setunge, S., Tu, J., Liu, J., & Shi, L. (2021). Naturally ventilated double-skin façade with adjustable louvers. Solar Energy 225, 33–43. 


30. Tao, Y., Fang, X., Chew, M. Y. L., Zhang, L., Tu, J., & Shi, L. (2021). Predicting airflow in naturally ventilated double-skin facades: theoretical analysis and modelling. Renewable Energy, 179, 1940-1954. 


31. Tkachenko, S., Timchenko, V., Yeoh, G., & Reizes, J. (2019). Effects of radiation on turbulent natural convection in channel flows. International Journal of Heat and Fluid Flow, 77, 122–133. 


32. Zhang, T., & Yang, H. (2019). Flow and heat transfer characteristics of natural convection in vertical air channels of double-skin solar façades. Applied Energy, 242, 107–120. 


33. Zomorodian, Z.S., & Tahsildoost, M. (2018). Energy and carbon analysis of double skin façades in the hot and dry climate. Journal of Cleaner Production 197, 85-96.