ارزیابی تاثیر سایه‌انداز متحرک داخلی و ثابت خارجی بر مصرف انرژی یک ساختمان اداری در اقلیم کرمان

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 6، دوره 37، شماره 1 - شماره پیاپی 39، فروردین 1404، صفحه 91-106   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.86057.1233

نویسندگان

سیدمحمدرضا موسوی مطلقیان¹؛ سیدمحمدحجت محمدی^{* 2}؛ ابراهیم جهانشاهی³

¹مهندسی انرژی‌های تجدیدپذیر، پژوهشکده انرژی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

²گروه انرژی‌های تجدیدپذیر و تبدیل انرژی، پژوهشکده انرژی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

³گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

پنجره‌ها بخش قابل توجهی از اتلافات ساختمان را به خود اختصاص می‌دهند. استفاده از وسایل سایه‌انداز یک استراتژی مناسب جهت بهبود وضعیت مصرف انرژی در ساختمان‌ها ارزیابی می‌شود. در این مقاله مشخصات یک ساختمان اداری در شهر کرمان، در نرم‌افزار اسکچاپ مدل‌سازی شده است. سپس با مشخص نمودن مصالح، مدل ساختمان توسط نرم‌افزار اپن‌استودیو تکمیل شده است. در نهایت محاسبات مربوط به میزان مصرف انرژی در شرایط حضور سایه‌اندازهای ثابت خارجی و متحرک داخلی و همچنین بکارگیری همزمان آنها، در نرم‌افزار انرژی پلاس انجام شده است. نتایج نشان داد که استفاده از سایه‌اندازهای ثابت خارجی عملکرد به مراتب بهتری در راستای کاهش مصرف انرژی نسبت به سایه‌اندازهای متحرک داخلی دارند. دراین راستا سایه انداز ثابت خارجی با عمق (cm)150 با کاهش 92/18 درصدی در مصرف انرژی، بهترین نتیجه را به ثبت رسانده است. همچنین، استفاده همزمان سایه‌انداز ثابت خارجی با عمق (cm)100و سایه‌انداز متحرک داخلی پرده ساده با صرفه‌جویی (GJ) 57/63 در مصرف انرژی سالیانه ساختمان، بیشترین میزان کاهش مصرف انرژی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

مصرف انرژی ساختمان؛ ساختمان اداری؛ انرژی پلاس؛ سایه‌انداز داخلی؛ سایه‌انداز خارجی

مراجع

[1]  F. Amini, M. A. Shafizadeh, L. S. Fatahi, M. Tuanpour, P. Suleimanpour, M. Farmad, N. Gol Garhamani, M. Khodi, Energy balance sheet for 2019 Deputy of Electricity and Energy Affairs, Electricity and Energy Master Planning Office, Tehran, Ministry of Energy, 2022. (In Persian)

[2]  A. Yari nezhad, A. Mahravan, “Investigating the effect of optimizing external skins and translucent walls on reducing energy consumption and investment return time of educational buildings in a temperate climate with dry and very hot summers,” Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics, vol. 36, no. 1, pp. 41-60, 2023. (In Persian) https://doi.org/10.22067/jacsm.2023.81531.1175.

[3]  A. Amiri, A. Yarinezhad, “Investigating the Effect of Phase Change Materials on Energy Consumption in Lightweight Prefabricated Relief Buildings,” Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics, vol. 34, no. 4, pp. 35-52, 2023. (In Persian) https://doi.org/10.22067/jacsm.2022.78503.1136.

[4]  The Islamic republic News Agency, Available: https://irna.ir/xjbKR , [Accessed Fall 2022]. (In Persian)

[5]   M. S. Shahdan, S. S. Ahmad, M. A. Hussin, “External shading devices for energy efficient building,” Series, Earth and Environmental Science, vol. 118, p. 012034, 2018. 10.1088/1755-1315/117/1/012034.

[6] I .Shah, B. Soh, C. Lim, S. Lau, A. Ghahramani, “Thermal transfer and temperature reductions from shading systems on opaque facades: Quantifying the impacts of influential factors,” Energy Build, vol. 278, p. 112604, 2023. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112604.

[7] W. Alhuwayil, M. Mujeebu, A. Algarny, “Impact of External Shading Strategy on Energy Performance of Multi-Story Hotel Building in Hot humid Climate”, Energy, vol. 169, pp. 1166 -1174, 2019. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.12.069.

[8]   Z. Li, S. Zhang, J. Chang, F. Zhao, Y. Zhao, J. Gao, “Simulation study on light environment performance and heat gain of applying a bimetal automatic shading device to rooms,” Energy and Buildings, vol. 211, p. 109820, 2020. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.109820.

[9]   G. Evolaa, F. Gullob, L. Marlettaa, “The role of shading devices to improve thermal and visual comfort in existing glazed buildings,” Energy Procedia, vol. 134, pp. 346–355, 2017. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.543.

[10]  M. Marefat, A. Karimdoost-Yasuri, “Parametric Study on Illumination Performance of Skylights for Daylighting Enhancement,” Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics, vol. 21, no. 1, pp. 15-32, 2009. (In Persian) https://doi.org/10.22067/fum-mech.v21i1.7704.

[11] C. Buratti, E. Belloni, F. Merli, M. Mastoori, S. Sharifi, G. Pignatta, “Evaluating the Impact of Shading Devices, Glazing Systems, and Building Orientation on the Energy Consumption in Educational Spaces,” Environmental and Earth Sciences Proceedings, vol. 12, no. 1, pp. 22, 2021. https://doi.org/10.3390/environsciproc2021012022.

[12] A. Arabsolghar, N. Heidari, M. Shafiey dehaj, A. Iranmanesh, “Investigation of Down-Draught Effect on The Thermal Comfort Indexes in The Building With Glazing Envelope,” Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics, vol. 33, no. 1, pp. 35- 52, 2021. (In Persian) https://doi.org/10.22067/jacsm.2021.70588.1030.

[13] J. Park, B. Yun, S. Chang, S. Wi, J. Jeon, S. Kim, “Impact of a passive retrofit shading system on educational building to improve thermal comfort and energy consumption,” Energy Build, vol. 216, p. 109930, 2020. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.109930.

[14] A. Kirimtat, B. Koyunbaba, I. Chatzikonstantinou, S. Sariyildiz, “Review of simulation modeling for shading devices in buildings,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 53, pp. 23-49, 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.08.020.

[15] Wikipedia, the free encyclopedia, Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Kerman, [Accessed Spring 2023].

[16] Energy Plus energy simulation software Version 9.2.0 U.S. Department of Energy.

[17] Sketch Up pro 2017 simulation software Version 17.1.174 64-bit, 2017.

[18] Open Studio simulation software Version 2.9.1 U.S. National Renewable Energy Laboratory.

[19] Iran's national building regulations, energy saving, topic 19, Road and Urban Development Research Center of the Ministry of Roads and Urban Development, Fourth edition, 2019. (In Persian)

[20] L. L. K. Drury, B. Crawley, Development of Global Typical Meteorological Years (TMYx). 2022. [Online]. Available: http://climate.onebuilding.org.

[21] Energy plus input output reference U.S. Department of energy September 27, 2019.

[22] Energy Plus Reference Data Set for Window, Blinds, Shade, Screen materials, Version 9.2.0 U.S. Department of Energy.

[23] Energy plus engineering reference U.S. Department of energy September 27, 2019.

[24] A. Ghosh, S. Neogi, “Effect of fenestration geometrical factors on building energy consumption and performance evaluation of a new external solar shading device in warm and humid climatic condition,” Solar Energy, vol. 169, pp. 94-104, 2018. https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.04.025.

[25] L. Bellia, F. De Falco, F. Minichiello, “Effects of solar shading devices on energy requirements of standalone office buildings for Italian climates,” Applied Thermal Engineering, vol. 54, no. 1, pp. 190-201, 2013. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.01.039.

[26] L. Evangelisti, C. Guattari, F. Asdrubali, R. D. L. Vollaro, “An experimental investigation of the thermal performance of a building solar shading device,” Journal of Building Engineering, vol. 28, p. 101089, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101089.