دانشگاه تربیت مدرس نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی 2322-4991 14 4 2025 01 20 Comparative Investigation of Thermal Performance of Multi-Layered Canopies with Complex Geometries in Double-Skin Facades بررسی تطبیقی عملکرد حرارتی سایبان‌های چندلایه با هندسه‌های پیچیده در نمای دو پوسته 125 156 1011 FA مصطفی حسینی واجاری دانشجوی دکتری معماری، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران حسین مرادی نسب دانشیار گروه معماری، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران 0000-0002-5521-5848 مرتضی بهزادنسب گروه مهندسی پلیمر، گروه رنگ، پژوهشکده فرایند پلیمرها، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران محمود نیکخواه شهمیرزادی گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران مجید سلطانی استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران Journal Article Aims: This study aims to investigate the impact of shading devices and airflow velocity on the thermal (energy) performance and convective flow in a south-facing double-skin façade of a building located in Semnan, a hot and arid region in Iran. The research seeks to determine which type of shading device, including inclined and multi-layer shades, can most effectively reduce indoor temperature and enhance convective flow. Methods: Numerical simulations were conducted using SolidWorks and COMSOL Multiphysics software for geometry modeling, fluid flow simulation, and heat transfer analysis, respectively. A two-dimensional double-skin façade with various shading configurations was considered, and turbulent natural ventilation flow within them was examined. Findings: Simulation results demonstrated that the geometry and airflow velocity significantly influenced the velocity and turbulence of the airflow within the double-skin cavity. A geometry with a multi-layer (asymmetric) shading device exhibited an 18.5% temperature reduction at the same wind speed. The maximum temperature reduction occurred in a geometry with a multi-layer (asymmetric) shading device and an airflow velocity of 5 meters per second. In other words, the best thermal performance was observed in multi-layer shading devices. Conclusion: This research indicated that the use of multi-layer (asymmetric) shading devices can effectively reduce indoor temperature and enhance convective flow. These findings suggest that the appropriate design of shading devices can be employed as a passive method to reduce energy consumption in buildings. اهداف: بررسی تأثیر سایبان و سرعت جریان هوا بر عملکرد حرارتی (انرژی) و جریان همرفت در نمای دوپوسته جنوبی یک ساختمان واقع در شهر سمنان در منطقه گرم خشک ایران. این تحقیق به بررسی کدام نوع سایبان، از جمله سایبان‌های مورب و چندلایه، می‌تواند به طور مؤثرتری دمای داخل ساختمان را کاهش داده و جریان همرفت را افزایش دهد. روش ها: از شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزارهای سالیدورک و کامسول مولتی‌فیزیک به ترتیب برای مدل‌سازی هندسه، شبیه‌سازی جریان سیال و انتقال حرارت استفاده شده است. یک نمای دوپوسته دو بعدی با سایبان‌های مختلف در نظر گرفته شده و جریان تهویه طبیعی آشفته در آنها بررسی شده است. یافته ها: نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی نشان داد که هندسه و سرعت جریان هوا بر سرعت و آشفتگی جریان هوا در داخل حفره پاکت دوپوسته تأثیرگذار است. هندسه‌ای با سایبان چندلایه (غیرمتقارن)، 5/18 درصد کاهش دما را در همین سرعت باد نشان داد. بیشترین کاهش دما در هندسه‌ای با سایبان چندلایه (غیرمتقارن) و سرعت جریان هوای ۵ متر بر ثانیه رخ داده است. به عبارتی، بهترین عملکرد حرارتی در سایبانهای چند لایه مشاهده شده است. نتیجه گیری: این پژوهش نشان داد که استفاده از سایبان‌های چندلایه (غیرمتقارن) می‌تواند به طور مؤثری دمای داخل ساختمان را کاهش داده و جریان همرفت را افزایش دهد. این یافته‌ها حاکی از آن است که طراحی مناسب سایبان‌ها می‌تواند به عنوان یک روش غیر فعال برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

https://bsnt.modares.ac.ir/article_1011_7f975a56c761db6506eca0b37ce6ec87.pdf