نقش مواد تغییر فاز دهنده در بهبود و احیای عملکرد بادگیر؛ مطالعه موردی: اقلیم گرم و مرطوب

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 گروه معماری، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز،اهواز، ایران
2 شرکت ملی مناطق نفت‌خیز جنوب، اهواز، ایران
چکیده
اهداف: در معماری سده اخیر ایران استفاده از روش‌های آسایش حرارتی ایستا فراموش شده و جای خود را به روش‌های پویا داده‌اند که در کنار محدودیت‌ها و بحران‌های زیست‌محیطی، هزینه‌های گزاف و بعضاً کاهش دسترسی به انرژی الکتریکی را موجب شده است؛ در نتیجه لزوم استفاده از عناصر و روش‌های ایستا به‌ویژه در اقلیم‌های گرم که انرژی الکتریکی بیشتری مصرف می‌شود ضروری می‌نماید. یکی از مهم‌ترین عناصر معماری سنتی ایران بادگیر است که به سبب سادگی عملکردی و استفاده از انرژی باد همچنان دارای قابلیت کارکردی است. همچنین در سالیان اخیر به‌کارگیری فناوری‌های نوین در ساختمان، همچون مواد تغییر فاز دهنده، باعث احیای روش‌های ایستا و صرفه‌جویی قابل ملاحظه در مصرف انرژی شده‌اند. لذا پژوهش حاضر تلاش نموده است تا با کاربرد این مواد در ساختار بادگیر به بهبود عملکردی آن در ایجاد سرمایش ایستا کمک نماید.

روش‌ها: پژوهش توسط مدل‌سازی جریان هوا در کانال بادگیر در نرم‌افزار فلوئنت و مقایسه دمای ورودی و خروجی آن انجام گرفته است. در این راستا سه مدل- فایبرگلاس و دو نوع مواد تغییر فاز دهنده با دمای پافشاری متفاوت به‌عنوان پوشش دیواره بادگیر- آزموده شد.

یافته‌ها: آزمون مدل‌ها نشان داد که پوشش مواد تغییر فاز دهنده بسیار بیشتر از پوشش فایبرگلاس (حداقل بین °C۴/۵ تا °C۵/۵) در کاهش دمای خروجی بادگیر موثر بوده‌اند.

نتیجه‌گیری: این میزان از سرمایش، حداقل سه ماه از فصل گرما و مدتی از شبانه‌روز در اقلیم گرم و مرطوب قشم را پوشش می‌دهد و نقش زیادی در کاهش مصرف برق ایفا خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Vakilinezhad R, Mehdizadeh Seradj F, Mofidi Shemirani SM. Principles of passive cooling systems in vernacular architectural elements of Iran. Iranian Archit Urban. 2013;4(5):147-59. [Persian] [Link]
Muthuvel S, Saravanasankar S, Sudhakarapandian R, Muthukannan M. Passive cooling by phase change materials in construction. J Build Serv Eng Res Technol. 2015;36(4):411-21. [Link] [DOI:10.1177/0143624414556123]
Haghshenas Kashani S. Reduce energy consumption in buildings by storing energy in phase change materials. In: Proceedings of the First International Conference on Heating, Cooling, and Air Conditioning; 2010 May 25-26; Building and Housing Research Center, Tehran, Iran. Civilica; 2010. [Persian] [Link]
Mahdavinejad M, Ghasempourabadi M, Mirzaei F, Asgari A. Usage of climatic potentials in green urban design( case: rearrangement of Shushtar touristic pathway). [Link]
Mahdavinejad M, Mirzaei F, Ghasempourabadi M. Application of traditional water structures as passive energy systems case: Shushtar Kats. Energy Environ Eng. 2013;1(3):111-7. [Link]
Attarian K, SafarAli Najar B. Defining sustainability characteristics for residential buildings in hot and humid climate (case study: triditional houses of Ahwaz). Naqshejahan. 2018;8(3):161-70. Persian] [Link]
Ahadi A, Alirezaei Vernosfaderani B. Evaluating appropriate roof shape and efficiency of wind tower and wind scoop for natural ventilation in residential buildings of Chabahar. J Housing Rural Environ. 2015;33(148):33-44. [Persian] [Link]
Saghafi MJ, Fakhari M. The effect of solar chimney on building ventilation in different climates of Iran. Naqshejahan. 2012;2(2):43-54. [Persian] [Link]
Mahdavinejad MJ, Khazforoosh S. Combination of wind catcher and chimney for more energy efficient architectural buildings. Sustain Energy. 2014;2(1):35-8. [Link]
Mahmoudi M. Wind catcher: an attractive and charming feature of Yazd City. Bagh- e Nazar. 2006;3(5):91-9. [Persian] [Link]
Mahmoudi M, Mofidi SM. Investigation of architecture of wind-towers plan on the environmental temperature reduction. J Environ Sci Technol. 2011;13(1):83-91. [Persian] [Link]
Mahmoudi M. Wind tower, symbol of Iranian architecture. 1st Edition. Tehran: Yazda Publication; 2010. [Persian] [Link]
Mahmoudi M, Mofidi SM. Analysis on typology and architecture of wind catcher and find the best type. Honar-haye Ziba. 2009;(36):27-36. [Persian] [Link]
Yari Boroujeni N, Marahemi S, Saedvandi M. Analysis of louver typologies in vernacular housing of Laft Port City. J Housing Rural Environ. 2017;36(157):37-52. [Persian] [Link]
Hejazi M, Hejazi B, Hejazi S. Architecture, cooling performance and seismic behaviour of wind towers. J Housing Rural Environ. 2017;36(157):21-34. [Persian] [Link]
Mahdavinejad MJ, Javanroudi K. Comparative evaluation of airflow in two kinds of Yazdi and Kermani wind towers. Honar-haye Ziba Memari-Va-Shahrsazi. 2011;3(4):69-80. [Persian] [Link]
Mahdavinejad MJ, Ghasempoorabadi M, Javanroudi K. Numerical modeling and experimental study of air flow in the Yazdi wind-towers. Int J Archit Urban Plann. 2013;23(1):17-22. [Link]
Mahdavinejad MJ, Javanroudi K, Ghasempoorabadi MH, Bemanian M. Evaluating the efficiency of YAZDI wind tower, an experimental study. Int J Archit Eng Urban Plann. 2013;23(1 and 2):17-22. [Link]
Arami H, Mokhtari M. Energy saving in building using phase change material. Iran J Energy. 2013;16(1):89-109. [Persian] [Link]
Morahemi S, Yari N, Saedvandi M. Typology of Loft Badgirs' (wind towers) based on Façade ornaments. J Housing Rural Environ. 2017;36(159):19-34. [Persian] [Link]
Sheikh Jaberi F, Shariati Niasar M. Application of nanotechnology in thermal energy storage. Iran Nanotechnol. 2011;10(4):16-19. [Persian] [Link]
Kuznik F, David D, Johannes K, Roux J. A review on phase change materials integrated in building walls. Renew Sustain Energy Rev. 2011;15(1):379-91. [Link] [DOI:10.1016/j.rser.2010.08.019]
Wu Z, Qin M, Zhang M. Phase change humidity control material and its impact on building energy consumption. J Energy Build. 2018;174:254-9. [Link] [DOI:10.1016/j.enbuild.2018.06.036]
Vadhera J, Sura A, Nandan G, Dwived G. Study of phase change materials and its domestic application. J Mater Today. 2018;5(2):3411-7. [Link] [DOI:10.1016/j.matpr.2017.11.586]
Ghiabaklou Z. Foundations of building physics 2: regulating environmental conditions. Theran: Jahad-e Daneshgahi Press; 2012. [Persian] [Link]