تاثیر نمای دو پوسته متحرک در بهره وری مصرف انرژی در ساختمان اداری خیام مشهد

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
سیما خیامی 1
خسرو دانشجو 2
1 کارشناسی ارشد معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 استادیار گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
اهداف: سهم زیادی از مصرف انرژی در جهان، متوجه بخش ساختمان است؛ که در ایران، بیش از 40% مصرف انرژی را به خود اختصاص می دهد. ساختمان های اداری دولتی به سبب مالکیت غیرشخصی و عدم وجود نظارت، الگوی مصرف انرژی به نسبت نامطلوبی دارند. هدف اصلی پژوهش، بهبود عملکرد انرژی این ساختمان ها با بکارگیری نمای دوپوسته متحرک است.



روش ها: در این پژوهش، ابتدا به بررسی الگوی غالب ساختمان های اداری شهر مشهد پرداخته شده است. از آنجا که طراحی در شهر مشهد که یکی از قطب های مذهبی کشور است صورت می گیرد و به منظور ایجاد این حس در کاربران، الگوی بکار رفته در پوسته دوم آن از نقوش اسلامی، کاشی کاری ها و تزئینات حرم مطهر امام رضا (ع) الهام گرفته شده است. پس از تحلیل عملکرد انرژی پنج الگوی انتخابی با افزونه های لیدی باگ و هانی بی، الگوی بهینه معرفی شده است.



یافته ها: نور روز از تاثیرگذارترین پارامترها در طراحی ساختمان های انرژی-کارآمد است. برای بهره گیری هرچه بیشتر ازین پارامتر، نیاز است که نماهایی با حداکثر شفافیت ایجاد شود. اما این نماها با چالش هایی همچون گرم شدن بیش از حد در فصول گرم مواجه می شوند. بنابراین، نیاز است که میزان ورود نور روز کنترل شود.

نتیجه گیری: نتایج این پژوهش در چارچوب نظریه معماری سرآمد، راهکاری بهینه برای بهبود عملکرد انرژی ساختمانی اداری طراحی شده در پنج طبقه در مشهد با بکارگیری نمای دوپوسته متحرک با قابلیت کنترل ورود نور روز ارائه شده؛ که در نهایت این پوسته متحرک حدودا 130 هزار کیلووات ساعت در سال، مصرف انرژی ساختمان را کاهش می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Ji R, Zheng Y, Zou Z, Wei S, Qu S. Climate Applicability Study of Building Envelopes Containing Phase Change Materials. International Journal of Energy Research. 2019 July 4; 43(13): 7397-7408. https://doi.org/10.1002/er.4772 [Article] [DOI]
احمدنژاد کریمی مجید، آصفی مازیار، حقپرست فرزین. الگوی سازه ای و حرکتی سقف های باز و بسته شونده منحنی شکل توسط میله های متحرک. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹۵؛۶ (۳):۳۷-۲۷. [Article] [DOI]
Wang Y, Wei C. Design Optimization of Office Building Envelope Based on Quantum Genetic Algorithm for Energy Conservation. Journal of Building Engineering. 2021 March; 35: 102048. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.102048 [Article]
بیدلی مرسا، مدی حسین، سهیلی جمال الدین، رهبری منش کمال. ارزیابی تأثیر حفره میانی در عملکرد مصرف انرژی سرمایشی نمای دوپوسته گسترده در اقلیم گرم و مرطوب (جزیره کیش). معماری و شهرسازی آرمان شهر. ۱۳۹9؛13(30):29-19. [Article] [DOI]
Theodosiou T, Tsikaloudaki K, Tsoka S, Chastas P. Thermal Bridging Problems on Advance Cladding Systems and Smart Building Facades. Journal of Cleaner Production. 2019 March 20; 214: 62-69. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.12.286 [Article] [DOI]
ثقفی محمدجواد، فخاری مریم. بررسـی تاثیر دودکش خورشیدی بر تهویه ساختمان در اقلیم‌های مختلف ایران. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹۱؛۲(۲) :۵۴-۴۳. [Article] [DOI]
Ghaffarianhoseini A, Ghaffarianhoseini A, Berardi U, Tookey J, Hin Wa Li D, Kariminia S. Exploring the Advantages and Challenges of Double-Skin Facades (DSFs). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016 July; 60: 1052-1065. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.130 [Article] [DOI]
حافظی محمدرضا، زمردیان زهرا سادات، تحصیلدوست محمد. فرایند دستیابی به نمای دوپوسته ی دارای بهره وری مناسب انرژی، نمونه موردی یک ساختمان اداری در تهران. مطالعات معماری ایران. ۱۳۹5؛ 5(10):122-101. [Article]
Kim D, Cox S.J, Cho H, Yoon J. Comparative Investigation on Building Energy Performance of Double Skin Façade (DSF) with Interior or Exterior Slat Blinds. Journal of Building Engineering. 2018 November; 20: 411-423. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2018.08.012 [Article] [DOI]
خطیبی اشکان، شهبازی مجید، ترابی زهره. بررسی رفتار حرارتی نماها با هدف تعیین گزینه مطلوب از نظر مصرف انرژی (مورد مطالعه: ساختمان اداری در اقلیم تهران). دو فصلنامه انرژی های تجدیدپذیر و نو. 1400. [Article]
Barbosa S, Lp K. Perspectives of Double Skin Facades for Naturally Ventilated Buildings: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014 December; 40: 1019-1029. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.192 [Article] [DOI]
ذوالفقاری سیدعلیرضا، سعادتی نسب مهران، نوروزی جاجرم الهه. بررسی تأثیر استفاده از نماهای دوپوسته سبز بر مصرف انرژی ساختمانهای بلند مرتبه در شرایط اقلیمی تهران. مدل سازی در مهندسی. ۱۳۹8؛17(56):61-51. [Article] [DOI]
Li Y, Darkwa J, Su W. Investigation on Thermal Performance of an Integrated Phase Change Material Blind System for Double Skin Façade Buildings. Energy Procedia. 2019 February; 158: 5116-5123. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.688 [Article] [DOI]
ذوالفقاری سیدعلیرضا، سعادتی نسب مهران، نوروزی جاجرم الهه. بکارگیری مواد تغییر فاز دهنده در نمای دو پوسته؛ راهکاری مؤثر برای بهره گیری از انرژی تجدید پذیر خورشید. دو فصلنامه انرژی های تجدیدپذیر و نو. ۱۳۹4؛2(2):30-23. [Article] [DOI]
Askari A, Mahdavinejad M, Ansari M. Investigation of displacement ventilation performance under various room configurations using computational fluid dynamics simulation. Building Services Engineering Research and Technology. 2022 May 7:01436244221097312. https://doi.org/10.1177/01436244221097312 [Article] [DOI]
ذوالفقاری سیدعلیرضا، سعادتی نسب مهران، نوروزی جاجرم الهه. تحلیل انرژی استفاده از نمای دو پوسته دارای مواد تغییر فاز دهنده در یک ساختمان بلندمرتبه در شرایط اقلیمی تهران. مهندسی مکانیک مدرس. ۱۳۹4؛ 15(5):40-34. [Article] [DOI]
Ahmadi J, Mahdavinejad M, Asadi S. Folded double-skin façade (DSF): in-depth evaluation of fold influence on the thermal and flow performance in naturally ventilated channels. International Journal of Sustainable Energy. 2021 Jun 16:1-30. https://doi.org/10.1080/14786451.2021.1941019 [Article] [DOI]
رستم زاد سحر، فیضی محسن، صنایعیان هانیه، خاکزند مهدی. طراحی پارامتریک نمای متحرک با هدف ارتقا بهره وری روشنایی و آسایش بصری؛ بررسی موردی: ساختمان های اداری تهران. نامه معماری و شهرسازی، 1400؛ 13(31): 100-85. [Article] [DOI]
Ahmadi J, Mahdavinejad M, Larsen OK, Zhang C, Zarkesh A, Asadi S. Evaluating the different boundary conditions to simulate airflow and heat transfer in Double-Skin Facade. In Building Simulation 2022 May;15(5):799-815. Tsinghua University Press. https://doi.org/10.1007/s12273-021-0824-5 [Article] [DOI]
رسولی مسعود، شهبازی یاسر، متینی محمدرضا. عملکرد سایه اندازهای کرکره ای افقی و قائم متحرک در نمای دوپوسته ساختمان های اداری؛ ارزیابی و شبیه سازی پارامتریک. نقش جهان. 1398؛9(2):144-135. [Article]
Samadi S, Noorzai E, Beltrán L, Abbasi S. A Computational Approach for Achieving Optimum Daylight Inside Buildings through Automated Kinetic Shading Systems. Frontiers of Architectural Research. 2020 June 1; 9(2): 335-349. https://doi.org/10.1016/j.foar.2019.10.004 [Article] [DOI]
زندیه مهدی، محمودزاده کنی ایرج، حصاری پدرام. مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM)؛ مدلی در جهت بهبود فرآیند طراحی. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹۶؛۷(۲):۷۸-۷۱. [Article] [DOI]
Goharian A, Mahdavinejad M. A novel approach to multi-apertures and multi-aspects ratio light pipe. Journal of Daylighting. 2020 Sep 16;7(2):186-200. https://doi.org/10.15627/jd.2020.17 [Article] [DOI]
سیادتی فریال سادات، فیاض ریما، نیک قدم نیلوفر. بهینه سازی عملکرد حرارتی نمای دو پوسته تیپ جعبه ای با تهویه طبیعی در فصل تابستان در شهر تهران. معماری اقلیم گرم و خشک. ۱۴۰۰؛9(13):175-155. [Article] [DOI]
Bazazzadeh H, Pilechiha P, Nadolny A, Mahdavinejad M, Hashemi Safaei SS. The Impact Assessment of Climate Change on Building Energy Consumption in Poland. Energies. 2021 July 06;14(14):4084. http://dx.doi.org/10.3390/en14144084 [Article] [DOI]
صادقی نگین، شفیعی دستجردی مسعود، رفیعی مریم. بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان از طریق بهینه یابی سطح شفاف پوسته خارجی در مقیاس بلوک شهری: نمونه موردی بافت فرسوده همت آباد در اصفهان. انرژی ایران. ۱۳۹9؛ 23(1): 191-161. [Article]
Bazazzadeh H, Świt-Jankowska B, Fazeli N, Nadolny A, Safar Ali Najar B, Hashemi Safaei S, Mahdavinejad M. Efficient Shading Device as an Important Part of Daylightophil Architecture; a Designerly Framework of High-Performance Architecture for an Office Building in Tehran. Energies. 2021 December 8;14(24), 8272. https://doi.org/10.3390/en14248272 [Article] [DOI]
طیبی چهره فرانک، کامران کسمایی حدیثه. تاثیر نقش انرژی خورشید بر ساختمان های اداری شمال شهر تهران با هدف کاهش مصرف انرژی. معماری شناسی، 1399؛3(16):119-111. [Article]
Choi H, Hong S, Choi A, Sung M. Toward the Accuracy of Prediction for Energy Savings Potential and System Performance Using the Daylight Responsive Dimming System. Journal of Energy and Buildings. 2016 December 1; 133: 271-280. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.09.042https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.09.042 [Article] [DOI]
فتحعلیان افشین، کارگر شریف هادی. بررسی تاثیر راهکارهای مختلف بهینه سازی انرژی در رده بندی انرژی ساختمان به وسیله نرم افزار دیزاین بیلدر (مطالعه موردی: ساختمان اداری). علوم و تکنولوژی محیط زیست. 1399؛ 22(7): 214-199. [Article] [DOI]
Kirimtat A, Krejcar O. Multi-objective Optimization at the Conceptual Design Phase of an Office Room through Evolutionary Computation. In: Mouhoub M, Sadaoui S, Ait Mohamed O, Ali M (eds). Recent Trends and Future Technology in Applied Intelligence. IEA/AIE 2018. Lecture Notes in Computer Science. 2018 May 30; 10868: 679-684. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92058-0_65 [Article] [DOI]
قنبران عبدالحمید، حسین پور امین. بررسی رفتار حرارتی نماهای دوپوسته در اقلیم شهر تهران. معماری و شهرسازی پایدار. ۱۳۹2؛1(۲):53-43. [Article]
[17] Mahdavinejad M, Matoor S, Feyzmand N, Doroodgar A. Horizontal Distribution of Illuminance with Reference to Window Wall Ration (WWR) in Office Buildings in Hot and Dry Climates, Case of Iran, Tehran. Applied Mechanics and Materials. 2011 October; 110-116: 72-76. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.110-116.72
کاظمی محمد. راهکارهای افزایش بهرهوری انرژی ساختمان. صفه. ۱۳۹6؛27(4):46-37. [Article] [DOI]
Goharian A, Mahdavinejad M, Bemanian M, Daneshjoo K. Designerly optimization of devices (as reflectors) to improve daylight and scrutiny of the light-well’s configuration. Building Simulation. 2021 Oct 9 (pp. 1-24). Tsinghua University Press. https://doi.org/10.1007/s12273-021-0839-y [Article] [DOI]
مولایی محمدمهدی، پیله چی ها پیمان، شادانفر عطیه. بهینه سازی تناسبات بازشو و جبهه نورگیری با رویکرد کاهش مصرف انرژی در ساختمان های اداری. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹8؛ 9(۲): 123-117. [Article] [DOI]
Torabi M, Mahdavinejad M. Past and Future Trends on the Effects of Occupant Behaviour on Building Energy Consumption. J. Sustain. Archit. Civ. Eng. 2021 Oct 27;29(2) 83-101. https://doi.org/10.5755/j01.sace.29.2.28576 [Article] [DOI]
مهدوی‌نژاد محمدجواد. رویکرد طراحی- مبنا به مصرف هوشمندانه انرژی در نظریه معماری سرآمد. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹۹؛ ۱۰(۲): ۷۵-۸۳. [Article] [DOI]
Yazhari Kermani A, Nasrollahi F, Mahdavinejad M. Investigation of the relationship between depth of overhang and amount of daylight indicators in office buildings of Kerman city. Environmental Health Engineering and Management Journal, 2018; 5(3): 129-36. https://doi.org/10.15171/EHEM.2018.18 [Article] [DOI]
مهدی زاده سراج فاطمه، دانش محمدمهدی، صنایعیان هانیه. تاثیر تعداد جداره های لایه درونی و بیرونی نماهای دوپوسته بر میزان مصرف انرژی ساختمان های اداری و آموزشی (مطالعه ساختمان دانشکده علوم پایه دانشگاه علم و صنعت ایران). علوم و تکنولوژی محیط زیست. ۱۳۹3؛ 16(3):190-181. [Article]
Torcellini P, Pless S, Deru M, Crawley D. Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition. National Laboratory of the US Department of Energy. Proceedings of the ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Buildings, 14-18 August 2006, Pacific Grove, California. www.nrel.gov/docs/fy06osti/39833.pdf [Article]
میرمحمدی علی، تقی زاده میلاد. بررسی میزان اثربخشی جداره دوپوسته در بارهای سرمایشی و گرمایشی برای شرایط اقلیمی سردسیری و گرمسیری. معماری و شهرسازی پایدار، 1399؛8(2): 50-41. [Article] [DOI]
Saadatjoo P, Mahdavinejad M, Zhang G, Vali K. Influence of permeability ratio on wind-driven ventilation and cooling load of mid-rise buildings. Sustainable Cities and Society. 2021 Jul 1;70:102894. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102894 [Article] [DOI]
نوروزیان نرگس. الگوی بومی سازی شده برای ارزیابی کارایی انرژی در ساختمان های شهر تهران. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹۵؛۶(۳):۷۴-۶۳. [Article] [DOI]
Pilechiha P, Mahdavinejad M, Pour Rahimian F, Carnemolla P, Seyedzadeh S. Multi-objective Optimization Framework for Designing Office Windows: Quality of View, Daylight and Energy Efficiency. Applied Energy. 2020 March 1; 261: 114356. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114356 [Article] [DOI]
نوری وند شیرین، بلیلان اصل لیدا، ستارزاده داریوش، آصفی مازیار. ارزیابی تاثیرافزایش عمق حفره وتعدادطبقات درعملکردانرژی گونه های مختلف نمای دوپوسته در36 سناریوی متفاوت درساختمان های اداری اقلیم سرد (نمونه موردی: ساختمانی اداری درتبریز). علوم و تکنولوژی محیط زیست. 1400؛ 23(7):19-1. [Article] [DOI]
Talaei M, Mahdavinejad M, Azari R. Thermal and energy performance of algae bioreactive façades: A review. Journal of Building Engineering. 2020 Mar 1;28:101011. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101011 [Article] [DOI]
هادیان پور محمد، مهدوی نژاد محمدجواد، بمانیان محمدرضا، حق شناس محمد. ظرفیت‌سنجی به‌کارگیری پوسته‌های دوجداره در طراحی معماری اقلیم گرم و خشک ایران به منظور کاهش مصرف انرژی (نمونه موردی شهر یزد). نشریه هنرهای زیبا – معماری و شهرسازی، 1393؛19(3): 38-29. [Article] [DOI]
Talaei M, Mahdavinejad M, Azari R, Prieto A, Sangin H. Multi-objective optimization of building-integrated microalgae photobioreactors for energy and daylighting performance. Journal of Building Engineering. 2021 Jun 5:102832. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102832 [Article] [DOI]
هود سیده دل افروز، محمودی زرندی مهناز، کامیابی سعید. استقرار بهینه سایبان های نماهای دوپوسته با هدف دستیابی به آسایش حرارتی در اقلیم گرم. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی. ۱۳۹7؛8(۳):177-171. [Article] [DOI]
Saadatjoo P, Mahdavinejad M, Zhang G. A study on terraced apartments and their natural ventilation performance in hot and humid regions. Building Simulation. 2018 Apr 1;11(2):359-372. Tsinghua University Press. https://doi.org/10.1007/s12273-017-0407-7 [Article] [DOI]
Rasoolzadeh M, Moshari M. Prioritizing for Healthy Urban Planning: Interaction of Modern Chemistry and Green Material-based Computation. Naqshejahan - Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning. 2021 May 10;11(1):94-105. https://dorl.net/dor/20.1001.1.23224991.1400.11.1.7.0 [Article] [DOI]
Talaei M, Mahdavinejad M, Azari R, Haghighi HM, Atashdast A. Thermal and energy performance of a user-responsive microalgae bioreactive façade for climate adaptability. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022 Aug 1;52:101894. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101894 [Article] [DOI]
[28] Nabil A, Mardaljevic J. Useful Daylight Illuminance: A New Paradigm for Assessing Daylight in Buildings. Lighting Research and Technology. 2005 March 1; 37(1): 41-57. https://doi.org/10.1191%2F1365782805li128oa
Mahdavinejad M, Hosseini SA. Data mining and content analysis of the jury citations of the Pritzker Architecture prize (1977–2017). Journal of Architecture and Urbanism. 2019 Feb 1;43(1):71-90. https://doi.org/10.3846/jau.2019.5209 [Article] [DOI]
Mahdavinejad M, Javanroodi K. Natural ventilation performance of ancient wind catchers, an experimental and analytical study–case studies: one-sided, two-sided and four-sided wind catchers. International journal of energy technology and policy, 2014 Jan 1;10(1):36-60. https://doi.org/10.1504/IJETP.2014.065036 [Article] [DOI]
Kirimtat A, Koyunbaba B.k, Chatzikonstantinou I, Sariliyildiz S. Review of Simulation Modeling for Shading Devices in Buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016 January; 53: 23-49. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.08.020 [Article] [DOI]
Wagdy A, Fathy F. A Parametric Approach for Achieving Optimum Daylighting Performance through Solar Screens in Desert Climates. Journal of Building Engineering. 2015 September 1; 3: 155-170. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2015.07.007 [Article] [DOI]
Hadianpour M, Mahdavinejad M, Bemanian M, Haghshenas M, Kordjamshidi M. Effects of windward and leeward wind directions on outdoor thermal and wind sensation in Tehran. Building and Environment. 2019 Mar 1;150:164-180. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.12.053 [Article] [DOI]
Hadianpour M, Mahdavinejad M, Bemanian M, Nasrollahi F. Seasonal differences of subjective thermal sensation and neutral temperature in an outdoor shaded space in Tehran, Iran. Sustainable Cities and Society, 2018 May 1; 39: 751-64. https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.03.003 [Article] [DOI]
Haghshenas M, Hadianpour M, Matzarakis A, Mahdavinejad M, Ansari M. Improving the suitability of selected thermal indices for predicting outdoor thermal sensation in Tehran. Sustainable Cities and Society. 2021 Jul 27:103205. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103205 [Article] [DOI]
Valitabar M. Mohammadjavad M. Henry S. Peiman P. A dynamic vertical shading optimisation to improve view, visual comfort and operational energy. Open House International. 2021 Jul 9;46(3):401-415. https://doi.org/10.1108/OHI-02-2021-0031 [Article] [DOI]
Johnsen K, Watkins R. Daylight in Buildings: A Source Book on Daylighting Systems and Components. ECBCS Annex 29/SHC Task 21 Project Summary Report. 2010. https://www.iea-ebc.org/Data/publications/EBC_Annex_29_PSR.pdf [Article]
Alawadhi E.M. Double Solar Screens for Window to Control Sunlight in Kuwait. Journal of Building and Environment. 2018 October 15; 144: 392-401. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.08.058 [Article] [DOI]
Eslamirad N, Kolbadinejad SM, Mahdavinejad M, Mehranrad M. Thermal comfort prediction by applying supervised machine learning in green sidewalks of Tehran. Smart and Sustainable Built Environment. 2020 Apr 28; 9(4):361-374. https://doi.org/10.1108/SASBE-03-2019-0028 [Article] [DOI]
Fallahtafti R, Mahdavinejad M. Window geometry impact on a room's wind comfort. Engineering, Construction and Architectural Management. 2021 Mar 24;28(9):2381-2410. https://doi.org/10.1108/ECAM-01-2020-0075 [Article] [DOI]
Jalilisadrabad S, Bolboli S. Evaluation of Position of Materials Used in the Urban Facades Approach to Sustainable Urban Development. Naqshejahan - Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning. 2017 Jul 10;7(2):49-57. https://dorl.net/dor/20.1001.1.23224991.1396.7.2.8.5 [Article] [DOI]
نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی
دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 38
تابستان 1401
صفحه 110-137