بهینه سازی عملکرد حرارتی نمای دو پوسته تیپ جعبه ای با تهویه طبیعی در فصل تابستان در شهر تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، دانشکده هنر و معماری، تهران، ایران

2 عضو هیات علمی گروه معماری دانشگاه هنر تهران.

3 دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب-تهران، میدان فلسطین، خیابان فلسطین جنوبی،جنب مسجد امام صادق

10.29252/ahdc.2021.15119.1432

چکیده

نمای دوپوسته یکی از انواع نماها در ساختمان های اداری است که بین طراحان محبوبیت دارد. پارامتر هایی از جمله عمق حفره میانی، سطح مقطع دریچه های تهویه برای نماهای با تهویه طبیعی، جنس، موقعیت و زاویه سایه بان، جنس شیشه جداره های شفاف نما بر عملکرد حرارتی نمای دو پوسته تاثیر گذار است. نمای دوپوسته تیپ جعبه ای یکی از انواع این نماها است که با توجه به سادگی در عملکرد، نصب و بهره برداری می تواند در ایران بیشتر مورد توجه قرار گیرد. مکانیزم عملکرد نمای دو پوسته با تهویه طبیعی وابسته به رفتار حرارتی و جریان هوا در حفره میانی است. برای آنالیز رفتار حرارتی نمای دوپوسته، دینامیک سیالات محاسباتی می تواند با هدف ارتقا و بهبود عملکرد آن استفاده شود. در این مقاله، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، بهینه سازی عملکرد حرارتی نمای دو پوسته با تغییر سطح مقطع دریچه های تهویه، تغییر عرض حفره میانی و استفاده از شیشه معمولی و کم گسیل برای جداره های شفاف، در فصل تابستان در شهر تهران مورد بررسی قرار گرفت. راستی آزمایی روش شبیه سازی ، با مقایسه اندازه گیری های آزمایشگاهی یک نمونه نمای دو پوسته تیپ جعبه ای با تهویه طبیعی، ثبت شده در دانشگاه سالفورد منچستر انگلستان با نتایج شبیه سازی همان نمونه در نرم افزار فلوئنت انجام شد. نتایج پژوهش نشان داد، افزایش عرض حفره میانی می تواند منجر به بهبود عملکرد حرارتی نما شود. افزایش سطح مقطع دریچه های تهویه ورودی و خروجی و به تبع آن افزایش نرخ حجمی جریان هوا در حفره میانی لزوما منجر به ارتقا عملکرد حرارتی نما نمی شود و استفاده از شیشه کم گسیل در قیاس با شیشه های معمولی، مخصوصا برای جداره خارجی نمای دو پوسته باعث کاهش شار گرمایی عبوری از سطح شیشه داخلی نمای دو پوسته به داخل فضای ساختمان به مقدار متوسط 23/1% می شود. در نهایت برای طراحی بهینه نمای دو پوسته توجه به تمامی متغیر های اثر گذار در عملکرد نما و انجام آنالیز های اقتصادی برای انتخاب از بین گزینه های با عملکرد حرارتی مناسب، الزامی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of thermal performance of double skin façade box window type with natural ventilation in summer in Tehran

نویسندگان [English]

  • faryal sadat siadati 1
  • Rima Fayaz 2
  • NILOOFAR NIKGHADAM 3
1 Department of Art and Architecture, South Teharn Branch, Islamic Azad University, No. 376, South Felesin Street, P.O. Box. 14168-94351, Tehran, Iran
2 Architectural Technology, Faculty of Architecture and Urbanism, University of Art
3 Assistant Professor, Department of Architecture Islamic Azad University, South Teharn Branch, Department of Art and Architecture
چکیده [English]

Double skin façade (DSF) is a popular type of façade in office buildings among designers. The naturally ventilated double skin façade (NVDSF) is one of the types, which is notable in terms of its energy performance mechanism. Thus, the design of the façade in accordance with climatic conditions is crucial to improve its ventilation function and increase energy savings. The NVDSF functional mechanism is based on thermal performance and airflow in the cavity. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to promote and improve the function of these façades. In this paper, the geometric features of NVDSF are examined to achieve the best flow simulation strategy to promote accuracy and fewer errors in results and obtain the optimal time for computer simulation calculations using FLUENT software and sensitivity analysis. Laboratory measurements of a NVDSF sample were used to verify the simulation results. The findings revealed that the results of the three-dimensional model are more accurate compared to the two-dimensional one, especially for predicting the temperature values of glass surfaces. Also, the Y+ parameter is the determinant parameter in choosing the mesh dimensions so that its value is about 1 for the first grid close to the walls. Determining the optimal scale of the three-dimensional model can reduce computation and design time. On the other hand, the cross section shape and the area of air inlets of NVDSF are effective parameters on façade’s thermal performance.
The results showed that increasing the width of the cavity can improve the thermal performance of the facade. Increasing the cross section of the inlet and outlet ventilation consequently increasing the air flow in the cavity does not necessarily lead to improving the thermal performance of the façade. Using the low emission glass compared to ordinary glass, especially for the outer wall of the double skin façade, reduces the heat flux passing through the inner glass surface of double skin facade into the building space by an average of 23.1%. Finally, for the optimal design of double skin facade, it is necessary to pay attention to all the variables affecting the facade performance and perform economic analysis to choose from the options with suitable thermal performance

کلیدواژه‌ها [English]

  • Natural ventilation
  • Double skin facade
  • Air inlet and outlet
  • Low-e glass
  • CFD simulation