بررسی استفاده از شیشه های آئروژل نانو در بهره خورشیدی و بار سرمایش یک ساختمان اداری در اقلیم های گرم و مرطوب، گرم و خشک و سرد، ایران

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه شیراز

2 پروفسور، دانشکده مکانیک، دانشگاه شیراز

3 استادیار، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه شیراز

چکیده

رشد جمعیت و بالا رفتن سطح زندگی در ایران سبب شده تقاضا برای انرژی در بخش ساختمان افزایش قابل ملاحظه‌ای داشته باشد. در ساختمان-ها انرژی زیادی از طریق پنجره‌ها به هدر می‌رود و عایق نمودن شیشه‌ها امری الزامی شده است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر شیشه دو جداره با عایق آئروژل نانو (نانوژل) در مقایسه با شیشه ساده سه میلی متر و شیشه دو جداره بر بهره خورشیدی و کاهش بار سرمایش ساختمان اداری در شهرهای بوشهر با اقلیم گرم و مرطوب، شیراز با اقلیم گرم و خشک و تبریز با اقلیم سرد است. برای ارزیابی، ساختمانی نمونه اداری سه طبقه در نرم افزار دیزاین بیلدر شبیه سازی شد و بهره خورشیدی و بار سرمایش آن محاسبه شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از شیشه نانوژل در بوشهر موجب کاهش 62% بهره خورشیدی و 21% بار سرمایش نسبت به شیشه ساده می‌شود. استفاده از شیشه نانوژل در شیراز باعث گردیده 3/70% بهره خورشیدی و بار سرمایش 25% نسبت به شیشه معمولی و 8% نسبت به شیشه دو جداره کاهش یابد. استفاده شیشه نانوژل در ساختنمان در تبریز باعث گردیده میزان بهره خورشیدی حدود 60% و بار سرمایش 6/16% نسبت به شیشه ساده تقلیل یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Moonen P, Defraeye T, Dorer V, Blocken B, Carmeliet J (2012) Urban physics: Effect of the micro-climate on comfort, health and energy demand. Front Archit Res 1(3): 197-228.

[2]  Vega-Azamar RE, Glaus M, Hausler R, Oropeza-García NA, Romero-Lopez R (2013) An energy analysis for urban environmental sustainability assessment, the Island of Montreal, Canada. Landsc Urban Plan 118: 18-28.

[3]  Bouquerel M, Duforestel T, Baillis D, Rusaouen G (2012) Mass transfer modeling in gas barrier envelopes for vacuum insulation panels: A review. Energy Build 55: 903-920.

[4]  Bouquerel M, Duforestel T, Baillis D, Rusaouen G (2012) Heat transfer modeling in vacuum insulation panels containing nanoporous silicas—A review. Energy Build 54: 320-336.

[5]  Yang J, Tenpierik MJ, Cauberg JJM, Thorsell TI (2007) Integrating vacuum insulation panels in building constructions: An integral perspective. Constr Innov 7(1): 38-53.

[6]  Fricke J, Schwab H, Heinemann U (2006) Vacuum insulation panels–exciting thermal properties and most challenging applications. Int J Thermophys 27(4): 1123-1139.

[7]  Cuce E, Cuce PM, Wood CJ, Riffat SB (2014) Toward aerogel based thermal superinsulation in buildings: A comprehensive review. Renew Sustain Energy Rev 34: 273-299.

[8]  Alam M, Singh H, Limbachiya MC (2011) Vacuum insulation panels (VIPs) for building construction industry – A review of the contemporary developments and future directions.  Appl Energy 88(11): 3592-3602.

[9]  Huang L (2012) Feasibility study of using silica aerogel as insulation for buildings. Master Sci. thesis, KTH Sch. Ind. Eng. Manag. Stock. Sweden.

[10] Sadineni SB, Madala S, Boehm RF (2011) Passive building energy savings: A review of building envelope components. Renew Sustain Energy Rev 15(8): 3617-3631.

[11] Jelle BP, Hynd A, Gustavsen A, Arasteh D, Goudey H, Hart R (2012) Fenestration of today and tomorrow: A state-of-the-art review and future research opportunities. Sol Energy Mater Sol Cells 96: 1-28.

[12] Huang Y, Niu J (2015) Application of super-insulating translucent silica aerogel glazing system on commercial building envelope of humid subtropical climates – Impact on space cooling load. Energy 83: 316-325.

[13] “Designbuilder,” 2017. [Online]. Available: https://www.designbuilder.co.uk/. [Accessed: 16-Apr-2017].

[14] Rashwan A, Farag O, Moustafa WS (2013) Energy performance analysis of integrating building envelopes with nanomaterials. Int J Sustain Built Environ 2(2): 209-223.

[15] Mujeebu MA, Ashraf N, Alsuwayigh AH (2016) Effect of nano vacuum insulation panel and nanogel glazing on the energy performance of office building. Appl Energy 173: 141-151.

[16] Mujeebu MA, Ashraf N, Alsuwayigh A (2016) Energy performance and economic viability of nano aerogel glazing and nano vacuum insulation panel in multi-story office building. Energy 113: 949-956.

[17] Jensen KI, Schultz JM, Kristiansen FH (2004) Development of windows based on highly insulating aerogel glazings. J Non Cryst Solids 350: 351-357.

[18] Schultz JM, Jensen KI, Kristiansen FH (2005) Super insulating aerogel glazing. Sol Energy Mater Sol Cells 89(2): 275-285.

[19] Schultz JM, Jensen KI (2008) Evacuated aerogel glazings. Vacuum 82(7): 723-729.

[20] Reim M, Beck A, Körner W, Petricevic R, Glora M, Weth M, Schliermann T, Fricke J, Schmidt C, Pötter FJ (2002) Highly insulating aerogel glazing for solar energy usage. Sol Energy 72(1): 21-29.

[21] Torgal FP, Mistretta M, Kaklauskas A, Granqvist CG, Cabeza LF (2013) Nearly zero energy building refurbishment. Nearly Zero Energy Build Refurb 555-582.

[22] Dowson M, Harrison D, Craig S, Gill Z (2011) Improving the thermal performance of single-glazed windows using translucent granular aerogel. Int J Sustain Eng 4(3): 266-280.

[23] Bi C, Tang GH, Hu ZJ (2014) Heat conduction modeling in 3-D ordered structures for prediction of aerogel thermal conductivity. Int J Heat Mass Transf 73: 103-109.

[24] Riffat SB, Qiu G (2012) A review of state-of-the-art aerogel applications in buildings. Int J Low-Carbon Technol 8(1): 1-6.

[25] Buratti C, Moretti E (2012) Experimental performance evaluation of aerogel glazing systems. Appl Energy 97: 430-437.

[26] Nasrollahi F (2015) Office buildings energy efficient: Energy efficiency with the architectural design. Berlin University.

[27] Baenas T, Machado M (2017) On the analytical calculation of the solar heat gain coefficient of a BIPV module. Energy Build 151: 146-156.