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.
Double skin facade (DSF) is a popular type of facade in office buildings among designers. The naturally ventilated double skin facade (NVDSF) is one of the types, which is notable in terms of its energy performance mechanism. Thus, the design of the facade 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 facades. 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 facade’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 facade. Using the low emission glass compared to ordinary glass, especially for the outer wall of the double skin facade, 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
خلاصه ماشینی:
com ١-پرسش هاي پژوهش هدف نهايي اين مقاله پاسخ به پرسش هاي زير است : -پارامترهاي موثر در شبيه سازي عملکرد حرارتي نماي دوپوسته تيپ جعبه اي با تهويه طبيعي با استفاده از نرم افزار فلوئنت ، با هدف انطباق حداکثري نتايج حاصل از شبيه سازي با نتايج واقعي چيست ؟ -استفاده از نماي دوپوسته تيپ جعبه اي با تهويه طبيعي در اقليم گرم و خشک ايران مي تواند منجر به کاهش شار گرمايي ورودي به فضاي داخل ساختمان از طريق جداره هاي شفاف پوسته خارجي ساختمان در فصل تابستان گردد؟ ٢-مقدمه از مهمترين موضوعاتي که در چند دهه اخير مورد توجه اکثر کشورهاي صنعتي پيشرفته بوده است ، جلوگيري از اتلاف انرژي به دليل کاهش ذخاير انرژي جهان و محدود بودن ذخاير انرژي فسيلي و آلودگي هاي ناشي از آن است (هاديان پور و همکاران ، ١٣٩٢).
صحت سنجي روش مدل سازي نماي دو پوسته تيپ جعبه اي با تهويه طبيعي در نرم افزار فلوئنت انجام و در ادامه تاثير استفاده از شيشه هاي کم گسيل در مقايسه با شيشه هاي متداول ، سطح مقطع دريچه هاي ورودي و خروجي ، استفاده از سايه بان با زواياي ٠، ٤٥ و ٩٠ درجه و عرض هاي مختلف حفره مياني به مقادير ٣٠، ٦٠، ٩٠ و ١٢٠ سانتيمتر در نماي دوپوسته جعبه اي با تهويه طبيعي و با هدف انطباق و ارتقاي عملکرد اين نوع نما در ظهر گرم ترين روز سال در شهر تهران براي نماي جنوبي ساختمان بررسي شد.