تحلیل عملکرد فرم و ارتفاع سقف نورگیر داخلی مرکزی ساختمان‌های تجاری اقلیم سرد و خشک (شهر مشهد)

زمینه و هدف: هدف از این پژوهش دستیابی به مناسب ترین فرم و ارتفاع سقف نورگیرداخلی جهت کاهش میزان انرژی مصرفی، بارسرمایش و لایه بندی حرارتی درساختمان های تجاری اقلیم سرد و خشک شهر مشهد می‌باشد.روش بررسی: جهت بررسی داده های کمی از نرم افزار فلوئنت و معادلات ریاضی استفاده شده است. ابتدا ساختمان تجاری الماس شرق شهرمشهد با نورگیرداخلی به فرم کروی با ارتفاع 5 متر انتخاب و پس ازاندازه گیری میدانی و ثبت داده ها توسط دیتالاگرها، در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی و سپس فرم های رایج نورگیرداخلی (کروی، منشوری، سهموی و مسطح در ارتفاع های 3متر،5 متر،7متر و10متر)جایگزین آن شدند و در جهت سنجش میزان لایه بندی حرارتی، ازفرمول های ریاضی استفاده شد.یافته ها: با توجه به مشاهدات میدانی و اندازه گیری داده ها، طبقه پنجم و زیرسقف نورگیرداخلی به دلیل نفوذ نورخورشید و عدم تهویه هوا، محدوه بحرانی لایه بندی حرارتی است و کل سال از محدوده آسایش حرارتی خارج است. لذا میزان مصرف انرژی نیز درطول سال درجهت تامین آسایش حرارتی در این طبقات زیاد است که با کاهش سطوح جداره نورگیرداخلی و استفاده از مصالح با ظرفیت حرارتی بالا می‌توان آن را کاهش داد.بحث و نتیجه گیری: فرم مسطح با ارتفاع سقف 3 متر، بدلیل کاهش سطوح جداره نورگیرداخلی و اختلاف دما میان طبقات، مناسب ترین فرم سقف و ارتفاع نورگیرداخلی جهت کاهش میزان انرژی مصرفی و بارسرمایش تا 7 درصد و کاهش لایه بندی حرارتی در ساختمان های تجاری اقلیم سرد و خشک شهر مشهد می‌باشد.

Performance Analysis of the Form and Height of Central Skylight of Commercial Buildings in Cold and Dry Climate of Mashhad City

Background and Objective: In recent decades, atriums have been installed in public buildings to optimize energy consumption and provide thermal comfort, and therefore have always been of interest to mechanical engineers, architects and designers. Atrium also created different microclimates with different thermal layers in its lower space, which affected the cooling load and thermal comfort inside the building.Therefore,the purpose of this research, is to find the most suitable form and height of atrium for reducing energy consumption and heat stratification in commercial buildings of Mashhad city with cold and dry climate.Method: This research has used fluent software and Mathematical equations. Initially, Almase Shargh commercial building in Mashhad with central atrium in a spherical form of 5 m height was selected and after field measurements and data recording by dataloggers, the common atrium forms (spherical, prismatic, parabolic and flat at 3 m, 5 m, 7 m and 10 m) were replaced and in order to measure the heat stratification, the Mathematical formulas was used.Findings: According to field observations and data measurements, the fifth floor and attic of the indoor skylight due to the influence of sunlight and lack of air conditioning, are critical areas of heat stratification and are out of range of thermal comfort throughout the year. Therefore, the amount of energy consumption during the year to provide thermal comfort in these floors is high, which can be reduced by reducing the levels of lightabsorbing interior walls and using materials with high thermal capacity.Discussion and Conclusion: The results show that the flat form with a height of 3 meters, due to the reduction of light levels in the interior wall and the temperature difference between the floors is the most appropriate form of atrium for reducing energy consumption and cooling load up to 7% and reducing heat stratification in commercial complex in cold and dry climate of Mashhad city.