بهسازی حرارتی جدار ساختمان‌های موجود در اقلیم سرد در ایران با بهره‌گیری از ویژگی‌های دیوار ترومب

هدف از انجام این پژوهش، ارائۀ راهکاری برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان‌های موجود در اقلیم سرد ایران است. در راهکار پیشنهادی، یک پوستۀ دوم در سمت خارجی جدار جنوبی در بخش‌های غیر نورگذر نصب می‌شود و دیوار موجود به یک دیوار ترومب تبدیل می‌شود. در این روش، جدار رو به آفتاب، به رنگ مشکی رنگ‌آمیزی و شیشه‌ای در مقابل آن نصب می‌شود تا یک فاصلۀ هوایی محفوظ ایجاد ‌شود. جدار حاصل علاوه بر کاهش تلفات حرارتی ناشی از افزایش مقاومت کلی آن، امکان جذب و ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی را فراهم می‌آورد و نوسان دمای هوای داخل اتاق را در طول روز کاهش می‌دهد. این راهکار به‌سبب سادگی و سهولت اجرا و همچنین ساختار شکلی و فضایی معماری و نوع مصالح رایج در ساخت‌و‌سازهای اقلیم سرد ایران، علاوه بر بناهای شهری، امکان استفاده در ابنیۀ روستایی را نیز دارد. در این مطالعه، به‌منظور ارزیابی عملکرد این سامانه، ابتدا یک مدل نمونه تعیین شده و جدار رو به آفتاب آن، در سه حالت بدون‌عایق، با‌عایق و با جزئیات پیشنهادی، در‌ نظر‌ گرفته ‌شده و با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی انرژی‌پلاس، بارهای گرمایشی محاسبه شد. نتایج، کاهش قابل‌توجه بار گرمایشی را در مقایسه با جدار بدون عایق نشان داد. همچنین مشخص شد جدار پیشنهادی در مقایسه با عایق‌کاری، کارایی بهتری دارد. به‌منظور بررسی شرایط از نظر آسایش حرارتی، دمای خشک و دمای متوسط تشعشعی فضای داخل به‌وسیلۀ همین نرم‌افزار پیش‌بینی شد. نتایج حاکی از کاهش معنادار بازه زمانی، مستلزم گرمایش و تعدیل دمای داخل در شرایط حاد آب‌و‌هوایی بود. عملکرد سامانۀ پیشنهادی، در یک ساختمان موجود نیز شبیه‌سازی شد که نتایج اخیر با نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی مدل نمونه مطابقت داشت.

Thermal Optimization of Existing Buildings in the Cold Climates of Iran Using TrombeWall Characteristics

This research is aimed to find an energy optimization method for existing buildings in cold climate regions of Iran. In the proposed system, a secondary skin is installed against the unglazed surfaces of the southern wall, creating a Trombewall. The sunfacing wall is then painted in black, and covered with a transparent material like clear glass, leaving a closed air gap between them. The resultant unvented Trombewall increases the thermal resistance of the building envelope, and reduces heat loss while absorbing and storing solar energy at the same time. This can also cause a reduction in fluctuations of indoor air temperature. The simple way of construction, in addition to formal and spatial structure, and the materials used in building construction in cold regions make this system a feasible option to apply to urban and rural buildings. In order to assess the thermal performance of the proposed system, the basic model was simulated in three different configurations for the sunfacing wall: with the conventional wall, with the insulated wall, and with the proposed system. The simulation was done by EnergyPlus 8.0. The results of the simulation approved higher thermal performance of the proposed system as compared with the conventional wall and the insulated wall. Due to the need for providing thermal comfort conditions in buildings and preventing overheating, calculation of parameters such as drybulb and mean radiant temperature was done. This showed a decrease in the total heating period time, and improvement of indoor comfort in critical outdoor conditions. The proposed system was applied to an existing building in a cold climate region, and the realtime results fairly tallied with the predictions.