ارزیابی حرارتی بام های سبز گسترده در قیاس با سایر بام های مسطح در ساختمان های مسکونی (با لایه ی فوقانی نقره ای و سفید)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

2 دانشجوی کارشناسی ارشد معماری و انرژی، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

10.30479/at.2020.11816.1346

چکیده

بیان مساله: حدود 40% مصرف انرژی جهان مربوط به بخش سرمایش و گرمایش ساختمان‌­های مسکونی بوده است. این امر محققان را بر آن داشته تا با بهره­‌گیری از مصالح و شیوه‌­های ساخت نوین، میزان مصرف انرژی در این حوزه را کاهش دهند. یکی از موثرترین راهکارهای معماری و ساخت بنا در این رابطه استفاده از مصالح مناسب در مرحله‌­ی طراحی و ساخت می‌باشد، که در این میان پوشش بام به دلیل ارتباط با فضای خارجی و تاثیرپذیری از تغییرات اقلیمی و جوی در انتقال حرارت میان فضای باز و محیط داخلی ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. بنابراین تاثیر مثبت استفاده از پوشش مناسب بام در کاهش مصرف انرژی ساختمان­‌ها مساله­‌ای اثبات شده است
سوال تحقیق: این مساله که عملکرد هر یک از پوشش­‌های بام به تفکیک اقلیم‌­های گوناگون تا چه اندازه می‌­تواند در جهت کاهش میزان مصرف انرژی ساختمان موثر واقع شود؟ و هر یک از پوشش‌­های بام به چه مقدار می‌­توانند در کاهش مصرف انرژی سالانه ساختمان­‌های مسکونی موثر واقع شوند؟ موضوعی است که در این مقاله مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است.
اهداف تحقیق: هدف پژوهش حاضر ارزیابی حرارتی بام سبز گسترده در قیاس با سایر بام‌­های متداول هم‌چون بام نقره­ای(ایزوگام با رویه آلومینیوم) و بام سفید(با پوشش فوقانی شن) در سه شهر اصفهان، تبریز و بندررانزلی با اقلیم­‌های متفاوت می‌­باشد.
روش تحقیق: روش تحقیق در این مطالعه رویکردی کمی-مقایسه‌­ای داشته و در پی اثبات فرضیه با استناد بر شبیه سازی­‌های نرم‌­افزاری می‌­باشد که با مقایسه‌­ی نتایج و آنالیزهای مدل شبیه‌­سازی شده در هر یک از شهرها و تحلیل هم‌زمان آن‌­ها شکل گرفته است. با شبیه‌سازی در ان پژوهش با بهره­‌گیری از نرم‌­افزار دیزاین بیلدر صورت گرفته است و در آن به بررسی و قیاس عملکرد حرارتی سه پوشش عنوان شده برای بام پرداخته شده است.
مهم‌­ترین یافته ­ها و نتیجه‌­گیری تحقیق: نتایج شبیه‌­سازی­‌ها بیانگر تفاوت معنادار در عملکرد هر یک از پوشش­‌های بام در سه اقلیم و شهر مورد بحث (اصفهان، تهران و بندرانزلی) بوده است. به عنوان مثال مطالعه‌­ی حاضر برای اقلیم گرم و خشک استفاده از بام سفید را انتخابی معقول دانسته و این در حالی است که در اقلیم معتدل و مرطوب عمکرد بام سبز نسبت به سایر بام‌­ها مناسب‌­تر ارزیابی گردیده است. این نتایج بر لزوم توجه به شرایط اقلیمی و آب و هوایی مناطق در جهت انتخاب مواد و مصالح مناسب تاکید دارد.

چکیده تصویری

ارزیابی حرارتی بام های سبز گسترده در قیاس با سایر بام های مسطح در ساختمان های مسکونی (با لایه ی فوقانی نقره ای و سفید)

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermal evaluation of large green roofs in comparison to other flat roofs (With the upper layer of silver and white)

نویسندگان [English]

  • Seyed Rahman Eghbali 1
  • Negar Sadeghi 2
  • Mahnaz Razagh Rostami 2
1 Associate Professor, Faculty of Architecture and Urbanism, Imam Khomeini International University, Qazvin
2 MSc Student in Energy and Architecture, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

About 40% of the world's energy consumption is attributed to the cooling and heating of residential buildings. This has led researchers to reduce the amount of energy consumed in the field by using modern materials and techniques. One of the most effective architectural and construction solutions in this regard is the use of suitable materials in the design and construction of the buildings, with regard to outdoor space and the impact of climate and climate change on heat transfer between outdoor and indoor. The interior of the building was of great importance. So the positive impact of using proper roofing to reduce energy consumption of buildings has been proven, but how much of each of the conventional roofing materials has reduced the amount of energy wasted and consumed in the heating and cooling areas along with This is a subject that has been analyzed and addressed in this article. Green roofing is one of the new approaches of architecture and urbanization and derives from the concepts of sustainable urban development that can be used in roofing vegetation. Green roofs are not originally a new invention; grass roofs are a traditional construction technique in many parts of the world. The difference between a new green roof and a traditional green roof is due to the different purposes and materials used in these two types of roofs. The main purpose in the past has been to use grass to insulate and remove the sealing layer that is often applied to birch bark. But nowadays, green roofs are aimed at environmental, economic, and health-related improvements to surface sewage management in the city and to address aesthetic issues. The increasing use of the green roof system in recent decades, especially in developed countries, high land prices, population growth and low green space, has led to improvements in the current state of energy consumption, Become more important than ever. Green roofs have grown substantially in recent years, but have not yet developed significantly in terms of performance in reducing energy use and its operational phase. Several innovative construction methods are being used to reduce the energy consumption of buildings, among which green walls and green roofs are increasingly used in buildings, with green roofs effectively improving urban ecology. And provide a useful solution to environmental problems caused by construction. To this end, the present study investigates the thermal performance of three types of roofing (green, white and silver) in three different climatic conditions in Iran to simulate the structure and properties of each type of roofing in Design builder software. Design Builder will examine and compare their performance in the three climates in question. The results show the different impact of each roofing in three different climates and cities (Isfahan, Tehran and Bandar Anzali). The present study found that the use of white roofing is a reasonable choice for hot and dry climates, whereas in temperate and humid climates, the performance of green roofs was evaluated better than other roofs. These results emphasize on the necessity of considering the climatic conditions of the regions in order to select the appropriate materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sustainable architecture
  • green roof
  • energy efficiency optimization
  • silver roof
  • white roof
حسینی، سیدمهدی و حامد مصلحی. (۱۳۹۷). امکان سنجی استفاده از آتریوم جهت کاهش نیاز انرژی سیستم تهویه مطبوع ساختمان منطقه 4 شهرداری مشهد، کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری، تهران، سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران -شورای مرکزی سازمان نظام مهندسی ساختمان.

رضوانی، محمد، پایروند، محمدمهدی، نوجوان، مهدی و مهدی صهبا. (1396). بررسی نقش بام های سبز به عنوان راهبردی در جهت ارتقای کیفیت محیط زیست شهری از منظر معماری پایدار. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره هجدهم، ویژه نامه شماره2.

شاه­حسینی، مهدی و هادی کارگر شریف آباد. (1396). مدلسازی انرژی ساختمان اداری در شهر گرمسار با نرم‌افزار دیزاین بیلدر و بررسی تاثیر راهکارهای مختلف در بهینه سازی انرژی، نشریه پژوهشی مهندسی مکانیک و ارتعاشات، دوره 8، شماره3، شماره پیاپی28، صفحه 44-48.

محمودی زرندی، مهناز، پاکاری، ندا. (1392). طراحی جزئیات مناسب بام سبز برای کاهش مصرف انرژی ساختمان. معماری و شهرسازی آرمان شهر. 141-151، 6(11).

نهرلی، داود، عبداللهی، مهدی، ولی بیگی، مجتبی. (1390). بررسی عوامل محدودکنندة توسعة بام‌های سبز در ایران بر پایة تحلیل سلسله مراتبی.محیط شناسی89-98. 37(60).

Alexandri, E., & Jones, P. (2007). Developing a one-dimensional heat and mass transfer algorithm for describing the effect of green roofs on the built environment: Comparison with experimental results. Building and Environment, 42(8), 2835-2849.

Algarni, S. (2019). Potential for cooling load reduction in residential buildings using cool roofs in the harsh climate of Saudi Arabia. Energy & Environment, 30(2), 235-253.‏

Al-Obaidi, K. M., Ismail, M., & Rahman, A. M. A. (2 m 014). Design and performance of a novel innovative roofing system for tropical landed houses. Energy Conversion and Management, 85, 488-504.

Cai, L., Feng, X. P., Yu, J. Y., Xiang, Q. C., & Chen, R. (2019). Reduction in carbon dioxide emission and energy savings obtained by using a green roof. Aerosol and Air Quality Research, 19, 2432-2445.‏

Cantuaria, G. A. C. (1995). Microclimatic impact of vegetation on building surfaces (Doctoral dissertation).

Coma, J., Pérez, G., Solé, C., Castell, A., & Cabeza, L. F. (2016). Thermal assessment of extensive green roofs as passive tool for energy savings in buildings. Renewable Energy, 85, 1106-1115.

Del Barrio, E. P. (1998). Analysis of the green roofs cooling potential in buildings. Energy and buildings27(2), 179-193.

Djedjig, R., Bozonnet, E., & Belarbi, R. (2015). Analysis of thermal effects of vegetated envelopes: Integration of a validated model in a building energy simulation program. Energy and buildings86, 93-103.

Esabegloo, A., Haghshenas, M., & Borzoui, A. (2016). Comparing the results of thermal simulation of rasoulian house in Yazd by design builder software, with experimental data. Iran University of Science & Technology, 26(2), 121-130.‏

Heidarinejad, G., & Esmaili, A. (2015). Numerical simulation of the dual effect of green roof thermal performance. Energy Conversion and Management106, 1418-1425.

Lazzarin, R. M., Castellotti, F., & Busato, F. (2005). Experimental measurements and numerical modelling of a green roof. Energy and Buildings, 37(12), 1260-1267.

Liu, K., & Bass, B. (2005). Performance of green roof systems. National Research Council Canada, Report No. NRCC-47705, Toronto, Canada.

McPherson, E. G., Simpson, J. R., & Livingston, M. (1989). Effects of three landscape treatments on residential energy and water use in Tucson, Arizona. Energy and Buildings, 13(2), 127-138.

Moody, S. S., & Sailor, D. J. (2013). Development and application of a building energy performance metric for green roof systems. Energy and Buildings, 60, 262-269.

Niachou, A., Papakonstantinou, K., Santamouris, M., Tsangrassoulis, A., & Mihalakakou, G. (2001). Analysis of the green roof thermal properties and investigation of its energy performance. Energy and buildings, 33(7), 719-729.

Olivieri, F., Di Perna, C., D’Orazio, M., Olivieri, L., & Neila, J. (2013). Experimental measurements and numerical model for the summer performance assessment of extensive green roofs in a Mediterranean coastal climate. Energy and Buildings, 63, 1-14.

Ong, K. S. (2011). Temperature reduction in attic and ceiling via insulation of several passive roof designs. Energy Conversion and Management, 52(6), 2405-2411.

Pulselli, R. M., Pulselli, F. M., Mazzali, U., Peron, F., & Bastianoni, S. (2014). Emergy based evaluation of environmental performances of Living Wall and Grass Wall systems. Energy and Buildings, 73, 200-211.

Sailor, D. J. (2008). A green roof model for building energy simulation programs. Energy and buildings, 40(8), 1466-1478.

Sailor, D. J., Elley, T. B., & Gibson, M. (2012). Exploring the building energy impacts of green roof design decisions–a modeling study of buildings in four distinct climates. Journal of Building Physics, 35(4), 372-391.

Santamouris, M., Pavlou, C., Doukas, P., Mihalakakou, G., Synnefa, A., Hatzibiros, A., & Patargias, P. (2007). Investigating and analysing the energy and environmental performance of an experimental green roof system installed in a nursery school building in Athens, Greece. Energy, 32(9), 1781-1788.

Scarpa, M., Mazzali, U., & Peron, F. (2014). Modeling the energy performance of living walls: Validation against field measurements in temperate climate. Energy and Buildings, 79, 155-163.

Spala, A., Bagiorgas, H. S., Assimakopoulos, M. N., Kalavrouziotis, J., Matthopoulos, D., & Mihalakakou, G. (2008). On the green roof system. Selection, state of the art and energy potential investigation of a system installed in an office building in Athens, Greece. Renewable Energy, 33(1), 173-177.

Tabares-Velasco, P. C., & Srebric, J. (2012). A heat transfer model for assessment of plant based roofing systems in summer conditions. Building and Environment, 49, 310-323.

Theodosiou, T. G. (2003). Summer period analysis of the performance of a planted roof as a passive cooling technique. Energy and Buildings, 35(9), 909-917.

Williams, N. S., Rayner, J. P., & Raynor, K. J. (2010). Green roofs for a wide brown land: Opportunities and barriers for rooftop greening in Australia. Urban Forestry & Urban Greening, 9(3), 245-251.

Wong, E., Akbari, H., Bell, R., & Cole, D. (2011). Reducing urban heat islands: compendium of strategies. Environmental Protection Agency, retrieved May, 12, 2011.

Yew, M. C., Sulong, N. R., Chong, W. T., Poh, S. C., Ang, B. C., & Tan, K. H. (2013). Integration of thermal insulation coating and moving-air-cavity in a cool roof system for attic temperature reduction. Energy conversion and management, 75, 241-248.