دانلود پروژه: بررسی عملکرد حرارتی ساختمان­های خاک پناه

صفحه

1- فصلاول: کلیاتوشرحموضوع. 1

1-1- مقدمه:. 1

1-2- شرحوبيانمسئله:. 1

1-3- ضرورتواهمیتموضوعتحقیق:. 2

1-4- اهدافتحقيقموردنظر:. 3

1-5- كاربردنتايجتحقیق:. 3

1-6- فرضيههاياسؤالهايتحقيق:. 4

1-6-1- فرضیهها:. 4

1-6-2-   سوالها:. 4

1-7- شرحروشتحقیق. 4

1-8-محدودیتها. 5

1-9- ساختارفصولرساله. 6

1-10- نتیجهگیری. 7

فصلدوم– مرورتحقیقاتانجامشده. 8

2-1-مقدمه. 8

2-2- چالشانرژی. 8

2-2-1- چالشانرژیدرساختمانهاومشکلاتزیستمحیطی. 9

2-2-2- مصرفانرژیدردنیایامروز. 9

2-2-3- چالشهایانرژیایرانومیزانمصرفانرژیدربخشساختمان. 10

2-3- ساختمانخاکپناهچیست؟. 12

2-4- دلیلاصلیاستفادهازساختمانهایخاکپناه. 12

2-5- طبقهبندیساختمانهایخاکپناهواصطلاحاتتخصصی. 13

2-5- 1- گونهبندیازحیثمعماری. 14

2-5-2- گونهبندیازحیثنیازهایانسانی. 17

2-6- سیرتاریخیاستفادهازساختمانهایخاکپناه. 18

2-6-1- بررسیتاریخیاستفادهازساختمانهایخاکپناهدرجهان. 18

2-6-2- پراکندگیمعماریخاکپناهدرایران. 20

2-7- ویژگیهایساختمانخاکپناه. 22

2-7-1- بررسیمزایایساختمانخاکپناه. 22

2-7-1-1- مزایاازحیثبهرهوریانرژی. 22

2-7-1-1-1-کاهشانتقالحرارتیخاک. 22

2-7-1-1-2- اینرسیحرارتی. 23

2-7-1-1-3-ثباتدمایزمین. 23

2-7-1-1-4- کنترلمیزانهواینفوذی. 24

2-7-1-1-5- کاهشدریافتحرارت. 24

2-7-1-2- مزایابارویکردبهرهوریازسطحزمینومحیطزیست. 24

2-7-1-2-1- مزایایزیباییشناسی. 24

2-7-1-2-2- شکلگیریکانسپتخاصمعماری. 25

2-7-1-3- مزایایزیستمحیطی. 25

2-7-1-3-1- حفظمنظرطبیعی. 25

2-7-1-3-2- حفظاکولوژی. 25

2-7-1-3-3- کارآییدرمصرفزمین. 26

2-7-1-4- مزایابارویکرداهمیتچرخهزندگیبنا. 26

2-7-1-4-1- محافظت. 26

2-7-1-4-1-1- عواملطبیعی. 26

2-7-1-4-2- آلودگیصوتیوارتعاش. 26

2-7-1-4-3- حفاظتکالبدبنا. 27

2-7-1-4-4- حفاظتازموادداخلبنا. 27

2-7-1-4-5- امنیت. 27

2-7-2- معایبساختمانهایخاکپناه. 28

2-7-2- 1- معایببارویکردبهرهوریانرژی. 28

2-7-2-2- معایبازحیثاستفادهاززمینوموقعیت. 30

2-7-2-4- معایبازحیثاقامتطولانیمدت. 31

2-7-3-  هزینههایاحداثوبهرهبرداری. 32

2-7-3- 1- هزینههایتحمیلشدهدراحداثوبهرهبرداریساختمانخاکپناه. 33

2-7-3-2- هزینههایصرفهجوییشدهدراحداثوبهرهبرداریساختمانخاکپناه  33

2-8- مرورادبیات:. 34

2-8-1- بررسیساختمانهایخاکپناهازدیدگاهعملکردحرارتی. 35

2-8-2- پیشبینیعملکردحرارتیساختمانهایخاکپناهبهوسیلهشبیهسازیحرارتی  37

2-8-3- بررسیهایویژگیهایدیگرساختمانهایخاکپناه. 38

2-9- مباحثتاثیرگذاربرعملکردفضاهایخاکپناه. 39

2-9-1- جهتگیری. 39

2-9-2- تهویه. 40

2-9-3-  نورطبیعی. 41

2-9-4- ویژگیهایفیزیکیخاک. 41

2-10- مکانیزمتبادلحرارتمیانساختمانخاکپناهومحیط. 42

2-10-1- مفاهیمموثردرانتقالحرارتجدارهها. 42

2-10-1-1-اینرسیحرارتی. 42

2-10-1-2-رابطهضخامتپوستهها،اینرسیحرارتیووضعیتحرارتیهوایداخلی  44

2-10-1-3-تاثیرتابشآفتاببرحرارتداخلیساختمان. 44

2-10-1-4-تابشآفتاببرانواعدیوار. 45

2-10-2- نحوهتبادلحرارتمیانساختمانخاکپناهومحیطپیرامون. 46

2-10-2-1- مکانیزمتبادلحرارتازخورشیدتاعمقزمین. 47

2-10-3-بررسیرفتارحرارتیخاک. 48

2-10-4- پیشبینیرفتاردمایزمین. 51

2-11–آیندهبناهایخاکپناه. 51

2-12–جمعبندی. 52

فصلسوم:. 54

3-1- مقدمه. 54

3-2- بررسیاقلیمیشهریزد. 54

3-2-1- خصوصیاتجغرافیاییواقلیمییزد. 54

3-2-2- تحلیلدادههایاقلیمیشهریزد. 55

3-2-2-1- دمایهوا. 56

3-2-2-2- رطوبتنسبیهوا. 58

3-2-2-3- باد. 58

3-2-2-4- نمودارسایکرومتریک. 59

3-2-2-4-1-گرمایش. 60

3-2-2-4-2- سرمایش. 61

3-3-  راهکارهایطراحیاقلیمیشهریزد. 63

3-3-1- مقیاسشهری. 63

3-3-1-1- جهتگیری. 64

3-3-1-2- بافتمتراکم. 64

3-3-1-3- معابرارگانیکوسرپوشیده. 64

3-3-2- مقیاسبنایمعماری. 65

ویژگی‌هایمعماریسنتیشهریزد. 65

3-4- ایدههایاقلیمیخاکپناهندگیشهریزد. 66

3-4-1- سرداب. 66

3-4-2-  آبانبار. 67

3-4-3- گودالباغچه. 68

3-5- نتیجهگیری. 71

فصلچهارم:. 72

4-1-مقدمه. 72

4-2- روندانجامبررسیرفتارحرارتیساختمانخاکپناه. 72

4-3- انتخابنرمافزارشبیهسازی. 74

4-4- اعتبارسنجینرمافزارشبیهسازی. 74

4-4-1- مقایسهبانرمافزاردیگر. 75

4-4-2- اعتبارسنجیشبیهسازیEnergyPlusنسبتبهنمونهواقعیرکوردشده. 76

4 – 4-2-1- معرفینمونه. 76

4-4-2- 2- اندازهگیریحرارتیساختماننمونه. 78

4-4-2- 3- شبیهسازیساختماننمونه. 80

4-5- شناختویژگیهایمدلطرحبرایشبیهسازیحرارتی. 81

4-5-1-عواملموثرهندسیوفیزیکی. 82

4-5-2- عواملموثرقراردادی. 83

4-5-3- عواملموثرقراردادی– تخمینی. 84

4-7- شبیهسازیحرارتی. 85

4-8- بررسیچگونگیتاثیرهریکازشاخصهایکالبدیبرمصرفانرژیمدلخاکپناه  86

4-8-1- تاثیرجنسخاکبرعملکردحرارتی. 86

4-8-2- تاثیرکاربریهابرعملکردحرارتی. 89

4-8-3- بررسیعملکردحرارتیکاربریمسکونی. 93

4-8-3-1– بررسیمحدودهدماییکاربریمسکونیدرعمقپیشنهادشده. 95

4-8-4- تاثیرجهتگیریبنابرعملکردحرارتی. 97

4-8-5- تاثیرنرختهویهبرعملکردحرارتی. 99

فصلپنجم. 103

5-1- مقدمه:. 103

5-2- پاسخبهسوالاتتحقیق. 103

5-3- نتایجمهممطالعاتکتابخانهای. 104

5-4- نتایجمهممطالعاتشبیهسازی. 105

5-5- ارائهپیشنهادات. 106

پیوست 1:. 107

منابعومراجع:. 109

منابعداخلی:. 109

منابعخارجی:. 110

 

فهرست جداول

عنوان                                              صفحه

جدول1- گونهبندیبندیساختمان­هایخاکپناهازجهتسطحتماسباخاک………………………..16

جدول2-گونهبندیازحیثنیازهایانسانی و کاربریدرگذشته …………………………………………….17

جدول3- طبقه بندی ساختمان­های خاک پناه معاصر از حیث کاربری…………………………………………18

جدول4- ویژگی های  فیزیکی خاک های مختلف………………………………………………………………..50

جدول5 – جمع­بندی مزایا و معایب ساختمان­های خاک­پناه……………………………………………………….52

جدول 6-  راهبردها و تخمین میزان کاهش مصرف انرژی………………………………………………………..62

جدول 7-ویژگیهای فیزکی و حرارتی مدل  مشترک دو نرم افزار……………………………………………….75

جدول 8- مشخصات حسگرهای اصلی…………………………………………………………………………………78

جدول 9-مقایسه دمای شبیه سازی شده و ثبت شده­ی اتاق نمونه در خانه هوشمند…………………………81

جدول 10-ویژگی های مصالح مدل مورد مطالعه…………………………………………………………………..83

جدول11- مشخصات کاربری های مورد مطالعه…………………………………………………………………….84

جدول 12- اختصارات فرمول لبز………………………………………………………………………………………..87

جدول 13- ویژگی های فیزیکی نمونه خاک های سطح شهر یزد………………………………………………88

جدول 14- میزان مصرف انرژی کاربری­های متفاوت……………………………………………………………..92

جدول 15- نسبت تغییر دما و زمان تاخیر کاربری مسکونی به هوای بیرون……………………………………95

جدول 16- مصرف انرژی کلی در جهتگیری های اصلی………………………………………………………….99

جدول 17- میزان مصرف انرژی سرمایشی با تغییر نرخ تعویض هوا………………………………………….102

جدول 18- اطلاعات آب و هوایی شهر یزد………………………………………………………………………..108

جدول 19- دمای ماهانه­ی خاک در اعماق مختلف ……………………………………………………………..109

جدول 20- بیشینه و کمینه دمای خاک غالب شهر یزد  در اعماق مخلف………………………………….109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان                                              صفحه

نمودار1- مصرف جهانی انرژی در کشورهای مختلف……………………………………………………………10

نمودار2- مصرفانرژیدربخش­هایمختلفدرسال­هایاخیرکشورایران……………………………….11

نمودار3- سهم سالانه مصرف انرژی ایران در بخشهای مختلف در سال………………………………………11

نمودار4- مصرفانرژیمدلهایمختلفساختمانخاکپناه……………………………………………………38

نمودار5– نمودار تغییر دمای خاک در اعماق مختف شهر یزد…………………………………………………..51

نمودار6- دمای ماهانه ی هوای خشک شهر یزد در مقایسه با سردترین و گرمترین شهر ایران……………57

نمودار 7- بازه ی دمایی هوا در مقایسه با محدوده ی آسایش اشری…………………………………………….57

نمودار8-دما و رطوبت نسبی برای ساعتهای مختلف در ماههای مختلف شهر یزد…………………………..58

نمودار 9- گلباد سالانه شهر یزد……………………………………………………………………………………………59

نمودار 10-نمودار سایکرومتریک شهر یزد……………………………………………………………………………61

نمودار 11- فلوچارت روند حل مسئله­ی رفتار حرارتی ساختمان خاک پناه………………………………….73

نمودار 12-مقایسه نتیجه شبیه سازی نمونه Best Case ASHRAE-900 توسط دو نرم افزار…………76

نمودار 13- دمای ثبت شده در اتاق و هوای بیرون نمونه­ اتاق در خانه هوشمند……………………………..80

نمودار 14- مقایسه­ی دمای شبیه سازی شده و ثبت شده­…………………………………………………………..80

نمودار15-  مقایسه دمای رکورد شده و شبیه سازی شده اتاق نمونه در خانه­ی هوشمند…………………..81

نمودار 16-میزان مصرف انرژی کلی در چهار نمونه خاک با ضریب پخشندگی متفاوت………………..89

نمودار17-مصرف انرژی کلی در کاربر­ی­های خاک پناه…………………………………………………………92

نمودار 18- درصد صرفه جویی اعماق مختلف در کاربری­های خاک پناه…………………………………..93

نمودار 19- نوسان دمای ساختمان روی سطح زمین و در عمق خاک نسبت به هوای بیرون……………..94

نمودار20- بازه دمایی نمونه­ی مسکونی در اعماق مختلف………………………………………………………..95

نمودار 21- دمای نمونه­ی مسکونی در عمق 2.5 متر……………………………………………………………….96

نمودار 22- دمای نمونه­ی مسکونی در عمق 2.5 در گرمترین روز سال………………………………………97

نمودار 23- دمای نمونه­ی مسکونی در عمق 2.5 در سردترین روز سال………………………………………97

نمودار 24- میزان مصرف انرژی کلی در جهتگیری های اصلی………………………………………………….99

نمودار 25- مقایسه مصرف انرژی سرمایشی در ساختمان های روی سطح زمین و در عمق خاک با تغییر نرخ تعویض هوا در ساعت 24 تا 7 صبح…………………………………………………………………………….102

نمودار 26- میزان مصرف انرژی سرمایشی با تغییر نرخ تعویض هوا در ساعت 24 تا 7 صبح………..103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست تصاویر

عنوان                                              صفحه

تصویر 1- نمونه ساختمان خاکپناه………………………………………………………………………………………..15

تصویر2- ساختمانهای خاک پناه در جنوب تونس………………………………………………………………….19

تصویر2- ساختمانهای خاک پناه در شمال غرب چین……………………………………………………………..19

تصویر4-پراکندگیگونهمسکونیخاکپناهدرسراسرجهانبراساسمستنداتتاریخی……………..20

تصویر5- پراکندگی گونه های مختلف ساختمان خاک پناه در اقلیم های مختلف ایران…………………21

تصویر6- ترسیمشماتیکنوساندریافتگرماازطریقخاکدرعمق­هایمختلف……………………..35

تصویر7- تاخیرزمانیدرعمقساختمان……………………………………………………………………………….37

تصویر8– تعامل بین پوسته­ی زمین و تابش خورشید…………………………………………………………………47

تصویر 9- مقطع سرداب خانه سیگاری در یزد…………………………………………………………………………67

تصویر 10- آب انباری در شهر یزد……………………………………………………………………………………..68

تصویر 11- روند شکل گیری گودال باغچه…………………………………………………………………………..69

تصویر 12- مقطع خانه گودال باغچه…………………………………………………………………………………….70

تصویر 13-عکس هوایی محدوده قرارگیری خانه­ی هوشمند…………………………………………………….77

تصویر 14و15- خانه هوشمند نمونه ای از خانه گودال باغچه شهر یزد……………………………………….77

تصویر 16- حسگرst-174 B……………………………………………………………………………………………78

تصویر 17- پلان حیاط گودال باغچه و محل قرارگیری حسگر حرارتی در اتاق نمونه در زیر زمین خانه­ هوشمند……………………………………………………………………………………………………………………………79

تصویر 18- مقطع اتاق نمونه در زیر زمین خانه­ی هوشمند…………………………………………………………79

تصویر19- مدل هندسی پیشنهاد شده BestCase 900 ASHRAE………………………………………….82

تصویر 20- نمونه های مدل شده در هشت عمق مختلف در زیر خاک رسی منطقه­ی یزد………………..86