دانلود پروژه: بررسی عوامل موثر بر عملکردحرارتی جداره های خارجی در طراحی آپارتمان های مسکونی (مطالعه موردی: آپارتمان های مسکونی شهر مشهد)

فهرست مطالب

چکیده. 1

فصل اول: کلیات تحقیق. 2

1-1.مقدمه. 3

1-2. بیان مسئله. 3

1-3. فرضیات تحقیق، سوالات و اهداف تحقیق. 3

1-3-1.فرضیات تحقیق. 3

1-3-2.اهداف تحقیق. 4

1-3-3.سوالات تحقیق. 4

1-4. روش تحقیق. 4

1-5. پیشینه تحقیق. 5

1-6. واژگان تحقیق 6

فصل دوم : مفاهیم و چارچوب نظری تحقیق. 8

2-1. مقدمه. 8

2-2. مطالعات پیرامون مسکن و آپارتمان های مسکونی.. 9

2-2-1. اهمیت پرداختن به مساله مسکن.. 9

2-2-2. تعریف مسکن و سکونت.. 9

2-2-3. اهمیت پرداختن به مساله مسکن در زندگی.. 10

2-2-4. مسکن در ایران. 11

2-2-4-1. مجتمع مسکونی.. 14

2-2-4-2. اهمیت پرداختن به موضوع مجتمع های مسکونی در شرایط امروزی.. 15

2-2-4-3. مزایای خانه های آپارتمانی.. 15

2-2-4-4. مزایای مجتمع های مسکونی در مشهد. 16

2-3. انرژی.. 17

2-3-1. مفهوم انرژی.. 17

2-3-2. دسته بندی انواع انرژی.. 17

2-3-3. منابع انرژی تجدید پذیر. 18

2-3-3-1. انرژی خورشیدی.. 18

2-3-3-2. انرژی باد. 21

2-3-3-3. انرژی زمین گرمائی(ژئوترمال) 21

2-3-3-4. انرژی ضایعات و مواد دورریز(زیست توده) 24

2-3-3-5. انرژی آب.. 26

2-3-4. منابع انرژی تجدیدناپذیر. 26

2-4-3-1. چوب و هیزم. 26

2-4-3-2. انرژی های فسیلی.. 26

2-4-3-2. انرژی هسته ای.. 27

2-3-5. منابع انرژی های تجدید پذیر و تجدید ناپذیردر ایران. 27

2-3-5-1. وضعیت انرژی های فسیلی در ایران. 27

2-3-5-2. ایران و پتانسیل تابشی منحصر به فرد آن در جهان. 29

2-3-5-3. شرایط طبیعی مساعد برای بکارگیری انرژی خورشیدی در ایران. 29

2-3-5-4. ضرورت استفاده از انرژی های تجدید پذیر در ایران. 30

2-3-6. انرژی مصرفی ساختمان. 30

2-3-6-1. انرژی تقاضا شده ساختمان. 31

2-4. انتقال حرارت.. 32

2-4-1.قوانین ترمودینامیک… 32

2-4-1-1. قانون اول ترمودینامیک… 32

2-4-1-2. قانون دوم ترمودینامیک… 32

2-4-2. مفاهیم پایه. 32

2-4-2-1. انرژی.. 32

2-4-2-2. شدت انرژی.. 33

2-4-2-3. توان حرارتی.. 33

2-4-2-4. درجه حرارت(دما) 33

2-4-3. انتقال حرارت.. 34

2-4-3-1.مقدمه ای بر انتقال حرارت.. 34

    2-4-3-1-1. انتقال حرارت توسط هدایت.. 34

    2-4-3-1-2. انتقال حرارت توسط همرفت یا جابجایی.. 34

    2-4-3-1-3. انتقال حرارت توسط تابش… 34

2-4-3-2. ظرفیت گرمایی.. 35

2-4-3-3. ظرفیت گرمایی ویژه 35

2-4-3-4. ضریب هدایت حرارتی.. 35

2-4-3-5. مقاومت حرارتی.. 36

2-4-3-6. ضریب تشعشع و ضریب انعکاس… 36

2-4-3-7. زمان تاخیر. 36

2-4-3-8. اینرسی حرارتی.. 40

    2-4-3-8-1. روش تعیین گروه اینرسی حرارتی ساختمان. 40

2-4-3-9. تعیین جرم سطحی موثر جدار. 40

    2-4-3-9-1. جدار در تماس با فضای خارج. 40

    2-4-3-9-2. جدار مجاور خاک.. 41

    2-4-3-9-3. جدار در تماس با ساختمان های مجاور یا فضای کنترل نشده 41

    2-4-3-9-4. جدارداخل فضای کنترل شده ساختمان. 41

    2-4-3-9-5. جرم سطحی موثر ساختمان در واحد سطح مفید. 41

2-4-3-10. گروه بندی اینرسی ساختمان یا بخشی از آن. 42

2-5. عوامل تاثیرگذار بر صرفه جویی انرژی در ساختمان. 42

2-5-1. جهت گیری ساختمان. 42

2-5-2. حجم و فرم کلی ساختمان. 42

2-5-3.  بازشوها 43

2-5-4. سایبان ها 43

2-5-5. عایق حرارتی.. 44

2-5-6. جرم حرارتی.. 44

2-6. آسایش حرارتی.. 45

2-6-1.تعادل حرارتی در بدن انسان. 46

2-6-2.مهمترین عوامل تاثیر گذار بر احساس آسایش حرارتی.. 48

2-6-2-1. دمای هوا 48

2-6-2-2. دمای متوسط تشعشعی.. 48

2-6-2-3. رطوبت هوا 49

2-6-2-4. جریان هوا 49

2-6-2-5. میزان فعالیت.. 50

2-6-2-6. نوع پوشش… 50

2-6-3.تاثیر عوامل خاص بر احساس آسایش حرارتی.. 51

2-6-3-1. سن.. 51

2-6-3-2. جنس… 51

2-6-3-3. رنگ فضا 52

2-6-3-4. شرایط اقلیمی.. 52

2-6-4. تعیین محدوده آسایش با استفاده از دمای موثر. 52

2-6-4-1. رویکرد منطقی.. 52

2-6-4-2. رویکرد تطبیقی.. 53

فصل سوم : مطالعات زمینه(معرفی محدوده مطالعاتی) 55

3-1. مقدمه. 55

3-2. معرفی جغرافیا و اقلیم استان خراسان رضوی(مشهد) 55

3-2-1. معرفی اجمالی شهر مشهد. 55

3-2-2. موقعیت جغرافیایی شهر مشهد. 56

3-3. تحلیل آب و هوایی شهر مشهد. 56

3-3-1. روز درجه گرمایش و سرمایش… 57

3-4. معیارهای آسایش حرارتی.. 60

3-4-1. جدول زیست اقلیمی (گیونی) 60

3-4-2. تاثیر راهکارهای غیر فعال براساس گونه بندی کوپن.. 62

3-4-3. راهکارهای غیر فعال به روش الگی.. 63

3-4-4. راهکارهای غیر فعال به روش ماهانی.. 64

فصل چهارم:تجزیه وتحلیل عوامل اصلی تاثیرگذار بر عملکرد حرارتی جداره های ساختمان. 66

4-1. مقدمه. 66

4-2. دیدگاه کمترین عامل کاهندگی و بیشترین تاخیر زمانی 66

4-3. جرم حرارتی و تاثیر آن بر عملکرد حرارتی جداره ها 67

4-3-1. پیشینه تحقیق جرم حرارتی.. 68

4-3-2. استفاده از جرم حرارتی در طراحی خانه های کارآمد انرژی.. 69

4-3-3. روش های انتقال حرارت جرم حرارتی.. 70

4-3-4. بررسی عملکرد جرم حرارتی در اوقات مختلف سال. 71

4-3-4-1. جرم حرارتی در شب فصل تابستان. 71

4-3-4-2. جرم حرارتی در روز فصل تابستان. 71

4-3-4-3. جرم حرارتی در روز فصل زمستان. 72

4-3-4-4. جرم حرارتی در شب فصل زمستان. 73

4-3-5. ویژگی های دینامیک حرارتی بر عملکرد حرارتی جداره 74

4-3-5-1. تحلیل رفتار حرارتی در شرایط ناپایدار. 75

4-3-5-2. روشadmittance و تحلیل پارامترهای موثر در این روش… 75

    4-3-5-2-1. پاسخ حرارتی(وزن حرارتی) 76

    4-3-5-2-2. ضریب پذیرندگیadmittance value. 78

    4-3-5-2-3. ضریب کاهشDF. 78

    4-3-5-2-4. ضریب سطح.. 78

    4-3-5-2-5 ضریب جذب.. 79

4-4. عایق حرارتی و تاثیر آن بر عملکرد جداره های خارجی.. 79

4-4-1. مکانیزم عایق حرارتی.. 81

4-4-2. خواص عایق حرارتی.. 81

4-4-3. انتخاب عایق. 82

4-4-4. انواع عایق های حرارتی.. 83

4-4-4-1. عایق های فایبر گلاس… 83

4-4-4-2. عایق های سلولزی.. 83

4-4-4-3. عایق های معدنی.. 84

    4-4-4-3-1. پشم شیشه. 84

    4-4-4-3-2. پشم سنگ… 85

    4-4-4-3-3. پشم سرباره 85

4-4-4-4. فوم های سخت و عایق های فوم بورد. 86

4-4-4-5. عایق های اسپری فوم. 93

4-4-5. موانع تابشی و عایق های انعکاسی.. 93

4-4-5-1. پیشینه عایق های انعکاسی و موانع تابشی.. 93

4-4-5-2. تعریف… 94

4-4-5-3. کاربریها و مونتاژ کردن. 95

4-4-5-4. اساس عملکرد حرارتی.. 96

4-4-5-5. درک سیستم عایق های انعکاسی.. 100

4-4-5-6. انواع مواد عایق های انعکاسی.. 101

4-4-5-7. نصب سیستم های عایق انعکاسی.. 101

4-4-5-8. موانع تابشی.. 102

4-4-5-9. فیزیک موانع تابشی.. 105

4-4-6. تاثیر محل قرارگیری عایق بر عملکرد حرارتی جداره 106

4-4-7. تاثیر ضخامت عایق بر عملکرد حرارتی جداره 108

4-5. متدلوژی در بررسی پارامترها   109

4-5-1. داده های آب وهوایی مورد استفاده 109

4-5-2. مدل آزمایشی.. 111

4-5-3. پارامترهای طراحی.. 112

4-5-3. سناریوی شبیه سازی 114

4-5-3-1 موقعیت 114

4-5-3-2 فعالیت ها  114

4-5-3-3 سازه  116

4-5-3-4 بازشوها  120

4-5-3-5 سیستم های سرمایش وگرمایش  120

4-6. نتیجه گیری 122

فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات 123

5-1. مقدمه 123

5-2. بررسی تاثیر جنس و ضخامت مصالح بر عملکرد حرارتی جداره های خارجی 123

5-3. نتایج و تحلیل تاثیر جنس و ضخامت مصالح بر عملکرد حرارتی جداره های خارجی  125

5-3-1. حالت اول، عملکرد حرارتی دیوارها بدون در نظر گرفتن عملکرد سیستم های سرمایش و گرمایشی

…. 125

5-3-2. حالت دوم، عملکرد حرارتی دیوارها با در نظر گرفتن عملکرد سیستم های سرمایش و گرمایشی

…. 131

5-4. بررسی نوع و قرارگیری محل بهینه عایق حرارتی در جدار ساختمان. 136

5-4-1. مرحله اول 136

5-4-2. مرحله دوم  142

5-5. نتیجه گیری 146

5-6. معرفی سایت طرح 148

منابع و مآخذ. 154

                                                    فهرست جداول

جدول 2-1. ارزیابی پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان. 19

جدول 2-2. میانگین ماهیانه تابش روزانه خورشید بر روی سطوح افقی در عرض های جغرافیایی مختلف… 20

جدول 2-3. گروه بندی اینرسی با استفاده از جرم سطحی موثر ساختمان. 42

جدول 2-4. اتلاف حرارت بدن انسان با فعالیت متوسط در دماهای مختلف 47

جدول 2-5. شدت متابولیزم، میزان حرارت تولید شده و کارایی مکانیکی به وسیله فعالیت های مختلف 50

جدول 2-6. مقادیر ضریب نارسایی لباس نسبت به نوع پوشش 51

جدول 3-1. مقادیرآستانه شاخص PET در درجات مختلف حساسیت انسان          62

جدول 3-2. مشخصات جغرافیایی مشهد 63

جدول 3-3.  جدول الگی.. 63

جدول 3-4.  جدول شاخص ماهانی شهر مشهد. 65

جدول 4-1. بررسی پاسخ های حرارتی به ویژگی های مصالح مختلف 77

جدول 4-2. مقایسه ضرایب پذیرندگی حرارت و هدایت حرارت در دو سازه متفاوت 78

جدول 4-3. ضریب جذب تابش آفتاب در سطوح مختلف 79

جدول 4-4. مشخصات عایق های پلی استایرن. 88

جدول 4-5. واحدها برای سیستم انعکاسی.. 95

جدول 4-6. محاسبه مقاومت حرارتی در فاصله های مختلف از فضایی هوایی.. 96

جدول 4-7. بررسی تاثیر مستقیم یک فضای ثابت تقسیم شده به فضاهای کوچکتر. 97

جدول 4-8 . میانگین دمای بیشینه ، کمینه ومتوسط شهر مشهد 111

جدول 4-9 .جزئیات سازه ای شش دیوار نمونه وخواص ترموفیزیکی متریال های به کار برده شده در آنها   117

جدول 4-10.ویژگیهای ترموفیزیکی متریال های بکار برده شده در دیوار نمونه   119

جدول5-1. ویژگی های دینامیک حرارتی دیوارهای نمونه 124

جدول5-2. مقایسه درجه حرارت سالانه دمای داخل با درجه حرارت دمای خارج در شش دیوارنمونه 126

جدول5-3. مقایسه درجه حرارت دمای خارجی و درجه حرارت دمای داخلی درشش دیوار نمونه از 10 تا 16 تیر ماه 127

جدول5-4. مقایسه درجه حرارت دمای داخل و درجه حرارت دمای خارج با استفاده از شش دیوار نمونه  از 11 تا 17 دی ماه 128

جدول5-5. مصرف بار سرمایشی سالیانه  در شش دیوار نمونه 132

جدول5-6. مصرف بارگرمایشی سالیانه  در شش دیوار نمونه 133

جدول5-7. مصرف بار سرمایش عایق پلی استایرن در مکان های مختلف 137

جدول5-8. مصرف بار گرمایشی سالانه  عایق پلی استایرن در مکان های مختلف 138

جدول5-9 . مصرف بارسرمایشی سالانه عایق پلی پشم شیشه در مکان های مختلف 139

جدول5-10 . مصرف بارگرمایشی سالانه عایق پلی پشم شیشه در مکان های مختلف 140

جدول5-11. مشخصات ترموفیزیکی عایق انعکاسی و فاصله هوایی 143

جدول5-12. مقایسه دمای داخلی با عایق انعکاسی و بدون عایق انعکاسی 143

جدول5-13. مقایسه مصرف بار سرمایشی با عایق انعکاسی و بدون عایق انعکاسی 145

جدول5-14. مقایسه بین نوع و ضخامت شش گونه دیوار 146

جدول5-15. مقایسه بین نوع و محل قرارگیری عایق نمونه   147

                                                     فهرست نمودارها

نمودار5-1. مقایسه درجه حرارت سالانه دمای داخل با درجه حرارت دمای خارج در شش دیوارنمونه بدون در نظر گرفتن

سیستم های سرمایشی وگرمایشی  127

نمودار5-2. مقایسه مقایسه درجه حرارت دمای خارجی و درجه حرارت دمای داخلی شش دیوار از 10 تا 16 تیر ماه 128

نمودار5-3. مقایسه درجه حرارت دمای خارج و دمای داخل با استفاده از شش دیوار نمونه  از 11 تا 17 دی ماه در مصالح مختلف 129

نمودار5-4. بررسی رفتار حرارتی دیوارهای نمونه در 10-16 تیرماه 129

نمودار5-5. بررسی رفتار حرارتی دیوارهای نمونه در 11-17 دیماه 130

نمودار5-6. بررسی رفتار حرارتی دیوارهای A1، A2و L2 در زمستان 130

نمودار5-7. بررسی رفتار حرارتی دیوارهای A1، A2و L2 در تابستان 131

نمودار5-8. بررسی مصرف بار سرمایشی و گرمایشی برای هر ساختار 133

نمودار5-9. نمایش مصرف انرژی، دمای موثر، دمای خشك، دمای هوا  درL2. 134

نمودار5-10. مصرف بار سرمایش عایق پلی استایرن در مکان های مختلف 136

نمودار5-11. مصرف بار گرمایشی عایق پلی استایرن در مکان های مختلف 137

نمودار5-12. مصرف بارسرمایشی سالانه عایق پلی پشم شیشه در مکان های مختلف 139

نمودار5-13. مصرف بارگرمایشی سالانه عایق پلی پشم شیشه در مکان های مختلف 140

نمودار5-14. مصرف بار سرمایشی با توجه به محل های مختلف قرارگیری عایق 141

نمودار5-15. مصرف بار گرمایشی  با توجه به محل های مختلف قرارگیری عایق 142

نمودار5-16. مقایسه دمای داخلی با دمای خارج با عایق انعکاسی  و بدون آن 144

                                                          فهرست اشکال

شکل 2-1. باغ آپارتمان ها 12

شکل 2-2. آپارتمان های پراکنده 12

شکل 2-3. آپارتمان های مرتفع. 13

شکل 2-4. آپارتمان های تراس دار. 13

شکل 2-5. خانه های آپارتمانی.. 16

شکل 2-6. متوسط سالیانه تابش خورشیدی در نقاط مختلف دنیا 19

شکل 2-7.شدت تابش خورشید بر روی سطوح افقی با توجه به عرض جغرافیایی و فصول مختلف… 20

شکل 2-8.حرارت تولید شده از اعماق مختلف کره زمین.. 22

شکل 2-9.چشمه آب گرم. 22

شکل 2-10. استفاده از انرژی زمین گرمایی در ساختمان ها و کف پیاده روها 23

شکل 2-11. نمونه هایی از منابع زیست توده 25

شکل 2-12. نمودار زمان تاخیر و ضریب کاهش… 37

شکل 2-13. نوسانات دمای سطح دیوار در رابطه با ضخامت.. 37

شکل 2-14. نوسانات دمای سطح دیوار در رابطه با ضخامت.. 38

شکل 2-15.رابطه ضخامت جداره و ضریب کاهش… 38

شکل 2-16.اثرات متقابل سرعت جریان هوا و دمای خشک بر احساس آسایش… 49

شکل 3-1. موقعیت قرارگیری شهر مشهد در استان خراسان رضوی.. 56

شکل 3-2. میانگین، حداقل و حداکثر دمای ماهیانه در شهر مشهد. 57

شکل 3-3. اطلاعات آب و هوایی سالانه مشهد. 58

شکل 3-4. روند تغییرات شاخص PET. 59

شکل 3-5. فراوانی وقوع شاخص PET بر اساس طبقه بندی احساس حرارتی.. 60

شکل 3-6. نمودار سایکرومتریک شش ماه گرم سال شهر مشهد. 61

شکل 3-7. نمودار سایکرومتریک شش ماه سرد سال شهر مشهد. 61

شکل 3-8. منطقه بندی با آب و هوای نیمه خشک سرد، روش گونه بندی کوپن.. 62

شکل 4-1.مقایسه نوسان درجه حرارت برای خانه ها با مصالح سنگین و سبک… 67

شکل 4-2. جرم حرارتی در شب تابستان. 72

شکل 4-3. جرم حرارتی در روز تابستان. 72

شکل 4-4. جرم حرارتی در روز زمستان. 78

شکل 4-5. جرم حرارتی در شب زمستان. 78

شکل 4-6.پشم شیشه GLASS WOOL.. 84

شکل 4-7.پشم سنگ ROCK WOOL.. 85

شکل 4-8.پشم سرباره 86

شکل 4-9.عایق های پلی استایرن. 87

شکل 4-10.مراحل تولیدی عایق های پلی استایرن اکسترود شده 90

شکل 4-11.عایق های پلی یورتان. 91

شکل 4-12.ساندویچ پانل ها 92

شکل 4-13.عایق های اسپری فوم. 93

شکل 4-14. بررسی مقاومت حرارتی در فاصله های مختلف از فضا 96

شکل 4-15.مثال هایی برای روش های مختلف کار بر روی عایق های انعکاسی.. 97

شکل 4-16. عایق های انعکاسی.. 100

شکل 4-17. عایق های انعکاسی.. 101

شکل 4-18.فضاهای هوایی در سیستم عایق انعکاسی.. 102

شکل 4-19. نصب عایق انعکاسی.. 102

شکل 4-20. سیستم عایق انعکاسی.. 102

شکل 4-21. موانع تابشی.. 103

شکل 4-22. موانع تابشی دیوارهای خارجی     103

شکل 4-23. ازدست دادن حرارت از سقف / بام  کف… 104

شکل 4-24. جذب حرارت در تابستان. 104

شکل 4-25. از دست دادن حرارت از دیوارها 104

شکل 4-26. عملکرد مانع تابشی درزمستان و تابستان  105

شکل 4-27. تصویر شماتیک فضای نمونه در پژوهش 112

شکل 4-28. تنظیمات سربرگ فعالیتها 115

شکل 4-29. شماتیک سازه ای دیوار های نمونه. 118

شکل 4-30. جزئیات شماتیکی دیوارهای نمونه برای محل های مختلف  قرار گیری عا یق     119

شکل 4-31. تنظیمات سیستم های سرمایش و گرمایش نرم افزار     120

شکل 4-32. جدول برنامه ریزی برای  سیستم گرمایش نرم افزار    121

شکل 4-33. جدول برنامه ریزی برای  سیستم سرمایش نرم افزار   121

شکل 5-1. شماتیک دیوار نمونه با استفاده از عایق انعکاسی.. 142

شکل 5-2. محدوده سایت انتخابی، نقشه هوایی.. 148

شکل 5-3. محدوده دسترسی های اطراف سایت  148

شکل 5-4. طبقه همکف 149

شکل 5-5. طبقه اول ،دوم ،سوم ، چهارم. 150

شکل 5-6. طبقه پنجم ،ششم ،هفتم. 151

شکل 5-7 . پارکینگ… 152

شکل 5-8. نمای شرقی   153

شکل 5-9. نمای شمالی      153