ارتقاء بهره وری انرژی در ساختمان های بلند با رویکرد پوسته دوپوسته هوشمند و مصالح تغییر فازدهنده

بخش ساختمان با مصرف بیش از ۳۰ درصد از انرژی اولیه جهانی و سهم قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه ای، از کانون های اصلی بحران انرژی و تغییر اقلیم به شمار می رود. این مسئله به ویژه در ساختمان های بلند با نماهای شیشه ای گسترده، که در معرض بارهای حرارتی شدید قرار دارند، بحرانی تر می شود. پوسته های دوپوسته (Double Skin Facades) به عنوان راهکاری غیرفعال خورشیدی، قابلیت کاهش بار گرمایشی در فصول سرد را دارند، اما در ماه های گرم سال ممکن است بار سرمایشی ساختمان را افزایش دهند. پژوهش حاضر با هدف رفع این نقص و ارتقاء بهره وری انرژی، تلفیق فناوری پوسته دوپوسته هوشمند با مصالح تغییر فازدهنده (Phase Change Materials) را در ساختمان های بلند مورد مطالعه قرار می دهد. پوسته هوشمند با بهره گیری از حسگرها، محرک ها و الگوریتم های کنترلی پیش بینی کننده، وضعیت دریچه ها و سایه بان ها را در پاسخ به شرایط لحظه ای محیط تنظیم می کند. در همین حال، مواد تغییر فازدهنده به عنوان حافظه حرارتی عمل کرده و با ذخیره و آزادسازی گرمای نهان، نوسانات دمایی را تعدیل می نمایند. این مقاله با روش توصیفی- و با استناد به پژوهش های معتبر بین المللی، به تبیین مبانی نظری، نتایج شبیه سازی ها و ارائه شواهد تجربی از عملکرد ترکیب هوشمند DSF-PCM می پردازد. نتایج متاآنالیز پژوهش های پیشین حاکی از آن است که به کارگیری این رویکرد یکپارچه می تواند منجر به کاهش ۴۰ تا ۲۶ درصدی مصرف انرژی به ترتیب در فصول سرد و گرم، و در ترکیب با فناوری های مکمل تا ۷۰ درصد صرفه جویی انرژی گردد. در پایان، چالش های پیش رو نظیر سرمایه اولیه بالا و نبود استانداردهای فنی یکسان بررسی و چارچوبی مفهومی برای طراحی پوسته های دوپوسته هوشمند مجهز به PCM ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

بهره وری انرژی ، ساختمان بلند ، پوسته دوپوسته هوشمند ، مواد تغییر فازدهنده (PCM) ، سرمایش و گرمایش غیرفعال