Новости

Dec 08, 2023

Экологичное строительство: для достижения теплового комфорта в зданиях с высоким остеклением с помощью смарт-стекла

Дата: 12 апреля 2023 г. Авторы: Рим Тахер, Валид Абдельмонейм Абделькадер и

Дата: 12 апреля 2023 г.

Авторы: Рим Тахер, Валид Абдельмонейм Абделькадер и Ахмед А. Медхат А. Фахим

Источник:Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде, Том 1113, Видения городов будущего (VFC-2022), 23.09.2022 - 25.09.2022, Каир, Египет

ДОИ:10.1088/1755-1315/1113/1/012021

Традиционный проект здания предусматривает статичные решения ограждающих конструкций, хотя климатические характеристики являются переменными параметрами, что приводит к несоответствию здания и окружающей среды и, как следствие, к созданию некомфортной тепловой среды для жильцов. Соответственно, внешние фасады многих традиционных зданий стали тепловой нагрузкой для их обитателей, что требует механических решений для достижения теплового комфорта, что отрицательно влияет на окружающую среду и вызывает энергетический кризис, загрязнение воздуха и глобальное потепление.

Предполагается, что использование умного стекла в ограждающих конструкциях зданий может обеспечить оптимальные решения по адаптации зданий к изменяющимся климатическим и экологическим характеристикам, тем самым повышая тепловой комфорт пользователей и, кроме того, способствуя достижению Целей устойчивого развития (ЦУР), которые стремиться к улучшению здоровья, борьбе с изменением климата и ответственному потреблению энергии. Это подтверждено путем моделирования офисного здания с высоким остеклением с использованием программного обеспечения DesignBuilder в базовом варианте и после применения предложенных методов «умного стекла». Затем рассчитываются холодильные нагрузки для исследования эффективности энергопотребления.

Комфорт человека является важной целью процесса архитектурного проектирования. Люди должны быть в безопасности и здоровы в здании во время его использования. Как только безопасность и здоровье будут обеспечены, им потребуется комфорт в помещении, в том числе тепловой комфорт, необходимый не только для счастья, но и для продуктивности и социального взаимодействия. [1]

Здания должны быть точно адаптированы к окружающей среде и разумно взаимодействовать с местными условиями окружающей среды. Логично, что это взаимодействие наиболее эффективно осуществляется ограждающими конструкциями (в основном для реагирования на желаемые или нежелательные климатические условия) в условиях изменчивого климата. Таким образом, ограждающие конструкции зданий, особенно с высокой степенью застекления, должны быть продуманно спроектированы так, чтобы взаимодействовать с условиями окружающей среды, чтобы обеспечить более высокие характеристики по сравнению со статическими и традиционными характеристиками ограждающих конструкций.[2],[3]

2.1. Устойчивое развитие, экологичность и интеллектуальная архитектура

Интеграция методов зеленого проектирования и интеллектуальных технологий в здание не только снижает потребление энергии и воздействие на окружающую среду, но также снижает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, создает приятную и комфортную рабочую среду, улучшает здоровье пользователей и повышает их производительность, а также увеличивает ценность здания. и доход от аренды. Умная архитектура способствует достижению Целей устойчивого развития с помощью интеллектуальных приложений и современных технологий, которые интегрируются с коммуникационными технологиями в элементах здания. Любое умное здание — это зеленое здание, а не наоборот. Умные здания эффективно влияют на окружающую среду благодаря положительному динамическому взаимодействию между элементами здания и окружающей средой. [4] На Рисунке 1 представлены общие черты умных и зеленых зданий.

2.2 Умное окно

«Умный конверт» определяется как улучшенные характеристики оболочки здания с продуманным дизайном, учитывающим климатические условия, и технологическими решениями для строительства, такими как «умные окна», «умная изоляция», «умный фасад», а также «умные системы» и решения «умное технологическое оборудование», такие как интеллектуальные системы управления, все обеспечить пользователям наилучшие условия, такие как тепловой комфорт, благополучие в помещении, эффективное энергосбережение и эффективное использование окружающей среды. Адаптивная реакция «умной оболочки» может осуществляться пассивным или активным способом или комбинацией того и другого. Пассивные реакции происходят без какого-либо вмешательства со стороны пассажиров. С другой стороны, активное реагирование происходит за счет интеграции устройств и систем автоматического управления в элементы ограждающих конструкций. Ограждения умных зданий способны самообучаться у пользователей и ожидать необходимых конфигураций в зависимости от изменения условий окружающей среды. Они также обучают пользователей, изменяют их действия, узнают о потребностях пассажиров, выбирают наиболее подходящее действие для каждого стимула и выполняют его. [5], [6]