KFUPM ePrints

ASSESSMENT OF EFFECTIVE R-VALUE OF BUILDING ENVELOPE USING HIGH DEFINITION THERMAL IMAGING TECHNIQUE

l ASSESSMENT OF EFFECTIVE R-VALUE OF BUILDING ENVELOPE USING HIGH DEFINITION THERMAL IMAGING TECHNIQUE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF (MS Thesis) - Accepted Version
12Mb

Arabic Abstract

يعتبر التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء تقنية هامة وفعالة لتشخيص وتقييم غلاف المباني، من حيث التعرف على أماكن الجسور الحرارية، والعوازل الحرارية التالفة والشقوق، وتسرب الهواء والأضرار الناتجة عن تسرب الرطوبة. وكلها من الأمور التي تسهم في زيادة استهلاك الطاقة في المباني وذلك لكون فقدان أو اكتساب الحرارة غالبا ما يكون أكبر من ما يتم تقديره أثناء مرحلة تصميم المبنى. ويمّكن التصوير الحراري من الحصول على معلومات دقيقة ومفصلة عن مكان حدوث المشكلة ومصدرها وبالتالي تجنب الأعمال الواسعة للإصلاح أو التجديد ومن ثَم توفير التكاليف واستهلاك الطاقة. وتركز الدراسة على التحقق من الأداء الحراري للمبنى في ظل المناخ الحار الرطب الممثل في الظهران بالمملكة العربية السعودية وذلك بهدف تقييم معامل المقاومة الحرارية "الفعلى" لغلاف المبنى باستخدام تقنية التصوير الحراري. وقد تم تحديد مبنى سكني في الحرم الجامعي لجامعة الملك فهد للبترول والمعادن وتعديل جزء من غلاف المبنى عن طريق تركيب ثلاثة أنواع مختلفة من العزل الحراري وإحداث بعض العيوب بها لغرض الدراسة ومن ثَم قياس الانسياب الحراري عبر غلاف المبنى ودرجات الحرارة على الأسطح والفراغات الداخلية والخارجية باستخدام طرق الحساب الـ 9869:1994 ISO . كالطريقة البسيطة والطريقة الديناميكية . وفي نفس الوقت استخدام تقنية التصوير الحراري لقياس التغيرات في دراجات الحرارة لسطح غلاف المبنى ثم معالجة الصورة الحرارية لتشخيص وتحديد أماكن العوازل الحرارية التالفة أو الغير موجودة، والجسور الحرارية. وقد خلصت الدراسة بتطوير طريقة لتحديد معامل المقاومة الحرارية الفعلي لغلاف المبنى باستخدام تقنية التصوير الحراري آخذاً في الاعتبار العيوب الموجودة ومساحتها واختلاف توزيع الحرارة بها، وتشير النتائج أن تقدير معامل المقاومة الحرارية باستخدام تقنية التصوير الحراري تختلف بحوالي 7.3 % في المتوسط مقارنة بقياسها باستخدام الطريقة الديناميكية عند نقطة قياس واحدة. وهذا بطبيعة الحال يؤدي إلى تقييم أفضل لمعامل المقاومة الحرارية وتأثيره على استهلاك طاقة التبريد عند دراسة المباني باستخدام برامج النمذجة والمحاكاة للطاقة مقارنة باستخدام معاملات المقاومة الحرارية النظرية والتي تستخدم المعرفة التفصيلية بتكوين وعناصر الغلاف الخارجي للمبنى.

English Abstract

Infrared thermography is an important and powerful technique for diagnostics and evaluation of building envelope, in terms of locating thermal bridges, damaged thermal insulation, air leakage, moisture damage, and cracks, all of which contribute to an increase in the energy consumption of the buildings. This is because typically the thermal gains or losses in practice are greater than those estimated during the design stage. Accurate and detailed information of where a problem occurs can reveal the source of the problem thus avoiding extensive renovation work and hence decreasing the cost of repair work and potential energy savings can be achieved. The present study is aimed at assessing the effective R-value of building envelope, using high definition thermal imaging technique. It focuses on the investigation of the thermal performance of building envelope of residential building under hot-humid climate represented by Dhahran, Saudi Arabia. A residential building on KFUPM campus is selected to conduct both thermographic and heat flux measurements. The building envelope is modified by installing three different types of insulation with intentionally introduced envelope defects (Test Wall). Data obtained by heat flux measurements about the building envelope thermal characteristics have being processed following methods of the ISO standard 9869:1994. To solve the required algorithm a MATLAB Program was developed. Simultaneously thermal imaging technique is used to record the surface temperature of the test wall. Recorded thermal images (IRT) are analyzed to detect missing and damaged thermal insulation, and thermal bridging. A method for quantification of the impact of thermal insulation defects is developed to improve the prediction of the actual thermal resistance of building envelope using infrared thermography. As a result of analysis of R-value calculation for the test wall it is found that R-values determined using IRT on average are varying from the R-value measured using dynamic method by 7.3% when R-value is determined based on reference R-value measured using dynamic method. The IRT method described in the study can be used to obtain the effective R-value of the envelope considering the total defective area rather than measuring the R-values at single point using the dynamic method. Energy simulation program Visual DOE is then used to evaluate the impact of thermal bridging on cooling energy, compared to when the building envelope is properly designed and well constructed.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Environmental
Divisions:College Of Environmental Design > Architectural Engineering Dept
Committee Advisor:Adel.A, Abdou
Committee Members:Ismail.M, Budaiwi and Mohammed Saad , Al-Homoud
ID Code:138440
Deposited By:Mohammed Abdul Waheed Khan (g200802840)
Deposited On:07 Jun 2011 10:29
Last Modified:24 Nov 2014 10:44

Repository Staff Only: item control page