KFUPM ePrints

ENERGY-EFFICIENT WINDOW DESIGN THROUGH THE INTEGRATION OF DAYLIGHTING AND ARTIFICIAL LIGHTING IN OFFICE BUILDINGS

Al-Ashwal, Nagib (2008) ENERGY-EFFICIENT WINDOW DESIGN THROUGH THE INTEGRATION OF DAYLIGHTING AND ARTIFICIAL LIGHTING IN OFFICE BUILDINGS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Registered users only until 19 February 2009.

2038Kb

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الإســــــم: نجيــب طاهــــر أحمد الأشــول عنوان الرسالة: تصميم النوافذ في المباني الإدارية مع مراعاة ترشيد إستهلاك الطاقة الكهربائية من خلال الدمج بين الانارة الطبيعية و الصناعية في المباني الإدارية التخصــــــــص: الهندسة المعمارية تـاريـخ التـخرج: مـــايــو 2008 تعتبر أنظمة الانارة الصناعية في المباني احد المستهلكين الرئيسيين للطاقة الكهربائية بغض النظر عن المناخ السائد. و يمكن التوصل الى ترشيد في استهلاك الطاقة في أنظمة الإنارة من خلال تقليل كثافة طاقة الإنارة و إستخدام انظمة التحكم في الإنارة و يضاف الى ذلك الدمج الفعال للإنارة الطبيعية مع الصناعية مع الأخذ في الإعتبار أن الانارة الطبيعية لا تسمح فقط بالتقليل من إستهلاك الطاقة و لكن ذلك يؤدي أيضاً إلى إنخفاض في الأحمال الداخلية للإنارة و بالتالي أحمال تبريد أقل. يمكن التوصل إلى الدمج الفعال للإنارة الطبيعية مع الصناعية عندما يكون هناك الإمكانية للتحكم في مستويات الإنارة الصناعية من خلال التعرف على مستويات الإنارة الطبيعية الواصلة إلى سطح العمل في الفراغ الداخلي. تسمح النوافذ ذات المساحات الكبيرة بإنارة طبيعية أكثر و لكنها في نفس الوقت تؤدي إلى زيادة في الإكتساب أو الفقدان الحراري مما يؤدي إلى زيادة في أحمال التدفئة أو التبريد و نتيجة لذلك زيادة في إستهلاك الطاقة الكهربائية. و يكمن الحل التصميمي الأمثل بتصميم نوافذ بحيث يكون هناك إتزان بين متطلبات الإنارة الطبيعية و الأحمال الحرارية مما يؤدي إلى استهلاك أقل للطاقة الكهربائية في المبنى. أحد الأهداف الرئيسية في هذا البحث هو التحقق من تأثير دمج الإنارة الطبيعية مع الصناعية على إٍستهلاك الطاقة الكهربائية بمختلف عناصرها في المباني الإدارية. و لهذا الغرض تم تطوير نموذج لمبنى إداري بناءاً على التطبيق التصميمي الشائع في منطقة الظهران و ذلك من خلال إجراء مسح إستبياني لعدد من المكاتب و الشركات الإستشارية في المنطقة. و في هذه الدراسة تمت الاستعانة ببرنامج محاكاة لحساب الطاقة الكهربائية في المباني: VisualDOE لدراسة تأثير إستغلال و دمج الإنارة الطبيعية على الأداء الحراري و استهلاك الطاقة الكهربائية في المباني الإدارية. أظهرت نتائج الدراسة إنخفاض واضح في الطاقة المستهلكة بواسطة الإنارة الصناعية بحوالي 35% و كذلك انخفض اجمالي استهلاك الطاقة الكهربائية بحوالي 13% عند دمج الإنارة الطبيعية مع الصناعية في نموذج المبنى الإداري. هذا بالإضافة أن أحمال التبريد في المبنى انخفضت مما يؤدي إلى إستخدام نظام تكييف للهواء بحجم أصغر. خلال هذا البحث اجريت دراسة تحليلية لعناصر تصميم النافذة المختلفة لغرض التعرف على تأثير هذه العناصر على الأداء الحراري و إستهلاك الطاقة في المباني الإدارية عندما يكون هناك دمج و إستغلال للإنارة الطبيعية. و شملت هذه الدراسة التحليلية نسب متعددة لمساحة النافذة الى الجدار و إرتفاعات متعددة للنافذة و أنواع مختلفة للزجاج. و كنتيجة لهذه الدراسة التحليلية تم تطوير أداة تصميمية مساعدة الهدف منها مساعدة المصممين على أختيار و تصميم نوافذ متوافقة مع متطلبات الإنارة الطبيعية و بأقل إستهلاك للطاقة الكهربائية في المبنى أو الفراغ. هذه الأداة عبارة عن مجموعة من الجداول و المخططات تغطي نسب متعددة لمساحة النافذة إلى الجدار و إرتفاعات متعددة للنافذة و كذلك عدد من أنواع الزجاج و ذلك للتوجيهات الرئيسية للفراغات في المباني الإدارية. درجة الماجستير في العلوم جامعة الملك فهد للبترول والمعادن الظهران – 31261 المملكة العربية السعودية

English Abstract

THESIS ABSTRACT NAME: NAGIB T. AL-ASHWAL TITLE: ENERGY-EFFICIENT WINDOW DESIGN THROUGH THE INTEGRATION OF DAYLIGHTING AND ARTIFICIAL LIGHTING IN OFFICE BUILDINGS DEPARTMENT: ARCHITECTURAL ENGINEERING DATE: MAY, 2008 Lighting systems are known to be the major consumer of energy in buildings regardless of prevailing climates. Energy efficiency in a lighting system can be achieved mainly through the minimization of two variables: the lighting power density and the artificial lighting use. System use can be reduced by the effective integration of daylight with artificial lighting, because daylighting can reduce not only energy consumption but also the lighting internal loads and thus the cooling loads. The effective integration of the artificial lighting system with daylight occurs when artificial lighting can be controlled as a function of daylighting levels reaching the working surfaces. Large window areas allow more daylight into a space, but they may also allow excessive heat gain or loss, which increases the cooling or heating load and consequently the energy consumption. Designing a window for a space in which there is a balance between daylight provision and solar thermal load would lead to minimum energy consumption in the space. The main objective of this research is to investigate the energy performance for office buildings due to the integration of daylight and artificial lighting. A base case office building was developed by using the common practice in the Dhahran area. The energy simulation program VisualDOE was used to evaluate the impact of daylight integration on office building energy performance. The results showed a reduction of about 35% of lighting energy consumption and 13% of total energy consumption. The building cooling load was also reduced, which resulted in a smaller air-conditioning system. A parametric analysis was conducted to find the impact of different window design parameters, including window area, height and glazing types, on building energy performance. A design tool in the form of a set of graphs and tables was then developed to assist in energy-efficient window design through integration of daylight and artificial lighting for various window-to-wall ratios (WWRs), heights and glazing types for principal zone orientations in office buildings. MASTER OF SCIENCE DEGREE KING FAHD UNIVERSITY OF PETROLEUM AND MINERALS DHAHRAN, SAUDI ARABIA



Item Type:Thesis (Masters)
Date:01 June 2008
Date Type:Completion
Subjects:Architectural
Divisions:College Of Environmental Design > Architectural Engineering Dept
Creators:Al-Ashwal, Nagib
Email:nageeb19@hotmail.com
Committee Advisor:Budaiwi, Ismail
Committee Members:Abdou, Adel and Reffat, Rabee
ID Code:80052
Deposited By:NAGIB TAHER AL-ASHWAL (g220454
Deposited On:18 Jan 2009 15:43
Last Modified:30 Apr 2011 16:56

Repository Staff Only: item control page