A MODEL OF NEAR-ZERO ENERGY HOME (nZEH) USING PASSIVE DESIGN STRATEGIES AND PV TECHNOLOGY IN HOT CLIMATES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (M.Sc. Thesis Report) Thesis_Report.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

شهدت السنوات الأخيرة زيادة عظيمة في التوجه لاستخدام الطاقة في المملكة العربية السعودية. وقد أصبح القطاع السكني مسؤولا عما يزيد عن نصف استهلاك الطاقة في العام لجميع القطاعات. ولذلك استدعت الحاجة الى مبادرة لتوفير استخدام الطاقة في هذا القطاع بوسائل عديدة. ومن هذا المنطلق فإن هذه الدراسة تركّز على التحقيق والبحث في الاستراتيجيات الممكنة في ضوء المفاهيم التي يشار اليها بتصميم مبنى ذو اجمالي طاقة تقترب من الصفر. تم دراسة مبنى سكني لعائلة واحدة من مباني الأساتذة في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن من أجل إنجاز هذا البحث، و يتكون المسكن المستقل (فيلا) من دورين بها أربع غرف نوم، يحاكي تصاميمها شريحة من المباني السكنية المستقلة الشائعة في المنطقة. تمّ متابعة وقياس استهلاك الطاقة لهذا المسكن على مدى ثلاثة أشهر خلال فصل الصيف من شهر يوليو إلى شهر أغسطس. كما تم تطوير نموذج محاكاة للحالة المبدئية للمسكن وتم التحقق من هذا النموذج باستخدام بيانات استهلاك الطاقة الفعلية له. ثم توظيف ثلاث مجموعات من الاستراتيجيات في تحسين الأداء الحراري للمسكن هي: أساليب التصميم السلبية، الكودات (النظم) القياسية ذات العلاقة، وتكنولوجيا الطاقة المتجددة. تتألف استراتيجيات الطاقة السلبية من الأسقف الخضراء، أنظمة الجدران المغلقة ذات التهوية, والأسقف المائلة، والعزل الحراري للفواصل, والتغطيات الخارجية. وقد ساعدت هذه البدائل على تقليل الاستهلاك السنوي للطاقة للمبنى بمقدار 17.2%. وقد استخدمت النسخة الاحدث من الكود الدولي لحفظ الطاقة (IECC 2012) جنبا إلى جنب مع المعايير القياسية للجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء(ASHRAE) 62.2 للتهوية. وقد ساعد استخدام هذه النظم والمعايير القياسية على تقليل الاستهلاك السنوي للطاقة للمبنى بمقدار 31.1%. كما تم أيضا استغلال الخلايا الكهرو شمسية للحد من استخدام الكهرباء من الشبكة العامة لتغطية أحمال الطاقة للمسكن. وقدمت هذه التقنيّة 24.7% من الاجمالي السنوي للطاقة المستهلكة للمسكن. وكخلاصة شاملة، فإن استخدام التقنيات الآنف ذكرها أظهر توفيراً باستهلاك الطاقة بمقدار 70.7% وبما يقلل مؤشر الطاقة للمنزل من 162.9(كيلوواط ساعة\ متر2\ سنة) إلى 47.7 (كيلوواط ساعة\ متر2\ سنة). ورغم وجود العديد من المحررات في تطبيق البحث ولكنه يمثل خطوة ومبادرة أولى في المملكة العربية السعودية. ويبرهن مفهوم واستراتيجيات المبنى ذو الطاقة الاجمالية التي تقترب من الصفر على نهج المسؤولية الاجتماعية في تحقيق أداء استهلاكي للطاقة يقترب من الصفر لمسكن قائم.

English Abstract

Recent years have seen a drastic increase in energy use trends in Saudi Arabia. The residential building sector alone is responsible for more than half of the total energy consumed among all sectors. A research initiative was required to conserve energy in the residential sector wherever applicable. This research, therefore, focuses on the investigation of strategies in view of the concepts highlighted in the design of Zero Energy Building (ZEB). A 4-bedroom single family faculty residence at King Fahd University of Petroleum & Minerals depicting the most common regional building design trends was considered in the study. Energy consumption of the house was monitored for three months during the summer season from July through September. A base case simulation model of the house was developed and validated using the real-time energy consumption data. Three sets of strategies namely passive design strategies, representative codes and standards, and renewable technology were employed in the new design of the house. Passive strategies comprised of green roof, ventilated wall system, pitched roof, insulation for thermal break and exterior shading. These alternatives helped reduce the annual energy consumption of the house by 17.2%. The most recent version of International Energy Conservation Code (IECC 2012) was as well incorporated along with ASHRAE Standard 62.2 for ventilation. The code and standard together helped reduce the annual energy consumption by 31.1%. Solar PV was then utilized to reduce grid utilization for the remainder of house energy loads. This strategy provided 24.7% of the total energy consumed by the house annually. A compendium of strategies showed 70.7% energy consumption reduction decreasing the energy index of the house from 162.9 kWh/m2/annum to 47.7 kWh/m2/annum. The research does have some limitations in its implementation but represents a first initiative in Saudi Arabia. The ZEB concepts and strategies utilized demonstrate socially responsible approach in achieving near-zero energy performance of an existing house.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Architectural
Department:	College of Design and Built Environment > Architectural Engineering and Construction Management
Committee Advisor:	Abdou, Adel A.
Committee Members:	Budaiwi, Ismail M. and Palanichamy, Gandhidasan
Depositing User:	SYED ASHRA TASHRIFULLAHI (g201004120)
Date Deposited:	25 Jun 2014 12:24
Last Modified:	16 Apr 2024 11:08
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139312