The Impact of Air Infiltration on Energy Performance of Single-Family Detached Houses in Hot Climate

The Impact of Air Infiltration on Energy Performance of Single-Family Detached Houses in Hot Climate. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
The Impact of Air Infiltration on Energy Performance of Single family detached house-1.pdf
Restricted to Repository staff only until 8 October 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

مؤخر ا ، زادت الطاقة المستخدمة في المباني الحديثة بشكل كبير مما أدى إلى جعل المباني مسؤولة عن استهلاك معظم الطاقة المنتجة في العالم. في المملكة العربية السعودية ، تستهلك المباني حوالي 70 ٪ من إجمالي الكهرباء المولدة [15] . يستهلك القطاع السكني معظم هذه الطاقة . تعتبر الخصائص الحرارية لغلاف المبنى أساسية في تحديد وتقييم أداء طاقة المبنى . تعتبر درجة إحكام الغلاف الخارجي من أهم الخصائص حيث تقوم بتحديد كمية تدفق الهواء غير المنضبط من و إلى المبنى والتحكم فيه وهي ظاهرة تعرف بتسرب الهواء. يلعب تسرب الهواء دو را حاس ما في تقليل و/أو زيادة الحمل الحراري للمبنى وبالتالي استهلاك الطاقة الكلي للمبنى. في المملكة العربية السعودية ، هناك نقص كبير في المعلومات المتعلقة بإحكام تسرب الهواء في المباني ، وهو أمر مطلوب لتقييم وتحسين أداء طاقة المباني. في هذا البحث ، تم قياس درجة احكام الغلاف الخارجي لمنزلين متطابقين من الوحدات السكنية المنفصلة في مدينة الظهران , كل منزل يتكون من 3 غرف نوم. تم القياس باستخدام طريقة الضغط / السحب التي تعرف بطريقة الباب النافخ. وجد ان معدل تسرب الهواء في الاول هو 6.58 مرة لكل ساعة بينما كان المعدل للمنزل الثاني 7.04 مرة لكل ساعة. علاوة على ذلك ، تم تحديد مساهمة منافذ التسرب في تسرب الهواء الكلي للمنزل عن طريق اعادة الاختبار عدة مرات وعزل احد المنافذ كل مرة لايجاد مقدار النقصان في التسرب الكلي للمنزل. كانت النوافذ هي أكثر مصادر تسرب الهواء تأثي را في المنزل الأول بمقدار 0.85 مرة في الساعة عند فر ق ضغط 50 باسكال من إجمالي تسرب الهواء بينما ساهمت فتحات الإضاءة والصيانة في المنزل الثاني ب 1.89 مرة في الساعة عند فر ق ضغط 50 باسكال من إجمالي تسرب الهواء. تم إستخدام نتائج اختبار احكام الهواء لتحديد معدل التسرب عند الظروف التشغيلية للمنزل والتي كانت 2.90 مرة في الساعة و 2.51 مرة في الساعة للمنزل الأول والمنزل الثاني على التوالي. تم تطوير نموذج للطاقة للمنزلين وتم قياس و رصد الاستهلاك الفعلي للطاقة من أجل التحقق من صحة النموذج. تمت دراسة خيارين لنمذجة التسرب، الأول باستخدام نتائج إختبار الباب النافخ و الثاني بإستخدام معدل تسرب الهواء المحسوب عند الظروف التشغيلية. أوضحت النتائج أن الاستهلاك السنوي للطاقة في البيت الثاني ارتفع بنسبة 32.1 ٪ بسبب تسرب الهواء. كما وجد أن التقدير الخاطئ لتسرب الهواء بنسبة 5٪ سيؤدي إلى انحراف مخرجات نموذج الطاقة بنسبة 2 ٪

English Abstract

Lately, energy used in modern buildings has been increasing dramatically which results in making buildings responsible for consuming most of the energy produced in the world. In Saudi Arabia, buildings consume almost 70% of the total generated electricity most of it is consumed by the residential sector [15]. The characteristics of the building envelope are essential in determining and evaluating building energy performance. Envelope airtightness is the most important envelope characteristic since, it quantifies and control the flow of the uncontrolled air to/from outside the building which is a phenomenon called air infiltration. Air infiltration plays a determinant role in reducing and/or increasing the building thermal load and subsequently the building energy consumption. In Saudi Arabia, there is a lack of information regarding buildings airtightness, which is required in assessing and improving the buildings energy performance. The airtightness of two identical 3-bedroom single-family detached houses, matching the local design trend of houses in Dhahran, was measured using the pressurization/depressurization method known as the blower door test (BDT) method. The air change rates under 50 Pa (ACH50) pressure difference of House-A and House-B were found 6.58 and 7.04 h-1 respectively. Furthermore, the leakage contribution of common air leakage paths was determined by repeating the test and seal the correspondent envelope component then find out the impact on the total building leakage. Windows were the most influencing air leakage source in House-A by 0.85 ACH50 of the total air leakage while in House-B lighting and maintenance contributed by 1.89 ACH50 of the total air leakage. The airtightness test results were used to determine the actual infiltration flowrate under normal operating conditions of the houses which was 2.90 ACH for House-A and 2.51 ACH for House-B. An energy model was developed for the houses and the actual energy consumption was monitored in order to validate the model. Two infiltration modelling options were investigated using the BDT results and the calculated infiltration flowrate. The results showed that the annual energy consumption of House-B is increased by 32.1% due to air infiltration. Also, it was found that mis estimation of air infiltration by 5% will results in deviating the software output by 2%.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Architectural
Department: College Of Environmental Design > Architectural Engineering Dept
Committee Advisor: Budaiwi, Ismail M.
Committee Members: Abdou, Adel A. and Al-Homoud, M.
Depositing User: MOHAMED MAKAWI (g201705350)
Date Deposited: 26 Nov 2020 08:32
Last Modified: 26 Nov 2020 08:32
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141726