Thermo-Environmental Performance of Polycarbonate Materials as a Glazing Substitute in Hot Climates. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thermo-Environmental Performance of Polycarbonate Materials as a Glazing Substitute in Hot Climates.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 22 January 2024. Download (4MB)

Arabic Abstract

في الآونة الأخيرة ، تشتمل تصاميم المباني الحديثة على وجود واضح لنظام زجاج خارجي يفضله السكان بسبب الإضاءة الطبيعية. وفقًا للدراسات ، يعتمد 20٪ من الأفراد على الإضاءة الاصطناعية ، بينما يدرك 76٪ أهمية الضوء الطبيعي في البيئات الداخلية [1]. قطاع البناء مسؤول عن 40٪ من استخدام الطاقة ويساهم بنسبة 36٪ من انبعاثات CO2 في جميع أنحاء العالم [22 ، 28]. في المملكة العربية السعودية ، 74.5٪ من استخدامات الكهرباء كان في المباني لعام 2020 [18]. عيب نظام التزجيج الخارجي هو انخفاض العزل الحراري مقارنةً بالجدار ، مما يزيد من استهلاك الطاقة لتوفير الراحة الحرارية الداخلية [47] ، خاصة في المناطق ذات المناخ الحار. تبحث هذه الرسالة في ألواح الPC كبديل للزجاج الخارجي للنوافذ وكوة السقف مقارنة بالزجاج التقليدي ، فيما يتعلق بالأداء الحراري والتأثير البيئي ومقاومة الصدمات ، حيث تلعب مادة التزجيج دورًا مهمًا في التأثير على استهلاك الطاقة [5].تتمتع ألواح الPC بإمكانيات عالية ليتم تصنيعها محليًا في السعودية ، وهو جزء من رؤية المملكة لعام 2030. المنهجية المستخدمة في الدراسة هي مراجعة الأدبيات السابقة ، وإجراء قياسات تجريبية لـ SHGC ، وإجراء محاكاة للطاقة للعديد من بدائل الواح الPC من خلال استخدام فندق دراسة الحالة يقع في المدينة المنورة. وجدت الدراسة أن جميع بدائل ألواح الPC التي تم اختبارها في هذه الدراسة كان أداءها أفضل من الزجاج العادي من حيث الأداء الحراري والأثر البيئي ، مع انخفاض في إجمالي استهلاك الطاقة وانبعاثات الغازات بنسبة -1٪ حتى -13٪ للزجاج الفردي ، -1٪ حتى -16٪ للزجاج المزدوج و -1٪ حتى -16٪ للزجاج الثلاثي كزجاج للنوافذ. كزجاج كوة ، حيث يتم النظر في الطابق العلوي فقط من الفندق ، نظرًا لأنه الطابق الوحيد مع سقف كوة 100٪ بعد تعديل النموذج ، فقد وجد أن إجمالي استخدام الطاقة وانبعاثات الغازات قد انخفض بنسبة -2٪ حتى -27٪ للزجاج الفردي ، -3٪ حتى -39٪ للزجاج المزدوج و -4٪ حتى -46٪ للزجاج الثلاثي. تركيبة السماكة والمقطع للصفائح لها تأثير كبير على تحديد أداء التأثير الحراري والبيئي ، في هذه الدراسة كان أفضل أداء للصفائح PC هو 25 مم هيكل X 9 جدرا ن في جميع أنواع أنظمة الزجاج (فردي ، مزدوج وثلاثي) لكليهما النوافذ و كوة السقف.

English Abstract

Recently, modern building designs include an evident presence of an outside glass system that residents prefer due to the natural lighting. According to studies, 20% of individuals rely on artificial lighting for light, whereas 76% recognize the importance of natural daylight in indoor environments [1]. The building sector responsible of 40% of energy use and contributes of 36% of CO2 emissions worldwide [22, 28]. In KSA, 74.5% of electricity use was in buildings for the year 2020 [18]. The disadvantage of the outer glazing system is its low thermal insulation in comparison to the wall, which will increase energy use to provide indoor thermal comfort [47], especially in hot-climate regions. This thesis investigates polycarbonate sheets as an external glazing substitute for windows and skylight in comparison to conventional glass, with regard to thermal performance, environmental effect, and impact resistance, since glazing material plays significant role on effecting energy consumptions [5]. PC sheets has high potential to be manufactured locally in KSA, which is part of Saudi Arabia's 2030 vision. The methodology used in the study is reviewing prior literature, conduct SHGC experimental measurements, performing energy simulations of several PC sheets alternatives by utilizing a case study hotel located in Madinah. The study found that all tested PC sheets alternatives in this study performed better than ordinary glass in terms of thermal performance and environmental impact, with a reduction in total energy consumption and greenhouse gas emissions of -1% up to -15% for single glazing, -1% up to -19% for double glazing and -1% up to -20% for triple glazing as window glazing. As a skylight glazing, where only the top floor of the hotel is considered, since it is the only floor with 100% skylight roof after modifying the model, it was found that total energy use and gas emissions was reduced by -2% up to -28% for single glazing, -3% up to -42% for double glazing and -4% up to -49% for triple glazing. The thickness and section composition of the sheet has major impact on determining thermal and environmental impact performance, in this study the best performance PC sheet was the 25mm 9 wall X-Structure in all type of glazing systems (single, double and triple) for both windows and skylights.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Architectural Construction Engineering Research
Department:	College of Design and Built Environment > Architectural Engineering and Construction Management
Committee Advisor:	Alhaji Mohammed, Mohammed
Committee Members:	Budaiwi, Ismail M. and Abdou, Adel A.
Depositing User:	MAZIN MENKABO (g200839620)
Date Deposited:	24 Jan 2023 09:41
Last Modified:	16 Apr 2024 10:48
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142324