RETROFIT STRATEGIES TO INTEGRATE THERMAL INSULATION FOR ENERGY EFFICIENCY IN THE RESIDENTIAL BUILDINGS OF SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS Thesis) Hassan Umar MS Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 31 December 2025. Download (2MB)

Arabic Abstract

في البلدان ذات المناخ الحار، مثل المملكة العربية السعودية، حيث يمثل تكييف الهواء معظم استهلاك الكهرباء، فإن إعادة تجهيز العزل الحراري يؤسس نهجًا رئيسيًا لتعزيز كفاءة الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون. يفتقر ما يقرب من 70% من المباني السكنية في المملكة العربية السعودية إلى العزل الحراري، مما يؤدي إلى متطلبات التبريد التي تساهم في أكثر من 47% من استهلاك الكهرباء في البلاد. تسلط هذه التحديات الضوء على أن المباني القائمة تتطلب تحسينات إضافية في كفاءة الطاقة. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى تحديد استراتيجيات فعالة لتعديل العزل الحراري للجدران والأسطح في المباني السكنية السعودية النموذجية لتقييم تأثيرها على كفاءة الطاقة والفوائد الاقتصادية والآثار البيئية. تم اعتماد نهج متعدد الأساليب يدمج بين مقابلات الخبراء ومحاكاة الطاقة باستخدام برنامج DesignBuilder. تم تحليل أربعة وعشرين سيناريو للتعديل التحديثي، بما في ذلك العزل الداخلي والخارجي للجدران والأسقف، وزجاج النوافذ، وتحديثات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. وقد صنف تحليل القرارات متعدد المعايير باستخدام طريقة TOPSIS السيناريوهات بناءً على وفورات الطاقة وفترات الاسترداد والعمر الافتراضي للمواد. كما أجرت التحليلات الاقتصادية والبيئية مزيدًا من التحاليل الاقتصادية والبيئية لتحديد مدى جدواها. كشفت النتائج عن وفورات في الطاقة تتراوح بين 12% و75%، مع استراتيجيات شاملة تحقق تخفيضات في انبعاثات الكربون تتجاوز 74%. احتل السيناريو S8، الذي يجمع بين عزل السقف وتحديث نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، المرتبة الأعلى مع تقارب مع الحل المثالي (Ci) بنسبة 0.92، مما يوفر وفورات في الطاقة بنسبة 65.5% وفترة استرداد تبلغ 8.6 سنوات. كما أكدت مقابلات الخبراء على أهمية توافر المواد واعتبارات التكلفة والتحديات العملية أثناء التنفيذ. يسلط هذا البحث الضوء على الفرصة الكبيرة التي يوفرها تحديث العزل الحراري لتحسين كفاءة الطاقة وتقليل الأثر البيئي للمباني السكنية في المملكة العربية السعودية. وتساعد النتائج صانعي السياسات والمهندسين المعماريين وأصحاب المنازل في اتخاذ قرارات مستنيرة تعكس أهداف الاستدامة الوطنية والدولية من خلال تقديم رؤى قابلة للتنفيذ وتوصيات واقعية

English Abstract

In hot-climate countries, such as Saudi Arabia, where air conditioning accounts for most electricity consumption, thermal insulation retrofitting establishes a major approach for enhancing energy efficiency and reducing carbon emissions. Approximately 70% of residential buildings in Saudi Arabia lack thermal insulation, leading to cooling demands that contribute to over 47% of the nation’s electricity consumption. These challenges highlight that existing buildings require additional improvements in energy efficiency. Therefore, this study aims to identify effective thermal insulation retrofit strategies for walls and roofs in typical Saudi residential buildings to evaluate their impact on energy efficiency, economic benefits, and environmental effects. A mixed-methods approach was adopted, integrating expert interviews and energy simulations using DesignBuilder software. Twenty-four retrofit scenarios, including internal and external insulation for walls and roofs, window glazing, and HVAC upgrades, were analyzed. Multi-criteria decision analysis using the TOPSIS method ranked the scenarios based on energy savings, payback periods, and material lifespan. Economic and environmental analyses further quantified their viability. The results revealed energy savings ranging from 12% to 75%, with comprehensive strategies achieving carbon emissions reductions exceeding 74%. Scenario S8, combining roof insulation with an HVAC upgrade, ranked highest with a closeness to the ideal solution (Ci) of 0.92, offering 65.5% energy savings and a payback period of 8.6 years. Expert interviews further emphasized the importance of material availability, cost considerations, and practical challenges during implementation. This research highlights the significant opportunity that thermal insulation retrofitting presents for improving energy efficiency and reducing the environmental impact of Saudi Arabian residential structures. The findings help policymakers, architects, and homeowners in achieving informed decisions that reflect national and international sustainability goals by offering actionable insights and real-world recommendations.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Management and Marketing Environmental Architectural Construction Research
Department:	College of Design and Built Environment > Architecture and City Design Department
Committee Advisor:	Asfour, Omar S.
Committee Members:	Asif, Muhammad and MOHAMMED, MOHAMMED ALHAJI
Depositing User:	HASSAN UMAR (g202210320)
Date Deposited:	01 Jan 2025 06:18
Last Modified:	01 Jan 2025 06:18
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143211