Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27 (3): 13-30 ISSN: 1813-162X (Print) ; 2312-7589 (Online) Tikrit Journal of Engineering Sciences available online at: http://www.tj-es.com Mahmood H. Khaleel * Kirkuk Technical Institute / Department of Mechanical Power Technique/Kirkuk,Iraq Keywords: CLTD, Cooling load calculation, Orientation, building heat gain, Climatic design, thermal comfort. ARTICLE INFO Article history: Received Accepted Available online 07 Dec. 2019 10 May 2020 01 July 2020 Tikrit Journal of Engineering Sciences Tikrit Journal of Engineering Sciences Tikrit Journal of Engineering Sciences Tikrit Journal of Engineering Sciences Khaleel MH. Thermal Loads and Cost Reduction for a Residential House by Change Its Orientation and Add Roof Shading. Tikrit Journal of Engineering Sciences 2020; 27(3): 13- 30. Thermal Loads and Cost Reduction for a Residential House by Change Its Orientation and Add Roof Shading A B S T R A C T The Iraqi climate is characterized by high temperatures in summer that require a large capacity of air conditioning systems to meet the suitable climate conditions which they are appropriate for the comfortable conditions for human especially housing units. The demerits of these systems are the high-maintenance-cost as well as high electrical power consumption, whereas the last considers currently one of the major obstacles in Iraq. This research studies the influence of two significant factors to reduce the thermal loads of the building which leads to decrease the consumption of the energy. The Study of the effect for the building's direction to the falling angle of the sunlight during the daylight in addition to the probability of reducing the thermal load of the building, and studying the effect of shading the buildings' roofs with red tile to prevent the falling sunlight on the roofs using the design method cooling load temperature difference (Cooling Load Temperature Difference –CLTD-) to calculate the thermal loads of a building designed according to the modern Iraqi design Located in Baghdad. The results explained a decrease in the thermal load through external walls by (12.32%) when directing the building to the direction West (W) compared to the South-West (SW) trend, while the thermal load through the glass decreased by 24.9% when directing the building to the North (N )direction with a trend of South-West (SW) as well as a decrease of 8.5% for the total thermal load of the building when directing the building to the direction North (N) compared to other trends and when shading the roof with a material preventing the sun reduces the rate of thermal load of the roof by 55% compared to the exposed roof. The study also shows in terms of the costs per building provides about (108787 ID / Day) of the supported governmental costs whereas the non-governmental cost is about (55987 ID / Day). © 2019 TJES, College of Engineering, Tikrit University DOI: http://dx.doi.org/10.25130/tjes.27.4.03 تقليل االحمال الحرارية والكلفة لوحدة سكنية بتغيير االتجاه واضافة التظليل السقفي العراق/ قسم تقنيات ميكانيك القدرة/ المعهد التقني كركوك/ محمود حسين خليل الخالصة مناخ العراق يمتاز بارتفاع درجات الحرارة صيفا الذي يتطلب منظومات تكييف ذات سعات كبيرة لتحقيق الظروف المناخية المالئمة لراحة االنسان وخاصة الوحدات السكنية وهذه المنظومات تصاحب ارتفاع كلفتها و صيانتها استهالك كبير في صرف الطاقة الكهربائية و التي تعد من المعوقات الكبيرة في بلدنا اختصت الدراسة هذه على تقليل االحمال الحرارية للبناية و هذا التقليل في االحمال الحرارية ينتج عنه تقليل في صرف الطاقة,العراق حتى في الوقت الحاضر , * Corresponding author: E-mail : [email protected] 13 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. دراسة تأثير اتجاه البناية السكنية نسبة الى زوايا سقوط اشعة الشمس خالل ساعات النهار وامكانية تقليل الحمل الحراري للبناية ودراسة مدى تأثير تظليل سقوف االبنية بمادة القرميد االحمر لحجب االشعاع الشمسي الساقط على السقوف باستخدام طريقة التصميم ( Cooling Load Temperature Difference ) – CLTDلحساب االحمال الحرارية لبناية مصممة حسب التصميم العراقي الحديث تقع في مدينة بغداد ,واظهرت ا لنتائج انخفاض معدل الحمل الحراري عبر الجدران الخارجية بنسبة ( ) % 12.32عند توجيه البناية الى االتجاه الغربي ( )West –W-مقارنة مع االتجاه الشرقي -الغربي ( ,) South West –SW-بينما ينخفض الحمل الحراري النافذ عبر الزجاج بنسبة ( ) %24.9عند توجيه البناية الى االتجاه الشمالي ( )Nبالمقارنة مع االتجاه الجنوبي الغربي( ,)South West –SW-وكذلك انخفاض بنسبة % 8.5للحمل الحراري الكلي للبناية عند توجيه البناية الى االتجاه الشمالي ( ) North –N-مقارنة مع االتجاهات االخرى و عند تظليل السقف بمادة تحجب اشعة الشمس ينخفض معدل الحمل الحراري للسقف بنسبة % 55بالمقارنة مع السقف المكشوف ,كما اظهرت الدراسة من ناحية الكلف النقدية للبناية الواحدة توفير ما يقارب ( )108787 ID/Dayمن الكلفة الحكومية المدعومة و ما يقارب ( )55987 ID/Dayبالكلفة التجارية الكلمات الدالة :الحمل الحراري للبناية ,الراحة البشرية ,حسابات حمل التبريد ,توجيه البناية ,التصميم المناخي لالبنية. بعض الدراسات اهتمت بتطوير الكفاءة الحرارية للغالف الخارجي للبناية فمثال حدد ]4[)2016( Abbas and Azatبعد دراسة لحيز معزول من ثالث جهات ومعرض من جهة الجنوب فقط ,يحتوي الجدار على مادة متغيرة الطور ( )Phase Change Material –PCM-تم تغطية الجدار من الجهة الخارجية بالزجاج و اختبرت داخل الجدار فجوات هوائية باعماق ( ) 10 , 15 , 20 , 25 , 30 , 35سم فكان معدل التدفق الكتلي في حالة عمق الفجوة ( )35سم اكبر بمقدار 2.5مرة من قيمته في حالة العمق ()10 سم بينما تزداد الكفاءة الحرارية للجدار كلما زاد عمق الفجوة الحرارية فقد سجلت نتائج البحث زيادة في الكفاءة الحرارية عند العمق ( )30سم بمقدار 2.45مرة مقارنة للعمق ( )10سم .1المقدمة تعد الطاقة من المقومات االساسية للمجتمعات المتحضرة كونها تدخل في جميع القطاعات الصناعية و االجتماعية ولها تأثير مباشر في تقدم المجتمعات ,وتعتبر الدراسات التي تبحث في االمكانات المتوفرة في التقليل من صرف الطاقات أو تلك التي تبحث في إستبدال الطاقات التقليدية بالطاقات النظيفة – الشمسية و الرياح و الشالالت و باطن االرض -موضع اهتمام وتركيز المجتمعات الدولية وخاصة المنظمات المختصة بالبيئة و الحفاظ عليها. من الواضح ان هناك توسعا كبيرا في مجال االعمار و البناء في عموم البالد وتنامي االعداد الهائلة للمباني و المجمعات السكنية و االبنية التجارية , فرض هذا التوسع حاجة كبيرة في اجهزة التكييف ذات الصرف العالي في الطاقة الكهربائية. استخدم )2016( Suadوآخرون [ ]5نظام المحاكاة لبناية داخل مدينة كركوك مساحتها 350م 2و اختبر اربع حاالت لنسب العرض الى االرتفاع ( )1:2 ,1:1.15 ,1:1.25 , 1:1وتدويرها مع االتجاهات الثمانية ( N, S, )E, W, NE ,SE, NW, SWو اظهرت نتائج دراسته ان النسبة ()1:1 اكثر كفاءة في تقليل الطاقة المستهلكة من باقي النسب و كان التوفير في الطاقة المصروفة يبلغ حوالي %10مقارنة مع النسبة ( )1:2و في اتجاه الشمال تحديدا ,وتقل هذه الكمية مع زيادة نسبة العرض الى االرتفاع . ان سعة اجهزة تكييف الهواء و تصميمها يعتمد بالدرجة االساس على الظروف المناخية الخارجية وخاصة الصيفية ,وارتفاع معدالت درجة الحرارة فيها في االونة االخيرة ذلك بسبب ظاهرة االحتباس الحراري والتي تعتبر من اهم المشكالت التي تهدد الحياة البشرية مما دفع االمم المتحدة ومنظمات البيئة الى انشاء اتفاقية (بروتوكول ) مونتريال و التي تعتبر االتفاق الرسمي العالمي للحد من تنامي هذه الظاهرة و تاثيرها على البيئة [[1 بينما اعتمد ]6[ )2014( Philip And Fungالدراسة التحليلية للنسب البعدية لالبنية و تأثيرها على الطاقة المصروفة للمجمعات السكنية في كندا ,حيث استخدم النسبة ( )1:1وصوال الى النسبة ( ) 1:2:4وسجل افضل نسبة بعدية هي ( )1:1حيث سجلت زيادة في كفاءة توفير الطاقة لها بمقدار 15%مقارنة مع النسبة (.)1:2:4اما في مجال استغالل الطاقة الشمسية في تطوير نظام تكييف االبنية فقد اجرى )2015( Jaudi and Farhan ] [7دراسة عملية مبتكرة باستخدام سخانات شمسية مثبتة على سطح بناية وربطها مع اجهزة التدفئة التقليدية اسهم في التقليل من كمية الطاقة الحرارية الساقطة باالشعاع على البناية مما ادى الى تقليل حمل التبريد و التكلفة المادية له .عمليا تم قياس درجات الحرارة الداخلية لهواء البناية و درجات حرارة الطبقة الثانوية للتربة المضافة التي احتوى على مبادل حراري بين هواء البناية الخضراء وطبقة التربة مما كان ايجابيا على الظروف الداخلية للبناية الخضراء.أظهرت نتائج الدراسة ان الطبقة الفرعية للتربة عند العمق ) (50سم هي افضل طريقة لمنع انتقال الحرارة وخزنها في السقف مما حقق اكبر فارق بين الظروف الخارجية و الداخلية للبناية وكان بمعدل 16°Cفي شهر شباط و 10°Cلشهر حزيران بدون استخدام نظام تدفئة او تبريد. معظم الطاقة الكهربائية المستهلكة يكون في المباني السكنية و التجارية في العراق ودول المنطقة التي تمتاز بالمناخ الحار صيفا ,والجزء الكبير من هذه الطاقة يكون في استخدام اجهزة تكييف الهواء لحاجتها الى صرف كبير في الطاقة لغرض تكييف المباني ومن الدوافع االساسية لتوفير الطاقة البحث في امكانية تقليل هذا الصرف. يعرف الكسب الحراري للبناية بمعدل انتقال الحرارة للبناية خالل زمن محدد ,أما حمل التبريد (الحمل الحراري لتصميم منظومة التبريد) فهو معدل سحب الطاقة الحرارية من البناية للحفاظ على ظروف مطابقة لظروف التصميم الداخلي والتي تعتبر الظروف التصميمية لراحة االنسان[2[. من العوامل االساسية التي تؤثر بشكل مباشر على حسابات االحمال الحرارية هو تغير زاوية و اتجاه سقوط اشعة الشمس على البناية و التي تتغير بتغير اتجاه البناية بالنسبة لالتجاهات الثمانية (S, N, E, W, SE, )SW, NE, NEللجدران شكل ( ,)1فاذا ما اخذ عامل التدوير )(Orientationبنظر االعتبار عند تصميم االبنية او المجمعات السكنية له سيساهم في تقليل الكسب الحراري للبناية و بالتالي تقليل صرف الطاقة [ .[ 2 كما قدم ]8[ )2009( Korantage and Abaityبعض التوصيات لتصميم المباني على حمل التبريد داخل منزلين احدهما مربع الشكل و االخر مستطيل ,وبعد تثبيت مواد البناء و االحمال الداخلية و نسبة التسرب للنموذجين توصال الى ان كمية االدخار في الطاقة المصروفة على حمل التبريد للنموذج المربع هي ( )%15عندما يدور المنزل من اتجاه الجنوب الى اتجاه الشرق و ( )%19.1عند تدوير البناية من االتجاه الغربي الى اتجاه الشمال. ومن الجدير بالذكر ان اتجاه البناية يؤثر على كمية الطاقة المحسوسة النافذة عبر الجدران الخارجية للبناية و السقوف و النوافذ (الزجاج) و باالعتماد على درجة تظليلها من االشعة الشمسية ,و ان التغير في الحمل الحراري االعظم ( )Peak Loadsيكون مع تغير اتجاه البناية وحسب العوامل االتية :المساحة الكلية للنوافذ و طريقة توزيعها والتظليل المستخدم على سقف البناية كذلك حجم مظالت النوافذ (التظليل فوق الشبابيك الخارجية) [ .] 3 كما يالحظ ان تظليل السقوف او استخدام التهوية الطبيعية او الصناعية يستعمل لتقليل الفارق بين الظروف الخارجية و الداخلية فهناك دراسة اجراها [9] (2009 ( Haase and Amatoوآخرون ووجدوا تأثيرا مميزا عند استخدام التهوية الطبيعية ()Natural ventilation –NV- وتوجيه البناية ( )Building Orientationللوصول الى الظرف المريح في المناطق الحارة و االستوائية ,حيث كان لهذه الطريقة دورا فاعال في 14 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. المناطق االستوائية و بمعدل اقل في المناطق شبه االستوائية وان التصميم الخارجي لغالف البناية كان له استجابة فعالة للظروف الخارجية والبد ان يؤخذ بنظر االعتبار خلط االجراءين معا وهما التوجيه الصحيح و التهوية الطبيعية .NV 1-2اهم مصادر الكسب الحراري للبناية : 1-1-2الحمل الحراري عبر الجدران الخارجية و السقوف و يحسب من العالقة االتية ]13[ -: ()1 كما اظهرت دراسة ]10[ )2003( Capelutoباستخدام نظام محاكاة حاسوبي لغالف بناية ذاتي التظليل وواجهات خارجية مختلفة للبناية تحسينا مهما في معدل االداء لطاقة البناية ,وكذلك اختبار استخدام شبابيك ذات انبعاثية قليلة وستائر داخلية ,وان الخلط بين النظامين اعاله اعطى افضل حل و خاصة عند توجيه البناية الى الشرق و الغرب . qwall or roof = U. A. CLTDc :Uمعامل انتقال الحرارة االجمالي للجدار او السقف ( من العالقة االتية ]13[ -: 𝑡𝑡𝑎𝑊 𝐶𝑚2 .° 1 )(2 قام )2002( Yongxinوآخرون ] [11وآخرون بتجارب على بناية لدراسة تأثير تظليل السقف و كذلك تاثير وضع مرشات رذاذ الماء على سطح البناية ,فكانت درجة الحرارة الداخلية اقل بـ 2.5°Cمن درجة الحرارة الخارجية للبناية ,واعلى فارق درجة حرارة بين الظروف الداخلية و الخارجية كان . 4°Cواوضحت نتائج هذه التجارب ان في حالة وجود تظليل للسقف و استخدام نظام التهوية الطبيعية مع مرشات رذاذ الماء كان لها تاثيرا فعاال على تقليل درجة حرارة البناية الخضراء كما كان توزيع درجات الحرارة متجانسا وكذلك المحتوى الرطوبي مع مالحظة التقليل في صرف الطاقة نتيجة لذلك. ) و يحسب Rth وبما ان مقاومة التوصيل الحرارية للجدار تعرف بانها ( فتكون المقاومة الكلية له R th 𝑥 𝐴𝐾 ∑=U = [14] )R : Rthالمقاومة الحرارية للجدار او السقف (𝑡𝑡𝑎𝑤 )°𝐶⁄و تحسب من العالقة االتية]13[ -: )(3 الهدف من الدراسة هو تحديد التوجيه االمثل لبناية مصممة على الظروف المناخية لمدينة بغداد ودراسة تاثير التظليل السقفي في امكانية تقليل الحمل الحراري في فصل الصيف ,وتحديد العوامل المؤثرة على الكلفة المالية التشغي لية الجهزة التكييف المتطلبة حسب التعريفة الحكومية و التجارية . 1 X hi K + ∑i=n i=1 + 1 ho = ∑ R th :CLTDcهو فارق درجات الحرارة لحمل التبريد المصحح و يحسب من المعادلة االتية ]13[ -: CLTDc = (CLTD + Lm ) × K + (25.5 − TR) + (Tm − )29.4 )(4 وتؤخذ قيم CLTDمن جدول فارق درجات الحرارة لحمل التبريد المعتمد في جداول جمعية اشري [ ]15وكذلك قيم ]15[ LMبينما تحسب معدل درجة الحرارة Tmمن العالقة ( . Tm= (To –DR/2 2-1-2الحمل الحراري عبر الزجاج تم حساب الحرارة المحسوسة عبر الزجاج من العالقة االتية[: ]16 Q s = U. A. CLTDc for glass )(5 اما الحرارة المنتقلة عبر الزجاج بطريقة االشعاع فتحسب من [:]16 )(6 شكل .1.مقطع لجدار خارجي و سقف 𝐹𝐿𝐶 ∗ 𝐺𝐻𝑆 ∗ 𝑠𝑠𝑎𝑙𝑔𝐶𝑆 ∗ 𝐴 = 𝑟𝑄 و يؤخذ ( ) SCمعامل التظليل و حسب نوع الزجاج و طبقاته باالعتماد على نوع الزجاج و تظليله حسب جداول جمعية اشري بينما قيم S.H.Gتعتمد على خط العرض ,وكذلك قيم معامل حمل التبريد . ]16[ CLF -2حسابات الجانب العملي و فرضيات العمل يعرف حمل التبريد بانه معدل سحب الطاقة الحرارية من هواء الحيز – هواء الغرفة – للمحافظة على ظرف التصميم الداخلي مع االخذ باالعتبار بعض الفرضيات منها :االخذ بعين االعتبار االشعاع الشمسي الساقط على البناية لشهر معين و ليوم تصميمي محدد ولساعة تصميمية محددة لحساب الكسب الحراري المحسوس النافذ للبناية عبر الجدران و السقوف و النوافذ مع مراعاة ديناميكية انتقال الحرارة منها ,وحساب المخزون من تلك الطاقة في غالفها وينتقل اليها بعد فترة محددة من الزمن بما يعرف بالتخلف الزمني][13 تطب ق الحسابات و المعادالت اعاله على خارطة وحدة سكنية افتراضية مصممة حسب التخطيط العمراني العراقي موضحة بالشكل ( )13واقعة في مدينة بغداد والتي تقع بين (خط " latitude 33°18'00وخط longitude "[17] ) 44°40'00 وحسب الظروف الجوية الخارجية لمدينة بغداد و التي تظهر في الشكل رقم ( )2و افتراضا على ان اعظم حمل حراري للشهر يكون في 21تموز عند الساعة الرابعة بعد الظهر [.]18 مع االشارة الى عدم االخذ بالحمل الحراري الداخلي للبناية من االشخاص و االجهزة و التهوية و االنارة لعدم تأثرها باالتجاهات الثمانية للبناية حيث تبقى بقيم ثابتة ,ولصغر مساحة االبواب الخارجية (المعدنية او الخشبية ) نسبة الى مساحة الواجهة و االسطح والتي تكون في واجهة البناية سوف يتم اهمال تأثيرها على الحمل الكلي للبناية 𝑤 ان معامل انتقال الحرارة بالحمل للهواء الخارجي ( )ℎ𝑜 = 22 2 𝐶𝑚 ° ومن مالحظة الشكل رقم ( )2وجدول رقم ( ]19[)1فان درجات الحرارة للمدينة خالل شهر تموز وأب لها قيم عالية ولذا تم فرض ان معدل درجة حرارة البصلة الجافة للظروف الخارجية ( , ) D.B.T= 45°Cاما ظروف التصميم الداخلي فيؤخذ في االعتبار طبيعة الفعالية وطبيعة المالبس وبما ان الدراسة سوف تتم لوحدة سكنية وحسب الجدول رقم ( )2فتفترض الظروف التصميمية الداخلية ( )RH = 50%و ( )D.B.T = 24°Cو معدل التغيير اليومي لدرجة الحرارة ( )DR=17 °Cو معامل انتقال 𝑤 الحرارة بالحمل للهواء الداخلي ( .]20[ )ℎ𝑜 = 8.5 2 ومن الطرق العديدة المستخدمة لحساب حمل التبريد ,تم اعتماد طريقة ( ]13[)CLTDcوالتي تعتمد على عاملين مهمين و هما التخلف الزمني النتقال الطاقة الحرارية عبر الجدران و كذلك زمن تحول هذا الكسب الحراري و المخزون داخل هيكل البناية الخارجية الى حمل حراري داخل الغرفة . 𝐶𝑚 ° 15 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. 2-2حسابات صرف الطاقة الهدف االساسي من التصميم الحراري الجيد هو تقليل الطاقة المصروفة من خالل توفير حيز مناسب للراحة البشرية و الحصول على هذه الظروف باقل قدر ممكن من الطاقة المصروفة .فاذا ما فرضنا تكلفة الوحدة الواحدة من منظومة التكييف – طن تبريدي واحد – يمكن من خاللها حساب كلفة الطاقة الكهربائية الالزمة لتشغيل منظومة التكييف التي توفر ظروف الراحة للبناية الواحدة ,وبما ان كمية الطاقة الحرارية المكتسبة للبناية تتغير مع تغير اتجاه البناية و كذلك مع وجود تظليل لسطوح البنايات من عدمه ؛ فان حجم -سعة -منظومة التكييف يتحدد حسب اتجاه البناية الذي يحدد الحمل الحراري الكلي للبناية ,وسوف يتم مقارنة قيمة الكلفة مع االتجاهات الثمانية للبناية وحسب الية احتساب الكلفة التالية-: 1-2-2احتساب التكلفة النقدية يمكن حساب التكلفة النقدية المدعومة من الحكومة العراقية باستخدام ( ( )SEERنسبة كفاءة الطاقة الموسمية او الفصلية Seasonal Energy ) Efficiency Ratioو الذي يعتمد على نسبة الطاقة الحرارية المجهزة من جهاز التكييف تحت ظروف التصميم الى الطاقة الكهربائية المسحوبة وحسب العالقة االتية-: شكل .2.معدل درجات الحرارة الخارجية العظمى و الصغرى لمدينة بغداد خالل شهر تموز وخالل العام ]18[2018 الثمانية لالتجاهات النتائج مقارنة يتم سوف ( )S,N,E,W,SE,NE,SW,NWوللحالتين السقف المكشوف – بدون تظليل كما موضح في الشكل رقم ( )3ادناه – و في حالة السقف المظلل ,وبافتراض الزجاج المستخدم زجاج اعتيادي بسمك 3ملم منفرد صافي بدون تظليل. SEER= Po/Pi )(7 حيث -: : Poكمية الطاقة الحرارية ( )Cooling outputالمجهزة من جهاز التكييف ()TR/hr :Piالطاقة الكهربائية المسحوبة ()Watt ومن خالل هذه العالقة يمكن تخمين صرف الطاقة الكهربائية لكل ()1TR باالعتماد علة قيمة ( )SEERوحسب ظروف العراق المناخية من خالل (.]21[ )Pi=Po / SEER وباالعتماد على الية احتساب صرف الطاقة اعاله وبافتراض عدد ساعات التشغيل اليومية تحت ظرف معين و اعتماد التكلفة الحكومية للمنازل ووحدات السكن او التكلفة التجارية المعتمدة في المجمعات السكنية االستثمارية يمكن استنتاج معادلة حساب الكلفة و كاالتي : )(8 KW Price⁄ ∗ )day = 1.35 ton ∗ (cooling capacity IN ID ( or ) Price ∗ 24 hr ∗ 30day KW.hr T من خالل قوانين الجباية لصرف الطاقة الكهربائية و التي تحدد التعرفة 𝐷𝐼 ]22[)80و الجانب التجاري المحلي يحدد العراقية الحكومية بـ ( شكل .3.أ .نموذج لوحدة سكنية ذات سقف مظلل باستخدام قرميد احمر 𝑟𝐾𝑊.ℎ 𝐷𝐼 ]22[)200وبتطبيق المعادلة ( )8تكون الكلفة التجارية حوالي ( 𝑟𝐾𝑊.ℎ كلفة الطاقة الكهربائية الالزمة لتشغيل جهاز واحد بسعة طن تبريد هي ( 𝐷𝐼 𝐷𝐼 194400للتعرفة 77760 80للتعرفة المدعومة حكوميا و 𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ 𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ التجارية). -3النتائج و المناقشة 1-3تاثير توجه البناية على االحمال الحرارية للبناية الحمل الحراري النافذ الى البناية عن طريق الجدران الخارجية موضح في الشكل رقم ( )4والذي يتأثر بحسب طبيعة الخارطة المعمارية للبناية شكل رقم ( )13وكذلك اتجاه البناية نسبة لالتجاهات الثمانية المذكورة آنفا , فيالحظ من الشكل ان اكبر حمل حراري للجدران يكون باالتجاهات الثالثة )(S, SE ,SWحيث بلغ اعلى قيمة باالتجاه (( )) SWوهي ( 3.408 )KWبينما االتجاهات ( ) N , Wاقل معدل حمل حراري للجدران حيث بلغ عند االتجاه ( , (2.988KW) (Wويمكن التعبير عن تاثير االتجاه على الحمل الحراري للجدران حيث انخفض الحمل الحراري بنسبة (( ))12.32 %عند توجيه البناية الى االتجاه , Wأما تأثير هذا التوجه على الحمل الحراري النافذ عبر الزجاج للبناية فسجلت النتائج حمل حراري عالي لالتجاهات ( )S, SE ,SWوبلغ اعلى حمل حراري عبر الزجاج شكل .ب .نموذج وحدة سكنية ذات سقف مكشوف ومعرض الشعة الشمس 16 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. يوفر في الصرف المالي مقدارا قدره ( )10878 ID/Dayوبنسبة ( )35.7%وهو ما يوضحه الشكل رقم ( )10و الذي يقارن التوفير في صرف الطاقة بالدعم الحكومي . باالتجاه (( ))SWهو ) )2.57 KWأما اإلتجاهين ( ) N , Sفسجلت اقل مقدار للحمل الحراري وكان 2.094 (KWو )1.93على التوالي ,مما أثر األتجاه الصحيح للبناية على تقليل الحمل الحراري عبر الزجاج بنسبة ( ))% 24.9عند توجيه البناية الى األتجاه ( . ) N يوضح الشكل رقم ( )11الكلفة النقدية التجارية الالزمة لتشغيل منظومة تكييف كهربائية بسعة مساوية للحمل الحراري لبناية في المجمعات التجارية – االستثمارية غير المدعومة من الحكومة العراقية – او تكون مدعومة بشكل جزئي ,فيكون اتجاه البناية و تظليل السقف اثرا كبيرا على تقليل الصرف في الطاقة الكهربائية حيث تبلغ كلفة التشغيل للمنظومة عند اكبر حمل حرراي عند االتجاه ( )SWهي ( )156649 ID/Dayبينما تنخفض عند االتجاه ( )Nو بوجود التظليل السقفي الى ( )100662 ID/Dayوهو ما يوفر في كلفة التشغيل التجارية بمقدار ( )55987 ID/Dayو بنسبة مقدارها ( )37.7 %و الشكل رقم ( )12الذي يوضح مقارنة التوفير في صرف الطاقة بالكلفة التجارية . ان ارجاع السبب العلمي للكسب الحرارية للجدران والزجاج كون انه التصميم العمراني الشائع للبناية العراقية وهو ان واجهة المنازل تكون بمساحة 30م( ²بواقع 10م واجهة و3م ارتفاع ) والجهتان الجانبيتان للبناية بمساحة 60م20( 2م طول و 3م ارتفاع) مما أدى الى تدوير هذه الجهتين ذاتي المساحة الكبيرة الى اإلتجاهات البعيدة عن اإلشعاع الشمسي قلل من الكسب الحراري للجدران والزجاج .وهذا واضح جدا في االشكال رقم (5و , )6فعند مقارنة األحمال الحرارية الكلية للبناية (حمل الجدران والزجاج والسقف) مع اإل تجاهات الثالثة ،تبين ان الحمل الحراري الكلي للبناية يكون بقيم عالية عند اإلتجاهين ( )SE ,SWحيث سجل اعلى قيمة عند اإلتجاه ( )SWوهي ( ) 11.74KWأما عند األتجاهين ( NW, N ) فكانت اقل األحمال حيث سجل حمل حراري عند اإلتجاه ) (Nوهو ( )10.74KWبنسبة انخفاض مقدارها (( ))%8.5عند توجيه البناية باإلتجاه ).(N فاذا اخذ بنظر االعتبار هذا التوفير اليومي في صرف الطاقة لوحدة سكنية واحدة فسيكون له اثرا كبيرا على مجمع سكني متكامل و خاصة اذا كان مدعوما من الحكومة العراقية فيكون من اولويات التصميم الناجح للمجمعات السكنية هو االخذ بعين االعتبار التوجيه الصحيح للبنايات داخل المجمع و الذي يعتمد بالدرجة االساس على خارطة تصميم الوحدة السكنية و تصميم المجمع بشكل كامل وكذلك التظليل لسقوف االبنية لتوفير اكبر قدر ممكن من صرف الطاقة وحسب ما أشير اليه سابقا . تأثير تظليل السقف للبناية على األحمال الحرارية: 2-3 تظليل سقوف االبنية باستخدام مواد بناء خفيفة الوزن وسهلة التركيب مثل مادة القرميد األحمر والذي يحجب اشعة الشمس عن سقف البناية كان له تأثير كبيرفي التقليل للحمل الحراري عبر السقوف حيث يقل معدل انتقال الطاقة الحرارية لعدم وجود اشعاع شمسي ساقط على سقف البناية ,يالحظ من الشكل رقم ( )7ان معدل الحمل الحراري لسقف البناية يبلغ ( 5.76 ) KWفي حالة السقف المكشوف بينما ينخفض الى ( )2.567 KWعند تظليل السقف وهذا يعني تقليل الحمل الحراري عبر السقف بنسبة ()55% وهذا يشكل عامال ايجابيا لتقليل صرف الطاقة ,ويعود السبب الى انخفاض معدل الحمل الحراري عبر السقف الى ان في حالة التظليل ينعدم تقريبا تأثير االشعاع الشمسي الساقط على السقف و يبقى الكسب الحراري عبر السقف نتيجة فارق درجات الحرارة بين الظروف الداخلية و الخارجية للبناية. -4االستنتاجات و التوصيات تم دراسة تأثير االتجاهات للبناية و للحالتين بتظليل و بدون تظليل سقف البناية لوحدة سكنية مصممة بخارطة بناء حسب التصاميم العراقية وكان ملخص نتائج الدراسة كاالتي-: -1ينخفض معدل الحمل الحراري عبر الجدران الخارجية بنسبة ( )12.32 %عند توجيه البناية باالتجاه ( )Wمقارنة مع االتجاه (.)SW -2ينخفض معدل الحمل الحراري عبر الزجاج بنسبة ()24.9% عند توجيه البناية باالتجاه ( )Nمقارنة مع االتجاه (.)SW -3ينخفض معدل الحمل الحراري الكلي للبناية نتيجة للتوجيه و تظليل السقف بنسبة ( )8.5%عند توجيه البناية باالتجاه ()N مقارنة مع االتجاهات االخرى. -4ينخفض الحمل الحراري النافذ عبر السقف بنسبة ( )55%عند تظليله وحجب اشعة الشمس عنه كما في التصاميم الحديثة . -5مقدار التوفير في الكلفة النقدية الالزمة لتشغيل منظومة التبريد للبناية بالدعم الحكومي للبناية الواحدة ()108787 ID/Day و مقداره بالكلفة التجارية غير المدعومة هو ( 55987 ) ID/Dayعند االخذ بنظر االعتبار االتجاه الصحيح و تظليل السقف. التوصيات المهمة للباحثين في هذا المجال هي دراسة امكانية تصميم خارطة وحدات سكنية مترابطة مع التصميم الخارجي للمجمع السكني ,و دراسة االحمال الحرا رية للقواطع المتكونة من وحدات سكنية متعددة و اخذها كوحدة سكنية متكاملة بحيث تصمم منظومة تكييف واحدة لعدة وحدات سكنية و اجراء حسابات االحمال الحرارية عليها لتكون اكثر دقة وواقعية . تأثير اتجاه البناية وتظليل السقف على االحمال 3-3 الحرارية الكلية وكلفة صرف الطاقة : يوضح الشكل رقم ( )8مقارنة االحمال الحرارية الكلية للبناية مع االتجاهات الثمانية و للحالتين السقف المكشوف و السقف المظلل ,و يمكن مالحظة تأثير تظليل السقف على الحمل الحراري عبر السقف ان افضل اتجاه للبناية (اشهر التصاميم حسب التخطيط العمراني العراقي) وهو االتجاه ( )Nفان معدل الحمل الحراري الكلي يبلغ ( )7.546 KWبالمقارنة مع اسوء اتجاه للبناية و بسقف مكشوف وهو االتجاه ( )SWحيث يبلغ الحمل الحراري فيه ( )11.742 KWو بأخذ العاملين معا – توجه البناية و التظليل السقفي – يكون التقليل الحراري بنسبة ( )%35.73وهذا ما يتم مالحظته ايضا في الكلف النقدية الالزمة للطاقة الكهربائية لتشغيل اجهزة التكييف حيث يوضح الشكل رقم ( )9الكلفة النقدية اليومية بالدعم الحكومي لتشغيل منظومة تبريد كهربائية بسعة تصميم مكافئة للحمل الحراري الكلي للبناية ومع مالحظة تاثير العاملين االساسيين وهما االتجاه و تظليل السقف على الحمل الحراري و الكلفة النقدية الالزمة ,فكانت اكبر كلفة نقدية للحمل الحراري عند االتجاه ( )SWهي ( )30437ID/Dayبينما بلغت ( )19559 ID/Dayعند افضل اتجاه وهو ( )Nوهذا االنخفاض في الكلفة جدول .1. درجات الحرارة العضمى و الصغرى في المدن الرئيسية في العراق صيفا][19 المدينة درجة الحرارة العظمى في حزيران درجة الحرارة الصغرى في حزيران درجة الحرارة العظمى في تموز درجة الحرارة الصغرى في تموز درجة الحرارة العظمى في آب درجة الحرارة الصغرى في آب الموصل 39C/103F 19C/66F 43C/109F 22C/72F 43C/109F 21C/70F بغداد 41C/106F 23C/74F 43C/110F 26C/78F 43C/110F 24C/76F البصرة 39C/103F 27C/80F 41C/105F 28C/82F 41C/105F 26C/79F 17 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. جدول 2. .مدى درجات الحرارة الداخلية لظروف الراحة عند رطوبة نسبية ( )RH=50%و معدل سرعة الهواء (]20[ )0.15 m/s Top range for90% acceptance Top,opt lcl Clothing 20 to 23.5 C 22C 0.9 clo Heavy slacks, long sleeve shirt and sweater 23 to 26C 24.5C 0.5 clo Light slacks and short sleeve shirt 26 to 29 C 27C 0.05 clo )Minimal (shorts Season Winter Summer شكل .7.يبين تأثير التظليل لسقف البناية على الحمل الحراري عبر السقف. شكل .4.يبين تأثير توجه البناية على الحمل الحراري عبر جدران البناية. شكل .8.مقارنة االحمال الحرارية الكلية للبناية مع االتجاهات الثمانية و تاثير تظليل السقف عليها. شكل .5.يبين تأثير توجه البناية على الحمل الحراري عبر الزجاج. شكل .6.يبين مقارنة االحمال الحرارية الكلية لبناية مكشوفة السقف مع االتجاهات الثمانية. شكل .9.مقارنة الكلفة النقدية بدعم حكومي للبناية بوجود وعدم وجود تظليل سقفي مع االتجاهات الثمانية 18 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. شكل .10.النسبة المئوية لتوفير الطاقة ألفضل اتجاه للبناية المظللة السقف مع اسوء اتجاه لبناية مكشوفة السقف للكلفة المدعومة حكوميا شكل.12 .النسبة المئوية لتوفير الطاقة ألفضل اتجاه للبناية المظللة السقف مع اسوء اتجاه لبناية مكشوفة السقف للكلفة التجارية شكل .13.خارطة بناء لوحدة سكنية شكل .11.مقارنة الكلفة النقدية التجارية للبناية بوجود وعدم وجود تظليل سقفي مع االتجاهات الثمانية جدول .3. االحمال الحرارية للجدران و السقوف و الزجاج و الحمل الحراري الكلي الحمل الكلي للبناية الحمل الكلي للبناية مع تظليل السقف اتجاه البناية حمل الجدران التبريد عبر حمل التبريد السقوف المكشوفة عبر حمل التبريد السقوف المظللة kW kW Kw kW kW kW N 3.049 5.76498 2.567 1.93 10.74398 7.546 S 3.378 5.76498 2.567 2.094 11.23698 8.039 E 3.06 5.76498 2.567 2.425 11.24998 8.052 W 2.988 5.76498 2.567 2.378 11.13098 7.933 NE 3.121 5.76498 2.567 2.203 11.08898 7.891 SE 3.407 5.76498 2.567 2.314 11.48598 8.288 SW 3.408 5.76498 2.567 2.57 11.74298 8.545 NW 3.149 5.76498 2.567 2.123 11.03698 7.839 19 عبر حمل الزجاج التبريد عبر Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. جدول .4. الحمل الحراري الكلي للبناية و الكلفة التشغيلية له بالدعم الحكومي و التجاري اتجاه البناية نوع الدعم حمل التبريد الكلي للبناية المكشوفة السقف حمل التبريد الكلي للبناية المظللة السقف كلفة الطن التبريدي الواحد خالل شهر kW kW ID/Month 10.74398 7.546 11.23698 8.039 11.24998 8.052 11.13098 7.933 11.08898 7.891 11.48598 8.288 11.74298 8.545 11.03698 7.893 حكومي N 77760 تجاري حكومي S تجاري حكومي E تجاري حكومي W تجاري حكومي NE تجاري حكومي SE تجاري حكومي SW تجاري حكومي NW تجاري كلفة حمل البناية الواحدة مكشوفة السقف كلفة حمل البناية الواحدة مظللة السقف لليوم واحد لليوم واحد ID/Day ID/Day 27848.39616 19559.232 400194 143322.5443 100662.1308 77760 29126.25216 20837.088 400194 149899.0658 107238.6522 77760 29159.94816 20870.784 400194 150072.4832 107412.0696 77760 28851.50016 20562.336 400194 148485.047 105824.6334 77760 28742.63616 20453.472 400194 147924.7754 105264.3618 77760 29771.66016 21482.496 400194 153220.676 110560.2624 77760 30437.80416 22148.64 400194 156649.0046 113988.591 77760 28607.85216 20318.688 400194 104570.6922 147231.1058 جدول رقم ()5-1 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()N ,S االتجاه العام للبناية المساحة )(m2 شكل رقم ()14 اسم الغرفة الجدران غرفة النوم غرفة المعيشة السقف غرفة الضيوف S غرفة النوم السمك m الجدران LM جدول رقم 3/4-4 الجدران طابوق 0.33 0.72 N سمنت 0.03 0.81 0.5 0.03 0.33 0.72 0.72 E 0.81 0 S 1.6 N 0.5 E 0 S 1.6 N S W 4.5 12 15 20 E S W السقف جص طابوق 12 3 8 32 سمنت 0.03 N 10.6 E 13.5 جص طابوق سمنت جص طابوق 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 N 0.03 0.81 0.5 0.72 0.72 S 0.5 N المطبخ K W/m.c جدول رقم()1 السقف 21 N S W السقف 9.5 4.5 20 29 سمنت S N E السقف جص طابوق 0.03 0.33 4.5 12 15 20 سمنت 0.03 0.81 جص 0.03 0.72 20 CLTD C جدول رقم 2و 3 S 1.6 N 1.6 السقف W السقف الجدران N S W 0 0.5 6 9 6 39 W السقف E S W السقف 0 0.5 18 9 6 39 السقف 0.5 N 6 E 18 السقف 39 W السقف N S W السقف 0 0.5 6 9 6 39 E السقف S N E السقف 0 0.5 9 6 18 39 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. W N E السقف طابوق 0.33 0.72 W غرفة المعيشة 12 3 8 32 سمنت 0.03 0.81 0 N 1.6 المطبخ S 10.6 W 13.6 جص طابوق سمنت جص طابوق 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 S 0.5 W 0 S سمنت 0.03 0.81 0.5 N 1.6 جص 0.03 0.72 غرفة الضيوف السقف 21 S N E السقف 9.5 4.5 20 29 E السقف W N E السقف 0 0.5 6 6 18 39 السقف 0.5 S 9 W 6 السقف 39 E السقف S N E السقف 0 0.5 9 6 18 39 جدول رقم ()5-2 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()N ,S االتجاه العام للبناية اسم الغرفة غرفة النوم السقف 47.1 1.533 1.2 N 104.1 W 14.6 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 E 489.3 S 73.584 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 N 245.3 E 550.5 E 26.6 المطبخ N 15.1 E 26.6 غرفة المعيشة N S CLTDC C معادلة رقم 4 الجدران W S N 14.6 16 15.1 U )(Watt/m2.C معادلة رقم 2 السقف الجدار S 16 Q Watt معادلة رقم 1 الجدران W S 335.727 294.336 1130.4 W 179.054 السقف 1808.6 السقف السقف 1186.9 غرفة الضيو ف N 15.1 S 16 W 14.6 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 N 219.9 S 110.376 W 447.636 السقف 1639.0 غرفة النوم S 16 N 15.1 E 26.6 السقف 47.1 الجدار 1.53 السقف 1.2 S 110.3 N 277.77 E 611.66 السقف 1130.4 غرفة المعيشة W 14.6 N 15.1 E 26.6 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 W 268.6 N 69.444 E 326.22 السقف 1808.6 S W السقف الجدار السقف المطبخ 16 14.6 47.1 1.533 1.2 S 257.5 44 W السقف 304.392 1186.9 غرفة الضيو ف S N E السقف الجدار السقف S N E السقف 16 15.1 26.6 47.1 1.533 1.2 233.0 16 104.17 815.556 1639.0 8 جدول رقم ()6-1 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()E ,W االتجاه العام للبناية اسم الغرفة غرفة النوم S 12 W 3 المطبخ E 10.6 S 13.5 غرفة المعيشة E W المساحة )(m2 شكل رقم ()14 السقف الجدران N W E 20 15 12 4.5 N 8 السقف 32 السقف 21 غرفة الضيوف E 9.5 W 4.5 N 20 السقف 29 غرفة النوم W 4.5 E 12 S 15 السقف 20 غرفة المعيشة N E S السقف K W/m.c جدول ()1 السمك m الجدران طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 21 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 السقف CLTD C جدول رقم 2و 3 السقف الجدران N W E 39 6 6 18 السقف 39 LM جدول رقم 4 E 0 الجدران W 0 N -1.6 0.5 S 0.5 W 0 N -1.6 E 0 S 0.5 السقف 0.5 S 9 W 6 السقف 0.5 E 18 S 9 N 6 السقف 39 E 0 W 0 N -1.6 السقف 0.5 E 18 W 6 N 6 السقف 39 W 0 E 0 S 0.5 السقف 0.5 W 6 E 18 S 9 السقف 39 N E S السقف N E S السقف Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. 0.5 0.5 0 -1.6 0.81 سمنت 0.03 32 8 3 12 0.72 جص 0.03 السقف W N W 0.72 السقف طابوق 0.33 N W 6 0.5 -1.6 0 0.81 سمنت 0.03 21 13.6 10.6 0.72 جص 0.03 السقف W S E W 0.72 Sالسقف طابوق 0.33 E W E S السقف 6 18 9 39 6 المطبخ غرفة الضيوف 4.5 9.5 29 20 سمنت 0.03 0.81 جص 0.03 0.72 0 0 0.5 0.5 18 39 9 السقف 39 N 6 جدول رقم ()6-2 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()E ,W االتجاه العام للبناية اسم الغرفة غرفة النوم CLTDC C معادلة رقم 4 الجدران N W E 15.1 14.6 26.6 السقف U )(Watt/m2.C معادلة رقم 2 الجدار السقف 47.1 1.533 1.2 E 183.5 N 15.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 S 294.3 W 67.14 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 E 432.2 S 331.12 S 16 W 14.6 المطبخ E 26.6 S 16 غرفة المعيشة E Q Watt معادلة رقم 1 الجدران N W 347.2 268.5 1130.4 N 185.18 السقف 1808.6 السقف السقف 1186.9 غرفة الضيوف E 26.6 W 14.6 N 15.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 E 387.3 W 100.7 N 462.9 السقف 1639.0 غرفة النوم W 14.6 E 26.6 S 16 السقف 47.1 الجدار 1.53 السقف 1.2 W 100.7 E 489.3 S 363.9 السقف 1130.4 غرفة المعيشة N 15.1 E 26.6 S 16 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 N 277.7 E 122.33 S 196.22 السقف 1808.6 W 14.6 N 15.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 W 237.24 N 314.816 W المطبخ غرفة الضيوف السقف 1186.9 W E S السقف الجدار السقف W E S السقف 14.6 26.6 16 47.1 1.533 1.2 212.62 183.5 490.56 1639.08 جدول رقم ()7-1 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()SE ,SW االتجاه العام للبناية المساحة )(m2 شكل رقم ()14 اسم الغرفة السقف الجدران غرفة النوم SE 4.5 NW 12 NE 15 20 غرفة المعيشة SW 12 NW 3 NE 8 السقف 32 المطبخ SE 10.6 SW 13.5 غرفة الضيوف SE غرفة النوم SW السقف 21 السمك m الجدران طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق سمنت جص طابوق 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 0.03 0.03 0.33 SE 9.5 NW 4.5 NE 20 السقف 29 SW NE SE السقف 4.5 12 15 20 سمنت NW NE SE السقف جص طابوق غرفة المعيشة 12 3 المطبخ SW NW 8 K W/m.c جدول رقم()1 CLTD C جدول رقم 2و 3 LM جدول رقم 4 السقف الجدران السقف الجدران SE -0.5 NW 0.5 NE 0.5 0.5 SE 16 NW 6 NE 13 39 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 0.81 0.72 0.72 SW -0.5 NW 0.5 NE 0.5 السقف 0.5 SW 7 NW 6 NE 13 السقف 39 SE -0.5 SW -0.5 السقف 0.5 SE 16 SW 7 SE -0.5 NW 0.5 NE 0.5 السقف 0.5 SE 16 NW 6 NE 13 السقف 39 SW NE 0.03 0.81 -0.5 0.5 SE 0.5 السقف SW NE SE السقف 0.5 7 13 16 39 0.03 0.33 0.72 0.72 NW NE SE 0.5 السقف NW NE SE السقف 32 سمنت 0.03 0.81 0.5 0.5 السقف جص طابوق 0.03 0.33 0.72 0.72 SW NW 22 0.5 6 13 السقف SW NW السقف 39 16 39 السقف Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. 0.5 0.5 -0.5 0.81 سمنت 0.03 21 13.6 10.6 0.72 جص 0.03 SE NE SWالسقف SW 0.72 SE NEالسقف طابوق 0.33 SW 7 0.5 0.5 -0.5 0.81 سمنت 0.03 29 20 4.5 9.5 0.5 0.72 جص 0.03 7 غرفة الضيوف 39 6 NE SE السقف 13 16 39 جدول رقم ()7-2 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()SE ,SW غرفة النوم SE 24.1 CLTDC C معادلة رقم 4 الجدران NE NW 22.1 15.1 47.1 غرفة المعيشة SW 15.1 NW 15.1 NE 22.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 المطبخ SE 24.1 SW 15.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 االتجاه العام للبناية اسم الغرفة SE Q Watt معادلة رقم 1 الجدران NE NW 508.1 277.7 السقف U )(Watt/m2.C معادلة رقم 2 الجدار السقف 1.533 1.2 SE 166.2 1130.4 NE 271.03 السقف 1808.6 السقف 1.2 SW 277.7 NW 69.44 SE 391.62 SW 312.502 السقف السقف 1186.9 غرفة الضيوف SE 24.1 NW 15.1 NE 22.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 SE 350.98 NW 104.17 NE 677.89 السقف 1639.0 غرفة النوم SW 15.1 NE 22.1 SE 24.1 السقف 47.1 الجدار 1.53 السقف 1.2 SW 104.17 NE 406.55 SE 554.18 السقف 1130.4 غرفة المعيشة NW 15.1 NE 22.1 SE 24.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 NW 277.7 NE 101.64 SE 295.56 السقف 1808.6 المطبخ SW 15.1 NW 15.1 السقف 47.1 الجدار 1.533 السقف 1.2 SW 245.4 NW 312.5 SW غرفة الضيوف السقف 1186.9 SW NE SE السقف الجدار السقف SW NE SE السقف 15.1 22.1 24.1 47.1 1.533 1.2 219.9 152.46 738.9 1639.08 جدول رقم ()8-1 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()SE ,SW المساحة K السمك االتجاه LM )(m2 العام W/m.c اسم الغرفة جدول رقم 4 m جدول رقم ()1 شكل رقم ()14 الجدران للبناية الجدران غرفة النوم NE غرفة المعيشة المطبخ السقف NE SW NW 4.5 12 15 20 السقف الجدران طابوق 0.33 0.72 NE SW NW سمنت 0.03 0.81 0.5 -0.5 0.5 جص 0.03 0.72 0.5 الجدران NE SW NW 13 7 6 SE SW NW السقف طابوق 0.33 0.72 SE SW NW السقف SE SW NW 12 3 8 32 سمنت 0.03 0.81 -0.5 -0.5 0.5 0.5 16 7 6 جص 0.03 0.72 NE SE السقف طابوق 0.33 0.72 NE SE السقف NE SE 10.6 13.5 21 سمنت 0.03 0.81 0.5 -0.5 0.5 13 16 جص 0.03 0.72 23 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. NW SWالسقف NE NW SWالسقف طابوق 0.72 0.33 NE غرفة الضيوف غرفة النوم غرفة المعيشة 9.5 4.5 20 29 سمنت 0.03 0.81 جص 0.03 0.72 0.5 -0.5 0.5 0.5 NE SW NW 13 7 6 NW SE SW السقف طابوق 0.33 0.72 NW SE SW السقف NW SE SW 4.5 12 15 20 سمنت 0.03 0.81 0.5 -0.5 -0.5 0.5 6 16 7 جص 0.03 0.72 NE SE SW السقف طابوق 0.33 0.72 NE SE SW السقف NE SE SW 12 3 8 32 سمنت 0.03 0.81 0.5 -0.5 -0.5 0.5 13 16 7 جص 0.03 0.72 NW المطبخ غرفة الضيوف NW NE السقف طابوق 0.33 0.72 NW NE السقف NW NE 10.6 13.6 21 سمنت 0.03 0.81 0.5 0.5 0.5 6 13 جص 0.03 0.72 NW SE SW السقف طابوق 0.33 0.72 NW SE SW السقف NW SE SW 9.5 4.5 20 29 سمنت 0.03 0.81 0.5 -0.5 -0.5 0.5 6 16 7 جص 0.03 0.72 جدول رقم ()8-2 المساحات و االحمال الحرارية من للجدران و السقوف لالتجاهين ()SE ,SW CLTDC U Q C )(Watt/m2.C Watt معادلة رقم 4 معادلة رقم 2 معادلة رقم1 االتجاه العام اسم الغرفة للبناية الجدران غرفة النوم غرفة المعيشة السقف الجدار السقف الجدران NE SW NW 22.1 15.1 15.1 47.1 SE SW NW السقف الجدار 24.1 15.1 15.1 47.1 1.533 1.2 NE SE السقف الجدار السقف NE 22.1 24.1 47.1 1.533 1.2 359.1 498.7 السقف NE SW NW 1.533 1.2 152.4 277.7 347.2 1130.4 السقف SE SW NW السقف 343.3 69.44 185.19 1808.6 SE السقف 1186.9 NE المطبخ غرفة الضيوف NW غرفة النوم NE SW NW السقف الجدار السقف NE SW NW السقف 22.1 15.1 15.1 47.1 1.533 1.2 321.8 104.1 462.9 1639.0 NW SE SW السقف الجدار السقف NW SE SW السقف 15.1 24.1 15.1 47.1 1.53 1.2 104.1 443.3 347.22 1130.4 24 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. SW SE NE SWالسقف الجدار السقف SE NE السقف 185.19 1808.6 غرفة المعيشة المطبخ غرفة الضيوف 15.1 47.1 1.533 1.2 406.55 110.83 22.1 24.1 الجدار السقف NW NE السقف NW NE السقف 1.2 245.4 457.4 1186.9 15.1 22.1 47.1 1.533 NW SE SW السقف الجدار السقف NW SE SW السقف 15.1 24.1 15.1 47.1 1.533 1.2 219.9 166.25 462.97 1639.08 جدول رقم ()9-1 المساحات و االحمال الحرارية من الزجاج لالتجاهات ()SE ,SW ,NW,NE االتجاه العام اسم الغرفة للبناية المساحة U CLTD CLTDc )(m2 )(Watt/m2°C )(°C )(°C جدول رقم 7 معادلة رقم 7 معادلة رقم5 7 15.6 146.25 شكل رقم ()14 Qs:Watt SE غرفة النوم 6.25 1.5 NE غرفة المعيشة 7 6.25 15.6 195 2 SE SE المطبخ 7 6.25 15.6 165.75 1.7 SE NW 2 1.5 غرفة الضيوف 7 6.25 15.6 341.25 SW غرفة النوم 7 6.25 15.6 146.25 1.5 SE غرفة المعيشة 7 6.25 15.6 195 2 SW SW المطبخ 7 6.25 15.6 165.75 1.7 SW NE 2 1.5 غرفة الضيوف 7 6.25 15.6 341.25 NW غرفة النوم 7 6.25 15.6 146.25 1.5 SW NW غرفة المعيشة 7 6.25 15.6 195 2 NW المطبخ 7 6.25 1.7 25 15.6 165.75 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. SE NW 341.25 15.6 7 6.25 غرفة الضيوف 1.5 2 NE غرفة النوم 6.25 15.6 7 146.25 1.5 NW غرفة المعيشة 6.25 15.6 7 195 2 NE NE المطبخ 6.25 15.6 7 165.75 1.7 NE SW 2 1.5 غرفة الضيوف 6.25 15.6 7 341.25 جدول رقم ()9-2 المساحات و االحمال الحرارية من الزجاج لالتجاهات ()SE ,SW ,NW,NE االتجاه SC SHG Qr CLF )Qtotal(Qr+Qc العام اسم الغرفة )(Watt/m2 )(Watt )(Watt جدول رقم6 للبناية غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 جدول رقم 5 جدول رقم 8 معادلة رقم 6 SE SE SE 473 0.4 283.8 NE NE NE 527 0.3 316.2 SE SE SE 473 0.4 321.64 430.05 511.2 SE المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 487.39 SE NW SE NW SE NW 473 527 0.4 0.21 378.4 166.005 885.655 SW SW SW 473 0.44 312.18 SE SE SE 473 0.4 378.4 SW SW SW 473 0.44 353.804 458.43 573.4 SW المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 المطبخ 1 NW 519.554 SW NE SW NE SW NE 473 527 0.44 0.3 416.24 237.15 994.64 NW NW NW 527 0.21 166.005 SW SW SW 312.255 611.24 473 0.44 416.24 NW NW NW 26 353.889 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. 188.139 0.21 527 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 NW SE NW SE NW SE 527 473 0.21 0.4 221.34 183.8 846.39 NE NE NE 527 0.3 237.15 NW NW NW 527 0.21 221.34 NE NE NE 527 0.3 268.77 383.4 416.34 NE المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 434.52 NE SW NE SW NE SW 527 473 0.3 0.44 316.2 312.18 969.63 جدول رقم ()10-1 المساحات و االحمال الحرارية من الزجاج لالتجاهات ()N ,S ,E,W االتجاه CLTD U CLTDc Qs:Watt المساحة العام اسم الغرفة )(Watt/m2°C )(°C )(°C )(m2 للبناية جدول رقم 7 معادلة رقم 7 معادلة رقم5 7 15.6 146.25 N غرفة النوم 6.25 1.5 W غرفة المعيشة 7 6.25 15.6 195 2 N N المطبخ 7 6.25 15.6 165.75 1.7 N S 2 1.5 غرفة الضيوف 7 6.25 15.6 341.25 S غرفة النوم 7 6.25 15.6 146.25 1.5 E غرفة المعيشة 7 6.25 15.6 195 2 S S المطبخ 7 6.25 15.6 165.75 1.7 S N 2 1.5 غرفة الضيوف 7 6.25 15.6 341.25 E غرفة النوم 7 6.25 15.6 146.25 1.5 E N غرفة المعيشة 7 6.25 2 27 15.6 195 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. E 165.75 15.6 7 6.25 المطبخ 1.7 E W 2 1.5 غرفة الضيوف 6.25 15.6 7 341.25 W غرفة النوم 6.25 15.6 7 146.25 1.5 S غرفة المعيشة 6.25 15.6 7 195 2 W W المطبخ 6.25 15.6 7 165.75 1.7 W E 2 1.5 غرفة الضيوف 6.25 15.6 7 341.25 جدول رقم ()10-2 المساحات و االحمال الحرارية من الزجاج لالتجاهات ()N ,S ,E,W االتجاه SC SHG Qr CLF )Qtotal(Qr+Qc العام اسم الغرفة )(Watt/m2 )(Watt )(Watt جدول رقم6 للبناية غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 جدول رقم 5 جدول رقم 8 معادلة رقم ()6 N N N 126 0.75 141.75 W W W 678 0.29 393.24 N N N 126 0.75 160.65 288 588.24 N المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 غرفة المعيشة 1 326.4 N S N S N S 126 227 0.75 0.58 189 197.49 727.74 S S S 227 0.58 197.49 E E E 678 0.31 420.36 S S S 227 0.58 223.822 343.74 615.36 S المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 E غرفة المعيشة 1 389.572 S N S N S N 227 126 0.58 0.75 263.32 141.75 746.32 E E E 678 0.31 315.27 N N N 461.52 28 384 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. 189 0.75 126 E E E 357.306 0.31 678 523.056 W E W E W E 294.93 420.36 0.29 0.31 678 678 1056.54 W W W 294.93 0.29 678 S S S 263.32 0.58 227 W W W 334.254 0.29 678 441.18 458.32 1 المطبخ 1 غرفة الضيوف 1 غرفة النوم 1 غرفة المعيشة W 429.07 E W E W E W 315.27 393.24 0.31 0.29 278 678 1049.76 REFERENCES 1 المطبخ 1 غرفة الضيوف [9] Haase M. and Amato A. An Invistigation of the Potentioal for Natural Ventilation and Building Orientation to achieve thermal comfort in warm and humid climates. Solar Energy 2009; 83: 389–399. [1] Montreal Protocol, MP Handbook/Section_1.1_The The full terms re available from https :// ozone.unep.org /Publications . [10] Capeluto G. I. Energy performance of the selfshading building envelope. Energy and Buildings 2003; 35 : 327–336. [2] ASHRAE Handbook, Fundamentals Volume, American Society of Heating ,Refrigerating and AirConditioning Engineers, Ins.1997; Atlanta GA. [11] Yongxin L., Baoming L., Chaoyuan W.,Yanpeng S.Effect of Shading and Roof Sprinkling in Venlo- Type Greenhouse in Summer. Transactions of the SCAE 2002; 5: 127-130 [3] Arlan B. Strategy Guideline: Accurate Heating and Cooling Load Calculations ,Building Technology Program , Energy Efficiency &Renewable Energy2011; BACOS, Inc. الجهاز المركزي للقياس, ]مدونة التبريد " وزارة األعمار واألسكان12[ 2013 "والسيطرة النوعية [4] Abbas EF, Azat SA. The impact of width of the air gap channel on the mass flow rate, Rayleigh number, and efficiency of passive solar heating system. Tikrit Journal of Engineering Sciences 2018; 25 (3): 47-52. خالد احمد الجودي " مبادئ هندسة تكييف الهواء و التثليج" كلية.] د13[ 1991 الهندسة – جامعة البصرة – الطبعة الثانية [5] Suad H. D., Kamal J. T. and Ashraf N. H. "Simulation the Effect of Shape and Orientation on Energy Performance for Residential Building in Kirkuk” International journal of environmental science 2016; 1:76-83. [14] Waes MM. Optimum Building Wall Thickness under Actual Weather conditions for Kirkuk City. Tikrit Journal of Engineering Sciences 2018; 25 (4): 10-14. [15]ASHRAE, , ASHRAE Fundamentals, Chapter 28,ASHRAE Inc., Atlanta, GA, 1999. [6] Philip M. and Fung A. S. , “ The Effect of Building aspect ratio on energy efficiency: A case Study for Multiunit residential Buildings in Canada Buildings” Open Access Journal, Buildings2014; 4:.336-354. [16] Wang, S.K. and Lavan, Z.“Air-Conditioning and Refrigeration” Mechanical Engineering Handbook Ed.Frank Kreith Boca Raton: CRC Press LLC,1999. [7] Joudi Kh. A. and Farhan A A. "A dynamic model and an experimental study for the internal air and soil temperatures in an innovative greenhouse". Energy Conversion and Management2015; 91: 76–82. [17] Shafika S. A. Malek.A. M, Namiq S. A., Ozgur K., Keem S. Y. Extreme Learning Machines: A new approach for prediction of reference evapotranspiration. Journal of Hydrology 2015; 527 : 184–195. [8] Koranteng.C and Abaitey E. ,” Simulation based analysis on the Effect of Orientation on Energy Performance of Residential Buildings in Ghana," Journal of Science and Technology (Ghana)2009; vol.29. [18] https://www.meteoblue.com كاظم عبد الوهاب, علي عبد الزهرة الوائلي, [ كتاب مناخ العراق19] .2017 لسنة244, دار الكتاب و التوثيق في بغداد,االسدي 29 Mahmood H. Khaleel / Tikrit Journal of Engineering Sciences (2020) 27(3): 13-30. [20] https://nptel.ac.in/courses/Webcourse-contents [21] Andrew D. Althouse, Carl H. T, Bracciano A.F, Bracciano D.C, and Bracciano G.M. “Modren Refrigeration and Air-Conditioning” 20th Editions Textbook .the Goodheart – Willcox Company ,Inc,2017. [22] https://www.moelc.gov.iq/index. فهرست للرموز A المساحة العمودية على الطاقة المنتقلة m2 CLF معامل حمل التبريد للزجاج CLTDفارق درجات الحرارة لحمل التبريد ()C° Dr معدل التغيير اليومي لدرجة الحرارة الخارجية C° K الموصلية الحرارية للمواد الصلبة )))W/(m.°C LM تصحيح خط العرض والطول للمدينة q معدل الحرارة ()Watt R_th المقاومة الحرارية ()C⁄watt° SC معامل التظليل للزجاج SHG الكسب الحراري الشمسي خالل الزجاج ))Watt/m2.°C S,E,N and W T درجة الحرارة C° U معامل الحرارة اإلجمالي ))Watt/m2.°C X سمك طبقة الجدار m الرموز الجانبية 30 اإلتجاهات االربعة الرئيسية m معدل القيمة o الخارجي i الداخلي r الغرفة