تقييم أثر زوايا دوران الفجوات الهوائية في الطوب الاسمنتي المفرغ على أدائه الحراري

الملخص

إن التزايد المضطرد في عدد سكان العالم، رافقه زيادة في الطلب على الطاقة بأنواعها، لاسيما الطاقة الحرارية اللازمة لأغراض التدفئة والتكييف في المباني السكنية، فكان لابد من البحث عن حلول لتقليل من الطاقة المهدورة، يتمثل أحد محاور البحث في تحسين مواصفات جدران المباني السكنية، وأهم مكونات جدران المباني المطلوب تحسينها هو الطوب الاسمنتي المفرغ (البلوك المفرغ) المستخدم في بناء جدران المباني السكنية، وهو محور هذه الدراسة.

تم في هذا البحث دراسة تأثير زاوية دوران الفجوات الهوائية وتوضعها في الطوب الاسمنتي المفرغ على أدائه الحراري، أجريت هذه الدراسة بطريقة النمذجة العددية باستخدام برنامج ANSYS، حيث تمت دراسة ثلاثة نماذج من الطوب الاسمنتي  يحتوي كل منها على سبع فجوات هوائية ذات شكل بيضوي، أُعطي كل نموذج زاوية دوران محددة لفجواته بالنسبة لطول الطوبة، حيث كانت زاوية دوران النموذج الأول 0º  وللنموذج الثاني 45º  وللنموذج الثالث 90º، تم تصميم النماذج باستخدام برنامج SOLID WORKS ومن ثم تصديرها لبرنامج النمذجة ANSYS، تم البدء بالنمذجة الحرارية بأخذ الشروط الحدية الموافقة لأجواء مدينة حمص السورية في فصلي الصيف والشتاء،  ودراسة ست حالات نمذجية. بينت نتائج النمذجة بأن النموذج الأول يحقق أفضل أداء حراري في كلا الفصلين، حيث تفوق على النموذجين الثاني والثالث من ناحية التدفق الحراري ومعامل التوصيل الحراري المكافئ والمقاومة الحرارية، فكانت المقاومة الحرارية للنموذج الأول أكبر من مقاومة النموذج الثاني والثالث في فصل الصيف بنسبة 21.72% و 37.36% على التوالي، وفي فصل الشتاء بنسبة 17.049% و 34.19% على التوالي، أي أن النموذج ذي الفجوات بزاوية دوران 0º هو النموذج الأفضل حرارياً. وبينت نتائج البحث أن انتقال الحرارة بالحمل له أثر هام على انتقال الحرارة الإجمالي في العينات المدروسة. وبالنتيجة كلما زادت زاوية دوران الفجوات الهوائية كلما قلت المقاومة الحرارية للطوب الاسمنتي المفرغ المستخدم في بناء جدران المباني السكنية، وبالتالي زيادة الفقد الحراري.