1. 덥고 건조한 기후

이 연구는, 뜨겁고 건조한 기후에서 야외 상태를 분석하여 태양 복사열에 의한 높은 온도와 과열에 의한 불편한 문제를 이해 하기 위해 행해졌다. 건조한 기후 지역에서, 낮의 큰 온도 편차는 건조한 공기, 낮은 상대 습도와 강수량 그리고 높은 태양 복사에 의해서 발생된다. : 이 과열은 매우 높은 위험에 이르게 한다. 중동 지역 5개 도시의 야외 공기 온도 분석(Basra in Iraq, Kuwait city in Kuwait, Dubai in UAE, Doha in Qatar, and Riyadh in Saudi Arabia)은 특히 서머타임 기간에 평균 약 32-40°C의 매우 높은 온도를 보여준다. 또한 평군 저온과 평균 고온의 온도의 차이는 상대적으로 고온과 관련되어 있으며 이것의 차이는 10-23°C의 범위에 있는 것을 그림 1을 통해 알 수 있다. 위에서 언급한 5개 도시의 야외 태양 복사열의 분석은 월 평균 태양 복사열을 수직과 수평의 형태로 보여준다. 이러한 건조한 기후에 의한 높은 온도와 건조한 환경으로 인한 불편을 피하기 위해 설계 단계에서 특별한 고려와 주의가 요구된다.

2. 결과 및 토론

결과는 건조하고 뜨거운 기후에서 오피스 건물의 초기 설계 단계에서 건물 성능 시뮬레이션의 통합에 대한 지침을 찾은 목적의 계속되는 연구의 첫 번째 결과를 나타낸다. Envelope 디자인과 시뮬레이션 성능의 통합은 초기 설계 단계에서 객관적인 판단을 하고 적절한 기술과 디자인의 대안을 선택하는 건축가에게 도움이 된다. 본 논문은 시뮬레이션 결과를 통해 건물의 성능에 미치는 영향을 제시 하였다,.

2.1 Windows wall ratio와 Orientation

큰 창문의 사용은 좋은 일광과 좋은 시야를 제공하지만 열 이득을 감소시키고 에너지 소비를 증가시킨다. 따라서 창문은 건물에 일광, 시야, 환기, 그리고 중간 열 이득과 손실의 중요한 작업을 제공한다. 시뮬레이션은 서로 다른 방향에 의해 다음과 같이 실행되었다. 유약 비율: 30 %, 50 % 70 % 90 %. 고려한 방향은: 남, 북, 동, 서, 북동 30º, 남서 30 º, 북동 60 º, 남서 60º, 북서 30º, 남동 30º, 남서 60º, 남동 60º. 표 (2)는 높거나 중간 낮은 성능의 열적, 시각적, 에너지 효율 측면에서 성과 평가 결과를 보여줍니다. 결과는 전체적인 감소 또는 증가 유약 지역에서 다른 방향에 의한 열 이득을 줄이기 위해 전통적인 접근 방식을 확인했다. 대형 유약 지역은 북쪽의 직접적인 태양 복사열의 직접적인 통과를 제한했다. 그러나 확산광의 항목이 고려되어야 한다. 태양광 스크린 또는 태양광 제어 유약은 큰 창문을 설치한 건물에서 편안한 실내 환경이 만들어 지도록 할 수 있다. 남쪽 벽면은 가파른 각도로 빛을 받는다. 따라서 태양복사의 강도가 작고, 효율적인 그늘이 제공되어 일광에 의한 해로운 영향을 적게 받는다. 여름에는 많은 양의 태양 복사열이 작은 각도로 동쪽과 서쪽에 들어와 태양광 스크린을 이용해 충분한 햇빛을 실내로 진입하게 하는데 어려움이 있다. 따라서 특별한 스크린 기술과 유리, 그리고 창문 옆의 벽의 비율이 고려되어야 한다.

3.2 낮과 밤의 자연 환기

자연 통풍은 가장 중요한 냉각 기법 중 하나이다. 오래된 빌딩 다수에서, 침입 수준은 바깥공기의 상당한 양을 제공하기에 충분하다. 현대의 건축물과 에너지 효율 건물들에서, 디자이너들은 냉각 및 가열 로드를 최소화하기 위해 침입 수준을 줄여왔다. 창문이 열리지 않는 대형 유리 사무 빌딩은 냉각로드를 줄이고 방열을 향상시키는 신선한 공기를 내부로 공급하는데 제한된 가능성을 가지고 있다. 그러나, 노후된 건물 증후군 (Gratia & Herde, 2007)의 연구는 증상의 감소 신드롬과 관련된 환기, 조명 및 온도 더 잘 제어 할 인식을 나타냅니다. 베커 & Paciuk (2002 년) 오피스 빌딩의 그 넓은 내부 로드 에너지 성능에 냉각 전략과 건물 기능의 영향을 조사하고 찾았는데, 미리 필요한 전력 부하를 부드럽게 위한 가장 효과적인 전략이다. 냉각 부하가 지배적인 건조 열대 기후에서 사용하는 자연 통풍은 주변온도보다 실내온도가 낮은 경우에만 민감하다(Kubota et al., 2009). 오피스 빌딩에서 온도의 상승은 방안의 공기뿐만 아니라 천장, 벽, 가구 등의 온도에도 영향을 미친다. 작업시간 후에, 저장된 낮의 열기의 많은 양이 방안에 존재하게 될 것이고, 물체 내부로 들어올 것이다. 그런 상황에서, 완화는 허용, 냉각기 공기와 야간 통풍을 통해서만 얻을 수의 자연 열 퍼지 창문 또는 보조 날개의 제어를 통해 여는 빈 건물이다.

낮 동안 자연 환기의 사용을 위한 시뮬레이션 결과들은 오직 몇 달 동안 냉각 로드에 긍정적인 효과들을 보여준다.(1월, 2월 그리고 12월). 그림(3) 왼쪽은 하루 종일 기술적이고 자연적인 환기를 사용할 때 두바이에 냉각 로드를 보여준다. 이른 아침 시간 동안 밤 환기의 사용을 위한 시뮬레이션은 (2:00 AM to 5:00 AM) 두바이에 대한 그림(3) 오른쪽에서 일 년 동안의 냉각 로드를 보여준다. 시뮬레이션은 TRNSYS 소프트웨어가 사용되었다. 오직 기계적인 환기의 첫 번째 단계는 사용되었고, 밤 환기는 이른 아침에 3시간 동안 적용되었다.

3.5 단열과 보온 물질

현대 오피스 빌딩은 대개 높은 내부 열 발생 장비뿐만 아니라 많은 대형 창문이 있습니다. 내부 보온 물질은 태양과 내부에서 발생하는 열을 저장 할 수 있어 적당한 온도의 공기를 층과 외부 벽에 제공한다. 게다가, 보온물질이 태양이나 건물의 내부 부하의 여부, 건물 및 보관 열로 열의 항목을 지연하여 구조에서 열 이득을 줄여준다. 시뮬레이션은 리야드, 사우디아라비아에 대한 TRNSYS 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 수행되었다. 그 결과들은 오피스 빌딩에 구성 요소의 U 형 값의 영향은 상당한 것이 아니라는 것을 나타낸다. 경우에 따라 이것은 벽면 단열을 추가하여도 항상 직접 증가 보온을 추가하고, 연간 에너지 소비를 줄이지 않는 것으로 확인되었다. 이것은 장비, 조명과 거주자의 내부 상승에 의해 의롭다 할 수 있습니다. 반대로, 밤의 자연 환기와 결합한 높은 보온 물질의 사용은 냉각 로드와 방해 시간 줄이는데 긍정적인 효과를 가지고 있다.

4. 결론

이 논문은 열대 건조기후에서 초고층 사무 빌딩을 위한 디자인 지침을 목적으로 진행 중인 연구의 첫 번째 결과를 보여준다. 덥고 건조한 기후 지역에서 서로 다른 기술과 초고층 오피스 빌딩을 위한 디자인 대안의 평가는 초기 설계 단계에 있는 다른 해결책을 평가할 수 있는 기회를 제공합니다. 이 지침은 건축가와 외관 엔지니어가 냉각 위주의 기후 지역에서 낮은 에너지, 높은 편의 건물을 설계하기에 적합하다. 첫 번째 결과들은 다양한 기술의 중요성, 디자인 대안들 그리고 건물 형태에서 그들의 효과를 보여 준다. 진행 중인 연구의 미래 작업은 초기 디자인 단계에서 기후에 대응하는 디자인을 달성하기 위해 시뮬레이션 수행이 통합 되어있는 접근 지침을 세운다.