Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى
Depending on renewable energy in buildings has become an urgent necessity that represents an important part of relying on operating buildings using renewable energy technologies. This importance has increased with the global energy crisis. There has been a development in the systems and technologies...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | Arabic |
| Published: |
Assiut University, Faculty of Engineering
2025-03-01
|
| Series: | JES: Journal of Engineering Sciences |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://jesaun.journals.ekb.eg/article_404232_60ff32003918ffb8561e1dee9e70d4a8.pdf |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1849770204597321728 |
|---|---|
| author | Mohammed El-essawy |
| author_facet | Mohammed El-essawy |
| author_sort | Mohammed El-essawy |
| collection | DOAJ |
| description | Depending on renewable energy in buildings has become an urgent necessity that represents an important part of relying on operating buildings using renewable energy technologies. This importance has increased with the global energy crisis. There has been a development in the systems and technologies of the renewable energy use in buildings, accompanied by several techniques to integrate it with the building elements, but it was not sufficient to reach the stage of complete integration between the building elements and the renewable energy elements, especially in the architectural elements of the building envelope. The problem of the research discusses the separation between the architectural elements of the building envelope and the technical systems for the solar energy technologies, as it appeared more clearly with the use of these technologies in buildings, which may cause an obstacle that is not architecturally accepted by the users. The research aims to study the environmental impact of the integration of photovoltaic units with the openings of the building's outer envelope through a proposed methodology for the design steps of integrated sun breakers, applying it to one of the widely typical building models represented by the prototype models for schools in the Educational Buildings Authority. The research concluded the importance of amending the prototype design standards for school buildings for external windows, taking into consideration the differences between the climatic regions in Egypt, as it appeared that the energy-generating sun breakers have a positive impact on the natural lighting levels, thermal comfort and energy consumption, as the sun breakers contributed to increasing the natural lighting area from 62.50% to approximately 89% as a percentage of the internal area of the classroom, in addition to improving the level of thermal comfort by 48%, while achieving savings in energy consumption by about 14% by activating its role as a renewable energy generating element, which indicates the importance of the study, especially in the prototype buildings to achieve a positive impact throughout the Arab Republic of Egypt. الإعتماد على الطاقات المتجددة أصبح من الضرورة الملحة للإعتماد على تشغيل المباني باستخدام تقنياتها، وقد ازدادات هذه الأهمية مع أزمة الطاقة العالمية، وقد حدث تطور ملحوظ في نظم توليد الطاقات المتجددة في المباني مصاحبا تقنيات لدمجها مع عناصر المبنى إلا أنها لم تكن بالقدر الكافي للوصول للتكامل التام بين عناصر المبنى وعناصر مولدات الطاقة، خاصة في عناصرالغلاف الخارجي بحيث تساهم في توليد الطاقة من خلال منظور معماري متكامل. وتكمن إشكالية البحث في الانفصال ما بين عناصرالغلاف الخارجي ونظم إستغلال الطاقة الشمسية، حيث ظهرت واضحة مع التوسع في استخدام تلك التقنيات، مما قد يسبب عائقا لعدم القبول المعماري لمستخدمي المباني.وتهدف الدراسة إلى دراسة الأثر البيئي لتكامل وحدات الخلايا الفوتوفولتية مع فتحات الغلاف الخارجي للمبنى من خلال منهجية مقترحة للخطوات التصميمية للكاسرات الشمسية التكاملية المولدة للطاقة، وذلك تطبيقا على أحد نماذج المباني النمطية واسعة التطبيق والمتمثلة في النماذج الموحدة للمدارس.وقد توصلت الدراسة إلى أهمية تعديل المعايير التصميمية لنماذج المدارس للنوافذ مع الوضع في الإعتبار الإختلافات بين الأقاليم المناخية، حيث ظهر للكاسرات الشمسية المولدة للطاقة الأثر الإيجابي على مستويات الإضاءة الطبيعية والراحة الحرارية والطاقة المستهلكة للفراغ، حيث ساهمت في زيادة مسطح الإضاءة الطبيعية من 62.50 % إلى ما يقارب 89 % كنسبة من المسطح الداخلي للفصل، إضافة إلى تحسين مستوى الراحة الحرارية بنسبة 48 % بعد استخدام الكاسرات، مع تحقيق الوفر في الطاقة المستهلكة بنسبة حوالي 14% من خلال تفعيل دورها كعنصر مولد للطاقة المتجددة على مستوى الفصل الواحد، الأمر الذي يظهر أهمية التطبيق خاصة في نماذج المباني النمطية واسعة الإنتشار لتحقيق الأثر الإيجابي على نطاق كافة أنحاء جمهورية مصر العربية. |
| format | Article |
| id | doaj-art-76535248de2c409390a71852a79111a4 |
| institution | DOAJ |
| issn | 1687-0530 2356-8550 |
| language | Arabic |
| publishDate | 2025-03-01 |
| publisher | Assiut University, Faculty of Engineering |
| record_format | Article |
| series | JES: Journal of Engineering Sciences |
| spelling | doaj-art-76535248de2c409390a71852a79111a42025-08-20T03:03:07ZaraAssiut University, Faculty of EngineeringJES: Journal of Engineering Sciences1687-05302356-85502025-03-0153210712510.21608/jesaun.2025.339901.1387404232Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرىMohammed El-essawy0Faculty of Engineering, Fayoum University, Fayoum,, Egypt.Depending on renewable energy in buildings has become an urgent necessity that represents an important part of relying on operating buildings using renewable energy technologies. This importance has increased with the global energy crisis. There has been a development in the systems and technologies of the renewable energy use in buildings, accompanied by several techniques to integrate it with the building elements, but it was not sufficient to reach the stage of complete integration between the building elements and the renewable energy elements, especially in the architectural elements of the building envelope. The problem of the research discusses the separation between the architectural elements of the building envelope and the technical systems for the solar energy technologies, as it appeared more clearly with the use of these technologies in buildings, which may cause an obstacle that is not architecturally accepted by the users. The research aims to study the environmental impact of the integration of photovoltaic units with the openings of the building's outer envelope through a proposed methodology for the design steps of integrated sun breakers, applying it to one of the widely typical building models represented by the prototype models for schools in the Educational Buildings Authority. The research concluded the importance of amending the prototype design standards for school buildings for external windows, taking into consideration the differences between the climatic regions in Egypt, as it appeared that the energy-generating sun breakers have a positive impact on the natural lighting levels, thermal comfort and energy consumption, as the sun breakers contributed to increasing the natural lighting area from 62.50% to approximately 89% as a percentage of the internal area of the classroom, in addition to improving the level of thermal comfort by 48%, while achieving savings in energy consumption by about 14% by activating its role as a renewable energy generating element, which indicates the importance of the study, especially in the prototype buildings to achieve a positive impact throughout the Arab Republic of Egypt. الإعتماد على الطاقات المتجددة أصبح من الضرورة الملحة للإعتماد على تشغيل المباني باستخدام تقنياتها، وقد ازدادات هذه الأهمية مع أزمة الطاقة العالمية، وقد حدث تطور ملحوظ في نظم توليد الطاقات المتجددة في المباني مصاحبا تقنيات لدمجها مع عناصر المبنى إلا أنها لم تكن بالقدر الكافي للوصول للتكامل التام بين عناصر المبنى وعناصر مولدات الطاقة، خاصة في عناصرالغلاف الخارجي بحيث تساهم في توليد الطاقة من خلال منظور معماري متكامل. وتكمن إشكالية البحث في الانفصال ما بين عناصرالغلاف الخارجي ونظم إستغلال الطاقة الشمسية، حيث ظهرت واضحة مع التوسع في استخدام تلك التقنيات، مما قد يسبب عائقا لعدم القبول المعماري لمستخدمي المباني.وتهدف الدراسة إلى دراسة الأثر البيئي لتكامل وحدات الخلايا الفوتوفولتية مع فتحات الغلاف الخارجي للمبنى من خلال منهجية مقترحة للخطوات التصميمية للكاسرات الشمسية التكاملية المولدة للطاقة، وذلك تطبيقا على أحد نماذج المباني النمطية واسعة التطبيق والمتمثلة في النماذج الموحدة للمدارس.وقد توصلت الدراسة إلى أهمية تعديل المعايير التصميمية لنماذج المدارس للنوافذ مع الوضع في الإعتبار الإختلافات بين الأقاليم المناخية، حيث ظهر للكاسرات الشمسية المولدة للطاقة الأثر الإيجابي على مستويات الإضاءة الطبيعية والراحة الحرارية والطاقة المستهلكة للفراغ، حيث ساهمت في زيادة مسطح الإضاءة الطبيعية من 62.50 % إلى ما يقارب 89 % كنسبة من المسطح الداخلي للفصل، إضافة إلى تحسين مستوى الراحة الحرارية بنسبة 48 % بعد استخدام الكاسرات، مع تحقيق الوفر في الطاقة المستهلكة بنسبة حوالي 14% من خلال تفعيل دورها كعنصر مولد للطاقة المتجددة على مستوى الفصل الواحد، الأمر الذي يظهر أهمية التطبيق خاصة في نماذج المباني النمطية واسعة الإنتشار لتحقيق الأثر الإيجابي على نطاق كافة أنحاء جمهورية مصر العربية.https://jesaun.journals.ekb.eg/article_404232_60ff32003918ffb8561e1dee9e70d4a8.pdfenergy generating sun breaker, integrated solar energy technologies, integrated window solar breaker, energy generating envelope, integrated renewable energy. الكاسرة الشمسية المولدة للطاقةتقنيات الطاقة الشمسية التكامليةالكاسرة الشمسية التكاملية للنافذةالتصميم التكاملي للغلاف الخارجي المولد للطاقةتقنيات الطاقة المتجددة التكاملية معماريا |
| spellingShingle | Mohammed El-essawy Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى JES: Journal of Engineering Sciences energy generating sun breaker, integrated solar energy technologies, integrated window solar breaker, energy generating envelope, integrated renewable energy. الكاسرة الشمسية المولدة للطاقة تقنيات الطاقة الشمسية التكاملية الكاسرة الشمسية التكاملية للنافذة التصميم التكاملي للغلاف الخارجي المولد للطاقة تقنيات الطاقة المتجددة التكاملية معماريا |
| title | Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| title_full | Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| title_fullStr | Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| title_full_unstemmed | Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| title_short | Towards Developing the Performance of the External Envelope to Activate Solar Energy Systems: Case Study of Designing Sun Breakers for Government Standard Schools in Cairo Region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| title_sort | towards developing the performance of the external envelope to activate solar energy systems case study of designing sun breakers for government standard schools in cairo region نحو تطوير أداء الغلاف الخارجي لتفعيل نظم الطاقة الشمسية دراسة حالة تصميم كاسرات نوافذ المدارس النمطية الحكومية بإقليم القاهرة الكبرى |
| topic | energy generating sun breaker, integrated solar energy technologies, integrated window solar breaker, energy generating envelope, integrated renewable energy. الكاسرة الشمسية المولدة للطاقة تقنيات الطاقة الشمسية التكاملية الكاسرة الشمسية التكاملية للنافذة التصميم التكاملي للغلاف الخارجي المولد للطاقة تقنيات الطاقة المتجددة التكاملية معماريا |
| url | https://jesaun.journals.ekb.eg/article_404232_60ff32003918ffb8561e1dee9e70d4a8.pdf |
| work_keys_str_mv | AT mohammedelessawy towardsdevelopingtheperformanceoftheexternalenvelopetoactivatesolarenergysystemscasestudyofdesigningsunbreakersforgovernmentstandardschoolsincairoregionnḥwtṭwyrạdạʾạlgẖlạfạlkẖạrjyltfʿylnẓmạlṭạqẗạlsẖmsyẗdrạsẗḥạlẗtṣmymkạsrạtnwạfdẖạlmdạrsạlnmṭyẗạlḥkwmyẗbạqly |