Thermal mass in lightweight architecture

The current solution that architects are adapting to increase urban density is lightweight residential buildings or lightweight extensions on existing buildings. Yet this type of construction tends to fluctuate the indoor air temperature and have been proven unfavorable for thermal comfort and mechanical system energy consumption. In addition to the recent climatic changes, buildings are moving towards a bio-climatic architecture using the principles of passive design where high thermal mass is required. Therefore a lot of researches have been conducted to integrate a new lightweight material such as PCM (phase change materials) in buildings walls as an artificial thermal mass that can be used for thermal storage due to the latent heat absorbed during melting and emissions during solidification. This thesis will focus on two parts : first the behavior of thermal mass in passive architecture and the new types of thermal mass materials such as PCM. As for the second part, it will focus on the design of a roof house in Aleppo as a case study to demonstrate a new lightweight thermal mass material PCM. By using Archisun a simulation will be conducted to compare the energy consumption of the existing house using the existing thermal mass material and the new roof house integrated with PCM in its walls.

La soluzione attuale che gli architetti si stanno adattando per aumentare la densità urbana è quella di costruire edifici residenziali leggeri o estensioni luminose su edifici esistenti. Tuttavia, questo tipo di costruzione tende a fluttuare la temperatura dell'aria interna e si è rivelato sfavorevole al comfort termico e al consumo di energia del sistema meccanico. Oltre ai recenti cambiamenti climatici, gli edifici si stanno muovendo verso un'architettura bioclimatica utilizzando i principi della progettazione passiva, che richiede un'elevata massa termica. Di conseguenza, sono state fatte molte ricerche per incorporare un nuovo materiale leggero come il PCM (materiali a cambiamento di fase) nelle pareti degli edifici come una massa termica artificiale che può essere utilizzata per lo stoccaggio termico a causa del calore latente assorbito durante la fusione ed emissione durante la solidificazione. Questa tesi si concentrerà su due parti: in primo luogo, il comportamento della massa termica nell'architettura passiva e nuovi tipi di materiali di massa termica come il PCM. Per quanto riguarda la seconda parte, si concentrerà sulla progettazione di una casa sul tetto ad Aleppo come caso di studio per dimostrare un nuovo materiale di massa termica e leggera. Utilizzando Archisun, verrà eseguita una simulazione per confrontare il consumo di energia della casa esistente utilizzando il materiale di massa termica esistente e la nuova casa sul tetto integrata PCM all'interno delle sue pareti.