اعتبار،چابکی،پاسخگویی

مرور تحلیلی روش‌های عددی انتقال حرارت و راهکارهای کاهش پل حرارتی در سازه‌های فولادی سبک (LSF)

10.22034/cpj.2026.605369.1475

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 اسفند 1405

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسنده

دبیر

چکیده
سازه‌های فولادی سبک (Light Steel Framing) به دلیل وزن کم، سرعت بالای اجرا، قابلیت پیش‌ساختگی و عملکرد مناسب سازه‌ای، در سال‌های اخیر به‌عنوان یکی از سیستم‌های نوین ساختمانی مورد توجه قرار گرفته‌اند. با وجود مزایای متعدد، حضور اعضای فولادی با رسانایی حرارتی بالا در جداره‌های این سیستم می‌تواند موجب ایجاد پل‌های حرارتی، افزایش انتقال حرارت، کاهش مقاومت حرارتی پوسته ساختمان و در نهایت افزایش مصرف انرژی شود. ازاین‌رو، تحلیل دقیق رفتار حرارتی این سازه‌ها و ارائه راهکارهای مؤثر برای کاهش اثر پل‌های حرارتی، نقش مهمی در بهبود عملکرد انرژی ساختمان دارد.
این مقاله مروری با هدف بررسی مطالعات انجام‌شده در زمینه تحلیل عددی انتقال حرارت و روش‌های کاهش پل حرارتی در سازه‌های فولادی سبک انجام شده است. در این پژوهش، مطالعات مرتبط با استفاده از روش‌های عددی مانند روش اجزای محدود (Finite Element Method)، مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی حرارتی و نرم‌افزارهای تخصصی نظیر THERM، ANSYS و COMSOL مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین تأثیر پارامترهایی نظیر هندسه استادهای فولادی، نوع و ضخامت عایق، لایه‌های پیوسته حرارتی، مصالح نوین عایق‌کاری و استفاده از عناصر حرارت‌شکن بر عملکرد حرارتی سیستم‌های LSF تحلیل شده است.
نتایج بررسی مطالعات پیشین نشان می‌دهد که پل‌های حرارتی ایجادشده توسط اعضای فولادی، یکی از مهم‌ترین عوامل کاهش عملکرد حرارتی دیوارهای LSF هستند و استفاده از عایق حرارتی پیوسته در خارج از قاب، اصلاح طراحی مقاطع فولادی، به‌کارگیری مواد با رسانایی پایین و بهینه‌سازی جزئیات اجرایی می‌تواند به‌طور قابل توجهی انتقال حرارت را کاهش دهد. همچنین، تحلیل‌های عددی به‌عنوان ابزاری مؤثر برای پیش‌بینی رفتار حرارتی و بهینه‌سازی طراحی پوسته ساختمان پیش از اجرا شناخته می‌شوند. در نهایت، این مقاله ضمن جمع‌بندی دستاوردهای پژوهشی موجود، خلأهای تحقیقاتی و مسیرهای آینده برای توسعه سیستم‌های LSF با راندمان حرارتی بالاتر را ارائه می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Analytical Review of Numerical Heat Transfer Methods and Thermal Bridge Mitigation Strategies in Light Steel Framing (LSF) Structures

نویسنده English

yaghoub mostafavi
secondary school teacher
چکیده English

Light Steel Framing (LSF) systems have attracted increasing attention in recent years as one of the innovative construction systems due to their low weight, high construction speed, prefabrication capability, and satisfactory structural performance. Despite these advantages, the presence of steel members with high thermal conductivity within the building envelope can result in thermal bridging, increased heat transfer, reduced thermal resistance of the building envelope, and ultimately higher energy consumption. Therefore, an accurate assessment of the thermal behavior of these structures and the development of effective strategies to mitigate the effects of thermal bridging are of significant importance for improving the energy performance of buildings.
This review article aims to examine previous studies on the numerical analysis of heat transfer and methods for reducing thermal bridging in Light Steel Framing systems. Relevant research employing numerical approaches, including the Finite Element Method (FEM), two-dimensional and three-dimensional thermal modeling, and specialized software such as THERM, ANSYS, and COMSOL, is reviewed. In addition, the effects of parameters such as the geometry of steel studs, insulation type and thickness, continuous thermal insulation layers, advanced insulation materials, and the use of thermal break elements on the thermal performance of LSF systems are analyzed.
The reviewed studies indicate that thermal bridges caused by steel members are among the most significant factors responsible for reducing the thermal performance of LSF wall assemblies. The use of continuous external thermal insulation, modification and optimization of steel section design, application of low-thermal-conductivity materials, and optimization of construction details can substantially reduce heat transfer. Furthermore, numerical analyses have been recognized as effective tools for predicting thermal behavior and optimizing the design of building envelopes prior to construction. Finally, this review summarizes the existing research findings and identifies current research gaps and future directions for the development of LSF systems with enhanced thermal efficiency.

کلیدواژه‌ها English

  • Light Steel Framing
  • LSF
  • Heat Transfer
  • Thermal Bridge
  • Numerical Analysis
  • Finite Element Method
  • Building Energy Performance
  • Thermal Insulation
  • تاریخ دریافت 10 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 10 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 12 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 01 اسفند 1405