Date of Award
12-2024
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Architectural Engineering
Department
Architectural Engineering
First Advisor
Dr. Young Ki Kim
Abstract
Extreme hot climates can significantly affect Indoor Air Quality (IAQ) and ventilation, resulting in higher energy demands. Numerous studies have demonstrated that outdoor greening, such as trees and landscaped areas, can reduce a building’s energy consumption. However, less research has been conducted on the impact of indoor vegetation on energy use and air quality. Indoor vegetation decreases Carbon Dioxide (CO₂) concentration by absorbing CO₂ and releasing oxygen (O₂), while the evapotranspiration process further enhances (IAQ) and reduces energy expenditure. The United Arab Emirates has dry arid climate and summers with high humidity levels, causing individuals to stay longer indoors, which is leading to an increase in energy usage and high cooling demands resulting from global warming and climate change. This feasibility study explores the impacts of indoor planting on IAQ and energy consumption through the implementation of Active Living Wall (ALW) during the fall and winter seasons across several offices at the United Arab Emirates University (UAEU) in Al Ain. To evaluate the ALW impacts on IAQ and potential energy reduction, IAQ monitoring for selected offices was conducted along with a survey and interviews to gather user-side evaluations. CFD and energy simulations were also performed to analyses the effects of ALW on airflow and cooling load demand. Results indicate a temperature reduction of 0.3°C to 1.0°C across different fan speeds. Additionally, ALW enhanced IAQ by reducing CO₂, PM10, PM2.5, and Total Volatile Organic Compounds (TVOC), with CO₂ levels reduced by up to 100 ppm and TVOC reduced up to 9.8 μg/m³. Limitations include the structural design of the ALW and the chosen plant types in indoor conditions. ALWs improves human comfort which reduces the health effects of Sick Building Syndromes (SBS). Further research should explore the long-term effects of ALWs to effectively address climate change challenges.
Arabic Abstract
التحقيق في تأثير الجدار النباتي النشط على جودة الهواء الداخلي واستهلاك الطاقة: دراسة حالة في مكاتب مغلقة بجامعة الإمارات
المناخ الحار الجاف يمكن أن يؤثر بشكل كبير على جودة الهواء الداخلي والتهوية، مما يؤدي إلى زيادة الطلب على الطاقة. وقد أظهرت العديد من الدراسات أن التشجير الخارجي، مثل الأشجار والمناطق ذات المناظر الطبيعية، يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة في المباني. ومع ذلك، تم إجراء أبحاث أقل حول تأثير النباتات الداخلية على استهلاك الطاقة وجودة الهواء. تعمل النباتات الداخلية على تقليل تركيز ثاني أكسيد الكربون، في حين أن عملية النتح تساعد في تحسين جودة الهواء الداخلي من خلال امتصاصه وإطلاق الأكسجين وتقليل استهلاك الطاقة .
تشتهر دولة الإمارات العربية المتحدة بمناخها الجاف والقاحل، مما يدفع الأفراد لقضاء وقت أطول داخل المباني، وهو ما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة والطلب العالي على التبريد نتيجة الاحتباس الحراري وتغير المناخ. تستكشف دراسة جدوى هذه تأثيرات النباتات الداخلية على جودة الهواء الداخلي خلال فصلي الخريف والشتاء في عدة أماكن واستهلاك الطاقة من خلال تطبيق جدار النبات النشط ALW على جودة البحث في المكاتب بجامعة الإمارات العربية المتحدة في مدينة العين. لتقييم تأثيرات الجدار النباتي النشط والحد من استهلاك الطاقة المحتمل، تم مراقبة جودة الهواء الداخلي IAQ للمكاتب المختارة، وإجراء استبيانات ومقابلات لتقييم رضا المستخدمين. كما تم إجراء تحليل ديناميكا السوائل الحسابية CFD ومحاكاة استهلاك الطاقة لتحليل تأثير الجدار النباتي النشط على تدفق الهواء وحمل التبريد. تشير النتائج إلى انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 0.3 درجة مئوية إلى 1.0 درجة مئوية عبر سرعات المروحة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، عززت ALW جودة الهواء الداخلي عن طريق تقليل PM10، وPM2.5، وإجمالي المركبات العضوية المتطايرة (TVOC)، مع انخفاض المستويات بما يصل إلى 100 جزء في المليون، وتقليل المركبات العضوية المتطايرة من 2.4 ميكروجرام/م3 إلى 12.2 ميكروجرام/م3. تشمل القيود التصميم الهيكلي لـ ALW وأنواع النباتات المختارة في الظروف الداخلية. تعمل ALWs على تحسين راحة الإنسان مما يقلل من الآثار الصحية لمتلازمات المباني المريضة (SBS). وينبغي إجراء المزيد من البحوث لاستكشاف الآثار الطويلة الأجل للأسلحة ALW من أجل التصدي بفعالية لتحديات تغير المناخ .
Recommended Citation
Ghunaim, Atina Mohsen, "INVESTIGATING THE EFFECT OF ACTIVE LIVING WALL ON INDOOR AIR QUALITY AND ENERGY CONSUMPTION: CASE STUDY IN UAEU CLOSED OFFICES" (2024). Theses. 1260.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1260
