1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Faculty of Engineering and Built Environment / Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina

Title:	Effect of toplighting systems of UKM academic hall on daylighting quality and energy savings
Authors:	Mohammed Saif Mohammed Al-Rubaih (P49890)
Supervisor:	Muhammad Fauzi Mohd Zain, Professor Dr.
Keywords:	Toplighting systems Daylighting Energy savings Interior lighting
Issue Date:	15-Jun-2014
Description:	Rekaan dan pemilihan sistem pencahayaan siang yang baik dapat membantu meningkatkan keberkesanan penggunaan tenaga dan mengurangkan pencemaran alam sekitar. Sistem pencahayaan tiruan dianggap sebagai penyumbang terbesar terhadap penggunaan elektrik dalam sesebuah bangunan tanpa mengira keadaan cuaca sekitar. Integrasi antara pencahayaan siang dan pencahayaan tiruan dikatakan berkesan apabila tahap pencahayaan tiruan dapat dikawal sebagai fungsi pencahayaan untuk sampai ke lantai ruang. Faktor utama yang dapat membantu menjimatkan tenaga adalah kuantiti cahaya yang memasuki ruang bangunan, yang bukan hanya mengurangkan penggunaan cahaya tiruan malah mengurangkan beban dalaman pencahayaan tiruan dan secara langsung mengurangkan beban penyejukan. Penggunaan sistem pencahayaan atas di dalam sesebuah bangunan dapat menghasilkan kesekataan pembahagian cahaya ke seluruh kawasan bangunan. Tetapi dengan cuaca tropikal seperti di Malaysia, yang tidak mempunyai musim panas, pengaliran haba melalui pencahayaan siang merupakan isu yang kritikal kerana ia memberi kesan yang signifikan ke atas jumlah penggunaan tenaga bangunan. Ini bererti, penggunaan pencahayaan atas dalam bangunan di kawasan ini memerlukan ujian yang teliti sebelum sesuatu model rekaan dibuat. Selain itu, tidak banyak kajian yang telah dilakukan yang menumpukan kepada sistem pencahayaan siang dan kesannya terhadap penjimatan tenaga dan kualiti cahaya siang apabila digunakan dalam cuaca tropika Malaysia. Objektif utama kajian ini adalah: untuk mengkaji kesan penjimatan tenaga dan kualiti cahaya siang oleh tiga jenis sistem pencahayaan atas yang digunakan di bangunan dewan kuliah di Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), berdasarkan cuaca panas dan lembab. Kedua, untuk mengetahui kesan daripada pelbagai perbezaan bentuk geometri sistem pencahayaan atas terhadap jumlah pencahayaan, penyejukan, jumlah tenaga dan kualiti cahaya siang apabila digunakan di dalam bangunan di UKM. Kawasan dewan di dalam bangunan kuliah di UKM yang dikaji telah dikenalpasti dengan meggunakan pengukuran tahap pencahayaan cahaya siang untuk mengira keadaan pencahayaan sedia ada dan kebolehgunaan pencahayaan atas. Dengan menggunakan OpenStudio 0.7, satu simulasi komputer telah dibuat dengan melibatkan bangunan yang dikaji. OpenStudio merupakan himpunan perisian yang menampung penggunaan EnergyPlus yang digunakan untuk memodelkan tenaga dan radian untuk analisis cahaya siang. Analisis penggunaan tenaga yang diperolehi termasuk pencahayaan, penyejukan dan jumlah tenaga yang digunakan, dan kemudiannya dibandingkan dengan bangunan asal kajian. Analisis pencahayaan siang yang dikaji termasuklah kadar pencahayaan, kesekataan penbahagian cahaya dan faktor cahaya siang. Kajian jelas menunjukkan kelebihan strategi pencahayaan atas yang digabungkan dengan pencahayaan tiruan melalui teknik pengawalan cahaya. Keputusan kajian juga menunjukkan bahawa cuaca tropika yang sering berubah seperti di Kuala Lumpur, aplikasi bentuk bergerigi adalah lebih baik dari cahaya dari atas dan kawalan bumbung dalam konteks penjimatan tenaga serta kualiti cahaya siang. Analisis tenaga ke atas bangunan menunjukkan pengurangan mendadak dalam pencahayaan dan penggunaan jumlah penggunaan tenaga tahunan dapat dicapai melalui rekabentuk pencahayaan atas, bentuk bergerigi dan pengawalan bumbung yang baik. Dengan mengambil kira pelbagai trend penggunaan tenaga, kesemua cadangan pilihan terhadap kaedah pencahayaan membuktikan penjimatan penggunaan tenaga yang lebih baik pada setiap tahun berbanding kaedah asas.,Proper design and selection of daylighting systems can significantly help in improving energy efficiency and reducing environmental pollution. Artificial lighting system is considered as one of the major electricity-consuming elements in buildings, regardless of existing climate conditions. Effective integration between daylighting and artificial lighting system occurs when the level of artificial lighting system can be controlled as a function of illuminant levels reaching the working plan. An important factor that can lead to energy saving is the amount of daylight entering the building space, as this can not only reduce the artificial lighting energy use but also reduce artificial lighting internal loads, consequently reducing the cooling loads. The use of toplighting systems in buildings can yield to a uniform light distribution in the entire building space. However, in tropical climates such as that in Malaysia, where there is no heating season, heat transfer through daylighting systems is a critical issue that significantly affects the total energy use of a building. Therefore, the use of toplighting systems in buildings in such locations requires careful testing before any design decisions are made. In addition, limited studies have highlighted toplighting daylighting systems and their integrated effect on energy savings and daylight quality when used in the tropical climate of Malaysia. The main objectives of this study are as follows: to evaluate the energy savings and daylight quality effect of three types of toplighting systems, namely, skylight, sawtooth, and roof monitor in an existing academic hall building at University Kebangsaan Malaysia (UKM) based on a tropical climate; and to determine the effect of different shapes and geometries of toplighting systems on total lighting, cooling, energy and cost savings when used in the UKM case study building. The area inside the case study UKM building was investigated using interior daylight illuminant level measurement to evaluate existing lighting conditions and the possibility of toplighting use. Computer simulation models were created for the case study building (base case) and for all suggested toplighting types for building energy savings and daylight quality evaluation using OpenStudio energy simulation software. OpenStudio 0.7 is a free open-source platform collection of software tools to support whole building energy modeling using EnergyPlus and optionally advanced daylight analysis using Radiance. The building energy consumption analyses were carried out and comprised lighting, cooling, and total energy use and savings for all suggested toplighting options as compared to the base case model. The daylighting analyses were examined and involved illuminant level, uniformity, lighting distribution and daylight factor. The results clearly show the benefit of toplighting daylighting strategies with integrated artificial lighting systems through the lighting control technique. The results also show that in tropical climates with changeable sky conditions such as that in Kuala Lumpur, Malaysia, the roof monitor cases perform better than the skylight and sawtooth cases in terms of energy savings and the daylight quality. The energy analysis for the building indicate that a substantial reduction in lighting and total annual energy consumption could be achieved through the proper design and selection of skylights, sawtooth, and roof monitor cases. Considering the different trends of energy use, all suggested toplighting options cases exhibit better total annual energy savings than the base case.,PhD
Pages:	398
Call Number:	TH7703.R834 2014 3 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Faculty of Engineering and Built Environment / Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.