Vacuum Insulation Panels as a Sustainable Solution for Energy Efficiency in Residential Buildings: A Case Study of an Apartment as a Model for Sustainable Design

Ammar Rasheed Salman; Sally Fakhri Khalaf

Authors

Ammar Rasheed Salman Ministry of Construction, Housing and Municipalities – Engineering Construction Department https://orcid.org/0009-0001-1871-5261
Sally Fakhri Khalaf University of Baghdad – College of Engineering https://orcid.org/0000-0002-5115-9017

Keywords:

Thermal insulation, Nanomaterials, Vacuum insulation Panels (VIPs), Energy efficiency, Residential buildings

Abstract

Improving energy efficiency in residential buildings is one of the main challenges in sustainable architectural design, particularly in hot and arid climates. In this context, nano thermal insulation materials have emerged as advanced technological solutions for enhancing thermal performance and minimizing energy loss. This study presents a practical application of Vacuum Insulation Panels (VIPs) as one of the most effective nano-insulating materials, applied to a residential building model located in a hot climate region. Thermal simulation tools were used to analyze the building’s performance before and after implementing VIPs, based on realistic input parameters including construction materials and local climatic conditions. The results revealed a significant improvement in energy efficiency and a noticeable reduction in cooling loads, demonstrating the effectiveness of VIPs in enhancing the environmental performance of buildings. The study concludes by emphasizing the importance of integrating nano-insulation technologies into sustainable design strategies and recommends further applied research to evaluate the performance of nanomaterials under diverse climatic conditions.

References

Abdulmajeed, N. S. (2022). Harnessing nanotechnology to conserve energy in buildings. Scientific Research Journal of Engineering and Computer Science, 2(5), 1-14.

Al-saffar, A., & Alwan, Q. A. (2014). Energy savings in thermal insulations for sustainable buildings. Journal of Engineering, College of Engineering- University of Baghdad, 20(6), 63-76.

Al-shiblawi, H. A., & Laffta, S. J. (2024). Urban metabolism of energy consumption in cities. Journal of Engineering-College of Engineering- University of Baghdad, 30(7), 166–183.

ASHRAE. (2025). About Ashrae. https://www.ashrae.org/about

Božić, J. (2015). Nano insulation materials for energy efficient buildings. Contemporary Materials (Renewable energy sources), 6(2), 149-159. https://doi.org/10.7251/COMEN1502149B

Bozsaky, D. (2016). Special thermal insulation methods of building constructions with nanomaterials. Acta Technica Jaurinensis, 9(1), 29-41. https://doi.org/10.14513/actatechjaur.v9.n1.391

Elbony, F. (2022). Nano-based thermal insulating materials for building energy efficiency aerogel- vacuum insulation panels (VIPs). International Design Journal, 12(2), pp163-171.

Faal, D., & Kamoona, G. (2021). Effectiveness of nanomaterial in the roof of the building to achieve Energy conservation for Indoor environment of the building. Journal of Engineering-College of Engineering- University of Baghdad, 27(2), 126-148. https://doi.org/10.31026/j.eng.2021.02.09

Google Earth. (2025). Google Earth. https://earth.google.com/

Hemeida, F. A. A. O. (2010). Green Nanoarchitecture. MSc Thesis. Alexandria University, Faculty of Engineering, Department ofArchitectural Engineering.

Kalefa, H. (2023). Improving energy performance in hospital buildings using nanotechnology. International Journal of Architectural Engineering and Urban Research, 6(1), 246-273.

Mansour, M. M., E. L-Sayad, N., & El-Gizawi, L. S. E. (2023). Applying nano coatings on buildings to improve thermal performance & energy efficiency: a simulation of a health care building in egypt. ISVS e-journa, 10(9)1-14. https://doi.org/10.61275

Rafsanjani, H. N. (2016). Factors Influencing the Energy Consumption of Residential Buildings: A Review. Construction Research Congress 2016. (1), 1133-1142.

Sun Earth Tools. (2025). Sun Earth Tools: Tools for consumers and designers of solar. https://www.sunearthtools.com/

Umbarek, M. A, Alghoul, S. K, & Dekam, E. I. (2020). Energy consumption in residential buildings: comparison between three different building styles. Sustainable Development Research, 2(1), 1-8. https://doi.org/10.30560/sdr.v2n1p1

Younus, S. (2023). The effect of nano insulating materials on the thermal performance of residential apartments. International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 18(4), 893-903. https://doi.org/10.18280/ijdne.180416

آغا، لبنى عبدالله عبد الفتاح. (2023). استخدام تقنية النانو الأخضر لرفع كفاءة البيئة الداخلية للعمارة الخضراء. مجلة بحوث الهندسة، كلية الهندسة، جامعة طنطا، 7(1)، ص. 67-80. https://doi.org/10.21608/ERJENG.2023.179868.1130

الأسكندراني، محمد شريف. (2010). تكنولوجيا النانومن اجل غد افضل. الكويت. عالم المعرفة.

اكرم فاروق محمد عبد اللطيف، الدالي، حازم محمد طلعت، الامين، هالة عبد المعز محمد، اسماء محمد علي محمد. (2018). تطبيقات تكنولوجيا النانو لتحقيق كفاءة إدارة الطاقة بالمباني. بحث مقدم الى المؤتمرالعلمي الدولي الثاني: البناء والطاقة والعمران تحديات راهنة وحلول مستقبلية.

بهجت رشاد شاهين. وآل رفو، لينور سعد يوسف. (2008). التخطيط والتصميم البيئي المستدام كاساس للحفاظ على الطاقة. مجلة الهندسة، كلية الهندسة-جامعة بغداد، 13(3)، ص. 420-442.

بوراس، فايزة والعشي، هارون. (2018). أهمية تطبيق النانو تكنولوجي في الطاقات المتجددة لتحقيق التنمية المستدامة. مجلة العلوم الأنسانية لجامعة ام البواقي، 5(2), ص. 554-567.

حسين حميد خلف ورنا رعد جواد. (2024). تقرير مؤشرات الكهرباء لسنة 2023. هيأة الإحصاء ونظم المعلومات الجغرافية.

الساعدي، سامر عبد الحسين قاسم. (2021). دور نمذجة معلومات البناء في الادارة الكفوءة لاستخدام الطاقة في المباني. رسالة ماجستير. جامعة بغداد. كلية الهندسة، قسم هندسة العمارة.

الساعدي، عباس خماس. (2020). النانو تكنولوجي. العراق-بغداد. مكتبة اليمامة.

علا حربة ولؤي مرهج. (2017). العمارة في ظل تقنية النانو. مجلة جامعة البعث، سوريا، 39(18)، ص. 83-115.

كمونة، غادة محمد اسماعيل عبد الرزاق. (2015). منظومات العمارة الخضراء في التصميم البيئي المستدام: تطبيق إفتراضي لتخضير مبنى رئاسة جامعة بغداد. اطروحة دكتوراه، جامعة بغداد، كلية الهندسة، قسم هندسة العمارة.

الكواز، سرى سعد عزيز. (2012). الانتماء المكاني في الاسكان العمراني الحديث. رسالة ماجستير، جامعة بغداد، كلية الهندسة، قسم هندسة العمارة.

المنشاوي، احمد نبيه. (2017). تقنية النانو كمدخل للعمارة الخضراء. مجلة العلوم البيئية، معهد الدراسات والبحوث البيئية، جامعة عين شمس، 37(2)، ص. 75-94. https://doi.org/10.33948/JAP-KSU-34-1-1

منى حسن سليمان، العيسوي، محمد عبد الفتاح احمد ورنا رأفت محمود احمد. (2021). تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في المباني السكنية: دراسة حالة الإسكان الإجتماعي بمدينة الفيوم الجديدة. مجلة الهندسة، جامعة الفيوم، كلية الهندسة، 4(2)، ص. 104-120.

هدى حسين محمود. (2023). أثر الاستدامة على السكن الاقتصادي في العراق. رسالة ماجستير. جامعة بغداد، كلية الهندسة، قسم هندسة العمارة.