آسایش حرارتی
در نشریات گروه هنر و معماری-
بیان مسئله
با پیشرفت فناوری، به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در طراحی ساختمان ها، به ویژه در اقلیم های معتدل و مرطوب، کمتر توجه شده است. انرژی باد می تواند با بهینه سازی مصرف انرژی، کاهش رطوبت و بهبود آسایش حرارتی، نیاز به تاسیسات مکانیکی و سوخت های فسیلی را کاهش دهد. راهکارهایی مانند دودکش خورشیدی و سقف گالی پوش نیز می توانند تهویه طبیعی را بهبود بخشد و کارایی انرژی در ساختمان ها را افزایش دهند.
هدف پژوهشهدف این پژوهش بررسی تاثیر دودکش خورشیدی به عنوان راهکاری نوین و سقف گالی پوش به عنوان راهکاری بومی بر میزان تعادل حرارتی ازطریق افزایش راندمان تهویه طبیعی در ساختمان های اقلیم معتدل و مرطوب بابل است.
روش پژوهشروش پژوهش شامل مطالعات اسنادی- نظری، مطالعات میدانی و شبیه سازی کاربردی است. در بخش کاربردی بهره وری دودکش خورشیدی و سقف گالی پوش با استفاده از نرم افزار دیزاین بیلدر در دو بخش شبیه سازی انرژی و دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل می شود.
نتیجه گیریاستفاده هم زمان از تهویه دودکش خورشیدی با برنامه زمان بندی از ساعت هشت شب تا هشت صبح و سقف گالی پوش با عملکرد 24 ساعته در ساختمان، طی شش ماه بهار و تابستان، به طور قابل توجهی بر شرایط حرارتی ساختمان تاثیر می گذارد. این ترکیب در مقایسه با ساختمان مجهزبه سقف سفال پوش و بدون دودکش خورشیدی در همین بازه زمانی، به طور میانگین موجب کاهش 4/438 کیلووات ساعت از کل حرارت فضای داخلی ساختمان ازطریق تهویه طبیعی می شود، نرخ تعویض هوا را به میزان 9/9بار در ساعت افزایش می دهد و جذب حرارت را تا 3613 کیلووات ساعت کاهش می دهد.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، تهویه طبیعی، اقلیم معتدل و مرطوب، دودکش خورشیدی، سقف گالی پوشProblem statementDespite technological advancements, the utilization of renewable energy strategies in building design, particularly within temperate and humid climates, remains underutilized. Wind energy offers the potential for reducing reliance on mechanical systems and fossil fuels through optimized energy consumption, humidity mitigation, and enhanced thermal comfort. Architectural strategies such as solar chimneys and thatched roofs can further promote natural ventilation and improve building energy efficiency.
Research objectiveThis research aims to evaluate the impact of integrating a solar chimney, as a contemporary approach, and a thatched roof, as a vernacular building practice, on achieving thermal balance by increasing the efficiency of natural ventilation in buildings situated in Babol’s temperate and humid climatic zone.
Research methodThe research methodology employed documentary-theoretical analysis (literature review), field investigations, and applied computational simulation. The simulation component was used to assess the performance contributions of the solar chimney and thatched roof utilizing DesignBuilder software, employing both building energy simulation and Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses.
ConclusionThe concurrent application of solar chimney-driven ventilation (scheduled operation: 8 PM- 8 AM) and a continuously operating thatched roof (24-hour) within the building during the six-month spring and summer period demonstrates a significant positive influence on the building’s thermal conditions. In comparison to a baseline building equipped with a tile roof and lacking a solar chimney over the identical period, this combined strategy yields an average reduction of 438.4kWh in total internal heat gain removed via natural ventilation. It elevates the air change rate by 9.9ACH and diminishes heat absorption through the building envelope by 3613 kWh.
Keywords: Thermal Comfort, Natural Ventilation, Temperate, Humid Climate, Solar Chimney, Thatched Roof -
این پژوهش به بررسی تاثیر مدت زمان سایه اندازی ساختمانها بر الگوهای تردد عابرین پیاده و رفتار آنها در پیاده راه خیام جنوبی ارومیه میپردازد. با توجه به اهمیت آسایش حرارتی در فضاهای باز شهری، ایجاد سایه به عنوان یکی از عوامل کلیدی در بهبود شرایط حرارتی و افزایش رضایت کاربران مورد توجه قرار گرفته است. روش تحقیق شامل مطالعات میدانی و شبیه سازی نرم افزاری با استفاده از ابزارهایی مانند TestFit بوده است. در این مطالعه، ابنیه ضلع غربی پیاده راه شبیه سازی و تاثیر افزایش ارتفاع ساختمانها بر مدت زمان سایه اندازی و تابش نور خورشید در فصول مختلف ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که افزودن هر طبقه به ارتفاع ساختمانها، مدت زمان سایه اندازی معبر را افزایش داده و زمان لازم برای رسیدن به سایه اندازی کامل در تابستان را تا یک ساعت کاهش میدهد. همچنین، فضاهایی که مدت زمان سایه اندازی بیشتری دارند، به دلیل دمای پایینتر و شرایط آسایشی بهتر، شاهد افزایش حضور عابرین و مدت زمان ماندگاری طولانی تر آنها هستند. داده های میدانی حاکی از آن است که سایه اندازی مناسب نهتنها بر رفتار عابران تاثیرگذار است، بلکه به افزایش فعالیتهای اجتماعی و اقتصادی در فضاهای شهری کمک میکند. در مقابل، نقاطی با تابش مستقیم نور خورشید کاهش تردد و خلوتی مغازه ها را نشان میدهند. بررسی های فصلی نیز نشان داد که ترکیب ساختمانهایی با ارتفاع های مختلف میتواند بهینه سازی و تابش نور خورشید را در فصول مختلف فراهم کند. این ترکیب، مکانهای مناسبی برای توقف و مکث در تابستان و بهره مندی از نور خورشید در زمستان ایجاد میکند. در نهایت، این پژوهش با ارائه پیشنهادهایی برای بهبود طراحی شهری پیادهراه ها، به ارتقای کیفیت فضاهای عمومی و تعاملات اجتماعی پرداخته است.
کلید واژگان: سایه اندازی، آسایش حرارتی، الگوهای تردد، رفتار عابرین پیاده، حضورپذیری، شبیه سازی Testfit -
فصلنامه اثر، پیاپی 104 (بهار 1403)، صص 163 -182
میراث معماری بومی ایران شامل نمونه های خوبی از معماری پایدار است که در آن حداقل مصرف انرژی و استفاده از سیستم های غیرفعال برای ایجاد آسودگی زیست، رویکرد بنیادین این معماری برای ایجاد محیطی مناسب برای زندگی انسان است. اهمیت شناخت ویژگی های تطابق اقلیمی آن و استفاده از آموزه های مستخرج از آن برای معماری امروز کمتر مورد توجه قرار گرفته است. مقایسه سطح آسایش حرارتی در دو گونه از این معماری هدف این پژوهش است که با روش پژوهش مقایسه آماری انجام شده است. مجموعه میراث جهانی میمند، نمونه کاملی از این نوع معماری در اقلیم نیمه گرم و خشک ایران است که میزان آسایش حرارتی داخلی 4 واحد از بناهای آن با 4 واحد از بناهای گونه معماری سنگی در ریسه شهربابک، در این پژوهش مورد مقایسه قرار گرفته است. با استفاده از پایش بیوکلیماتیک داخلی بناهای منتخب در 7 روز از فصل زمستان، شاخص آسایش حرارتی داخلی PMV برای این بناها در هر دو مکان محاسبه شد. نتایج نشان داد که این شاخص در میمند 2.12- و در ریسه 3.28- است. همچنین مقایسه دمای داخلی بناهای این دو مجموعه با دمای بیرونی آن ها نشان داد که در فصل سرد دمای محیط داخلی بنا ها در میمند و ریسه به ترتیب 13.27 و 7.83 درجه با دمای بیرونی متفاوت است و خانه های میمند با اختلاف 5.44 درجه سانتی گراد عملکرد بهتری دارند. می توان نتیجه گرفت که بناهای میمند با استفاده از ضخامت زیاد لایه بستر استقرار خود، ضریب تبادل حرارتی پایین جداره ها و استفاده از دمای توده زمین، شرایطی را در این مجموعه معماری فراهم کرده که بدون مصرف یا با حداقل مصرف انرژی آسایش حرارتی لازم برای سکونت انسان فراهم کند درحالی که در معماری سنگی سطح آسایش ٪54.7 نسبت به آن پایین تر است و عملکرد ضعیف تری به لحاظ آسایش حرارتی در شرایط مشابه نسبت به گونه دستکند دارد.
کلید واژگان: میمند، ریسه، آسایش حرارتی، معماری دستکند، معماری سنگیAthar Journal, Volume:44 Issue: 104, 2025, PP 163 -182Background and ObjectivesIran’s vernacular architectural heritage includes fine examples of sustainable architecture which, in this type, minimal energy consumption, and the use of passive systems to create living comfort is the fundamental approach of this architecture to establish a suitable environment for human life. The importance of knowing its climate adaptation features and using its lessons for today’s architecture has been less considered. The two most important types of Iranian vernacular architecture are troglodytic architecture and stone masonry architecture, most of them can be seen in the rural architecture of Iran.Troglodytic architecture creates human living space by digging in stone beds or condensed soil settlements. Stone architecture is the result of arranging pieces of rubble with mortar on top of each other and both types have the lowest energy exchange between indoor and outdoor. The thickness of their architectural layers provides a more accurate understanding of them by carefully studying the conditions of their climatic compatibility with the geography of their settlement and their behavior against climatic hashes.
Methodes:
This research focuses on a comparative analysis of thermal comfort levels across two distinct architectural styles in Iran’s vernacular architecture, utilizing a statistical comparison research method to derive meaningful insights. Troglodytic architecture, which represents a unique and rare form of vernacular architectural heritage in Iran, is characterized by its methodology of creating habitable spaces through rock excavation. This approach enables significant interaction with the earth’s thermal mass, facilitating natural heating and cooling mechanisms that are particularly advantageous in regions that experience both cold and hot climatic conditions.The Maymand World Heritage Site is a quintessential example of troglodytic architecture, situated within Iran’s semi-arid and hot climate zone. This research examines the indoor thermal comfort levels of four units within the Maymand architectural complex and compares these findings with four units from the traditional rural stone architecture found in Riseh, Shahr-e-Bābak. To achieve accurate and reliable results, indoor bioclimatic monitoring was meticulously conducted for seven days during the winter season. This monitoring allowed for the calculation of the Predicted Mean Vote (PMV) thermal comfort index for the selected buildings located at both sites.
FindingsThe findings from this comparative study revealed that the PMV thermal comfort index stood at -2.12 for the Maymand rock-cut buildings, while it was recorded at -3.28 for the structures in stone masonry houses in Riseh. Additionally, an analysis of the indoor temperature averages for both type of indigenous architectural complexes concerning their respective outdoor temperature averages yielded further insights. During the cold season, the indoor temperatures in Maymandand Riseh demonstrated significant variances from the outdoor temperatures, specifically showing differences of 13.27°C and 7.83°C, respectively. Notably, the Maymand structures exhibited superior performance, achieving a more favorable temperature difference of 5.44°C compared to their Riseh counterparts.In conclusion, this research indicates that the architectural features of the Maymand buildings, which include substantial settlement layer thickness, low heat exchange coefficients in the walls, and effective utilization of groundmass temperature, have collectively fostered an environment conducive to thermal comfort. This architectural complex has achieved these favorable conditions with minimal energy consumption or, in some instances, entirely without it. Conversely, the traditional stone architecture in Riseh exhibits a thermal comfort level that is 54.7% lower, reflecting its less effective performance under similar environmental conditions when compared to the troglodytic structures of Maymand. The implications of these findings underscore the importance of architectural design in enhancing indoor thermal comfort, particularly in regions facing extreme climate variations.
ConclusionThe reason for this is the structural integrity of the troglodytic architecture and the depth of its penetration. Also, the level of contact with the open air and the influence of its temperature in stone masonry buildings is more than that of troglodytic architecture which is another reason for the lower level of thermal comfort in these buildings compared to the troglodytic architecture. In general, the characteristics of thermal comfort and energy consumption in troglodytic architectural heritage can provide many design patterns for today’s architectural designers, such as more application of ground heating and utilization of materials with suitable thermal phases. Also, the need for more conservation of these two types of architecture becomes more important because unique examples like Maymand have many unknown architectural patterns that have not been studied yet.
Keywords: Maymand, Riseh, Thermal Comfort, Troglodytic Architecture, Rock-Cut Architecture, Stone Architecture -
چارچوب عملیاتی جهت طراحی ساختمان فرم- انرژی کارا: (نمونه موردی: ساختمان های اداری بزرگ مقیاس شهر تهران)اهداف
نور و شرایط حرارتی با اثر بر کیفیت فعالیت های ذهنی و فیزیکی نقش کلیدی در عملکرد کاربران ساختمان های اداری دارند. از آنجا که فرم نحوه مواجهه ساختمان با عوامل محیطی را تعریف می کند، می تواند با کمک به تامین روشنایی طبیعی و شرایط حرارتی مناسب، علاوه بر کاهش مصرف انرژی موجب ارتقاء بهره وری اداری در این بناها نیز گردد. ارزیابی عملکرد فرم ساختمان های اداری بزرگ مقیاس تهران و دستیابی به گونه شکلی بهینه فرم جهت تامین سالانه آسایش حرارتی و بصری نوری منطبق بر ویرایش چهارم مبحث نوزده (م.م.س) هدف این پژوهش است.
روش هااین پژوهش کاربردی از نوع نظریه-ساخت بوده که در راستای دستیابی به اهداف، رابطه بین هندسه فرم و متغیرهای sDA، DGP و PMV را مورد بررسی قرار داده است. روش تحقیق توصیفی-تحلیلی بوده، داده های اولیه پس از استخراج کتابخانه ای به صورت میدانی صحت سنجی شده و با نرم افزارهای دیزاین بیلدر و پلاگین هانی بی در گرسهاپر مورد مدل سازی و شبیه سازی قرار گرفته اند. همچنین آنالیز داده های حاصل از شبیه سازی با تفسیر و مقایسه انجام شده است.
یافته هافرم مستطیل شکل با دو حیاط مرکزی دارای بهترین وضعیت در شاخص PMV و بدترین از نظر DGP می باشد. زیرگونه پیشنهادی از فرم مذکور با نسبت هسته به پوسته 2:1 با حفظ شرایط PMV توانست از منظر sDA و DGP نیز در حالت استاندارد قرار گیرد.
نتیجه گیریفرم اغلب این بناها جهت تامین شرایط آسایش حرارتی و بصری نوری طبق مبحث نوزدهم مناسب نیست. طراحان می توانند از فرم مستطیل شکل با نسبت پیشنهادی هسته به پوسته 2:1 جهت تامین شرایط و کسب رده EC این مبحث استفاده نمایند.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، آسایش بصری، عملکرد ساختمان، کاربری اداری، مبحث نوزدهOperational Framework for Form-Energy Efficient Building Design with the Application of the 19th Topic (Case Study: Tehran High-Scale Office Buildings)AimsThe purpose of this research is to evaluate the performance of the form of large-scale office buildings in Tehran and to achieve an optimal shape of the form to provide annual thermal and visual comfort in accordance with the 4th edition of the 19th Topic.
MethodsThis is an applied research of the theory-building type, which has investigated the relationship between form geometry and sDA, DGP and PMV variables in order to achieve the goals. The research method is descriptive-analytical, after extracting the library, the primary data has been validated in the field, and it has been modeled and simulated with DesignBuilder software and Honeybee plugin in Grasshopper. Also, the analysis of the data obtained from the simulation has been done with interpretation and comparison.
FindingsThe rectangular form with two central courtyards has the best status in PMV index and the worst in terms of DGP. The proposed subspecies of the mentioned form with a ratio of core to shell of 2:1, while maintaining the conditions of PMV, was able to be placed in the standard mode from the point of view of sDA and DGP.
ConclusionThe form of most of these buildings is not suitable for providing thermal and visual comfort conditions according to the 19th topic. Designers can use the rectangular form with the suggested core-to-shell ratio of 2:1 to meet the requirements and obtain the EC category of this subject.
Keywords: Thermal Comfort, Optical Visual Comfort, Building Performance, Office Building, Topic 19Th -
بیان مسئله
انسان ها موجوداتی منزوی نیستند و همواره با محیط اطراف خود در ارتباط اند. آن ها، چه به صورت فردی و چه اجتماعی، فضایی برای خود طلب می کنند و مرزهایی تعریف می نمایند تا به حالت مطلوبی از این مفهوم دست یابند. می توان ادعا کرد که قلمرو نقش اساسی در زندگی انسان دارد و این امکان را فراهم می آورد تا انسان فضای اطراف خود را ساماندهی کرده و به آن هویت فردی یا جمعی ببخشد. تامین ابعاد قلمرو در فضا نخسین گام در هویت بخشی به فضا و مکانمندی آن به شمار می آید. دستیابی به مطلوبیت در مفهوم ذهنی قلمرو، در گرو شفاف سازی شاخص های شکل گیری آن است که می توان برمبنای مفاهیمی از سوی نظریه پردازان، آن را تعمیم داد. فقدان آسایش حرارتی به عنوان یکی از عوامل شکل گیری قلمرو فضایی، باعث ایجاد حس ازدحام در فرد می شود. باتوجه به حداقل امکان شخصی سازی فضا توسط کاربر در فضاهای عمومی، این پژوهش فضای عمومی را به عنوان بستر مطالعه ی موردی انتخاب کرده است تا اثر بخشی آسایش حرارتی در قلمروهای فضایی آن بررسی شود.
هدف پژوهشهدف از این پژوهش، آزمون فرضیه ای است که در پی واکابی شاخص آسایش حرارتی در مطلوبیت شکل گیری قلمروفضایی، به عنوان پیش فرضی برای شکل گیری قلمرو انسانی است. همچنین، بررسی ارزش های پنهان شاخص های موثر در شکل گیری قلمرو در بستر مطالعه موردی، از دیگر اهداف این تحقیق به شمار می آید.
روش پژوهشپژوهش حاضر، از نظر هدف دارای ماهیتی کاربردی مبتنی بر راهبردی استقرایی است و از نظر روش، رویکردی ترکیبی دارد. الگوی نظری و شاخص های شکل گیری، از طریق جمع آوری داده ها و مرور ادبیات موضوع با رویکرد کیفی و بر پایه مطالعات کتابخانه ای استخراج شده اند. با شبیه سازی آسایش حرارتی مطالعه موردی تمرکز بر شاخص UTCI، محدوه های آسایش حرارتی در قلمروهای طراحی شده ارائه شده اند. برای پاسخ به این پرسش که آیا انسان از محدوده های فاقد آسایش حرارتی به عنوان قلمرو مطلوب استفاده می کند، از روش ردیابی مستقیم و نمونه گیری اشباع با قیاس تطبیقی استفاده شده است. نتایج نشان داد برخی از محدوده ها با توجه به عدم آسایش حرارتی، مورد استفاده کاربران قرار گرفته اند. در این مرحله از پژوهش به نتایج بسنده نکرده و در جهت کشف اهمیت و ارزش پنهان شاخص های شکل گیری قلمرو به روش آزمون T تک نمونه ای و همچنین در جهت دخالت جنسیت و بررسی افتراق ایشان از روش آزمون T دو گروه مستقل استفاده شد.
نتیجه گیریبرخلاف فرض پژوهش، گام های پژوهش حاکی از آن بود که قلمروهای مطلوب آزمودنی ها در بستر مطالعه موردی فاقد آسایش حرارتی است. روش آزمون T در جهت کشف اهمیت و ارزش پنهان شاخص های شکل گیری به تفاوت تمایل زنان و مردان در اهمیت شاخص های شکل گیری قلمرو فضایی مطلوب اشاره دارد.
کلید واژگان: قلمرو، آسایش حرارتی، فضای عمومی، مطلوبیت سنجی، آزمون TProblem statementHumans are inherently social and require personal space to maintain comfort, both individually and in groups. Territoriality is essential for structuring one’s environment and expressing identity. Defining territorial boundaries is a key step in placemaking and spatial identity. Understanding how territoriality forms involves examining theoretical indicators. Among these, thermal discomfort can cause a sense of congestion and influence how people define their space. This research investigates how thermal comfort impacts spatial territoriality, using public space as the study context due to its limited options for personalization.
Research objectiveThe purpose of this research is to validate the hypothesis that thermal comfort, a territoriality prerequisite in human environments, is a determining factor of spatial territorial formation desirability. It also explores the underlying values of indicators of territorial formation in the case study environment.
Research methodThe present research is based on an inductive methodology and adopts a mixed-methods research design. The metrics regarding territorial formation and the underlying theory were established through qualitative data collection and an extensive literature review. The research incorporates thermal comfort simulations based on the Universal Thermal Climate Index (UTCI) for identifying thermal comfort zones within given territories. In response to the research question of how people prefer thermally uncomfortable spaces as attractive territories, a comparative analysis was conducted using both direct tracking and saturation sampling approaches. The findings show that users interact with thermally uncomfortable areas. The research goes further beyond these findings by trying to uncover the underlying meaning of indicators of territorial construction through a one-sample T-test, and it also examines gender differences using an independent-sample T-test.
ConclusionAs opposed to the initial study hypothesis, the study findings reveal that the preferred areas of the case study participants are not thermally comfortable. The T-test also shows gender differences in relation to the perceived importance of signs of territorial formation.
Keywords: Territoriality, Thermal Comfort, Public Space, Desirability Assessment, T-Test -
مروری بر آسایش حرارتی در فضاهای واسط بسته فضاهای آموزشی
آسایش حرارتی در فضاهای واسط بسته یکی از موضوعات مهم در طراحی معماری است که بازدهی فضا در دوران بهره برداری را تحت تاثیر قرار می دهد.بیشتر مطالعات اخیر در حوزه آسایش حرارتی در ایران مربوط به ساختمان های سنتی مسکونی صورت گرفته و کمتر به فضاهای آموزشی و عمومی پرداخته است. فضاهای واسط بسته ساختمان ها به دلیل پیوند حرارتی قوی با محیط خارجی نسبت به فضای داخلی اصلی، نیاز به استانداردهای حرارتی متفاوتی دارند. این فضاها در داخل ساختمان های عمومی معاصر شامل فضاهای سیرکولاسیون، لابی ها، کریدورها و آتریوم ها می شوند. این فضاها به دلیل مکان قرارگیری آن ها، ارتباط حرارتی بیشتری با بیرون دارند و لذا، جدایی حرارتی آن ها از فضاهای داخلی ساختمان بیشتر است. با این حال، سیستم های تهویه و استانداردهای آسایش حرارتی فضاهای اصلی برای این نوع فضاها نیز اعمال می شود که می تواند مصرف انرژی را افزایش دهد. همچنین، این فضاها از نظر نوع استفاده، مدت حضور افراد در این فضاها، نوع پوشش کاربران و نیز فعالیت آن ها با فضاهای اصلی متفاوت است. کاربران در بدو ورود به ساختمان با این فضاها روبرو می شوند و درک احساس حرارتی در این فضاها می تواند روی احساس آسایش حرارتی افراد در کل فضاهای داخلی تاثیرگذار باشد. لذا، این مقاله مروری با استفاده از استدلال قیاسی و روش مطالعات کتابخانه ای پژوهش های پیشین به تبیین مبانی نظری و از طریق مشاهده به بررسی شرایط محیطی و رفتار ساکنان در فضاهای واسط بسته مراکز آموزش عالی در اقلیم گرم و خشک ایران پرداخته است. یافته های پژوهشگران پیشین نشان می دهد که استانداردهای متداول برای طراحی این فضاها مناسب نیستند و می توان با تغییراتی در این استانداردها، به صرفه جویی انرژی در کل ساختمان دست یافت. همین طور، پژوهش ها نشان می دهند استفاده از مدل سازگاری حرارتی (AM) برای تعیین دمای خنثی و آسایش حرارتی در این فضاها، بهتر از مدل آزمایشگاهی (PMV) است.
کلید واژگان: فضای واسط بسته، آسایش حرارتی، ادراک حرارتی، مدل آسایش حرارتی، فضاهای آموزشیA Review of Thermal Comfort in Enclosed Transitional Spaces in Educational SpacesThermal comfort in enclosed intermediary spaces is an important aspect of architectural design that affects the performance of buildings during their operational phase.Until optimal thermal conditions are present in a space, an individual cannot make the best use of that space. Most recent studies on thermal comfort in Iran have focused on traditional residential buildings, with less attention given to public and educational spaces. Intermediary enclosed spaces in buildings, due to their stronger thermal connection to the external environment compared to the main interior spaces, require different thermal standards. In contemporary public buildings, these spaces include circulation areas, lobbies, corridors, and atriums. Their location makes them more thermally exposed to the outside, resulting in greater thermal separation from the building's interior spaces. However, ventilation systems and thermal comfort standards designed for main spaces are often applied to these areas, which can increase energy consumption.Moreover, these spaces differ from the main interior spaces in terms of their usage, the duration of occupant presence, the type of clothing worn by users, and their activities. Users encounter these spaces upon entering the building, and their thermal perception in these areas can impact their overall comfort in the interior spaces. This review article, through deductive reasoning and a literature review of previous research, explains the theoretical foundations of thermal comfort and uses observations to examine environmental conditions and occupant behavior in enclosed intermediary spaces of higher education institutions in Iran’s hot and dry climate. Previous research indicates that conventional standards for designing these spaces are unsuitable and that modifying them could lead to energy savings across the building. Additionally, research shows that using the Adaptive Model (AM) to determine neutral temperature and thermal comfort in these spaces is more effective than the Predicted Mean Vote (PMV) model, offering a more accurate assessment of thermal comfort in these dynamic spaces.
Keywords: Enclosed Transitional Space, Thermal Comfort, Thermal Perception, Thermal Comfort Model, Educational Spaces -
پوسته بیرونی جایی است که نقش مهمی در تبادل حرارت ساختمان با محیط اطراف، جذب انرژی خورشیدی، تهویه، نفوذ نور و صدا به محیط داخلی، خواهد داشت. در این بین نمای دوپوسته به عنوان راهکاری برای ایجاد تهویه، کنترل اثرات زیست محیطی بر ساختمان و عملکرد مفید آن از منظر کاهش مصرف انرژی مورد توجه قرار می گیرد .نماهای دوپوسته فناوری های پوششی بسیار شفافی هستند که می توانند به صورت پویا ویژگی های حرارتی نوری خود را در پاسخ به شرایط مرزی گذرا (چه خارجی، مانند آب و هوا، یا داخلی، مانند نیازهای ساکنان) تنظیم کنند. چنین رفتار انطباقی می تواند امکان بهره برداری از انرژی خورشیدی را هم برای دستاوردهای حرارتی خورشیدی غیرفعال و هم برای روشنایی روز فراهم کند، که می تواند مصرف انرژی را برای اقلیم سازی ساختمان کاهش دهد و شرایط آسایش حرارتی و بصری بهتری را در مقایسه با نمای سنتی تک پوسته فراهم کند. اگرچه مطالعات گوناگونی به صورت متنوع انجام شده است، هیچ بازبینی، دانش مربوطه را از نظر ساختاری سازماندهی نکرده است و تحقیقات حوزه را پراکنده کرده است. لذا نوشتار پیش رو با استفاده از روش توصیفی - تحلیلی ضمن معرفی سیستم نماهای دوپوسته و بررسی نحوه عملکرد آن، نگاهی به کارایی این سیستم در اقلیم های متفاوت از دیدگاه محققان پیشتاز در این زمینه داشته است. بطور خلاصه نتایج پژوهش نشان می دهد در اقلیم معتدل و مرطوب، نیروی باد، در هدایت جریان های هوا در داخل و در اقلیم گرم و مرطوب شیشه شفاف به عنوان جداره داخلی و شیشه بازتابی دوگانه به عنوان جداره بیرونی، نقش غالبی دارد و در اقلیم گرم وخشک تغییر در اندازه فضای میانی و بازشو سبب بهبود تهویه و در صورت ادغام نمای دوپوسته مجهز به دستگاه های سایه بان متحرک یکپارچه با یک سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع بهترین عملکرد را دارد.سرانجام این سیستم بنا را در اقلیم سرد با سرعت باد زیاد محافظت می کند و قرارگیری در جبهه جنوبی جهت دریافت نور روز و استفاده از سایبان متحرک داخلی در مقابل شدت تابش خورشید کارایی دوچندانی دارد.
کلید واژگان: نمای دوپوسته، پوسته ساختمان، طراحی اقلیمی، بهینه سازی مصرف انرژی، آسایش حرارتی -
تعیین محدوده آسایش حرارتی در فضای باز پیچیده بوده و از آنجاکه وجود آسایش حرارتی بر حضور بیشتر افراد در فضای باز کمک می کند، امری مهم است. در پژوهش حاضر سعی شده است محدود آسایش حرارتی افراد در فضای باز بناهای سنتی و احیا شده، در اقلیم گرم و خشک شهر یزد تعیین گردد. به این منظور در پنج حیاط مرکزی از مجموعه دانشکده هنر و معماری شهر یزد به عنوان بناهایی که از کاربری مسکونی به آموزشی تغییر کاربری داده اند، یک پایش میدانی در فصل گرم سال انجام شده، که شامل اندازه گیری اطلاعات اقلیمی همزمان با تکمیل 389 پرسشنامه آسایش حرارتی توسط دانشجویان دانشکده بوده است؛ سپس به کمک نرم افزار Ray Man و SPSS اطلاعات به دست آمده تحلیل و پس از بررسی نمودارهای رگرسیون خطی، محدوده آسایش حرارتی برای افراد در حیاط های مرکزی دانشکده به عنوان یک خرد اقلیم در منطقه گرم و خشک شهر یزد بین بازه 28-16/5 درجه سانتی گراد براساس شاخص دمای معادل فیزیولوژیک (PET) به دست آمد و به علت اینکه ترکیب عوامل اقلیمی و جغرافیایی برای هر منطقه ی خاص منجربه درک متفاوت از شرایط آسایش حرارتی برای افراد آن جامعه خواهد شد، این بازه آسایش با محدوده های آسایش در مناطق دیگر که در پژوهش های متعدد تعیین گردیده است، متفاوت می باشد. از مقایسه حیاط های مورد مطالعه نیز چنین برآمد که هرچه حیاط دارای نسبت ارتفاع به عرض بیشتر و محصورتر باشد، میزان دریافت سایه و درنهایت آسایش حرارتی در طول شبانه روز برای ایام گرم سال بیشتر خواهد بود.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، اقلیم گرم و خشک، حیاط مرکزی، ساختمان آموزشی، شاخص دمای معادل فیزیولوژیک (PET)Determining the range of thermal comfort in the outdoor space is complicated, and since the presence of thermal comfort helps more people to be in the outdoor space, it is important. In the current research, it has been tried to determine the thermal comfort limit of people in the outdoor space of traditional and restored buildings in the hot and dry climate of Yazd city. For this purpose, a field monitoring was carried out in the hot season of the five central courtyards of the Yazd faculty of Art and Architecture as buildings that have been changed from residential to educational use, which includes the measurement of climatic information at the same time as the completion of 389 thermal comfort questionnaires by the students of the faculty; Then, with the help of Ray Man and SPSS software, the obtained information was analyzed and after checking the linear regression charts, the range of thermal comfort for people in the central courtyards of the faculty as a microclimate in the hot and dry area of Yazd city between the range of 16.5-28 degrees Celsius based on the Physiologically Equivalent Temperature index (PET) was obtained. Due to the fact that the combination of climatic and geographical factors for each specific region will lead to a different understanding of the thermal comfort conditions for the people of that community, this comfort range is different from the comfort ranges in other regions that have been determined in numerous researches. From the comparison of the studied yards, it was found that the more the yard has a height-to-width ratio and the more enclosed it is, the more shade it will receive and, finally,more thermal comfort during the day and night for the hot days of the year.
Keywords: Courtyard, Educational Buildings, Hot, Dry Climate, Physiologically Equivalent Temperature Index (PET), Thermal Comfort -
با افزایش نرخ شهرنشینی و پیدایش پیامدهای زیست محیطی، ضمن افزایش تقاضای انرژی برای تعدیل شرایط حرارتی، اهمیت پیامدهای خرداقلیمی توسعه شهری نزد طراحان و برنامه ریزان شهری دوچندان شد. طراحی بهینه هندسه شهری می تواند به منظور تعدیل شرایط خرداقلیمی و ارتقای کیفیت فضاهای شهری مفید واقع گردد. هندسه شهری همساز با اقلیم بافت تاریخی شهر شیراز گواهی است بر این مدعا که با به کارگیری سیاست های طراحانه توانسته بود شرایط آسایش حرارتی مناسبی را در فضاهای شهری به وجود آورد. با توجه به این که این ساختار ارزشمند تاریخی همچون سایر بافت های پویای شهری در معرض تحول و دگرگونی قرار دارد، پژوهش حاضر بر آن است تا به مقایسه تطبیقی عملکرد هندسه شهری تاریخی محدوده مطالعاتی و بررسی پیامدهای خرداقلیمی منتج از تغییرات هندسه شهری صورت گرفته در آن بپردازد. در این راستا، با روشی توصیفی_تحلیلی با بهره مندی از مطالعه و تحلیل اسناد، تصاویر و نقشه های تاریخی و پیمایش میدانی، هندسه شهری تاریخی و معاصر محدوده مطالعاتی در محیط نرم افزار انویمت شبیه سازی شده و شرایط خرداقلیمی و سطح آسایش حرارتی منتج از دو گونه بافت شهری مورد ارزیابی تطبیقی قرار گرفته است. اعتبارسنجی داده های حاصل از این شبیه سازی با برداشت میدانی شاخص خرداقلیمی دما در تاریخ 10تیرماه و محاسبه ضریب همبستگی داده های اندازه گیری و شبیه سازی شده به اثبات رسید. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داده با تغییرات کالبدی صورت گرفته شاخص های هندسه شهری مطالعاتی نسبت ارتفاع به عرض و شاخص دید به آسمان به طور میانگین به ترتیب 58.41درصد کاهش و 42.71درصد افزایش یافته اند. در نتیجه این تغییرات، دمای هوا در محدوده به طور میانگین 0.3درجه سلسیوس افزایش یافته است. همچنین دمای تابشی افزایش چشمگیری داشته و با کاهش سطوح تحت پوشش سایه همراه بوده است. در ادامه به سبب تخریب موانع کالبدی هدایت کننده جریان هوا، سرعت باد افزایش یافته و سطح رطوبت را به حداقل رسانده است. برآیند تغییرات یادشده کاهش سطح آسایش حرارتی را در محدوده مطالعاتی به دنبال داشته است. بدین ترتیب ضروری می نماید ضمن جلوگیری از تغییرات گسترده تر این بافت ارزشمند، از الگوهای هندسه شهری تاریخی برای بهبود شرایط خرداقلیمی فضاهای شهری و توسعه همساز با اقلیم کلانشهر شیراز بهره گرفته شود.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، طراحی همساز با اقلیم، هندسه شهری، خرداقلیم شهری، محله تاریخی سنگ سیاه شیرازIntroductionThe rapid pace of urbanization and its associated environmental challenges, coupled with the rising demand for energy to regulate thermal conditions, have underscored the necessity of addressing the microclimatic consequences of urban development. Given the increasing global temperatures and the urgency of climate adaptation, it is essential to examine the impact of urban form on microclimatic conditions and thermal comfort. The historical urban fabric of Shiraz, particularly in the Sang-e Siah neighborhood, represents an exemplary case of passive adaptation to climatic conditions. Through careful spatial planning, traditional urban layouts optimized thermal comfort by minimizing solar exposure and enhancing ventilation. However, recent modifications to the city's historical districts have undermined these adaptive strategies, leading to increased urban heat stress and a reduction in outdoor comfort levels.
Meteorological records from Shiraz indicate a persistent rise in average temperatures, aligning with global climate change trends. These data highlight the importance of incorporating climate-sensitive urban design strategies to improve thermal comfort. The traditional design of Shiraz’s historic districts, characterized by narrow alleys, shaded pathways, and strategically oriented streets, exemplifies an effective response to the city's climatic challenges. This study aims to quantitatively assess the impact of geometric transformations in the Sang-e Siah neighborhood on microclimatic conditions and thermal comfort. Theoretical Framework: Urban geometry consists of key parameters such as the sky view factor (SVF), height-to-width (H/W) ratio, and street orientation, all of which play a critical role in influencing climatic factors such as solar radiation exposure, wind flow, temperature distribution, and humidity retention. These elements collectively determine the thermal comfort of outdoor urban spaces. A reciprocal relationship exists between urban microclimates and broader climatic systems, with urban geometry serving as a crucial intermediary. By adopting climate-responsive urban design principles, planners and designers can mitigate unfavorable microclimatic effects, ensuring more livable and thermally comfortable urban environments. This study examines the extent to which changes in urban form influence these parameters and provides recommendations for sustainable urban planning practices.MethodologyThis research employs a descriptive-analytical approach and falls within the category of applied studies. Data collection was carried out through a combination of historical document analysis, field surveys, and meteorological data evaluation. The ENVI-met software, a highly reliable microclimate simulation tool, was utilized to model the impact of physical alterations on thermal comfort in the Sang-e Siah neighborhood. To ensure the accuracy of the findings, simulated results were compared against on-site temperature, humidity, and wind speed measurements. The study focused on the hottest day of the year—July 1, 2022—to capture extreme temperature conditions and their effects on urban microclimates. This methodological approach provides a robust basis for assessing the thermal performance of the historical urban geometry and its contemporary modifications.
Discussion and FindingsThe findings of this study underscore the significant impact of geometric transformations in the neighborhood on microclimatic conditions. Specifically, the increase in SVF and the reduction in H/W ratios have resulted in the following effects:Elevated ambient temperatures due to increased exposure to solar radiation. Enhanced radiant heat effects, leading to a measurable decline in thermal comfort. Increased wind speeds in specific areas, contributing to dust dispersion while simultaneously reducing humidity levels. Decreased humidity, which intensifies heat stress and exacerbates outdoor discomfort. These combined effects have significantly reduced outdoor thermal comfort in the study area. The results emphasize the importance of maintaining traditional urban design principles to ensure microclimatic stability in historic districts.
ConclusionThis study confirms that urban geometry variables such as SVF, H/W ratio, and street orientation play a fundamental role in shaping microclimatic conditions. The historical structures in Shiraz were designed in harmony with local climatic conditions, employing passive cooling strategies that enhanced thermal comfort in outdoor spaces. However, modern transformations—particularly the widening of streets and reductions in building heights—have disrupted this balance, exacerbating urban heat stress. To promote sustainable urban development, urban planners and designers should integrate lessons from Shiraz’s historical urban fabric. Strategies such as limiting SVF through shaded pathways, maintaining optimal H/W ratios for improved thermal regulation, and orienting streets to maximize natural ventilation can serve as effective guidelines for improving urban thermal comfort in Shiraz and other arid cities experiencing similar climatic challenges.
Keywords: Thermal Comfort, Climate-Responsive Design, Urban Geometry, Urban Microclimate, Sang-E Siah Historical Quarter, Shiraz -
اهداف
بررسی تاثیر سایبان و سرعت جریان هوا بر عملکرد حرارتی (انرژی) و جریان همرفت در نمای دوپوسته جنوبی یک ساختمان واقع در شهر سمنان در منطقه گرم خشک ایران. این تحقیق به بررسی کدام نوع سایبان، از جمله سایبان های مورب و چندلایه، می تواند به طور موثرتری دمای داخل ساختمان را کاهش داده و جریان همرفت را افزایش دهد.
روش هااز شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزارهای سالیدورک و کامسول مولتی فیزیک به ترتیب برای مدل سازی هندسه، شبیه سازی جریان سیال و انتقال حرارت استفاده شده است. یک نمای دوپوسته دو بعدی با سایبان های مختلف در نظر گرفته شده و جریان تهویه طبیعی آشفته در آنها بررسی شده است.
یافته هانتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان داد که هندسه و سرعت جریان هوا بر سرعت و آشفتگی جریان هوا در داخل حفره پاکت دوپوسته تاثیرگذار است. هندسه ای با سایبان چندلایه (غیرمتقارن)، 5/18 درصد کاهش دما را در همین سرعت باد نشان داد. بیشترین کاهش دما در هندسه ای با سایبان چندلایه (غیرمتقارن) و سرعت جریان هوای 5 متر بر ثانیه رخ داده است. به عبارتی، بهترین عملکرد حرارتی در سایبانهای چند لایه مشاهده شده است.
نتیجه گیریاین پژوهش نشان داد که استفاده از سایبان های چندلایه (غیرمتقارن) می تواند به طور موثری دمای داخل ساختمان را کاهش داده و جریان همرفت را افزایش دهد. این یافته ها حاکی از آن است که طراحی مناسب سایبان ها می تواند به عنوان یک روش غیر فعال برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: نمای دوپوسته، سایبان، جریان همرفت، جریان آشفته، آسایش حرارتی، فناوری های نوین معماریNaqshejahan- Basic studies and New Technologies of Architecture and Planning, Volume:14 Issue: 4, 2025, PP 125 -156AimsThis study aims to investigate the impact of shading devices and airflow velocity on the thermal (energy) performance and convective flow in a south-facing double-skin façade of a building located in Semnan, a hot and arid region in Iran. The research seeks to determine which type of shading device, including inclined and multi-layer shades, can most effectively reduce indoor temperature and enhance convective flow.
MethodsNumerical simulations were conducted using SolidWorks and COMSOL Multiphysics software for geometry modeling, fluid flow simulation, and heat transfer analysis, respectively. A two-dimensional double-skin façade with various shading configurations was considered, and turbulent natural ventilation flow within them was examined.
FindingsSimulation results demonstrated that the geometry and airflow velocity significantly influenced the velocity and turbulence of the airflow within the double-skin cavity. A geometry with a multi-layer (asymmetric) shading device exhibited an 18.5% temperature reduction at the same wind speed. The maximum temperature reduction occurred in a geometry with a multi-layer (asymmetric) shading device and an airflow velocity of 5 meters per second. In other words, the best thermal performance was observed in multi-layer shading devices.
ConclusionThis research indicated that the use of multi-layer (asymmetric) shading devices can effectively reduce indoor temperature and enhance convective flow. These findings suggest that the appropriate design of shading devices can be employed as a passive method to reduce energy consumption in buildings.
Keywords: Double-Skin Façade, Canopy, Convection Flow, Turbulent Flow, Thermal Comfort, New Technologies -
اهداف
با توجه به سهم حدود 35 درصدی مصرف انرژی توسط ساختمان ها، مدیریت مصرف انرژی توجه ویژه ای از سوی معماران خواستار است. فرم بنا یکی از تاثیرگزارترین پارامترها بر میزان مصرف انرژی است و شهر یزد به عنوان نمونه اقلیم گرم و خشک در جهان که دارای تابستان های گرم و طولانی است مورد توجه پژوهش حاضر است. هدف از این پژوهش ارائه راهکاری برای تولید فرم بهینه ساختمان بومی مستقل به عنوان سیاست پایه ای در فاز طراحی مفهومی در شهر یزد است.
روش هابا استفاده از مدل سازی پارامتریک و شبیه سازی انرژی توسط ابزار رایانه ای مناسب، بهینه سازی چندهدفه فرم ساختمان با در نظر گرفتن دو شاخص آسایش حرارتی و آسایش بصری توسط الگوریتم ژنتیک برای اقلیم گرم و خشک شهر یزد انجام گرفت. چند مقدار مساحت زیربنا به عنوان ورودی در نظر گرفته شد و نتایج در قالب چهار نوع فرم کلی مکعب، L، U و O ارائه شد.
یافته هادر این پژوهش گزینه های بهینه مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفت و مدلی کلی برای فرم و جهتگیری بهینه ساختمان ارائه شد. نتایج پژوهش نشان داد که بهینه ترین فرم با در نظر گرفتن شاخص آسایش حرارتی به عنوان شاخص دارای اولویت برای تمامی مساحت های مورد بررسی، فرم مکعب مستطیل با فاکتور شکل حدود 8/1 و جهتگیری شمالی-جنوبی است.
نتیجه گیریاستفاده کردن از فرم و جهتگیری بهینه ساختمان به عنوان سیاست غیر فعال که پایه ای برای سیاست های فعال و غیر فعال دیگر است می تواند تاثیر مناسبی بر ایجاد آسایش و کاهش مصرف انرژی به صورت توامان داشته باشد.
کلید واژگان: بهینه سازی چند هدفه، فرم پارامتریک، آسایش حرارتی، آسایش بصری، الگوریتم ژنتیک، طراحی پایدار، اقلیم گرم و خشک، فناوری های نوینAimsConsidering the share of about 35% of energy consumption by buildings, energy consumption management requires special attention from architects. Building form is one of the most influential parameters on energy consumption, and the Yazd city, as an example of an arid and warm climate, is the focus of this research. The purpose is to provide a solution to produce the optimal form of independent vernacular building as a basic policy in the conceptual design phase in Yazd city.
MethodsUsing parametric modeling and energy simulation by suitable computer tools, multi-objective optimization of the building form was carried out considering two indicators of thermal and visual comfort by genetic algorithm for the arid and warm climate of Yazd city. Several subsurface area values were considered as input and the results were presented in four general forms: cube, L, U and O.
FindingsIn this research, the optimal options were analyzed and compared, and a general model for the optimal form and orientation of the building was presented. The results of the research showed that the most optimal form, considering the thermal comfort index as a priority index for all the investigated areas, is a rectangular cube form with a shape factor of about 1.8 and a north-south orientation.
ConclusionUsing the form and optimal orientation of the building as a passive policy that is the basis for other active and passive policies can have an Appropriate effect on creating comfort and reducing energy consumption in a combined manner.
Keywords: Muti-Objective Optimization, Parametric Form, Thermal Comfort, Visual Comfort, Genetic Algorithm, Sustainable Design, Arid, Warm Climate, Technology -
در اقلیم گرم و مرطوب به دلیل دما و رطوبت بالا، ایجاد منطقه آسایش در شرایط بحرانی، تنها از طریق تهویه طبیعی امکان پذیر نیست. استفاده مداوم از سرمایش مکانیکی، ساکنین بنا را از هوای تازه، محروم و سلامت آن ها را تهدید می کند. پوسته به ویژه پنجره های ساختمان، بر تبادل حرارت میان درون و بیرون، بارهای سرمایشی و تقاضای انرژی بنا و آسایش حرارتی ساکنین تاثیرگذار هستند. در پژوهش حاضر، از طریق شبیه سازی در نرم افزار دیزاین بیلدر، با هدف به حداقل رساندن ساعات نارضایتی و حرارت ناشی از تابش خورشیدی هنگام بهره گیری از تهویه طبیعی، ضمن بررسی تاثیرگذاری جنس جداره های بنا و شیوه سایه اندازی روی پنجره ها بر نسبت بهینه پنجره به سطح نما، با روش بهینه سازی، ابعاد و میزان بازشوی بهینه پنجره ها در ساختمان های مسکونی شهر عسلویه تعیین شد. برای پیکربندی های مختلف متداول و بهینه، مجموع ساعاتی که می توان از طریق تهویه طبیعی به آسایش حرارتی دست یافت، محاسبه شد. مطابق با یافته ها، جنس شیشه (ضرایب عبور نور مرئی و انتقال حرارت) و بهره حرارتی خورشید، مهم ترین عامل در تعیین مقادیر بهینه هستند. در نسبت 30%، با مصالح بهینه، دریافت حرارت از 3574 کیلووات طی یک سال، به 270 رسید. مقادیر 10%، 16%، 18%، 20%، 22%، 24%، 26%، 32%، 34%، 36% برای نسبت پنجره به دیوار، با میزان بازشوی پنجره به ترتیب برابر با 75%، 49%، 84%، 54%، 66%، 36%، 94%، 38%، 5%، 5%، بهینه هستند.
کلید واژگان: نسبت پنجره به دیوار، آسایش حرارتی، تهویه طبیعی، بهینه سازی، ضریب بهره حرارتی خورشیدی، عسلویهEstablishing thermal comfort zones solely through natural ventilation in hot and humid climates is challenging.. Continuous reliance on mechanical cooling can compromise indoor air quality, posing health risks to building occupants. The building's skin and windows play a crucial role in the heat exchange, cooling loads, energy demands, and the thermal comfort of the residents. This study aimed to minimize total annual discomfort hours and solar radiation heat gain from external windows while utilizing natural ventilation in a residential building in Asalouyeh City’s hot humid cliamte. Additionally, the study examined the impact of transparent and opaque wall materials, as well as window shadings, on the optimal Window-to-Wall Ratio (WWR)to minimize solar gain and discomfort hours.
MethodFor each common and proposed configuration of building construction and different values for WWR (10%-90%), the annual Predicted Mean Vote (PMV) and the Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD) were determined at 1-hour intervals in a sitting zone of the case study building. The indices were also determined for the thermal peak day at 30-minute intervals. The obtained values were compared with the comfort range recommended by ASHRAE Standard 55 (+0.5 < PMV < -0.5, 0 < PPD < 80%). The annual total hours during which achieving thermal comfort through natural ventilation is possible were calculated. Finally, the optimal window-to-wall ratio (WWR) and opening areas in the optimal construction configuration were determined using the optimization method.
ResultsWith a WWR of 30% (a common ratio in building construction), the total annual solar radiation heat gain decreased from 3574 kW to 270 kW with proposed materials. The seating area remained within the comfortable temperature range for at least 737 hours throughout the year, thanks to natural cooling. Optimal WWR values included 10%, 16%, 18%, 20%, 22%, 24%, 26%, 32%, 34%, 36% in combination with open areas of 75%, 49%, 84%, 54%, 66%, 36%, 94%, 38%, 5%, 5%respectively. The optimal properties for transparent surfaces include aluminum thermal break window frames, a 1-meter overhang, and left and right side-fin shadings for windows made from lightweight concrete cast (Conductivity: 0.3800 W/m-K, Specific Heat: 1000.00 J/kg-K, Density: 1200.00 kg/m³, Thickness: 0.002 m), and 6mm/6mm air blue double-glazed glass (SHGC: 0.15, LT: 0.15, U-Value: 2.555 W/m²-K). The conductivity, specific heat, density, and thickness of the outermost and innermost layers were 0.16 and 0.17 W/m-K, 880.00 and 900.00 J/kg-K, 2800.00 and 1390.00 kg/m³, 0.002 and 0.005 m, respectively. The study also introduced the thermal properties of non-transparent surfaces.
ConclusionFindings showed that the glass properties (Light Transmission and Thermal transmittance or U-Value) and Solar Heat Gain Coefficient (total solar transmission) are the most important factors in determining the optimal design compared to other parameters (including thermal insulation, R-value of non-transparent surfaces, shading devices). Although minimizing WWR is recommended for hot and humid climates, this ratio can be increased by choosing the appropriate glass.
Keywords: Asalouyeh City, Natural Ventilation, Optimization, Solar Heat Gain Coefficient, Thermal Comfort, Window-To-Wall Ratio -
هدف
این پژوهش به بررسی انتقادی مدل های آسایش حرارتی در آپارتمان های میان مرتبه شهر تهران می پردازد و بر شکاف بین استانداردهای نظری و تجربه واقعی ساکنان تمرکز دارد. آسایش حرارتی یکی از عوامل کلیدی در طراحی ساختمان های مسکونی است که تاثیر مستقیمی بر کیفیت زندگی ساکنان دارد. در تهران، که شرایط آب وهوایی متنوع است و ساختمان ها اغلب دارای کیفیت پایین ساخت هستند، دستیابی به آسایش حرارتی چالش های خاصی را ایجاد می کند. هدف این مطالعه، ارزیابی نواقص شاخص های استاندارد، به ویژه شاخص میانگین رای پیش بینی شده (PMV) که مبنای استانداردهای ملی ایران است، و تطابق آن ها با رفتارهای تطبیقی و شرایط محلی است. این مطالعه به دنبال ارائه رهنمودهای رفتاری-پاسخ گو برای بهبود آسایش حرارتی در شرایط خاص تهران است.
روش پژوهش:
این پژوهش از رویکرد ترکیبی موازی هم گرا استفاده کرده که شامل جمع آوری داده های کمی و کیفی است. داده های کمی از طریق اندازه گیری های محیطی شامل دما، رطوبت، سرعت هوا و دمای میانگین تابشی (MRT) در فصول مختلف جمع آوری شده است. داده های کیفی از طریق نظرسنجی از 112 ساکن آپارتمان های میان مرتبه با توان آماری 95/0، به دست آمده است. این نظرسنجی ها به بررسی رفتارهای تطبیقی ساکنان در برابر تغییرات دمایی و ترجیحات آن ها در استفاده از سیستم های گرمایش و سرمایش پرداخته است.
یافته هایافته ها نشان داد که شاخص PMV تنها در 17 درصد موارد توانست آسایش حرارتی را به درستی پیش بینی کند که نشان دهنده محدودیت های جدی این مدل در شرایط اقلیمی تهران است. اختلافات بین دمای میانگین تابشی (MRT) و دمای حباب خشک به ویژه در تابستان موجب افزایش نارضایتی حرارتی شده است. دماهای خنثی ترجیح داده شده توسط ساکنان در تابستان 55/20 درجه و در زمستان 86/23 درجه سانتی گراد بوده است.
نتیجه گیریاین مطالعه بر ناکارآمدی مدل های ایستای آسایش حرارتی مانند PMV در شرایط خاص تهران تاکید می کند و نیاز به استانداردهای تطبیقی را برجسته می سازد. استانداردهایی که به رفتارهای ساکنان و شرایط محلی پاسخ گو باشند، می توانند آسایش حرارتی و پایداری را بهبود بخشند.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، آپارتمان های مسکونی، محیط داخلی، رفتار ساکنین، تهرانObjectiveThis study critically evaluates the effectiveness of thermal comfort models in mid-rise residential apartments in Tehran, focusing on the discrepancies between theoretical standards and the actual comfort experienced by occupants. Tehran's variable climate and suboptimal construction quality present unique challenges in achieving thermal comfort, making it crucial to develop context-specific approaches. The study examines the limitations of the Predicted Mean Vote (PMV) index, a key component of national standards in Iran, which often fails to account for occupant behavior, local environmental factors, and adaptive strategies. The goal is to identify gaps in these models and inform the development of more responsive thermal comfort guidelines, appropriate to the climate and cultural context of Tehran.
MethodsA convergent parallel mixed-methods approach was used, combining quantitative and qualitative data. Environmental measurements, including air temperature, humidity, air velocity, and mean radiant temperature (MRT), were taken across seasons in 35 residential units. Qualitative data were collected through surveys of 112 residents (60 females, 52 males) to understand their perceptions of thermal comfort and adaptive behaviors. Statistical power for the survey was set at 0.95, with surveys exploring residents' responses to different indoor conditions and their use of heating, cooling, and window management strategies.
ResultsThe study found that the PMV index accurately predicted thermal comfort only 17% of the time, highlighting its limitations in Tehran conditions. Discrepancies between PMV and dry bulb temperatures were particularly pronounced in summer, resulting in significant discomfort Residents preferred neutral temperatures of 20.55°C in summer and 23.86°C in winter, which differed from PMV predictions. Poor insulation, inadequate windows, and inappropriate building materials were identified as major contributors to thermal discomfort.
ConclusionsThe results highlight the inadequacy of static models such as PMV in the residential context of Tehran. Adaptive thermal comfort standards that incorporate environmental and behavioral factors are needed to reflect local climates and occupant behavior. This approach would promote passive design strategies, reduce energy consumption, and improve occupant comfort, thereby promoting sustainable residential environments.
Keywords: Thermal Comfort, Residential Apartments, Indoor Environment, Occupant Behavior, Tehran -
در دنیای امروزی، کاهش مصرف انرژی یکی از مهم ترین مباحث در صنعت ساختمان سازی است. نفت و گاز منابع سرشاری برای کشورمان به شمار می آید. اگر ما بتوانیم از این منابع به صورت درست و منطقی استفاده کنیم، می توانیم در بحث اقتصادی پیشرفت قابل قبولی را شاهد باشیم. در غیر اینصورت یکی از بزرگترین نعمت های طبیعی خود را از دست داده ایم. ازآنجاکه بخشی از انرژی مصرفی برای ایجاد آسایش درساختمان ها ازطریق جداره های ساختمان هدر می رود، مطالعات بسیاری با هدف دستیابی به راهکارهای ذخیره انرژی و کنترل انتقال سرما و گرما انجام شده است. هدف این پژوهش رسیدن به آسایش حرارتی افراد در ساختمان مسکونی و بهینه سازی انرژی با استفاده از مصالح هوشمند است. روش تحقیق از نوع توصیفی_تحلیلی بوده و گردآوری اطلاعات از طریق مطالعات کتابخانه ای و اسنادی انجام شده است. اطلاعات فوق همچنین شامل مطالعات آزمایشگاهی مندرج در سابقه پژوهش است که با تحلیل کیفی به مصالح هوشمند موثر در کاهش اتلاف حرارتی دست یافتیم. یکی از این راهکارها استفاده از نانومواد ها است. برای انتخاب بهینه مصالح، ارزیابی میزان تاثیر و کارایی نانو موادها و نانوپوشش ها پژوهش حاضر با معرفی و مقایسه انواع نانوموادها به عنوان سامانه فعال و ایستا به سنجش میزان تاثیر سامانه ها بر انرژی مصرفی در ساختمان های مسکونی پرداخته است. در این پژوهش سعی بر آن شده تا به معرفی این نانوموادها و شناسایی انواع آن پرداخته و همچنین مزایا و معایب آنان بررسی و با یکدیگر مقایسه شود، تا امکان انتخاب گزینه برتر در شرایط گوناگون فراهم آید. در نتیجه ی بدست آمده در این پژوهش ما به تعدادی مصالح هوشمند رسیدیم که این مصالح تاثیر بسزایی در تامین آسایش حرارتی ساختمان مسکونی دارند. این مصالح عبارتند از شیشه های کروماتیک، نانوپوشش ها، درزبند ها، مواد تغییر فاز دهنده نانو، و رنگ های ترموکرومیک.
کلید واژگان: نانومواد، آسایش حرارتی، ساختمان مسکونی -
بیان مسئله:
نیاز جهانی به حفظ محیط زیست، جنبش سبز را در سراسر جهان به پیش برده است. یک چالش مدیریتی نوظهور برای همه سازمان ها، در شهرهای هزارهسومی، حفاظت از منابع طبیعی با کاهش تاثیر منفی آنها بر محیط زیست و افزایش عملکرد پایدار است. سبزشدن نیاز عصر برای حفظ منابع طبیعی است. معماری سبز با توجه به جنبش سبزی که از دهه 1950 تا 2010 م. رخ داده است، بررسی و ارزیابی می شود. معماری سبز، مرتبط ترین پروژه های معماری که رویکرد سیستم های انرژی را برای کاهش تقاضا، عرضه انرژی تجدیدپذیر و ذخیره انرژی ادغام می کند را توصیف و ارزیابی می کند. بررسی های انجام شده نشان می دهد که معماری سبز به طور قابل توجهی تکامل یافته و بسته به علایق یا دغدغه های هر زمان، نام های متفاوتی برآن گذاشته شده است و بسته به موانع و محرک های فنی، اقتصادی، محیطی و سیاسی هر دوره، با سرعت های متفاوتی پیشرفت کرده است.
هدف پژوهش:
هدف اصلی این مقاله مروری کوتاه بر ارتباط پارامترهای جنبش سبز جهت تبیین رابطه طراحی معماری با سلامتی انسان در شهرهای هزارهسومی است.
روش پژوهش:
روش تحقیق اتخاذشده در این نوشتار روش مطالعه تطبیقی است که با استراتژی تمرکز بر مولفه های بنیادین جنبش سبز از طریق بهره گیری از نرم افزارهای Bibliometrix و VOSviewer به بررسی و تحلیل 230 مقاله مرتبط نشریافته در سال های 2008 تا2024 پرداخته و نتایج حاصل را در ارتباط با آسایش حرارتی مورد تطبیق و استنباط قرار می دهد.
نتیجه گیریمهمترین یافته این پژوهش در قالب سه مولفه آسایش حرارتی، فضای سبز شهری و طراحی نمود یافته است. اصلی ترین نتیجه این مقاله را می توان در تدبیر طراحی نماهای سبز برای افزایش فضاهای سبز مبتنی بر شعف حرارتی خلاصه و بیان کرد.
کلید واژگان: جنبش سبز، آسایش حرارتی، نمای سبز شهری، طراحی معماری، شهرهای هزاره سومیProblem statement:
The global need for environmental protection has propelled the green movement worldwide. An emerging management challenge for all organizations in third-millennium cities is to protect natural resources while reducing their negative environmental impact and increasing sustainable performance. Greening is needed in this era to preserve natural resources. Green architecture is examined and evaluated in light of the green movement that took place from the 1950s to 2010. Green architecture describes and evaluates the most relevant architectural projects that integrate the energy systems approach to reduce demand, provide renewable energy supply, and enable energy storage. Studies show that green architecture has evolved significantly and has been given different names depending on the interests or concerns of the time. It has progressed at varying rates depending on the technical, economic, environmental, and political drivers and barriers of each period.
Research objectiveThe main objective of this paper is to provide a brief review of the relationship between the parameters of the green movement and explain the relationship between architectural design and human health in third-millennium cities.
Research methodThe research method adopted in this paper is the comparative study method, which focuses on the fundamental components of the green movement through the use of Bibliometrix and VOSviewer software to analyze and investigate 230 related published articles from 2008 to 2024, and infers the results in relation to thermal comfort.
ConclusionThe most important finding of this research is manifested in three components: thermal comfort, urban green space, and facade design. The main conclusion of this paper can be summarized and stated as devising green facade designs to increase green spaces based on thermal delight.
Keywords: Green Movement, Thermal Comfort, Urban Green Facade, Architectural Design, Third-Millennium Cities -
در معماری عصر حاضر سعی بر این است که ساختمان بتواند با توجه به الگوهای طراحی خویش، نیازهای حرارتی ساکنین را با استفاده از حداقل مصرف انرژی تامین نماید. در این میان ساختمان های سنتی و بومی در اقلیم های مختلف ایران نمونه های بسیار مناسبی برای بررسی الگوهای طراحی بکارگرفته شده در آن ها می باشند. در این جهت، مقاله حاضر، باهدف بررسی نقش جهت گیری حیاط های مرکزی خانه های سنتی در اقلیم گرم و مرطوب ایران، از دیدگاه بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان و همچنین ایجاد آسایش حرارتی ساکنین انجام شده است. در این راستا از مطالعات کتابخانه ای، اطلاعات آب و هواشناسی و شبیه سازی رایانه ای به کمک نرم افزار دیزاین بیلدر استفاده شده است. در نهایت نتایج تحقیق نشان داده است؛ استفاده از الگوی حیاط های مرکزی به شکل مستطیلی با هندسه نسبت عرض به طول یک دوم با جهت گیری شرقی غربی توانسته است تا حدود 12 درصد در کاهش مصرف انرژی در ساختمان نقش داشته باشد. همچنین عوامل موثر در آسایش حرارتی همچون؛ دمای و سرعت هوا، دمای تشعشعی را نیز به طور قایل قبولی در آستانه آسایش کاربران قرار دهد و به نوعی هم شرایط ایجاد آسایش حرارتی کاربران در فضا فراهم آید و هم میزان مصرف انرژی ساختمان کاهش یابد.کلید واژگان: اقلیم گرم و مرطوب، حیاط های مرکزی، جهت گیری، مصرف انرژی، نرم افزار دیزاین بیلدر، آسایش حرارتیWhat has been effective in saving energy consumption in the old structures of Iranian cities is the observance of climatic principles in traditional architecture and the use of local materials in the region. In Iran, more than 40% of energy consumption is related to residential buildings. On the other hand, studies in the field of climate solutions to reduce energy consumption in traditional Iranian buildings are limited, among the studies that have been conducted in this field, we can mention the article "Traditional Architecture Values of Semnan City in Optimizing Energy Consumption" written by Amir Hossein Salar, which describes the theoretical expression of architecture. Traditional has paid.In today's architecture, it is tried to ensure that the building can meet the thermal needs of the residents with minimal energy consumption, according to its design patterns. Meanwhile, traditional and native buildings in different climates of Iran are very suitable examples for examining the design patterns used in them. In this regard, this article aims to investigate the role of the orientation of the central courtyards of traditional houses in the hot and humid climate of Iran, from the point of view of optimizing the building's energy consumption and also creating thermal comfort for the residents. Hormozgan province is one of the hot and humid regions of Iran. In general, the weather of this province is influenced by desert and semi-desert weather. The weather of the coastal strip is very hot and humid in summers, but the temperature in this area does not exceed 52 degrees Celsius.The research process has been such that firstly, the site and the climate of the region, as well as the desired scenarios for the pattern of the central courtyards in the desired context, have been investigated and recognized. Then, with the help of simulation in Design Builder software, the orientation pattern of the central courtyards has been analyzed in line with the research objectives. Finally, the desired results are presented in terms of energy consumption and thermal comfort of users.In this regard, library studies, water and meteorological information and computer simulation with the help of Design Builder software have been used. Finally, the research results have shown; The use of the pattern of central courtyards in a rectangular shape with a width to length ratio of one half with an east-west orientation has been able to reduce energy consumption in the building by about 12%. Also, effective factors in thermal comfort such as; The air temperature and speed should set the radiation temperature acceptable at the threshold of the comfort of the users, and in a way, the conditions for creating the thermal comfort of the users in the space will be provided and the amount of energy consumption of the building will be reduced. Finally, it can be said that; The studies conducted show that there has not been much study on the influence of the orientation of central courtyards in residential buildings, especially in the hot and humid climate of Iran, using computer simulation. Also, the use of computer simulation to achieve more authentic and realistic results can be very useful; Therefore, in this article, the pattern of central courtyards in traditional houses in hot and humid climates has been investigated in terms of energy consumption and thermal comfort with the help of computer simulation and field studies to achieve the optimal pattern of central courtyards in this climate. The field studies conducted in the context of Dezful city show that in the traditional context of this climate, the pattern of the central courtyard has responded well to the needs of the residents. Therefore, this architectural element can be used well in new contexts and newly built houses, in order to meet the thermal needs of residents and reduce energy consumption costs. Therefore, this article seeks to investigate the orientation in the pattern of the central courtyards of this climate and provide the optimal pattern for the purposes of the research. For this reason, it seems that such a research is necessary and necessary.It also provided the conditions for achieving thermal comfort for the users to a large extent. In fact, it can be seen that by using traditional architectural elements and solutions in the body of today's buildings, it is possible to advance buildings in the direction of reducing energy consumption. Central courtyards in the heart of traditional buildings can be well used as one of these elements and solutions for the aforementioned goals and have an effective role in architecture.Keywords: Hot, Humid Climate, Central Courtyards, Orientation, Energy Consumption, Design Builder Software, Thermal Comfort
-
هدف این پژوهش طراحی معماری همساز با اقلیم برای شهر شیراز بوده و به این منظور نرم افزار Climate consultant مورد استفاده قرار گرفت. قابلیت این نرم افزار نمایش و بررسی گرافیکی ویژگی های آب و هواشناسی است که از یک پایگاه قوی و مستند به نام EPW در گام زمانی میانگین های درازمدت ساعتی برای داده های تابش، دمای خشک، دمای خاک در اعماق مختلف، رطوبت نسبی، سرعت و جهت باد استفاده می کند. تعیین حد آسایش وارائه راهبردهای مربوط به صرفه جویی انرژی در مناطق آب و هوایی مختلف از قابلیتهای مهم این ابزاراست. نتایج نشان داد؛ ماه های ژانویه، فوریه و دسامبر به طور کامل خارج از محدوده آسایش حرارتی هستند وبیشترین شرایط آسایش در دامنه تابشی 800 تا 900 وات بر متر مربع با دامنه دمایی 20 تا 25 درجه سانتی گراد قرار دارد. بر اساس نمودار سایکرومتری، تنها 1/10 درصد از ساعات سال در شرایط آسایش کامل قرار دارند و رسیدن به افزایش شرایط آسایش، نیازمند استفاده از استراتژی های متفاوت همچون استفاده از کولرآبی (2831ساعت در سال) است. ضخامت ایده آل برای توده دیوارها 10 تا 5/12 سانتی متر با بهینه مصالح (آجر، بتن و سنگ) برآورد شده است. استفاده از ساختارهای انبوه با حفره های کوچک که عمل تهویه شبانه را انجام می دهند، بسیارمناسب می باشد. استفاده از پنکه های سقفی می تواند دمای داخلی را حداقل به میزان 2.8 درجه سانتی گراد کاهش دهد. سقف های مسطح با رنگ روشن مناسب ترین گزینه بوده و در طراحی های دارای صحن حیاط، وجود حوضچه های کوچک در تامین سرمایش اتاق های مجاورکاملا موثر است. از فضای داخلی ودرب ها می تواند برای ارتقاء تهویه متقابل طبیعی استفاده شود.با سایه اندازی مناسب پنجره ها همسو با جهت باد غالب واستفاده از تهویه طبیعی مطبوع، نیاز سرمایشی به طور قابل توجه کاهش می یابد. موارد فوق می توانند ازمهمترین راهکارهای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان باشند
کلید واژگان: طراحی اقلیمی، آسایش حرارتی، بهینه سازی انرژی، شیرازThe aim of this research is to evaluate the capabilities and limitations of climate parameters in Shiraz’s urban design and architecture with a focus on energy management. For this purpose, Climate Consultant software was used; this software can display and graphically examine climatic features and uses a strong and documented database called EPW in the time step of long-term hourly averages for radiation data, dry temperature, soil temperature at different depths, relative humidity, and wind speed and direction. Determining the level of comfort and providing energy-saving strategies in different climate zones are among the important capabilities of this tool. The results showed that the months of January, February, and December are completely outside the range of thermal comfort, and the most comfortable conditions are in the radiation range of 800 to 900 W/m2 with a temperature range of 20 to 25 degrees Celsius. According to the psychometric chart, 10.1% of the hours of the year are in complete comfort conditions, and reaching comfort conditions in other hours and days of the year requires the use of different strategies. The ideal thickness for the mass of the walls is estimated to be 4 to 5 inches with optimal materials (brick, concrete, and stone), and it is better for the mass of the inner wall to be denser than the outer wall. It is very convenient to use massive structures with small holes that perform night ventilation. Ceiling fans can reduce indoor temperature by at least 2.8 degrees Celsius. Flat roofs with light colors are the most suitable option, and in designs with courtyards, the presence of small ponds is very effective in cooling the adjacent rooms. Interior spaces and doors can be used to promote natural cross-ventilation. Also, to protect privacy, the design of air-flow jump channels can be used. By shading the windows in line with the direction of the prevailing wind, natural ventilation can reduce or even eliminate the need for cooling facilities
Keywords: Climate Design, Thermal Comfort, Energy Optimization, Shiraz -
در سالیان اخیر ترکیب های جدیدی از سامانه های غیرفعال به منظور افزایش کارایی آن ها معرفی شده اند. هدف از تحقیق حاضر بررسی عملکرد دیوار ترومب فتوولتاییک در ساختمان های مسکونی مشهد است که با استفاده از شبیه سازی انرژی، توسط نرم افزار انرژی پلاس صورت گرفت. دیوار ترومب آجری و بتنی با سطح پوشش فتوولتاییک در سه جایگاه متفاوت، فاصله هوایی و دریچه های متفاوت برای کل سال بررسی شد. متغیرها به صورت یکپارچه شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که برای اتاقی به حجم 120 مترمکعب با دیوار ترومب شش مترمربعی آجری و بتنی و سطح دریچه 18 درصد، فاصله هوایی 0/05 متر و سطح پوشش چهار مترمربع از صفحات فتوولتاییک (حدود 66 درصد از دیوار ترومب)، گرمای دریافتی، تولید برق و آسایش حرارتی افزایش یافت و مقدار آن به ترتیب، 257652/3، 307963/6، 1975482 کیلوژول و در ماه اکتبر، شرایط آسایش حرارتی، سرد ارزیابی شد. دمای سطح داخلی صفحات فتوولتاییک و گرمای دریافتی ناشی از همرفت داخلی از پایین به بالای دیوار ترومب افزایش یافت. بهترین محل استقرار صفحات فتوولتاییک روی دیوار خازن در مقایسه با قرارگیری در روی شیشه و در فاصله هوایی در اوقات سرد سال پیشنهاد شد، درحالی که برای اوقات گرم، این موضوع برعکس است.کلید واژگان: سامانه های غیرفعال خورشیدی، دیوار ترومب، دیوار ترومب فتوولتاییک، آسایش حرارتی، انرژی پلاسRecently, new combinations of passive solar systems are introduced to enhance their performance. Trombe wall is one of the popular passive solar systems which has been studied in different forms and in combination with various materials. The aim of the current research is to investigate the Trombe photovoltaic wall in residential buildings in Mashhad. The study was carried out using energy simulation by Energy Plus software. The vents of the Trombe wall are open from eight in the morning to four in the afternoon and closed for the rest of the day. Brick and concrete Trombe walls with photovoltaic coating panels are studied in three different positions, with varying air gaps, and different vents over the whole of a year. The variables are simulated in an integrated way. First, two rooms with 20-centimeter-thick brick and concrete Trombe walls were considered. Then, the dimensions of the vents (18% of the Trombe wall surface and 3/20 of the Trombe wall height), air gap (0.1 meters) and with different photovoltaic coverages (two and four square meters) were attached on the mass wall. In the next stage, by keeping the size of the vents fixed (18% of the surface of the Trombe wall) and changing the air gap (0.05 meters) the simulation was performed. Subsequently, the performance of photovoltaic panels on the glass and in the air gap were simulated. The dimensions of the room have been selected according to the dimensions of a living room in a typical residential building in Mashhad. The results show that for a room with a volume of 120 cubic meters with brick and concrete Trombe wall and 18% vent area, an air gap of 0.05 meters, and a coverage area of four square meters of photovoltaic panels, the received heat, electricity production, and thermal comfort significantly increase. The amount of received heat and electricity production are 257652.3, 307963.6, and 1975482 kilojoules, respectively. In October, thermal comfort was rated as cold. The heat received by the concrete Trombe wall is more than that of the brick one. As the coverage of the photovoltaic panels on the Trombe wall increased, the received heat and the temperature of the room decreased. Conversely, the greater the surface of the vents, the more heat is received in the room and the temperature of the room increases. The temperature of the inner surface of the photovoltaic panels and the heat received due to internal convection increases from bottom to the top of the Trombe wall. Photovoltaic panels on the massive wall perform better than those on the glass or in the air gap in terms of received heat, thermal comfort and electricity production. Therefore, it is suggested that photovoltaic panels be positioned on the massive wall, outer glass, and blind slats, respectively during the cold period of the year, while it would be the opposite for the hot period of the year.Keywords: Passive Solar Systems, Trombe Wall, Photovoltaic Trombe Wall, Thermal Comfort, Energyplus
-
مجال سازگاری به مجموعه راهکارهای طراحی شده توسط معمار در بنا اطلاق می شود که کاربر می تواند بر سردی یا گرمی هوا به مدد معماری غلبه کند و نقش موثری در سازگاری بیشتر ساکنان با محیط مصنوع دارد. مقاله حاضر در پی آن است تا ضمن تحلیل نمونه ای از خانه های تاریخی شهر اصفهان، به بررسی نقش مجال سازگاری همسو با غیرفعال نبودن کاربران در کنترل شرایط محیطی پرداخته و تاثیر این عامل بر میانگین دیدگاه حرارتی کاربران را ارزیابی نماید. روش این پژوهش با توجه به ماهیت آن روشی ترکیبی از راهبردهای تجربی، پژوهش موردی و شبیه سازی است. جامعه آماری به صورت هدفمند از خانه های کیانپور و بلقیس مربوط به دوران قاجار در اقلیم گرم و خشک اصفهان انتخاب شده است. در ابتدا با مطالعات کتابخانه ای و اسنادی به تعریف مقوله آسایش حرارتی و راهکارهای مبتنی بر افزایش سازگاری حرارتی کاربران پرداخته شده که در این راستا راهکارهای طراحی اقلیم گرم و خشک و ویژگی های معماری مسکن دوران قاجار مبتنی بر افزایش مجال سازگاری تبیین گردیده است. سپس از نرم افزار اکوتکت1 ورژن2011 و افزونه ابزارهای لیدی باگ2 در نرم افزار راینو سروس3 ورژن7 جهت دریافت خروجی میانگین آرای حرارتی4 و شبیه سازی وضع موجود در دو حالت بهره گیری از مجال های سازگاری و عدم تعریف آن صورت پذیرفت. نتایج نشان می دهد بهره گیری از راهکارهای معماری که منجر به افزایش مجال سازگاری می گردد توسط کاربر می تواند در میانگین دیدگاه حرارتی و تخمین درصد نارضایتی5 به عنوان متغیری وابسته به عامل اول6 تاثیرگذار باشد. نکته حائز اهمیت آنکه این تفاوت موثر در شبیه سازی انجام شده صرفا تاثیر بهره گیری محدودی از مجال های سازگاری همچون استفاده از تهویه ترکیبی(افزایش مجال سازگاری) یا صرفا تهویه طبیعی(عدم استفاده از افزایش مجال سازگاری) را نشان می دهد، چنانچه راهکارهای بیشتری همسو با افزایش مجال سازگاری که در این پژوهش به تبیین آنها پرداخته شده است در طراحی لحاظ گردد و مورد استفاده کاربران قرار گیرد، سازگاری حرارتی را افزایش و درصد نارضایتی حرارتی کاربران را کاهش خواهد داد.
کلید واژگان: آسایش حرارتی، مجال سازگاری، تخمین میانگین رای حرارتی، خانه های تاریخی دوره قاجار، اصفهانThermal comfort is a condition of perception in which 80% of people in an environment have a desirable and satisfactory thermal sensation, which is defined by a feeling of satisfaction and contentment with the surrounding temperature. Because humans are not inactive in controlling the temperature conditions of their environment, they can adapt the thermal environment around them to their needs through the opportunities that the environment provides. Adaptability is a qualitative concept that greatly helps the user in providing comfort and achieving thermal satisfaction in physical, physiological, and psychological dimensions. To achieve thermal adaptation, the adaptive opportunities is defined as a set of solutions designed by the architect in the building, which allows the user to overcome the cold or heat of the air with the help of architecture. Since traditional Iranian buildings are an example of sustainable architecture, this article seeks to analyze a sample of historic houses in Isfahan, examine the role of adaptive opportunities in controlling environmental conditions in line with the Human activity and evaluate the impact of this factor on the Predicted Mean Vote (PMV). The method of this research, given its nature, is a combination of experimental strategies, case study, and simulation. The statistical population was purposefully selected from the Qajar era Kianpour and Belghis houses in the hot and dry climate of Isfahan to explain the opportunities for adaptation contemplated in these houses. Initially, the definition of thermal comfort and solutions based on increasing thermal adaptation of users were discussed through library and document studies. In this regard, hot and dry climate design solutions and architectural features of Qajar-era housing based on increasing the adaptive opportunities were explained. Then, Ecotect 2011 software and the Ladybug tools extension in Rhinoceros7 software were used to obtain the output of the PMV and simulate the current situation in two modes: using adaptive opportunities and not defining them. The results show that the use of architectural solutions that increase opportunities for adaptation by the user can have an impact on Predicted Mean Vote and the predicted percentage of dissatisfied as a dependent variable of the PMV. It is important to note that this effective difference in the simulation only shows the effect of limited use of adaptation opportunities such as the use of combined ventilation (increasing adaptive opportunity) or only natural ventilation (not using adaptive opportunity). If more solutions that increase the scope for adaptation, which have been explained in this study, are included in the design and used by users, it will increase thermal adaptation and reduce the percentage of thermal dissatisfaction of users. Utilizing architectural solutions to increase the scope for adaptation of users, not only in traditional houses in the hot and dry climate of Iran, but also in modern housing, plays a very important role in redefining the quantitative limits of thermal comfort. In this study, by using simulation, the effect of utilizing the adaptive opportunities can be well understood; the important point is to find solutions and approaches that are in line with the concept that in traditional Iranian buildings, compatibility with the climate can be visibly explored. By adding more of these approaches, the estimation of the increase in thermal satisfaction of users can be generalized to today's housing as well. In addition to what was said, according to the results obtained, suggestions can be made for improving the thermal conditions of historical houses (if they are renovated and reused) or modern houses. In winter, improving the insulation of buildings can help retain heat. Using more efficient heating systems or increasing the heating capacity of the current system can lead to a 15-20% improvement in the Predicted Mean Vote . Using passive solar methods for daytime heating in winter, improving shading in summer, using vegetation, using materials with high thermal capacity, optimizing the combined ventilation system with a focus on reducing humidity can lead to an improvement in the average thermal rating index. Finally, it should be noted that this simulation, limited to the north and south facing rooms, may not be fully representative of the thermal performance of the entire building. Factors such as humidity, air velocity and radiation that affect thermal comfort are not reported in these data and can have a significant impact on the results. However, this study clearly shows that increasing adaptive opportunities, energy optimization and improvement of heating systems in historic buildings is essential and can lead to significant improvements in the thermal comfort conditions of the occupants. Given what has been said, there are other studies and specialized areas in line with this research that can be measured and evaluated in future research as study topics in line with increasing the scope for adaptation in order to achieve thermal comfort and satisfaction.
Keywords: Thermal Comfort, Adaptive Opportunities, Predicted Mean Vote, Historical Houses Of Qajar Era, Esfahan -
امروزه رشد سریع شهرنشینی و روند رو به افزایش انتشار گازهای گلخانه ای سبب به وجود آمدن تغییرات اقلیمی گشته است. این در حالیست که شهرهای جدید که در ایران باهدف پاسخگویی به مسائل مادر شهر اصلی در سطح مناطق کلان شهری برنامه ریزی شده اند، شرایط اقلیمی و ویژگی های بومی و محلی را در طراحی کمتر مدنظر داشته اند. ازاین رو با توجه به ضرورت راهبردهای کاهش مصرف انرژی درروند رو به افزایش تغییرات اقلیمی، هدف این پژوهش بررسی و تحلیل اصول طراحی فرم کالبدی شهری با رویکرد تاب آوری انرژی مبنا در راستای ارتقاء آسایش حرارتی در شهر جدید صدرا است. بدین منظور از روش تحقیق توصیفی- تحلیلی در بستری از مطالعات کتابخانه ای و سنجش کمی با استفاده از نرم افزار تحلیل خرده اقلیمی ENVI-met بهره برده شده است. در مرحله اول معیارهای تاب آوری انرژی مبنا با استفاده از سیستم های جهانی رتبه بندی تاب آوری انرژی و پژوهش های نظری صورت گرفته در 5 لایه شامل مکان یابی هوشمند، منابع و انرژی، حمل ونقل و کاربری، فرم محله ها و الگوی توسعه و خلق مکان شناسایی شد که با توجه به هدف این پژوهش، مولفه فرم محله ها و الگوی توسعه در نمونه موردمطالعه بررسی گردید. به این منظور در بخشی از شهر صدرا پس از طراحی ساختار اصلی محله با توجه به معیارهای تبیین شده بازترکیب فرم کالبدی محله تاب آور انرژی مبنا با تاکید بر ارتقاء آسایش حرارتی و همچنین تحلیل کالبدی و اقلیمی بستر سایت؛ نقاط منتخب در نرم افزار ENVI-met شبیه سازی و شاخص آسایش حرارتی یا میانگین رای پیش بینی شده «PMV»، برای آن ها در گرم ترین ماه سال استخراج گردید. درنهایت بر اساس سنجش انحراف طرح از معیار آسایش حرارتی، ضریب دید به آسمان و سایر شاخص های اقلیمی، به ارائه ضوابط و معیارهای طراحی کالبدی در مقیاس خردتر پرداخته شد. برونداد این پژوهش بازترکیب فرم کالبدی با رویکرد تاب آوری انرژی مبنا در راستای ارتقاء آسایش حرارتی در یک محله شهری و ارائه راهبرد و سیاست هایی باقابلیت تعمیم پذیری در طراحی محله های جدید است.
کلید واژگان: تاب آوری انرژی، آسایش حرارتی، بازترکیب فرم کالبدی، شهر جدید صدراToday, the rapid growth of urbanization and the increasing trend of greenhouse gas emissions, which continue to increase despite international efforts, have aggravated the climate change issue. Reaching an approach that balances the natural and built environment is one of the most essential human objectives in forming a favorable environment. To achieve such a goal, planning and designing cities in line with the principles of climate design is the primary and most crucial concern in this field of activity. The proposed criteria will encourage the process of becoming more energy resilient by planning a holistic approach to various and complex aspects of cities and looking at cities as dynamic complex systems in each urban functional area. Urban resilience refers to the ability of an urban system and all the social, environmental, and technical networks that make it up, in time and space scales, to maintain or quickly return to the intended function in the face of disruption, to adapt to rapid change and transformation of systems that limit current or future adaptive capacity. In the field of urban energy, resilience is inevitably linked to the concept of sustainability. However, the new towns planned in Iran to respond to the problems of the greater mother city at the level of metropolitan areas have not sufficiently considered the climatic conditions and local characteristics in the design. Therefore, according to the necessity of strategies to reduce energy consumption in the increasing trend of climate change, this research aims to investigate and analyze urban physical form design principles with an energy-based resilience approach to improve Thermal Comfort in Sadra New Town on the northwestern edge of Shiraz, the capital of Fars province. For this purpose, library studies and quantitative measurement using ENVI-met sub-climatic analysis software have followed the descriptive-analytical research method. In the first step, energy resilience criteria based on global energy resilience rating systems and theoretical research conducted, including smart location, resources and energy, transportation and use, neighborhood form and development pattern, and placemaking, were identified as five layers. Then, after designing the main structure of a sample neighborhood in Sadra according to the explained criteria for the physical form and energy-based resilient design and the physical and climatic analysis of the site, a series of selected points were simulated in Envimet software for which the thermal comfort index or the Predicted Mean Vote (PMV) was extracted in the hottest month of the year. The evaluation result showed that no part of the neighborhood is in the optimal temperature range. In other words, the area needs help in terms of the thermal comfort of pedestrians in the summer season during the hot hours of the day. Finally, design guidelines and regulations were presented on a smaller scale by measuring the plan’s deviation from thermal comfort standards compared to the physical design, sky visibility factor, and other climatic indicators. The outcome of this research is to re-composing physical form with an energy-based resilience approach in an urban neighborhood, presenting strategies and policies that are extensible to new developments.
Keywords: Energy Resilience, Thermal Comfort, Re-Composing Physical Form, Sadra New Town
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.