بررسی جهت گیری ساختمان های مسکن مهر شهر رشت باهدف استفاده بهینه از جهت باد و تابش خورشید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد معماری، گروه معماری، دانشکده معماری و هنر، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
2 استادیار، گروه معماری، دانشکده معماری و هنر، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
چکیده
در سال­های اخیر مصرف زیاد سوخت ­های فسیلی و پیامدهای ناشی از آن، شهرها را با مشکلاتی مواجه کرده است. یکی از راهکارهایی که در این زمینه ارائه شده، طراحی اقلیمی ساختمان­ها است. چنانچه ساختمان­ها مطابق با عوامل اقلیمی احداث شوند، نیاز به مصرف سوخت­ های فسیلی به­ حداقل خواهد رسید. بنابراین ساختمان ­ها باید به­ گونه­ ای طراحی شوند که در دوره سرد سال بیشترین و در دوره گرم، حداقل انرژی را دریافت کنند. در همین راستا پژوهش حاضر باهدف بهینه ­سازی استقرار ساختمان­ها بر اساس انرژی تابشی و جهت باد، در 4 ناحیه مجتمع­های مسکونی مسکن مهر شهر رشت انتخاب شد. بدین منظور حداقل سایه ­اندازی ساختمان ­ها نسبت به یکدیگر محاسبه گردید. همچنین با استفاده از نمودار گلباد، به تعداد دفعات وزش باد در جهت­ های گوناگون جغرافیایی در ماه­ های مختلف سال پرداخته‌شد. در­نهایت با روش محاسباتی قانون کسینوس، به بررسی شدت تابش در 24 جهت جغرافیایی در ماه­ های مختلف و به تفکیک دوره­ های سرد و گرم سال با در­نظر­گرفتن 40 درصد از بازتاب نوری که در اطراف ساختمان‌ها به وجود می‌آید؛ بررسی گردیده است. با توجه به یافته ­های پژوهش، بهترین ‌جهت ‌استقرار ‌ساختمان‌ از ‌نظر‌ کسب ‌انرژی ‌خورشیدی،‌ زاویه ‌‌60+،‌‌ 120- درجه و ‌بالعکس است و‌ بعد ‌از آن زوایای‌‌‌ 75+،‌‌‌ 105 - درجه و ‌بالعکس‌ قرار دارد. ‌نامناسب­ ترین زوایا نیز‌ در جهت، ‌15- و 15 درجه است. علی­رغم اینکه بعضی از ساختمان­ های مسکن مهر شهر رشت در 4 ناحیه انتخابی، دارای جهت­ گیری مناسب هستند؛ اما برخی نیز دارای جهت­گیری نامناسب هستند و تنها 30 درصد از ساختمان ­ها، حداقل فاصله بینشان تا جایی که نور خورشید به اولین پنجره در طبقه اول برسد و تهویه مطبوع اتفاق بیفتد را رعایت کردند؛ ضرورت دارد طراحان و مدیران ذی‌ربط، در فاز­های بعدی پروژه­ های مسکن مهر در حال ساخت، به ­منظور بهینه­ سازی در مصرف انرژی، توجه­ مخصوصی به موارد بیان شده در این پژوهش داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Orientation of Mehr Housing Buildings in Rasht City with the Aim of Optimal Use of Wind Direction and Solar Radiation

نویسندگان English

Sara Kazemi fard 1
Maedeh Pourfathollah 2
Amena Agharabi 2
1 Master student of Architecture, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Art, University of Guilan, Rasht, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Art, University of Guilan, Rasht, Iran.
چکیده English

In recent years, the high consumption of fossil fuels and its consequences have faced many problems in different cities. One of the solutions presented in this regard is the climatic design of buildings. If the buildings are built according to climatic factors, the need to consume fossil fuels will be minimized. Therefore, buildings should be designed to receive the most energy in the cold period of the year and the least in the hot period. In this direction, the current research was selected in 4 areas of Mehr housing complexes in Rasht City to optimize the placement of buildings based on radiant energy and wind direction. For this purpose, the minimum shading of the buildings was calculated. Also, using the Golbad diagram, the number of times the wind blows in different geographical directions in other months of the year has been studied. Finally, through the calculation method of the cosine law, investigate the intensity of radiation in 24 geographical directions in different months and separately between the cold and hot periods of the year, taking into account 40% of the light reflection around the buildings. It comes into existence; it has been reviewed. According to the findings of the research, the best orientation of the building in terms of obtaining solar energy is +60, -120 and vice versa, followed by +75, -105 and vice versa. The most inappropriate angles are in the direction of -15 and 15. Even though some of the Mehr housing buildings in Rasht city in the four selected areas have suitable orientations, some of them also have inappropriate orientations, and only 30% of the buildings observed the minimum distance between them until the sunlight reaches the first window on the first floor and the air conditioning takes place. Therefore, it is necessary for the relevant designers and managers, in the subsequent phases of Mehr Rasht housing projects and other cities under construction, to optimize energy consumption and pay special attention to the items stated in this research.

کلیدواژه‌ها English

Optimizing energy consumption
Climatic design
Building orientation
Maskan-e-Mehr housing
Rasht City
  • آرام، تیام، و ایرجی، جواد. (1401). جهت‌گیری بهینه ساختمان باهدف سایه‌اندازی مطلوب و کاهش مصرف انرژی (نمونه موردی خانه موسیقی تهران). پژوهش‌های معماری نوین، 4(2)، 65.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.28209818.1401.2.2.3.0

  • اکبری، حسن، و رشید کلویر، حجت‌الله. (1401). بهینه‌سازی فرم، نسبت ابعادی و جهت‌گیری ساختمان بر اساس تابش خورشید و جهت باد (مطالعه‌ی موردی: شهرهای تبریز، یزد و بندرعباس). مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 9(34), 13-1.

https://jargs.hsu.ac.ir/article_161479.html

  • منشی‌زاده، رحمت اله، حسینی، سید ابراهیم، اجاق، عقیل، و شعبانی، سیده حمیده. (1392). آسایش حرارتی و تأثیر ارتفاع ساختمان‌ها بر خرد اقلیم فضاهای شهری نمونه موردی خیابان شهرداری تهران (حدفاصل میدان تجریش تا میدان قدس). آمایش محیط، 6(20)، 126-109.

https://civilica.com/doc/215897

  • شقایق، محمد. (1392). مطالعه رفتار حرارتی مصالح رایج در ساخت دیوار مطالعه موردی: ساختمان‌های مسکونی شهر تهران. نشریه هنرهای زیبا: معماری و شهرسازی، ۱۸(1)، 69-78.

https://doi.org/10.22059/jfaup.2013.36358.

  • شجری، سعید، بهبهانی نیا، آزیتا، و عبدالهی سوسن، اشکان. (1401). برآورد پتانسیل کاهش گازهای گلخانه‌ای از طریق بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان اداری در شهر تهران با استفاده از نرم‌افزار انرژی پلاس. پایداری، توسعه و محیط‌زیست، 3(1)، 11-1.

https://journals.srbiau.ac.ir/jufile?ar_sfile=261816

  • شیخی نشلجی، مهدی ، و مهدی زاده سراج، فاطمه. (1401). طراحی سایبان هوشمند برای ساختمان اداری جهت کنترل ورود نور مستقیم خورشید مبتنی بر کاهش بار سرمایشی با الگوبرداری از گره-های ایرانی اسلامی.پژوهش‌های معماری نوین, 3(1), 26-7.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.28209818.1401.2.1.1.6

  • کریم زاده، سارا، لشکری، حسن، برنا، رضا، و ولی شریعت پناهی، مجید. (1398). تحلیل و محاسبه مناسب ترین جهت ساختمان از منظراقلیمی با استفاده از روش قانون کسینوس ها در شهر سقز. فصلنامه علمی و پژوهشی نگرش های نو در جغرافیای انسانی, 12(3), 16-1.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.66972251.1399.12.3.1.7

  • غفاری، علی، و نعمتی مهر، مرجان. (1390). نقش طراحی شهری در آموزش طراحی مجموعه‌های مسکونی. صفه، -(55)، 44-33.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.1683870.1390.21.4.3.7

  • قلی­نژاد، مبینا، صفورا، طاهر، زنگنه شهرکی، سعید، و رورده، همت الله. (1398). طراحی اقلیمی و جهت‌گیری بهینه مساکن مطالعه موردی: شهر قائم‌شهر. مطالعات ساختار و کارکرد شهری، 6(19)، 93-73.

https://doi.org/10.22080/shahr.2019.14847.1618

  • فرج زاده اصل، منوچهر و عباسی، محمدحسین. (1391). بهینه‌سازی جهت ساختمان‌ها شهر قیر در رابطه با تابش آفتاب با استفاده از روش روابط کسینوس. جغرافیایی سرزمین، 9(35)، 59-43.

https://api.semanticscholar.org/CorpusID:185677458

  • نصرالهی.فرشاد (۱۳۹۲). ساختمان‌های اداری انرژی، کارا بهره‌وری انرژی با طراحی معماری، انتشارات دانشگاه هنر اصفهان.
  • António, C. A. C., Monteiro, J. B., & Afonso, C. F. (2014). Optimal topology of urban buildings for maximization of annual solar irradiation availability using a genetic algorithm. Applied thermal engineering, 73(1), 424-437.

https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.08.007.

  • Benincá, L., Sánchez, E. C., Passuello, A., Leitzke, R. K., da Cunha, E. G., & Barroso, J. M. G. (2023). Multi-objective optimization of the solar orientation of two residential multifamily buildings in south Brazil. Energy and Buildings, 285, 112838.‏

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.112838.

  • Bodach, S., Lang, W., & Hamhaber, J. (2014). Climate responsive building design strategies of vernacular architecture in Nepal. Energy and Buildings, 81, 227-242.

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.06.022.

  • Deng, T., Fu, J., Zheng, Q., Wu, J., & Pi, Y. (2019). Performance-based wind-resistant optimization design for tall building structures. Journal of Structural Engineering, 145(10), 04019103.‏

https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943541X.0002383.

  • Fan, S., & Wykes, D. (2021). MS; Lin, WE; Jones, RL; Robins, AG; Linden, PF A full-scale field study for evaluation of simple analytical models of cross ventilation and single-sided ventilation. Environ, 187, 107386.

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107386.

  • Farasati, F., Mozaffar, F., Nasrollahi, F., & Molaei Hashjin, N. (2018). Environmental Quality Analysis of Interior Spaces for Local Housing in Mountainous Regions of Guilan with an Emphasis on Thermal Comfort (The Case Study: Dowsaledeh Village, Rudbar). Journal of Studies of Human Settlements Planning, 13(1), 1-17.
  • Heinonen, J., & Junnila, S. (2014). Residential energy consumption patterns and the overall housing energy requirements of urban and rural households in Finland. Energy and buildings, 76, 295-303.

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.02.079

  • Jomehzadeh, F., Hussen, H. M., Calautit, J. K., Nejat, P., & Ferwati, M. S. (2020). Natural ventilation by windcatcher (Badgir): A review on the impacts of geometry, microclimate and macroclimate. Energy and Buildings, 226, 110396.

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110396.

  • Kaasalainen, T., Mäkinen, A., Lehtinen, T., Moisio, M., & Vinha, J. (2020). Architectural window design and energy efficiency: Impacts on heating, cooling and lighting needs in Finnish climates. Journal of Building Engineering, 27, 100996.‏

https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100996

  • Kabošová, L., Chronis, A., Galanos, T., Kmeť, S., & Katunský, D. (2022). Shape optimization during design for improving outdoor wind comfort and solar radiation in cities. Building and Environment, 226, 109668.‏

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109668

  • Kim, K., & Song, J. (2015). The effect of the Cheonggyecheon restoration project on the mitigation of urban heat island. Journal of Korea Planning Association, 50(4), 139-154.

https://doi.org/10.17208/jkpa.2015.06.50.4.139.

  • Li, D. H., Yang, L., & Lam, J. C. (2012). Impact of climate change on energy use in the built environment in different climate zones–a review. Energy, 42(1), 103-112.
  • Li, X., & Ratti, C. (2019). Mapping the spatio-temporal distribution of solar radiation within street canyons of Boston using Google Street View panoramas and building height model. Landscape and urban planning, 191, 103387.

https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.03.044.

  • Lotfabadi, P. (2015). Analyzing passive solar strategies in the case of high-rise building. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 1340-1353.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.189.

  • Martinelli, L., Lin, T.-P., & Matzarakis, A. (2015). Assessment of the influence of daily shadings pattern on human thermal comfort and attendance in Rome during summer period. Building and Environment, 92, 30-38.

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.04.013.

  • Nomura, M., & Hiyama, K. (2017). A review: Natural ventilation performance of office buildings in Japan. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 74, 746-754.

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.04.013.

  • Shah, A. S., Nasir, H., Fayaz, M., Lajis, A., & Shah, A. (2019). A review on energy consumption optimization techniques in IoT based smart building environments. Information, 10(3),108.

https://doi.org/10.3390/info10030108.

  • Santamouris, M., & Kolokotsa, D. (2015). On the impact of urban overheating and extreme climatic conditions on housing, energy, comfort and environmental quality of vulnerable population in Europe. Energy and Buildings, 98, 125-133.

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.08.050.

  • Toutou, A. M. Y. (2019). Parametric approach for multi-objective optimization for daylighting and energy consumption in early stage design of office tower in new administrative capital city of Egypt. The Academic Research Community Publication, 3(1), 1-13.

https://doi.org/10.21625/archive.v3i1.426.

  • Wu, J., Li, X., Lin, Y., Yan, Y., & Tu, J. (2020). A PMV-based HVAC control strategy for office rooms subjected to solar radiation. Building and Environment, 177, 106863.

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106863.

  • Wu, Y., Krishnan, P., Liya, E. Y., & Zhang, M.-H. (2017). Using lightweight cement composite and photocatalytic coating to reduce cooling energy consumption of buildings. Construction and Building Materials, 145, 555-564

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.059.