Evaluation of the Relationship between the Orientation of the Seasonal Spaces in Yazd Houses and Received Solar Energy and the Building's Thermal Load

Document Type : Original Article

Author
Azam Noroozi
Assisstant Proffessor in Architecture (Energy), Department of Civil and Architecture, Faculty of Engineering, University of Torbat Heydarih, Torbat Heydarih, Iran.
10.22034/usd.2025.2047257.1314
Abstract
One of the most critical architectural challenges in hot and dry climates is the significant temperature difference during the day and night and during the hot and cold months due to low humidity. There have been different solutions to balance the temperature and provide comfort at different times in the traditional architecture of Iran. The features of traditional architecture for the use of solar energy are the orientation of the building according to climatic factors and weather characteristics and seasonal migration in the houses. Seasonal rooms on different sides around the central courtyard are intended to use in specific seasons and times. Yazd is located in the central part of Iran. Yazd enjoys hot and dry weather conditions. The fluctuations of temperatures between summer and winter and through days and nights are high and variable. In the traditional houses of Yazd city, the majority of native houses belong to Qajar houses. The four-season houses are built in Yazd. In this way, the winter-summer rooms are very efficiently located around the central courtyard. In this paper, plans of eight Qajar houses in Yazd city were selected. The angle of the seasonal spaces was measured and the amount of received energy was calculated with numerical model. furthermore, the influence of other factors such as the prevailing wind direction in the region was analyzed. Various methods have been developed to calculate the amount of radiant energy received in the vertical surfaces of the building. Hottel model is selected based on the most accurate and practical energy calculation methods in Iran. Next, the results were analyzed using the Design Builder simulator. Design Builder software was used for modeling various aspects of building such as the physics of the building (materials), architecture, heating and cooling systems, lighting systems, etc.; and has the capability to model nearly all aspects of building; it can simulate the consumption of different types of energy in building as a dynamic model, including energy consumption for heating, cooling, lighting, appliances, domestic hot water, etc. Design Builder software calculated receiving, solar energy and energy consumption based on climatic conditions of building site. The results of the survey show that the maximum energy received in the three cold months, the most significant amount of energy is received on the walls of zero, 15 and -15 degrees. Furthermore, the northern walls have the lowest energy received in the three warm months. The lowest thermal load in the building was predicted in the direction of the winter space to the south and in the range of rotation of 15 degrees to the east and west. In the current research, to compare the side angle of the seasonal rooms with the received solar energy and thermal loads, the analysis of the angle of the winter and summer rooms was used. The angles of the winter rooms in the traditional houses and the angles of the summer rooms do not correspond to the angles calculated by methods. Certain other factors have influenced the orientation of seasonal spaces, which have taken precedence over received energy. Favorable and unfavorable winds can be considered as another factor affecting the orientation of the building.
Keywords
Building orientation
summer room
winter room
solar energy
Yazd houses
Subjects
·      اکبری، حسن، و حسینی نژاد، فاطمه. (1398). بهینه‌سازی جهت استقرار ساختمان در بهره‌مندی از تابش خورشیدی در اقلیم گرم و خشک (مطالعه موردی: شهرهای اصفهان، سمنان، کرمان و یزد). معماری اقلیم گرم و خشک. 7(10). 267-251.  
https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26453711.1398.7.10.11.2
·      اکبری، حسن، و رشیدکلویر، حجت الله. (1397). بهینه سازی فرم، نسبت ابعادی و جهت گیری ساختمان بر اساس تابش خورشید و جهت باد (مطالعه ی موردی: شهرهای تبریز، یزد و بندرعباس). مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 9(34)، 13-1.
 https://jargs.hsu.ac.ir/article_161479.html
·      امیدوار، کمال. (1389). تحلیلی از رژیم بادهای شدید و طوفانی یزد. برنامه ریزی و آمایش فضا. 14(1). 105-84.
https://hsmsp.modares.ac.ir/article_14187.html
·      بهادری‌نژاد، مهدی، و یعقوبی، محمود. (1386). تهویه و سرمایش طبیعی در ساختمانهای سنتی ایران. تهران: مرکز نشر دانشگاهی.
·      پیرنیا، محمد کریم. (1390). آشنایی با معماری اسلامی ایران. تهران: موسسه فرهنگی سروش دانش.
·      حسینی، تهمینه، و حاجی زاده، مجید. (1401). تحلیل و بررسی نظریه پیرنیا درباره رون کرمانی با رویکرد جهت گیری بهینه در معماری و شهرسازی کرمان. فصلنامه علمی کارافن.19(4)، 90-67.
https://doi.org/10.48301/kssa.2022.321416.1917
·      حمزه نژاد، مهدی، فدائی، فرامرز، و ایلدرآبادی، پریا. (1399). ارزیابی آسایش راحتی و بررسی شاخص های آسایش حرارتی PMV و PPD بر مبنای نور روز و جهت گیری خانه، در خانه های سنتی بافت یزد (نمونه موردی: خانه ملک زاده شهر یزد). معماری اقلیم گرم و خشک. 8(11)، 182-151.
https://doi.org/10.29252/ahdc.2020.1984
·      دهقان، نرگس، اکرمی، فرزانه، و ملکی، عباس. (1401). بررسی رفتارحرارتی ایوان در خانه‌های سنتی اصفهان جهت بازخوانی آن در معماری کنونی با هدف بهینه‌سازی مصرف انرژی. نشریه علمی اندیشه معماری. 6(11). 115-135.
https://doi.org/10.30479/at.2022.13511.1550
·      زارعی، محمد ابراهیم، و میردهقان، سید فضل الله. (1395). نقش الگوی حیاط مرکزی در تعدیل شرایط سخت اقلیم گرم و خشک منطقه یزد. فصلنامه مطالعات شهر ایرانی اسلامی. 6(23). 18-5.
http://noo.rs/8oRvI
·      زمردیان، زهرا، و تحصیلدوست، محمد. (1394). اعتبارسنجی نرم افزارهای شبیه­سازی انرژی در ساختمان: با رویکرد تجربی و مقایسه­ای. نشریه انرژی ایران. 18(4)، 132-115.
http://necjournals.ir/article-1-803-fa.html
·      سلیمیان­ریزی، طیبه، مستاجران گورتانی، بهنام، و کرمانی القریشی، سید طاهر. (1396). روش های متداول برآورد شدت تابش خورشیدی در سطح افقی زمـین. انرژی­های تجدیدپذیر و نو. 4(1). 21-16.
https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.24234931.1396.4.1.3.9
·      شاعری، جلیل، وکیلی نژاد، رزا، و یعقوبی، محمود. (1399). تاثیر جهت گیری ساختمان اداری بر بهره ی خورشیدی، انرژی مصرفی و کربن تولیدی در اقلیم‌های گرم و مرطوب، گرم و خشک و سرد ایران. نشریه پژوهشی مهندسی مکانیک ایران. 22(2). 73-49.
https://doi.org/10.30506/ijmep.2020.105135.1555
·    شجاعی، مها، شجاعی، مجید، یزدانیان، زهرا، و زاهدیان، مبینا.(1403). رویکرد تحلیلی به تاثیرات اقلیمی بر معماری شهر یزد. معماری سبز. 5(10).20-9.
https://www.noormags.ir/view/en/articlepage/2212835
·      موسوی نوایی، سید علی، فلاوند جوزایی، علی، غفوری، اشکان، و مهدوی عادلی، محسن. (1402). تاثیر استفاده از شکاف هوایی در دیوارها بر کاهش مصرف انرژی یک ساختمان مسکونی. یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی.3(3). 64-56.
https://civilica.com/doc/2053356
·      یاران، علی، و جعفری، پرستو. (1401). تجزیه‌وتحلیل نقش انرژی غیرفعال در ارزیابی خانه‌ها‌ی کاشان. منظر. 14(59). 40-57.
https://doi.org/10.22034/manzar.2022.304882.2150
·      یزدی، یاسمن، مفیدی شمیرانی، سید مجید، و اعتصام، ایرج. (1400). بررسی رابطة اجزای کالبدی خانه‌های بومی اقلیم گرم و خشک ایران (مطالعة موردی: خانه‌های قاجاری یزد). باغ نظر. 18(96). 76-59.
https://doi.org/10.22034/bagh.2020.170445.3984
·      یزدی، یاسمن، مفیدی شمیرانی، سید مجید، و اعتصام، ایرج. (1398). معیارهای طراحی در ساختار حیاط مرکزی و تالار تابستان‌نشین خانه‌های قاجار یزد. مطالعات هنر اسلامی. 15(34). 111-93.
https://doi.org/10.22034/ias.2019.93928
·      Argon, M. (2023). Wind rose. Iowa State University Mesonet.
 https://mesonet.agron.iastate.edu/sites/windrose.phtml?station=OIYY&network=IR__ASOS
·      Altas, W. (2024). Climate in Yazd, Iran. Weather Atlas. 
https://www.weather-atlas.com/en/iran/yazd-climate
·      Daneshyar, M. (1978). Solar radiation statistics for Iran. Solar Energy, 21(4), 345-349. 
https://doi.org/10.1016/0038-092X(78)90013-0
·      Foruzanmehr, A. (2016). Thermal comfort and practicality: Separate winter and summer rooms in Iranian traditional houses. Architectural Science Review, 59(1), 1-11. 
https://doi.org/10.1080/00038628.2014.939132
·      Heirani Pour, M., Fayaz, R., & Mahdavinia, M. (2021). Optimization of window dimensions regarding light and heat parameters in residential buildings of cold climate; Case study: Ilam City. Armanshahr Architecture & Urban Development, 14(35), 91-101. 
https://doi.org/10.22034/aaud.2019.185696.1881
·      Islahi, A., Shakil, S., & Hamed, M.A. (2015). Hottel’s Clear Day Model for a typical arid city-Jeddah. International J. Engineer. Sci. Invent, 4(6), 32-37.
https://www.researchgate.net/publication/301621531_Hottel's_Clear_Day_Model_for_a_typical_arid_city_-Jeddah
·      Nourmohammadzad, H., Tajbakhsh, S., & Kheirabadi, F. (2022). Evaluating the impact of thermal comfort on energy efficiency in traditional residential architecture in Yazd. Journal of Building Performance, 13(4), 61-75. 
Journal of Urban Sustainable Development
Volume 6, Issue 21
Winter 2026
Pages 57-70