بهینه‌سازی فرم، نسبت ابعادی و جهت‌گیری ساختمان بر اساس تابش خورشید و جهت باد (مطالعه‌ی موردی: شهرهای تبریز، یزد و بندرعباس)

نویسندگان

دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

انرژی‌های تجدیدپذیر (مانند انرژی خورشیدی) می‌تواند از طریق طراحی فضاهای معماری و شهری سازگار با اقلیم و زیست‌بوم منطقه و با در نظر گرفتن ویژگی‌های معماری ساختمان از قبیل فرم، ابعاد و جهت‌گیری آن تأمین شود. هدف از این پژوهش، تعیین فرم، نسبت ابعادی و جهت‌ مناسب استقرار ساختمان بر اساس انرژی تابشی خورشید و جهت باد غالب در شهرهای تبریز، یزد و بندرعباس است. در این پژوهش، شش فرم‌ هندسی متداول، شامل مربع، مستطیل (با راستای شرقی- غربی و شمالی- جنوبی)، شش‌ضلعی، هشت‌ضلعی، شانزده ضلعی و سی‌ودو ضلعی (دایره) با مساحت و ارتفاع برابر و رو به جنوب موردبررسی قرار گرفته و از میان آن‌ها، فرم مستطیل با نسبت‌های ابعادی 2/1:1، 4/1:1، 6/1:1، 8/1:1 و 1:2 و در جهات 120، 135، 150، 165 و 180 درجه جنوب شرقی و غربی مطالعه گردیده است. میزان انرژی تابشی دریافتی بر روی سطوح قائم به‌صورت نظری و واقعی با استفاده از روش محاسباتی "قانون کسینوس"، برای ماه‌های مختلف و در 32 جهت جغرافیایی و به تفکیک دوره‌های سرد و گرم سال محاسبه و پردازش شده است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که بهترین فرم ساختمان در تمام شهرهای موردمطالعه، مستطیل با راستای شرقی- غربی و بعدازآن فرم مربع است. نسبت ابعادی بهینه برای فرم مستطیل با راستای شرقی- غربی، در شهر تبریز برابر 2/1:1 و در شهرهای یزد و بندرعباس برابر 6/1:1 است. جهت مناسب استقرار ساختمان بر اساس تابش و جهت باد غالب، در شهر تبریز، جهت 165 درجه جنوب شرقی و در شهرهای یزد و بندرعباس، جهت 180 درجه جنوب است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of form, aspect ratio and orientation of building based on solar radiation and wind direction (Case studies: Tabriz, Yazd and Bandar Abbas cities)

نویسندگان [English]

  • Hassan Akbari
  • Hojatollah Rashid Kalvir
چکیده [English]

The renewable energies (such as solar energy), could be provided through designing architectural and urban spaces compatible with the climate and the ecosystem of the region, taking into consideration the architectural features of the building such as its form, dimensions and orientation. The purpose of this research was to determine the most suitable form, aspect ratio and orientation of the building for receiving optimal solar radiation and
The prevailing wind direction in Tabriz, Yazd and Bandar Abbas cities. In this research, six common geometric forms, including square, rectangular (EW and NS orientation), hexagonal, octagonal, hexadecagon, and triacontadigon (circle) with an equal area and elevation facing the South, were studied and among them, the form of rectangle, with aspect ratios of 1:1.2, 1:1.4, 1:1.6, 1:1.8 and 1:2, in the directions 120, 135, 150, 165 and 180 degrees SE, and SW has been studied. The amount of received radiation energy on vertical surfaces has been calculated and processed through theoretical and real calculation, using the “Law of Cosines” computational method for different months and in 32 geographic directions , in terms of the cold and hot periods of the year. The results of the research show that the best form of building in all studied cities is rectangular with East-West orientation and the next form is the square. The most suitable aspect ratio for the rectangular form with the East-West orientation is 1:1.2 in Tabriz city and 1:1.6 in Yazd and Bandar Abbas cities. Suitable orientation of the building based on solar radiation and
The prevailing wind direction in Tabriz city is 165 degree SE and in Yazd and Bandar Abbas cities is 180 degree south.

کلیدواژه‌ها [English]

  • form
  • Aspect ratio
  • Optimal Orientation
  • Solar energy
  • Wind direction
  • The “Law of cosines”

مراجع

Ahsan, T., Svane, O. (2010). Energy efficient design features for residential buildings in tropical climates: the Context of Dhaka, Bangladesh. Sustainable Architecture and Urban Development. 4, 183–202. AlAnzi, A., Seo, D., Krarti, M., (2009). Impact of building shape on thermal performance of ofiice, buildings in Kuwait. Energy Conversion and Management. 50, 822-828. Barzegar, Z., Heydari, Sh. (2012). Evaluuation of the effect of biulding orientation on achieved solar radiation-a NE-SW orientated case of urban residence in semi-arid climate. International Journal of Architectural Engineering & Urban Planning. 22(2), 108-113. Cheung, C., Fuller, R., Luther, M. (2005). Energy-efficient envelope design for high-rise apartments. Energy and Buildings. 37(1), 37–48. Depecker, P., Menezo, C., Virgone, J., Lepers, S. (2001). Design of buildings shape and energetic consumption. Building and Environment. 36, 627–635. Gratia, E., De Herde, A. (2002). Design of low energy office buildings. Energy and Buildings. 35, 473-491. Ihm, P., Krarti, M. (2012). Design optimization of energy efficient residential buildings in Tunisia. Building and Environment. 58, 81–90. IRIMO, Islamic Republic of Iran Meteorological Office, Data Center, Tehran. http://www.irimo.ir/far/wd/2703. McKeen, P., Fung, A.S. (2014). The effect of building aspect ratio on energy efficiency: A case study for multi-unit residential buildings in Canada. Buildings. 4, 336-354. Mirrahimi, S., Mohamed, M.F., Haw, L.C., Ibrahim, N.L.N., Yusoff, W.F.M., Aflaki, A. (2016). The effect of building envelope on the thermal comfort and energy saving for high-rise buildings in hot-humid climate. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 53, 1508–1519. Ourghi, R., Al-Anzi, A., Krarti, M. (2007). A simplified analysis method to predict the impact of shape on annual energy use for office buildings. Energy Conversion and Management. 48(1), 300–305. Watson, D., Labs, K., (1983). Climate design: Energy efficient building principles and practices. McGraw-Hill, New York, 37. Wei, L. Tian, W., Zuo, J., Yang, Zh., Lui, Y., Yang, S. (2016). Effects of building form on energy use for buildings in cold climate regions, Procedia Engineering, 146: 182-189. Yıldız, Y., Arsan, Z.D. (2011). Identification of the building parameters that influence heating and cooling energy loads for apartment buildings in hot-humid climates. Energy 36(7), 4287–4296.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار