بهینه سازی جهت سازه های ساختمانی بر اساس تابش انرژی خورشید در همدان

نویسندگان

1 گروه جغرافیای طبیعی، اقلیم شناسی، دانشگاه سیدجمال الدین اسد آبادی، همدان، ایران.

2 گروه جغرافیای طبیعی، اقلیم شناسی،دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.

3 گروه جغرافیای طبیعی، اقلیم شناسی، دانشگاه حکیم سبزواری، خراسان رضوی، ایران.

چکیده

امروزه ارتباط اقلیم معماری در طراحی جهت سازه‌های ساختمانی و تابش انرژی خورشید کاملاً مشهود است. لذا بهینه‌سازی جهت این سازه‌ها در دوره‌ی گرم و سرد سال سبب کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری می‌گردد. در این راستا، پژوهش حاضر سعی دارد ضمن واکاوی شرایط تابشی در همدان، جهت بهینه ساختمان در مواقع گرم با کمترین دریافت انرژی و در مواقع سرد با بیشترین انرژی خورشیدی شناسایی شود. برای نیل به این هدف و محاسبه‌ی شدت تابش خورشیدی بر سطوح قائم ساختما‌ن‌ها در همدان از برنامه‌نویسی در نرم‌افزار Excel و روش محاسباتی کسینوس استیونسون محاسبه و برای تفکیک دوره‌های سرد و گرم از نمودار محاسب دمای مؤثراستفاده شد. نتایج نشان داد که موقعیت ویژه جغرافیایی همدان شامل قرارگیری آن در نیمه‌ی غربی کشور، سردسیر بودن و همجواری آن با رشته کوه زاگرس- الوند سبب شده است که در اغلب ماه‌های سال(مگر در تابستان و میانه‌ی روز)، نیاز به انرژی خورشیدی بالا باشد. همچنین نتایج حاکی از این است که مناسب‌ترین جهت برای نمای ساختمان‌های یک‌طرفه جهت‌ جنوب با انحراف 15 درجه‌ای به سمت شرق و غرب است. برای ساختمان‌های دوطرفه جهت شمال- جنوب ایده‌آلترین جهت است زیرا 6/18درصد انرژی تابیده شده خورشید مربوط به دوره‌ی گرم سال و 4/81 درصد انرژی مربوط به دوره سرد سال است. در ساختمان‌های چهارطرفه به ویژه مجتمع‌های طبقاتی و آپارتمانی نیز امتداد 75+، 105- ، 165+ و15- بهترین جهات است. در این جهات، 5/29 درصد از انرژی خورشیدی مربوط به دوره‌ی گرم سال و 5/70 درصد انرژی به دوره سرد سال تعلق دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization for building structures based on solar energy radiation in Hamedan

نویسندگان [English]

  • Sayed mohaammad Hosseini 1
  • Zahra Hejazizadeh 2
  • Alireza Karbalaei 2
  • Abdolreza Kashki 3
1 Department of Natural Geography, Climatology, Seyed Jamaluddin Asadabadi University, Hamadan, Iran.
2 Department of Natural Geography, Climatology, Kharazmi University, Tehran, Iran.
3 Department of Natural Geography, Climatology, Hakim Sabzevari University, Khorasan Razavi, Iran.
چکیده [English]

Today, the relationship between architectural climate and design for building structures and solar radiation is quite evident. Therefore, optimization of these structures during the warm and cold years will reduce energy consumption and increase productivity. In this regard, the present study tries to investigate the radiation conditions in Hamedan to optimize the building in hot weather with the lowest energy intake and in cold weather with the highest solar energy. In order to achieve this goal and calculating the solar radiation intensity on the vertical surfaces of buildings in Hamedan, using Excel software, the computational method was calculated by Cisco Stevenson, and the effective temperature calculations were used to distinguish between cold and hot periods. The results showed that the special geographical position of Hamedan, including its placement in the western half of the country, its coldness and its proximity to the Zagros-Alvand mountain range, has caused the need for energy in most months of the year (except in the summer and middle of the day) The sun is high. Also, the results indicate that the most suitable direction for the view of one-way buildings is to the south with a deviation of 15 degrees eastward and west. For the two-way buildings, the north-south direction is the ideal direction, because 18.6% of the sun's energy is related to the warm year and 81.4% of the cold year's energy. In four-sided buildings, especially class and apartment complexes, there are +75, 105, +165 and -15 best ones. In this regard, 29.5 percent of the solar energy is related to the warm year and 70.5 percent of the energy to the cold season.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Architectural Climate
  • Sunlight
  • building direction
  • Cosinos Stevenson
  • Hamda
  1.  

    1. اکبری، حسن؛ هادوی، فرامرز؛ زمانی، مهدی و علیپور، یوسف(1395)، تعیین جهت‌های مناسب استقرار ساختمان به منظور دریافت بهینه تابش خورشیدی در شهر زنجان، فصلنامه آمایش محیط، شماره 33، 173-155.
    2. برزگر، زهرا و حیدری، شاهین(1392)، بررسی تاثیر تابش دریافتی خورشید در بدنه‌های ساختمان بر مصرف انرژی بخش خانگی، نشریه هنرهای زیبا، معماری و شهرسازی، شماره 18، 56-45.
    3.  بهادری‌نژاد، مهدی و یعقوبی، محمود(1385)، تهویه و سرمایش طبیعی در ساختمان‌های سنتی ایران، مرکز نشر دانشگاهی، تهران.
    4.  حجازی‌زاده، زهرا، کربلایی، علیرضا (1395). مقدمه‌ای بر اقلیم آسایش حرارتی و شاخص‌های آن. تهران: انتشارات آکادمیک و انجمن جغرافیای ایران.
    5. حسین‌آبادی، سعید؛ لشکری، حسن و سلمانی‌مقدم، محمد(1391)، طراحی اقلیمی ساختمان‌های مسکونی شهر سبزوار با تاکید بر جهت‌گیری ساختمان و عمق سایبان، فصلنامه جغرافیا و توسعه، شماره 27، 116-103.
    6.  خسروی، محمود؛ جهانبخش‌اصل، سعید؛ درخشی، جعفر(1392)، برآورد و پهنه‌بندی تابش خورشیدی دریافتی در سطح افقی با استفاده از پارامترهای اقلیمی در محیط GIS، مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی، ‎ فضای جغرافیایی، شماره 43، 39-63
    7. سبزپوشانی، مجید؛ خراسانی‌زاده، حسین و شیخ‌زاده، قنبرعلی(1385)، بررسی تاثیر جهت گیری، جنس و رنگ جداره بیرونی ساختمان بر حرارت اکتسابی از خورشید، پنجمین همایش بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور، تهران.
    8. شمس، مجید و خداکرمی، مهناز(1389)، بررسی معماری سنتی همساز با اقلیم سرد، مطالعه موردی: سنندج، فصلنامه آمایش محیط، شماره 10، 115-100.
    9. عزیزی، قاسم(1383)، تغییر اقلیم، نشر قومس، چاپ اول، تهران.
    10.  عیالی، حامد و موحد، خسرو(1394)، تعیین جهت بهینه ی حیاط مرکزی خانه‌های دوره‌ی قاجار شیراز بر اساس میزان دریافت تابش انرژی خورشیدی، جغرافیا و توسعه، شماره 42، 182-161.
    11. 11. فرج‌زاده، منوچهر و عباسی، محمد حسین(1391)، بهینه سازی جهت ساختمان‌های شهر قیر در رابطه با تابش آفتاب با استفاده از روش روابط کسینوس، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، شماره 35، 59-43.
    12. کسمایی، مرتضی(1384)، اقلیم و معماری، انتشارات خاک، چاپ دوم، تهران.
    13.  لشکری، حسن؛ سلکی، هیوا و طاهائی، فاطمه(1391)، بهینه‌سازی جهت-گیری بناهای ساختمانی در شهر سقز بر اساس شرایط اقلیمی، مجله جغرافیا و توسعه ناحیه ای، شماره 18، 97-75.
    14. لشکری، حسن؛ موزومی، سارا؛ سلکی، هیوا و لطقی، کورش(1390)، بهینه‌سازی جهت گیری بناهای ساختمانی در شهر اهواز بر اساس شرایط اقلیمی، جغرافیای طبیعی، شماره 12، 62-45.
    15. مبنا، مشاوران بهسازی و نوسازی انرژی(1392)، گزارش قرارداد طراحی و ساخت ساختمان انرژی صفر، شماره قرارداد 120/815، 81-1.
    16. محمدزاده، رحمت؛ جهانی، مقصود و قرخانی‌شجاعی، رضا(1394)، مطالعه میزان انطباق مساکن شهر جلفا با زاویه تابش آفتاب، فصلنامه‌ علمی پژوهشی فضای جغرافیایی، شماره 52، 135-117.
    17. مدیری، مهدی؛ سمیه، ذهاب ناظوری؛ علی‌بخشی، زهرا؛ افشارمنش، حمیده و عباسی، محمد(1391)، بررسی جهت مناسب استقرار ساختمان‌ها بر اساس تابش آفتاب و جهت باد (مطالعه موردی: شهر گرگان)، فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای)، شماره 2، 156-141.
    18.  واتسون، دانلد؛ کنت، لابز(1387)، طراحی اقلیمی، اصول نظری و اجرایی کاربرد انرژی در ساختمان، برگردان: قبادیان، وحید و مهدوی، محمد فیض، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ هشتم، تهران.
    19. Borong, L., Gang, T., Peng, W., Ling, S., Yingxin, Z., Guangkui, Z., (2004), Study on the thermal performance of the Chinese traditional vernacular dwellings in summer, Energy and Building, 36: 73-79.
    20. Camuffo, D, (1998), Microclimate for Cultural Heritage, Elsevier, New York.
    21. Capeluto, G., (2002), Energy performance of the self-shading building envelope, Energy and Buildings, 327-336.
    22. Espriella, C, (2002), Improving Comfort by Using Passive Climatic Design: The Case of an Existing Medium scaled Institutional Building in Bogotá, Colombia, Architecture, Energy & Environment HDM– Housing Development and Management, Lund University, Sweden, 1-14.
    23. Jaber, S., Ajib, S. (2011), Optimum, technical and energy efficiency design of residential building in Mediterranean region, Energy and Buildings, 43: 1829-1834.
    24. Jahansson, E., (2006), Influences of urban geometry on outdoor thermal comfort in a hot dry climate; A Study in Fez, Morocco, Building and Environment, 41 (10): 1326-1338.
    25. Kaza, N. (2010), Understanding the spectrum of residential energy consumption: A quintile regression approach, Energy Policy, 38: 6574-6585.
    26. Moghadam, H., Farshchi Tabrizi, F., Zolfaghari Sharak, A., (2011), Optimization of Solar Flat Collector Inclination, Desalination, 1-3: 107-111.
    27. Scofield, M. P., (1985), the impact of building orientation on residential heating and cooling, Energy and Buildings, 8: 205- 224.
    28. Wan, Kevin K.W., Cheung, K. L., Dalong, Liu, Lam, Joseph C., (2008), Impact of modeled global solar radiation on simulated building heating and cooling loads, Energy Conversion and Management, 662-667.
    29. Yao, J., Zhu, N., (2011), Enhanced supervision strategies for effective reduction of building energy consumption–A case study of Ningbo, Energy and Buildings, 43:2197-2202.
    30. Zamani, Mahdi, Akbari, Hassan, Hadavi, Faramarz (2016). Best Orientation Determination of Buildings in Zanjan City Based on Solar Radiation. Armanshahr Architecture & Urban Development, 16: 85-94