بررسی تاثیر نماهای ساختمانی بر تغییرات دما در دره‌های شهری در اقلیم کلان شهرها (نمونه موردی: کلان شهر تهران )

نوع مقاله : مقاله های برگرفته از رساله و پایان نامه

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری معماری، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

2 دانشیار گروه معماری، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 دانشیار مدعو گروه معماری، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

4 دانشیار گروه معماری، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران.

چکیده

دره‌های شهری در معرض تابش خورشیدی بر تشدید ریز اقلیم‌ها موثر است. جرم حرارتی مصالح نما و خصوصیات حرارتی سطوح در تشدید جزیره حرارتی شهری(UHI) تاثیر دارد. افزایش دما سبب دور شدن از شرایط آسایش محیطی و افزایش مصرف انرژی در شهرها می شود. با بررسی رفتار حرارتی مصالح نما و خصوصیات حرارتی آنها می‌توان به میزان تاثیرآنها بر افزایش دما دست یافت. جهت دست‌یابی به این امر با استفاده از الگوریتم ژنتیک SPA2 تاثیر مصالح بر افزایش دما بررسی شده است. برای این منظور ابتدا یک مدل خیابان با شرایط اقلیمی شهر تهران در نظر گرفته شده و با استفاده از نرم افزارهای گرس‌هاپر و لیدی‌باگ، رفتار حرارتی مصالح نما و نسبت پنجره به دیوار (WWR) و ارتفاع نما به عرض خیابان بر تغییرات دمایی دره حرارتی بررسی شده است. نتایج پژوهش نشان داد که دمای تابشی محیط در مصالح با نماهای شیشه ای و سطوح انعکاسی افزایش بیشتری یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Building Facades on Temperature Changes in Urban Valleys in Metropolitan Climate (Case study: Tehran Metropolis)

نویسندگان [English]

  • Seyed Gholamreza Razavi amrei 1
  • Heidar Jahanbakhsh 2 3
  • Abdollah Ebrahimi 4
1 Ph.D student in architecture, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2 Associate Professor in Architecture, Payame Noor University, Tehran, Iran.
3 Visiting Associate Professor in Architecture, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran.
4 Associate Professor in Architecture, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran.
چکیده [English]

Urban valleys exposed to solar radiation are effective in intensifying microclimates. The thermal mass of the facade materials and the thermal properties of the surfaces have an effect on intensifying the urban heat island (UHI). An increase in temperature leads to a departure from environmental comfort conditions and an increase in energy consumption in cities. By examining the thermal behavior of facade materials and their thermal properties, it is possible to determine the extent of their influence on temperature rise. In order to achieve this, using SPA2 genetic algorithm, the effect of materials on temperature increase has been investigated. For this purpose, first, a street model with the climatic conditions of Tehran city is considered, and by using Grasshopper and Ladybug software, the thermal behavior of facade materials, window-to-wall ratio (WWR) and the height of the facade to the width of the street are changed. The temperature of the thermal valley has been checked. The results of the research showed that the radiant temperature of the environment increased more in materials with glass facades and reflective surfaces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Building Facades
  • Urban Valleys
  • Temperature Changes
  • Tehran
باقری، وحیده و نژاد ابراهیمی، احد­(1397)، بهینه سازی انرژی در طراحی نمای ساختمان با تأکید بر رویکرد مهندسی ارزش(­مطالعه موردی:مجموعه تجاری-اقامتی امید مشهد)، فصلنامه علمی و پژوهشی جغرافیا و برنامه­ ریزی منطقه­ای،   شماره 2 دوره 8،خرداد1397- صص 207-195.
ترابی، سحر و زارعی، مجید و هاشم­پور، رحیم، (1399)، طراحی شهری با هدف تقلیل نارسایی­های محیطی ناشی از جزایر حرارتی (نمونه موردی: محدوده تهرانسر، منطقه 21 تهران)، فصلنامه علمی و پژوهشی جغرافیا و برنامه­ریزی منطقه­ای، سال دهم، شماره 2، بهار، صص 154-143.
حاجی فتحعلی، مهسا و فیضی، محسن و دهقان، عاطفه، (1399)، راهبردهای کوتاه مدت برای کاهش اثرات مخرب جزایر گرمایی در مناطق شهری، فصلنامه علمی و پژوهشی جغرافیا و برنامه­ریزی منطقه­ای، سال دهم، شماره 2، بهار، ص 214-195.
حبیبی، محسن و هورکارد، برنارد­(1389)، اطلس کلان شهر تهران، سرزمین و مردم، ص 219.
حبیبی، محسن­(1397)، «از شهر تا شهر: تحلیل تاریخی مفهوم شهر و سیمای کالبدی آن: تفکر و تأثیر»، ناشر: دانشگاه تهران، ص: 254.
خداجو، محمدعلی و متولی، صدرالدین و جانباز قبادی، غلامرضا و گندمکار، امیر­(1400)، تأثیر الگوهای همدیدی بر شدت جزیره گرمایی شهر رشت و تغییرات عناصر اقلیمی، فصلنامه علمی و پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی منطقه-ای،  شماره 4 دروه11، زمستان 1400- صص 97-85.
خداکرمی، جمال و حاتمی، مجتبی­(1395)، جزیره حرارتی: متغیری جدید در معماری و شهرسازی/ انتشارات: کتاب فکرنو، شابک:9-516-698-600-978.
شمسی­پور، علی­اکبر و مهدیان ماهفروزی، مجتبی و اخوان، هانیه و حسین­پور، زینب­(1391)، واکاوی رفتار روزانه جزیرۀ گرمایی شهر تهران، مجله محیط شناسی، سال سی و هشتم، شماره 4، زمستان، صص 56-45.
مهدی­زاده، جواد­(1382)، نگاهی به روند تاریخی توسعه کالبدی- فضایی شهر تهران (4) (دوره شکل گیری مجموعه شهری تهران از 1357 تا امروز)، مجله جستارهای شهرسازی،  تابستان 1382 - شماره 5 (8)، صص 34-41.
نظریان، اصغر­(1370)، «گسترش فضایی تهران و پیدایش شهرهای اقماری»، پژوهش‌های جغرافیایی بهار 1370، شماره 20.
Mackey, T. Galanos, L. Norford, M.S. Roudsari, Wind, Sun, Surface Temperature, and HeatIsland: Critical Variables for High-Resolution Outdoor Thermal Comfort, in: Building Simulation 2017, 15th IBPSA Conference, San Francisco, CA, USA, 2017.
Lai, W. Liu, T. Gan, K. Liu, Q. Chen, A review of mitigating strategies to improve the thermal environment and thermal comfort in urban outdoor spaces, Science of the Total Environment, 661 (2019) 337-353.
Mauree, S. Coccolo, A.T.D. Perera, V. Nik, J.L. Scartezzini, E. Naboni, A new framework to evaluate urban design using urban microclimatic modeling in future climatic conditions, Sustainability (Switzerland), 10 (4) (2018).
Andreou, K. Axarli, Investigation of urban canyon microclimate in traditional and contemporary environment. Experimental investigation and parametric analysis, Renew. Energy, 43 (2012) 354-363.
Erell, D. Pearlmutter, D. Boneh, P.B. Kutiel, Effect of high-albedo materials on pedestrian heat stress in urban street canyons, Urban Climate, 10 (P2) (2014) 367-386.
Erell, D. Pearlmutter, T. Williamson, Urban Microclimate. Designing the spaces between buildings, Earthscan, Abingdon (UK), 2011.
Morini, B. Castellani, S. De Ciantis, E. Anderini, F. Rossi, Planning for cooler urban canyons: Comparative analysis of the influence of façades reflective properties on urban canyon thermal behavior, Solar Energy, 162 (2018) 14-27.
Rossi, B. Castellani, A. Presciutti, E. Morini, M. Filipponi, A. Nicolini, M. Santamouris, Retroreflective façades for urban heat island mitigation: Experimental investigation and energy evaluations, Applied Energy, 145 (2015) 8-20.
Lee, H. Mayer, Thermal comfort of pedestrians in an urban street canyon is affected byincreasing albedo of building walls, International Journal of Biometeorology, 62 (7) (2018) 1199-1209.
Mayer, P. Höppe, Thermal comfort of man in different urban environments, Theoretical and Applied Climatology, 38 (1) (1987) 43-49.
Radhi, E. Assem, S. Sharples, On the colours and 512 properties of building surface materials to mitigate urban heat islands in highly productive solar regions, Building and Environment, 72 (2014) 162-172.
Fabbri, J. Gaspari, S. Bartoletti, E. Antonini, Effect of facade reflectance on outdoor microclimate: An Italian case study, Sustainable Cities and Society, 54 (2020).
Chen, B. Yu, F. Yang, H. Mayer, Intra-urban differences 475 of mean radiant temperature in different urban settings in Shanghai and implications for heat stress under heat waves: A GIS-based approach, Energy and Buildings, 130 (2016) 829-842.
Doulos, M. Santamouris, I. Livada, Passive cooling of outdoor urban spaces. The role of materials, Solar Energy, 77 (2) (2004) 231-249.
Mauri, G. Battista, E. de Lieto Vollaro, R. de Lieto Vollaro, Retroreflective materials for building's façades: Experimental characterization and numerical simulations, Solar Energy, 171 (2018) 150-156.
Santamouris, A. Synnefa, T. Karlessi, Using advanced cool materials in the urban built environment to mitigate heat islands and improve thermal comfort conditions, Solar Energy, 85 (12) (2011) 3085-3102.
Kántor, J. Unger, The most problematic variable in the course of human-biometeorological comfort assessment - The mean radiant temperature, Central European Journal of Geosciences, 3 (1) (2011) 90-100.
N.L. Alchapar, E.N. Correa, M.A. Cantón, Classification of building materials used in the urban envelopes according to their capacity for mitigation of the urban heat island in semiarid zones, Energy and Buildings, 69 (2014) 22-32.
Sharmin, K. Steemers, A. Matzarakis, Microclimatic modelling in assessing the impact of 497 urban geometry on urban thermal environment, Sustainable Cities and Society, 34 (2017) 293-308.
Sharmin, K. Steemers, A. Matzarakis, Microclimatic modelling in assessing the impact of urban geometry on urban thermal environment, Sustainable Cities and Society, 34 (2017) 293-308.
T.R. Oke, The energetic basis of the urban heat island, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 108 (455) (1982) 1-24.