سنجش تأثیر هندسه شهری بر شرایط آسایش حرارتی بیرونی در مقیاس خرد ‌اقلیم؛ (مورد ‌پژوهی: فضای باز مجتمع مسکونی گلدشت شیراز)

فصلنامه علمی برنامه ریزی منطقه ای

مقاله 14، دوره 8، شماره 29، اردیبهشت 1397، صفحه 161-172   

نوع مقاله: مقاله های برگرفته از پایان نامه

نویسندگان

سینا کرمی راد^{* 1}؛ محمد علی آبادی²؛ امین حبیبی²

¹کارشناس ارشد معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

²استادیار گروه معماری، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

تاریخ دریافت: 23 اسفند 1395،  تاریخ بازنگری: 15 اردیبهشت 1396،  تاریخ پذیرش: 11 اسفند 1396 

چکیده

از نکات قابل توجه در برنامه­ریزی­های منطقه­ای و طراحی شهری، توجه به آسایش حرارتی عابران پیاده در طراحی مجموعه­های شهری است. شناخت رابطه­ بین متغیرهای اقلیمی مؤثر بر آسایش حرارتی و هندسه ساختار شهری ایجادشده در فضاهای شهری، امکان ارائه راهکارهای مناسب جهت افزایش کیفیت محیط‌های باز را به وجود می­آورد. یکی از این عوامل کلیدی بر آسایش حرارتی، دمای متوسط تابشی می­باشد، که نسبت به بقیه عوامل اقلیمی بیشترین تأثیر بر آسایش حرارتی بیرونی در فضاهای باز شهری نیز دارد. از این رو فرضیه پژوهش با تمرکز بر " هندسه شهری و عوامل شکل دهنده­ی آن (ضریب دید آسمان، تناسبات دره شهری، جهت­گیری) که تأثیر بسزایی در تعیین و ایجاد شرایط آسایش حرارتی بیرونی در فضای باز شهری دارد"، شکل گرفته­است. در این راستا، روش تحقیق به کار رفته در این مقاله به لحاظ هدف از نوع تحقیقات کاربردی و به لحاظ روش­شناسی روش تحقیق کمی است. لذا تحقیق بر پایه­ی دو راهبرد استدلال منطقی تجزیه و تحلیل منابع کتابخانه­ای از یک سو و سنجش کمی، بر پایه­­ی نرم­افزار (ENVI-met 4 basic) از سوی دیگر بنا ­شده ­است؛ که به تحلیل فضای باز مجموعه مسکونی منتخب (گلدشت شیراز) می­پردازد. در این پژوهش، با انتخاب نه نقطه در سایت مورد نظر به بررسی متغیرهای اقلیمی پرداخته که بر اساس آن با به دست آوردن شاخص آسایش حرارتی  PMVبه مقایسه عوامل هندسه شهری بین نقاط مذکور پرداخته‌شده است. تجزیه و تحلیل اطلاعات رأس دو ساعت 9 و 17 صورت گرفته­است. که به ترتیب ضریب R= 0.84 و R= 0.86  به دست آمده است. ضرایب بدست آمده نشان از همبستگی معناداری مابین "دمای متوسط تابشی" با " شاخص آسایش حرارتی PMV" دارد. در این رابطه افزایش "دمای متوسط تابشی" منجر به افزایش "استرس حرارتی" محیط شده و بنابراین کاهش آسایش حرارتی را برای عابران پیاده در پی خواهد داشت. در پایان یافته­های پژوهش نشان­می­دهد توجه به چگونگی طراحی هندسه شهری و عوامل تأثیرگذار آن از قبیل ضریب دید آسمان، تناسبات دره شهری و جهت­گیری در خلق فضاهای باز شهری باکیفیت در فصول گرم سال اهمیت شایانی دارد.

کلیدواژه‌ها

خرد‌اقلیم شهری؛ هندسه شهری؛ آسایش حرارتی بیرونی؛ Envi-met

عنوان مقاله [English]

Assessing the Impact of Urban Geometry on Outdoor Thermal Comfort in Microclimate Scale: A Case Study of the Open Space of Goldasht Residential Complex in Shiraz

نویسندگان [English]

S Karamirad¹؛ M aliabadi²؛ A Habibi²

¹architect

²faculty member at the University of Shiraz

چکیده [English]

        Pedestrian’s thermal comfort plays a significant role in designing urban spaces and urban complexes. Understanding the relationship among climatic variables that have significant impact on thermal comfort and the geometry of the urban structures raises the possibility of finding the optimal solutions to enhance the quality of urban environments. "Mean radiant temperature" is one of the key factors needed to be taken into account in comparison with other climatic factors. This principal has much more impact on outdoor thermal comfort in urban environments. Accordingly, the current study aimed at focusing on urban geometry and form factors, such as the sky view factor, urban canyon properties, and orientation which have an essential impact on determining and creating outdoor thermal comfort conditions in urban open spaces. This is an applied research with a quantitative research design. Thus, a combined research strategy based on a dual measurement of logical reasoning and analysis of library resources on one hand and software evaluating (ENVI-met 4 basic) on the other has been used to analyse the open spaces of "Maaliabad Goldasht Residential Complex". To conduct the study, climatic variables were studied in nine selected areas in the site. Accordingly, through calculating the thermal comfort index, PMV, the nine points were compared through their geometry and configuration. The analysis of the gathered data was performed both at 9am and 5pm. The coefficients R=0.84, R=0.86 were obtained. The research findings demonstrated a strong correlation between mean radiant temperature (MRT) and the thermal comfort index (PMV). Hence, as MRT increases, heat stress emerges. Consequently, the quality of urban design and its affecting agents (sky view factor, urban canyon and the orientation) are needed to be seriously considered as the major factors in providing thermal comfort in the urban environment, specifically in warm seasons.

کلیدواژه‌ها [English]

Urban microclimate, urban geometry, outdoor thermal comfort, Envi-met

مراجع

1.      Abreu-Harbich, L. V., et al. (2014). Thermal bioclimate in idealized urban street canyons in Campinas, Brazil. Theoretical and applied climatology, 115(1-2), 333-340.
2.      Ahmad, K., et al. (2005). Wind tunnel simulation studies on dispersion at urban streetcanyons and intersections—a review. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 93(9), 697-717.
3.      Al-Kurdi, N., & Awadallah, T. (2015). Role of Street-Level Outdoor Thermal Comfort in Minimizing Urban Heat Island Effect by Using Simulation Program, Envi-Met: Case of Amman, Jordan. Research Journal of Environmental and Earth Sciences, 7(3), 42-49.
4.      Ali-Toudert, F., & Mayer, H. (2007). Thermal comfort in an east–west oriented street canyon in Freiburg (Germany) under hot summer conditions. Theoretical and applied climatology, 87(1), 223-237.
5.      Andrade, H., & Alcoforado, M.-J. (2008). Microclimatic variation of thermal comfort in a district of Lisbon (Telheiras) at night. Theoretical and applied climatology, 92(3), 225-237.
6.      Behzadfar, M.,& Manaam, A. (2011). Sky factor coefficient affects on thermal comfort Users of urban open space ,investigation of chosen parks in tehran .
7.      Bougiatioti, F., et al.(2009). The summer thermal behaviour of “skin” materials for vertical surfaces in Athens, Greece as a decisive parameter for their selection. Solar Energy, 83(4), 582-598.
8.      Charalampopoulos, I., et al. (2013). Analysis of thermal bioclimate in various urban configurations in Athens, Greece. Urban Ecosystems, 16(2), 217-233.
9.      Coronel, J., & Alvarez, S. (2001). Experimental work and analysis of confined urban spaces. Solar Energy, 70(3), 263-273.
10.  de Lieto Vollaro, A., et al. (2014). Numerical study of urban canyon microclimate related to geometrical parameters. Sustainability, 6(11), 7894-7905.
11.  Fent, T. (2008). Department of Economic and Social Affairs, Population Division, United Nations Expert Group Meeting on Social and Economic Implications of Changing Population Age Structures. European Journal of Population/Revue européenne de Démographie, 24(4), 451-452.
12.  Groat, L., & Wang, D. (2002). Architectural research methods. New York. 361-362.(in Persian)
13.  Heldens, W., et al. (2017). Integration of remote sensing based surface information into a three-dimensional microclimate model. ISPRS Journalof Photogrammetry and Remote Sensing, 125, 106-124.
14.  Horrison, E., & Amirtham, L. (2016). Role of Built Environment on Factors Affecting Outdoor Thermal Comfort-A Case of T. Nagar, Chennai, India. Indian Journal of Science and Technology, 9(5).
15.  Jamei, E., & Rajagopalan, P. (2015). Urban growth and pedestrian thermal comfort. Paper presented at the ASA2015: Living and learning: research for a better built environment: Proceedings of the 49th International conference of the Architectural Science Association.
16.  Jamei, E., et al. (2016). Review on the impact of urban geometry and pedestrian level greening on outdoor thermal comfort. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 1002-1017.
17.  Krüger, E. L., et al. (2011). Impact of urban geometry on outdoor thermal comfort and air quality from field measurements in Curitiba, Brazil. Building and Environment, 46(3), 621-634. doi: 10.1016/j.buildenv.2010.09.006
18.  Lin, T.-P., et al. (2010). Shading effect on long-term outdoor thermal comfort. Building and Environment, 221-213,(1)45.
19.  Lin, T.-P., et al. (2012). Quantification of the effect of thermal indices and sky view factor on park attendance. Landscape and Urban Planning, 107(2), 137-146.
20.  Middel, A., et al. (2014). Impact of urban form and design on mid-afternoon microclimate in Phoenix Local Climate Zones. Landscape and Urban Planning, 122, 16-28.
21.  Oke, T., et al. (1991). Simulation of surface urban heat islands under ‘ideal’conditions at night Part 2: Diagnosis of causation. Boundary-Layer Meteorology, 56-339,(4)358.
22.  Oke, T. R. (1982). The energetic basis of the urban heat island. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 108(455), 1-24.
23.  Oke, T. R. (1988). Street design and urban canopy layer climate. Energy and buildings, 11(1), 103-113.
24.  Salata, F., et al. (2015). How high albedo and traditional buildings’ materials and vegetation affect the quality of urban microclimate. A case study. Energy and Buildings, 99, 32-49. doi: 10.1016/j.enbuild.2015.04.010
25.  Santamouris, M., et al. (2012). Using cool paving materials to improve microclimate of urban areas–design realization and results of the flisvos project. Building and Environment, 53, 128-136.
26.  Shashua-Bar, L., & Hoffman, M. E. (2004). Quantitative evaluation of passive cooling of the UCL microclimate in hot regions in summer, case study: urban streets and courtyards with trees. Building and Environment, 39(9), 1087-1099.
27.  Steyn, D. (1980). The calculation of view factors from fisheye‐lens photographs: Research note.
28.  Szűcs, Á. (2013). Wind comfort in a public urban space—case study within Dublin Docklands. Frontiers of architectural Research, 2(1), 50-66.
29.  Tahbaz,M., Jaliliyan,S., (2016). The role of materials of side walk on open spaces microclimate, field research in campus. Journal of fine arts, architecture and urbanism, 70, 21-32.(in Persian)
30.  Targhi, M. Z., & Van Dessel, S. (2015). Potential Contribution of Urban Developments to Outdoor Thermal Comfort Conditions: The Influence of Urban Geometry and Form in Worcester, Massachusetts, USA. Procedia Engineering, 118, 1153-1161. doi: 10.1016/j.proeng.2015.08.457
31.  Toudert, F. A. (2005). Dependence of Outdoor Thermal Comfort on Street Design in Hot and Dry Climate. 80.
32.  Unger, J.(2008). Connection between urban heat island and sky view factor approximated by a software tool on a 3D urban database. International Journal of Environment and Pollution, 36(1-3), 59-80.
33.  Yang, F., et al. (2013). Urban form and density as indicators for summertime outdoor ventilation potential: A case study on high-rise housing in Shanghai. Building and Environment, 70, 122-137.
34.  Yilmaz, A. K. S., & Matzarakis, M. A. I. A. (2015). The role of trees in urban thermal comfort and SkyView Factor.