بررسی تاثیر تغییرات ابعاد حیاط مرکزی بر آسایش حرارتی فضای خارجی ساختمان‌های آموزشی در شهر تهران

خزایی, زهرا; آزموده, مریم

doi:10.48301/kssa.2025.494484.3090

بررسی تاثیر تغییرات ابعاد حیاط مرکزی بر آسایش حرارتی فضای خارجی ساختمان‌های آموزشی در شهر تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

زهرا خزایی ¹

مریم آزموده ²

¹ کارشناسی ارشد معماری و انرژی، گروه معماری ، دانشکده معماری و شهرسازی ، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین.

² استادیار گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین،ایران

10.48301/kssa.2025.494484.3090

چکیده

فضاهای باز بخش جدایی ناپذیر طراحی ساختمان ها هستند. یکی از مهمترین اصول طراحی فضاهای باز، توجه به آسایش حرارتی برای ارتقای کیفیت فضا و افزایش رضایت کاربران است. در این میان ساختمان‌های آموزشی به دلیل بهره‌گیری از فضاهای باز متعدد نیازمند توجه ویژه برای دستیابی به شرایط مناسب از لحاظ حرارتی هستند. فرم حیاط مرکزی جزو یکی از فرم های پرتکرار آموزشی در تهران است. این پژوهش به بررسی تاثیر ابعاد حیاط مرکزی بر شرایط آسایش حرارتی خارجی (در مساحت ثابت) با شاخص UTCI می‌پردازد. به این منظور، شبیه سازی و بهینه سازی به منظور یافتن بهترین و بدترین ابعاد از نظر درصد میانگین زمانی که محیط خارجی در محدوده آسایش حرارتی است از بین 76 ابعاد مختلف حیاط با مساحت ثابت انجام شد. شبیه سازی توسط پلاگین لیدی باگ بررسی میشود تا بهترین ابعاد و جهت در این فرم با پلاگین گالاپاگوس مشخص شود. نتایج نشان می‌دهد بهترین ابعاد حیاط مرکزی، مستطیلی با ابعاد تقریبی m28.6× 11.6و کشیدگی شمالی- جنوبی است. اختلاف بین بهترین و بدترین ابعاد حیاط مرکزی، از نظر آسایش حرارتی خارجیC ° 0.007 و اختلاف درصد زمان دارای آسایش حرارتی خارجی بین این دو فرم، 0.018% است. بنابراین تنها با تغییر ابعاد حیاط مرکزی(و ثابت بودن سایر متغیرها از جمله مساحت)، بهبودی بسیار جزئی در شرایط آسایش حرارتی خارجی در درون حیاط مرکزی ایجاد می‌گردد. همچنین اندازه گیری‌ها نشان می‌دهد با حرکت از شمال به جنوب در حیاط مرکزی، میزان آسایش حرارتی خارجی به میزان قابل توجهی با پیشروی به سمت جنوب سایت کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

حیاط مرکزی

بهینه سازی

آسایش حرارتی فضای باز

ابعاد

دانشگاه

موضوعات

هنر و معماری

عنوان مقاله English

Evaluating the Effect of Changing Courtyard Dimensions on Outdoor Thermal Comfort of Educational Buildings in Tehran

نویسندگان English

zahra khazaee ¹

Maryam Azmoodeh ²

¹ M.Sc. of Energy and Architecture, Department of Architecture, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

² Assistant Professor, Department of Architecture, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

چکیده English

Open spaces are an integral part of building design. One of the most important principles of designing open spaces is to pay attention to thermal comfort. In the meantime, educational buildings, due to the use of numerous open spaces, require special attention to achieve appropriate thermal conditions. The central courtyard form is one of the most common educational forms in Tehran. This research examines the effect of the dimensions of the courtyard on outdoor thermal comfort (with constant area) with the UTCI index. Therefore, simulation and optimization were done to find the best and worst dimensions in terms of the average percentage of time that spaces are within outdoor thermal comfort range, among 76 different dimensions of the yard with a fixed area. The results show that the best dimensions of the courtyard are approximately 8.6×11.6m2 which is a rectangular form with north-south extension. The difference between the best and the worst dimensions of the courtyard, in terms of outdoor thermal comfort, is 0.007°C and the difference in the percentage of time with outdoor thermal comfort is 0.018%. Therefore, by only changing the dimensions of the courtyard (other variables such as area remain constant), a very slight improvement in outdoor thermal comfort occurs inside the courtyard. Also, the measurements show that by moving from north to south in the courtyard, outdoor thermal comfort decreases significantly as you move towards the south of the site.

کلیدواژه‌ها English

Courtyard

Optimization

Outdoor Thermal Comfort

Dimensions

University

[1]Alnusairat, S., Ayyad, Y., & Al-Shatnawi, Z. (2021). Towards meaningful university space: Perceptions of the quality of open spaces for students. Buildings, 11(11), 556 . https://doi.org/10.3390/buildings11110556

[2]Itard, L., Bluyssen, P., Lindeman, R., & Keuvelaar, J. (2004). Fundamental Aspects of Thermal Comfort . https://ocw.tudelft.nl

[3]ASHRAE, A. (2017). Standard 55-2017 Thermal environmental conditions for human occupancy. 2017. American Society of Heating, Refrigerating, and Air- Conditioning Engineers: Atlanta, GA .https://www.ashrae.org

[4]Liu, Z., Li, J., & Xi, T .)2023( .A Review of Thermal Comfort Evaluation and Improvement in Urban Outdoor Spaces. Buildings, 13(12), 3050 . https://doi.org/10.3390/buildings13123050

[5]Coccolo, S., Kämpf, J., Scartezzini, J.-L., & Pearlmutter, D. (2016). Outdoor human comfort and thermal stress: A comprehensive review on models and standards. Urban Climate, 18, 33-57 . https://doi.org/10.1016/j.uclim.2016.08.004

[6]Rupp, R. F., Vásquez, N. G., & Lamberts, R. (2015). A review of human thermal comfort in the built environment. Energy and buildings, 105, 178-205 . https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.047

[7]Kumar, P., & Sharma, A. (2020). Study on importance, procedure, and scope of outdoor thermal comfort–A review. Sustainable Cities and Society, 61, 102297 . https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102297

[8]Jendritzky, G., de Dear, R., & Havenith, G. (2012). UTCI—why another thermal index? International journal of biometeorology, 56, 421-428 . http://dx.doi.org/10.1007/s00484-011-0513-7

[9]Zare, S ,.Hasheminejad, N., Shirvan, H. E., Hemmatjo, R., Sarebanzadeh, K., & Ahmadi, S. (2018). Comparing Universal Thermal Climate Index (UTCI) with selected thermal indices/environmental parameters during 12 months of the year. Weather and climate extremes, 1 .57-49 ,9 https://doi.org/10.1016/j.wace.2018.01.004

[10]Blazejczyk, K., Epstein, Y., Jendritzky, G., Staiger, H., & Tinz, B. (2012). Comparison of UTCI to selected thermal indices. International journal of biometeorology, 56, 515-535 . https://doi.org/10.1007/s00484-011-0453-2

[11]Meng, Y., Hao, Y., Que, Y., Ren, J., & Liu, Y .)2024( .Multi-Objective Optimization of Morphology in High-Rise Residential Areas for Outdoor Thermal Comfort in Yulin City, Northwest China. Buildings, 14(6), 1688 . http://dx.doi.org/10.3390/buildings14061688

[12]sanagar darbani, e., rafiyan, m., hanaee, T., & monsefi parapari, d. (2018). Environmental Effects Of Urban Geometry Changes On Air Temperature And Outdoor Thermal Comfort In Arid Climate Of Mashhad (Case Study Of Pachenar And Shahed). Journal of Environmental Studies, 43(4), 561-578.https://doi.org/10.22059/jes.2018.247624.1007570 (In Persian)

[13]Khalilian, S., Alborzi, F., & Soheili, J. A. D. (2019). The effect of indoor and outdoor spaces of residential complexes on the thermal comfort component of environmental quality with the fuzzy logic approach (Case study: Residential complexes in Tehran) .https://dorl.net/dor/20.1001.1.22285229.1398.10.36.10.2 (In Persian)

[14]dehnad, n., karimi, B., & Mahdi Nejad, J.-e.-D. (2022). Exploring the effects of height and form of residential places on creating thermal comfort of collective outdoor spaces (Case study: Residential complexes of Shiraz). Geography and Urban Space Development, 8(2), 197-217. https://doi.org/10.22067/jgusd.2022.72333.1101 (In Persian)

[15]karamirad, s., banazade, b., zarei, h., & Ghezelbash, E. (2019). Assessment and Analysis of Thermal Comfort Courtyards of Shiraz Historical Houses in Qajar Era. pazhoheshha-ye Bastan shenasi Iran, 9(20), 183-202. https://doi.org/10.22084/nbsh.2019.17023.1792 (In Persian)

[16]Sayad, B., Alkama, D., Rebhi, R., Menni, Y., Ahmad, H., Inc, M., Sharifpur, M., Lorenzini, G., Azab, E., & Elnaggar, A. Y. (2021). Outdoor thermal comfort optimization through vegetation parameterization: species and tree layout. Sustainability, 13(21), 11791 . https://doi.org/10.3390/su132111791

[17]Sabri, R., Rostami, R., & Mozaffari Qhadikolaei, F. (2024). Thermal Performance of Double-layer Green Walls in Optimizing Energy Consumption in a Typical Commercial Office Building in Tehran. Karafan Journal, 20(4), 179-194. https://doi.org/10.48301/kssa.2023.388810.2473 (In Persian)

[18]Neshatsafavi, S., Babakhani, M., & Azmoodeh, M. (2023). Comparative Comparison of the Effect of Green Roof Vegetation on the Reduction of Urban Heat Island (Case Study: Enghelab Square, City of Tehran). Karafan Journal, 19(4), 259-282. https://doi.org/10.48301/kssa.2022.319059.1893 (In Persian)

[19]Koulivand, T. (2023). Comparison of Thermal Performance of Broadleaf and Coniferous Trees in Urban Canyons (Case Study: City of Isfahan). Karafan Journal, 19(4), 333-364. https://doi.org/10.48301/kssa.2022.298183.1650 (In Persian)

[20]Talebsafa, S., Taheri Shahraeini, M., Yang, X., & Rabiei, M. (2023). Impact of Providing Shade on Outdoor Thermal Comfort during Hot Season: a Case Study of a University Campus in Cold Semi-arid Climate. Renewable Energy Research and Applications, 4(2), 209-224. https://doi.org/10.22044/rera.2022.12254.1169

[21]Lam, C. K. C., Weng, J., Liu, K., & Hang, J. (2023). The effects of shading devices on outdoor thermal and visual comfort in Southern China during summer. Building and Environment, 228, 109743 . https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109743

[22]Rodrigues, E., Fereidani, N. A., Fernandes, M. S., & Gaspar, A. R. (2023). Climate change and ideal thermal transmittance of residential buildings in Iran. Journal of Building Engineering, 74, 106919 . https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106919

[23]Forouzandeh, N., Brembilla, E., Nan, L., Stoter, J., & Jakubiec, A. (2024). Influence of geometrical levels of detail and inaccurate material optical properties on daylight simulation. Energy and buildings, 306, 113924 . http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.113924

[24]Saligheh, E., & Saadatjoo, P. (2020). Impact of Central Courtyard Proportions on Passive Cooling Potential in Hot and Humid Regions (Case Study: Single-story Buildings in Bandar Abbas). Naqshejahan- Basic studies and New Technologies of Architecture and Planning, 10(2), 137-152. http://bsnt.modares.ac.ir/article-2- 40649-en.html (In Persian)