مدلسازی عددی پتانسیل اقلیمی تهویه طبیعی با هدف کاهش مصرف انرژی و تعدیل تغییرات آب و هوایی (مطالعه موردی: استان گیلان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار آب و هواشناسی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، ایران

10.30488/ccr.2022.361974.1094

چکیده

امروزه، با توجه به تغییرات آب و هوایی، استفاده از روش‌های کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش‌های مختلف از جمله ساختمان می تواند درمقابله با اثرات سوء ناشی از این پدیده موثر واقع گردد. شناسایی پتانسیل تهویه طبیعی و ایجاد شرایط آسایش در محیط داخلی مورد توجه بسیاری از محققان و طراحان ساختمان به ویژه در اقلیم‌های مرطوب است. از اینرو، در مطالعه حاضر تلاش گردیده تا پتانسیل تهویه طبیعی در استان گیلان مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. بدین‌منظور، از داده‌های ساعتی شش ایستگاه هواشناسی شامل منجیل، آستارا، انزلی، لاهیجان، تالش، رشت استفاده شده است. این داده‌ها شامل جهت و سرعت باد، دما، نقطه شبنم، فشار سطح دریا، فشارسطح ایستگاه، رطوبت نسبی، حداقل دما، حداکثر دما، دمای تر، فشار بخار، فشار بخار اشباع می‌باشند. سپس پتانسیل اقلیمی تهویه طبیعی برای بازه زمانی 17 ساله (2021-2004) با استفاده از مدل عددی CPNV محاسبه شد. نتایج نشان داد که ایستگاه منجیل و انزلی به‌ترتیب بیشترین و کمترین پتانسیل اقلیمی تهویه طبیعی را در میان ایستگاه‌های مورد مطالعه داشته اند. با بررسی موقعیت و عوامل جغرافیایی مشخص شد که دو عامل فاصله از دریا و ارتفاع ایستگاه می توانند عوامل موثری در این پتانسیل باشند. با این حال، عامل ارتفاع ایستگاه با میزان ضریب همبستگی 97/0 بیشترین تاثیر را در پتانسیل اقلیمی تهویه طبیعی ایستگاه‌های مورد مطالعه نشان داد. همچنین، با طراحی نقشه‌های حرارتی مشخص شد که ایستگاه منجیل بالاترین تعداد ساعات آسایش را نسبت به سایر ایستگاه‌ها داراست به طوریکه به دلیل دورتر بودن از دریا، ارتفاع بیشتر نسبت به ایستگاه‌های مورد مطالعه، بادخیز بودن منطقه و شرایط متعادل تر آب و هوایی، از بیشترین پتانسیل تهویه طبیعی در طول سال در بین ایستگاه‌های استان گیلان برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling Climatic Potential for Natural Ventilation in order to Reduce Energy Consumption and Mitigate Climate Changes (Case Study of Gilan Province)

نویسنده [English]

  • Masoumeh Moghbel
University of Tehran
چکیده [English]

Nowadays the study of climate conditions and potential of each climatic region in order to exploit the possibility of natural ventilation and create comfortable conditions in the interior of buildings is of interest to many researchers, designers and construction architects. Considering the climatic characteristics in humid climates, the main objective of this research is to analyze the potential of natural ventilation in Gilan province regrading to its climatic conditions. To do so, the hourly data of six weather stations including Manjil, Astara, Bandar-e-Anzali, Lahijan, Talash, and Rasht was extracted from IRIMO. These data include wind direction and speed, temperature, dew point, sea level pressure, station level pressure, relative humidity, minimum temperature, maximum temperature, cooler temperature, vapor pressure, saturated vapor pressure. Then, the climatic potential of natural ventilation was calculated for a period of 17 years (2004-2020) using the CPNV numerical model. The results demonestrated that Manjil and Bandar-e-Anzali stations had the highest and lowest natural ventilation climatic potential among the studied stations, respectively. By examining the effect of location and geographical factors, it was found that two factors including the distance from the sea and the height of the station can be effective factors in this potential. However, the station’s height factor showed the greatest impact on the climatic potential of natural ventilation of the studied stations with a correlation coefficient of 0.97. Furthermore, designing thermal maps illustrated that Manjil station has the highest number of comfortable hours compared to other stations. In other words, due to being farther from the sea, higher altitude than the studied stations, windy weather conditions and more balanced water conditions Manjil has the highest potential of natural ventilation throughout the year among the stations of Gilan province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climatic Potential
  • Natural ventilation
  • CPNV Model
  • Climate Change
  • Gilan

 

  1. حسین‌زاده، ریحانه و سلطان زاده، حسین. (1392). نقش اقلیم و جریان هوا در شکل دهی فضای معماری درمنطقه معتدل و مرطوب (لنگرود)، دومین همایش ملی اقلیم، ساختمان و بهینه‌سازی مصرف انرژی، اصفهان.
  2. حیدری، شاهین. (1391). برهم کنش جریان هوا، دما و راحتی در فضاهای باز شهری، مطالعه موردی: اقلیم گرم و خشک ایران. نشریه هنرهای زیبا، شماره 47، صفحات 42-37.
  3. خاکپور، مژگان. (1384). مسکن بومی در جوامع روستایی گیلان، تهران، نشریه هنرهای زیبا، تابستان 1384، شماره.22، صفحات 63-72.
  4. خوش سیما شیرین‌سو، فرزانه و تیمورتاش، شبنم. (1397). پتانسیل سنجی انرژی باد و نقش آن در تهویه طبیعی نمونه موردی: جزیره هرمز، پنجمین کنفرانس بین‌المللی فناوری و مدیریت انرژی با رویکرد پیوند انرژی، آب و محیط زیست، تهران.
  5. سرمدی محمد، یغمائیان کامیارنبی زاده، رامین ندافی، کاظم سعیدی، رضا یوسف‌زاده، سمیرا. (1395). بررسی پتانسیل تهویه طبیعی بخش‌های مختلف بیمارستانی در بیمارستان‌های تابعه دانشگاه علوم پزشکی تهران در سال1393. دوماهنامه سلامت کار ایران، دوره14، شماره4، صفحات 150-158.
  6. شایسته‌نژاد، زینب، حسین‌قدیری مریم. (1398). ارزیابی پتانسیل بالکن‌ها در تهویه طبیعی ساختمان‌های بلند مرتبه. چهارمین کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های نوین درعمران، معمـــــاری،

مدیریت شهری و محیط زیست.

  1. 7طاهری شیما، گل افشان سها (1395). تهویه طبیعی در ساختمان‌های بلند.اولین کنفرانس بین المللی و سومین کنفرانس ملی معماری و منظر شهری پایدار.
  2. عباسی‌زاده، فرشته، عباسپور، مجید، سلطانیه، محمد، حاج ملا علی کنی، علیرضا. (1400). تغییرات اقلیم و اثرات آن بر مصرف انرژی در ساختمان، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، انتشار آنلاین.
  3. عسگری, حشمت‌اله, جهانگیری, صفورا. (1400). بررسی علیت متقابل تغییر اقلیم و مصرف انرژی در بخش‌های اصلی اقتصاد ایران با روش تودا- یاماماتو. مجله آمایش جغرافیایی فضا، شماره پیاپی 42، صفحات 91-105.
  4. قائدی سهراب. (1397). ارزیابی کاربرد نیروی باد در تهویه طبیعی شهرهای استان فارس. فصلنامه مطالعات عمران شهری، دوره دوم، شماره چهارم، صفحات 88-98.
  5. گرجی ملهبانی یوسف، یاران علی، پروردی نژاد سمیرا، اسکندری منیژه. (1398). ارزیابی معماری همساز با اقلیم در خانه‌های کاشان. دوره، 4شماره، 7، صفحات 31-40.
  6. محمودی مهناز، پورموسی محبوبه. (1389). پتانسیل سنجی انرژی باد و نقش بنیادین آن در تهویه مطبوع و زدودن رطوبت. نشریه آرمانشهر (4)، صفحات 147-156.
  7. وکیلی نژاد رزا، مهدی زاده سراج فاطمه,، مفیدی شمیرانی سیدمجید. (1392). اصول سامانه‌های سرمایش ایستا در عناصر معماری سنتی ایران.نشریه معماری و شهرسازی ایران دوره-شماره 5، صفحات 147-159.
  8. ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning).
  9. Borgeson, S. and Brager, G. (2011). “Comfort standards and variations in exceedance.
  10. Causone, F. (2016). Climatic potential for natural ventilation. Architectural Science Review, 59(3): 212-228.
  11. Chen Y., Tong, Z., and Malkawi A. (2017). “Investigating natural ventilation potentials across the globe: Regional and climatic variations.” Building and Environment, 122, Pp. 386–396.
  12. Kardinal Jusef, S.M., IGNATIUS, and Hien, W.N. (2016). Urban climatic mapping using prediction models for ambient temperature and outdoor thermal comfort: a Singapore Case Study. 4th International Conference on Countermeasures to Urban Heat Island, 3031. May and 1 June 2016, National University of Singapore, Singapore.
  13. Liping W., and Nyuk hien W. (2007). Applying Natural Ventilation for Thermal Comfort in Residential Buildings in Singapore. Architectural Science Review, 50(3): 224-233.
  14. Orosa jose, A., Costa angel, M., Rodríguez-Fernández, A., and Roshan, Gh.R. (2014(. Effect of climate change on outdoor thermal comfort in humid climates. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 12(46)
  15. Rinaldia, A., Roccotellib, M., Manginib, A., Fanti, M., and Iannone, F. (2017). Natural ventilation for passive cooling by means of optimized control logics, International High-Performance Built Environment Conference –A Sustainable Built Environment Conference, 180: 841-850.
  16. Spentzou, E., Cook, M.J., and Emmitt, S. (2019). Modelling natural ventilation for summer thermal comfort in Mediterranean dwellings. International Journal of Ventilation18(1): 28-45.
  17. Teodosiu, C., Ilie, V., and Teodosiu, R. (2014). Appropriate CFD turbulence model for improving indoor air quality of ventilated spaces, Mathematical Modelling in Civil Engineering,. 10(4): 28-42.