پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

تأثیر تغییر اقلیم بر راهبردهای طراحی معماری مسکونی در پهنه‌های اقلیمی ایران: تحلیل نمودارهای آسایش حرارتی در ۱۱ شهر منتخب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مطهره کریم آبادی 1
محمد فرخ زاد 2
1 دانش ‎آموخته کارشناسی ارشد مهندسی معماری، گروه معماری، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران
2 دانشیار و عضو هیات‌علمی، گروه معماری، دانشکده مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران
10.30488/ccr.2026.579046.1328
چکیده
تغییر اقلیم به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی قرن حاضر، تأثیرات گسترده‌ای بر عملکرد انرژی و آسایش حرارتی ساختمان‌ها دارد. با توجه به تنوع اقلیمی ایران و فقدان پژوهش‌های جامع در زمینه بازتعریف راهبردهای طراحی معماری مسکونی بر پایه سناریوهای اقلیمی آینده، این پژوهش با هدف شناسایی تغییرات آسایش حرارتی و تدوین دستورالعمل‌های طراحی همساز با اقلیم در پنج پهنه اصلی ایران (خزری، سرد و کوهستانی، گرم و خشک، گرم و نیمه‌مرطوب، گرم و مرطوب) تحت تأثیر تغییر اقلیم انجام شده است. برای این منظور، ۱۱ شهر نماینده از پهنه‌های مذکور انتخاب و داده‌های اقلیمی وضع موجود (1991-۲۰۲۰) و آینده
(2071-۲۱۰۰) با استفاده از نرم‌افزار Meteonorm 8 و بر پایه سناریوی حد متوسط RCP4.5 استخراج گردید. تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار Climate Consultant 6 و بهره‌گیری از نمودارهای آسایش حرارتی استاندارد ASHRAE-55 و گیونی انجام شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که حد آسایش حرارتی در بیشتر شهرهای مورد مطالعه تا دوره منتهی به ۲۱۰۰ کاهش می‌یابد، به‌ویژه در پهنه‌های گرم و مرطوب (بندرلنگه با کاهش 2/6 درصدی) و خزری (رامسر با کاهش 3/3 درصدی). نیاز به سیستم‌های سرمایشی فعال و سایبان‌های خورشیدی در تمام پهنه‌ها افزایش می‌یابد، در حالی که نیاز به گرمایش فعال، کاهش چشمگیری دارد. در پهنه‌های گرم و خشک، استفاده از کولرهای تبخیری دو مرحله‌ای جایگزین کولرهای تک مرحله‌ای می‌شود و در پهنه‌های گرم و مرطوب، سرمایش همراه با رطوبت‌زدایی به مهم‌ترین راهبرد تبدیل می‌گردد. بر اساس تحلیل‌های صورت‌گرفته، دستورالعمل‌های طراحی ویژه هر پهنه شامل بهینه‌سازی ابعاد و جهت‌گیری بازشوها، نوع سایبان، مصالح مناسب و بهره‌گیری از فضاهای نیمه‌باز ارائه شده است. نتایج این پژوهش می‌تواند مبنایی برای بازنگری ضوابط طراحی اقلیمی مسکن در ایران با در نظر گرفتن تغییرات اقلیم آینده باشد.
کلیدواژه‌ها
تغییر اقلیم
طراحی همساز با اقلیم
آسایش حرارتی
پهنه‌های اقلیمی ایران
سناریوی RCP4.5
موضوعات

عنوان مقاله English

The Impact of Climate Change on Residential Architectural Design Strategies in Iran's Climatic Zones: Analysis of Thermal Comfort Diagrams in 11 Selected Cities

نویسندگان English

Motahare Karimabadi 1
Mohammad Farrokhzad 2
1 Master's degree in Architectural Engineering, Department of Architecture, Faculty of Engineering, Golestan University, Gorgan, Iran
2 Associate Professor and Academic Member, Department of Architecture, Faculty of Engineering, Golestan University, Gorgan, Iran
چکیده English

Climate change, as one of the main challenges of the current century, has extensive impacts on energy performance and thermal comfort of buildings. Given Iran’s climatic diversity and the lack of comprehensive research on redefining residential architectural design strategies based on future climate scenarios, this study aims to identify changes in thermal comfort and develop climate-responsive design guidelines for Iran’s five main climatic zones (Caspian, cold mountainous, hot-dry, hot semi-humid, and hot-humid) under the influence of climate change. For this purpose, 11 representative cities were selected from the mentioned zones, and current (2020) and future (2100) climate data were extracted using Meteonorm 8 software based on the moderate RCP4.5 scenario. Data analysis was conducted using Climate Consultant 6 software, employing ASHRAE-55 and Givoni thermal comfort charts. The findings indicate that the thermal comfort threshold will decrease in most studied cities by 2100, particularly in hot-humid (Bandar Lengeh with a 6.2% decrease) and Caspian (Ramsar with a 3.3% decrease) zones. The need for active cooling systems and solar shading devices increases across all zones, while the need for active heating decreases significantly. In hot-dry zones, two-stage evaporative coolers replace single-stage ones, and in hot-humid zones, cooling with dehumidification becomes the most important strategy. Based on the analyses, zone-specific design guidelines are proposed, including optimization of window dimensions and orientation, shading device type, appropriate materials, and use of semi-open spaces. The results of this study can serve as a basis for revising climate-responsive housing design standards in Iran, considering future climate changes

کلیدواژه‌ها English

Climate change climate
responsive design thermal comfort climatic zones of Iran RCP4.5 scenario housing
1.    Andrić, I. et al. (2017) 'The impact of climate change on building heat demand in different climate types', Energy and Buildings, 149, pp. 225–234.
2.    Andrić, I. et al. (2019) 'A review of climate change implications for built environment: Impacts, mitigation measures and associated challenges in developed and developing countries', Journal of Cleaner Production, 211, pp. 83–102.
3.    Andrić, I., Kamal, A. and Al-Ghamdi, S.G. (2020) 'Efficiency of green roofs and green walls as climate change mitigation measures in extremely hot and dry climate: Case study of Qatar', Energy Reports, 6, pp. 2476–2489.
4.    Bai, L. and Wang, S. (2019) 'Definition of new thermal climate zones for building energy efficiency response to the climate change during the past decades in China', Energy, 170, pp. 709–719.
5.    Bamdad, K. et al. (2022) 'Impact of climate change on energy saving potentials of natural ventilation and ceiling fans in mixed-mode buildings', Building and Environment, 209, p. 108662.
6.    Berardi, U. and Jafarpur, P. (2020) 'Assessing the impact of climate change on building heating and cooling energy demand in Canada', Renewable and Sustainable Energy Reviews, 121, p. 109681.
7.    Calama-González, C.M., Suárez, R. and León-Rodríguez, Á.L. (2022) 'Mitigation of climate change in Mediterranean existing social dwellings through numerical optimization of building stock models', Energy and Buildings, 266, p. 112109.
8.    Camilleri, M., Jaques, R. and Isaacs, N. (2001) 'Impacts of climate change on building performance in New Zealand', Building Research & Information, 29(6), pp. 440–450.
9.    Eddy, J., Alspach, P. F., Arens, E. A., Hartman, T. B., Rimmer, J., Rose, D. M., Smith, A. R., Stadler, A. L., & Rice, D. J. (2023). ANSI/ASHRAE Standard 55, Thermal environmental conditions for human occupancy. In ASHRAE Standard. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
10. Gercek, M. and Durmuş Arsan, Z. (2019) 'Energy and environmental performance based decision support process for early design stages of residential buildings under climate change', Sustainable Cities and Society, 48, p. 101580.
11. Givoni, B. (1998). Climate considerations in building and urban design. In John Wiley & Sons.
12. Hamdy, M. et al. (2017) 'The impact of climate change on the overheating risk in dwellings—A Dutch case study', Building and Environment, 122, pp. 307–323.
13. Marsh, A. J. (2025). PD: Psychrometric Chart web app. Andrew Marsh. https://drajmarsh.bitbucket.io/psychro-chart2d.html
14. Milne, M., & Givoni, B. (1979). Architectural design based on climate. In W. Donald (Ed.), Energy conservation through building design (pp. 96–113). McGraw-Hill.
15. Milne, M., & Liggett, R. (2016). Climate Consultant 6.0. UCLA Energy Design Tools Group. http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu
16. Moazami, A. et al. (2019) 'Towards climate robust buildings: An innovative method for designing buildings with robust energy performance under climate change', Energy and Buildings, 202, p. 109378.
17. Rodrigues, E. and Fernandes, M.S. (2020) 'Overheating risk in Mediterranean residential buildings: Comparison of current and future climate scenarios', Applied Energy, 259, p. 114110.
18. Roshan, G. R., Farrokhzad, M., & Attia, S. (2017). Defining thermal comfort boundaries for heating and cooling demand estimation in Iran’s urban settlements. Building and Environment, 121. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.05.023
19. Roshan, G.R., Oji, R. and Attia, S. (2019) 'Projecting the impact of climate change on design recommendations for residential buildings in Iran', Building and Environment, 155, pp. 283–297.
20. Shen, J. et al. (2020) 'An early-stage analysis of climate-adaptive designs for multi-family buildings under future climate scenario: Case studies in Rome, Italy and Stockholm, Sweden', Journal of Building Engineering, 27, p. 100972.
21. Silva, R. et al. (2022) 'Opportunities for passive cooling to mitigate the impact of climate change in Switzerland', Building and Environment, 208, p. 108574.
22. Silvero, F. et al. (2019) 'Impact assessment of climate change on buildings in Paraguay—Overheating risk under different future climate scenarios', Building Simulation, 12, pp. 943–960.
23. Tootkaboni, M.P., Ballarini, I. and Corrado, V. (2021) 'Analysing the future energy performance of residential buildings in the most populated Italian climatic zone: A study of climate change impacts', Energy Reports, 7, pp. 8548–8560.
24. United Nations Environment Programme (2009) Buildings and Climate Change: Summary for Decision Makers.
25. Zou, Y. et al. (2021) 'Multi-objective building design optimization considering the effects of long-term climate change', Journal of Building Engineering, 44, p. 102904.
26.              مهرتاش، ا. (۱۳۹۲) طراحی یک مجتمع مسکونی با رویکرد طراحی اقلیمی در شهرک دهکده ساحلی انزلی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه گیلان.
27.              نوروزیان‌ملکی، س.، حسینی، س.ب. و رضایی، م. (۱۳۸۹) معماری در عصر تغییر اقلیم، مسکن و محیط روستا، ۱۲۹، صص ۲۰–۳۱.
28.              طاهباز، م. (1396) دانش اقلیمی طراحی معماری، تهران: انتشارات دانشگاه شهید بهشتی