9.ارزیابی کمی و کیفی سیستم‌های سرمایش غیرفعال در معماری سنتی ایران: بررسی کارایی حرارتی و پایداری

نوع مقاله : مقاله مستخرج از رساله دکتری

نویسندگان

1 پژوهشگر پسا دکتری معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

2 استاد گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

چکیده
 زمینه و هدف : پژوهش حاضر به بررسی سیستم‌های سرمایش غیرفعال بومی (VPCSs) در بناهای سنتی اقلیم‌های گرم و خشک ایران می‌پردازد. این مطالعه تلاش می‌کند تا میزان کارآمدی این سیستم‌ها در فراهم کردن آسایش حرارتی بدون نیاز به استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده متعارف را ارزیابی کند. برای دستیابی به این هدف، دامنه دمای آسایش تعیین شده و با دماهای داخلی این بناها مقایسه می‌شود. این پژوهش به مرور و تحلیل مطالعات مرتبط با آسایش حرارتی، پیش‌بینی دمای آسایش و مطالعات میدانی مرتبط با آسایش حرارتی در فضاهای داخلی تهویه‌شده به‌طور طبیعی می‌پردازد. همچنین مدل‌های معتبر پیش‌بینی دمای آسایش را بررسی کرده و به نقاط قوت و ضعف ذاتی آن‌ها اشاره می‌کند.
روش بررسی: به صورت توصیفی-تحلیلی انجام می‌شود. جمع‌آوری داده‌ها از طریق مطالعات کتابخانه‌ای و مصاحبه با کارشناسان و مسئولین مربوطه در کشورهای مورد مطالعه انجام خواهد شد. روش تحلیل داده‌ها شامل تحلیل مقایسه‌ای سیاست‌ها و استراتژی‌ها و بررسی مطالعات موردی کشورهای موفق است. همچنین، اطمینان از دقت اندازه‌گیری دماهای داخلی و سایر متغیرهای اقلیمی و ادغام دانش میان‌رشته‌ای معماری، علوم محیطی و مهندسی برای تحلیل کامل سیستم‌های سرمایشی غیرفعال ضروری است.
 یافته‌ها و نتایج: نتایج این پژوهش نشان داد که سیستم‌های سرمایش غیرفعال در ساختمان‌های سنتی قادر به فراهم کردن آسایش حرارتی مناسب بدون استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده متعارف هستند. این سیستم‌ها با بهره‌گیری از ویژگی‌های طبیعی محیط و طراحی پایدار، به کاهش مصرف انرژی و بهبود پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کنند. همچنین، بهینه‌سازی تکنیک‌های سرمایش غیرفعال می‌تواند نقش مهمی در توسعه پایدار و حفظ منابع طبیعی داشته باشد. مطالعه تطبیقی سیستم‌های سرمایش فعال و غیرفعال نیز درک بهتری از مزایا و معایب هر یک ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Quantitative and qualitative evaluation of passive cooling systems in traditional Iranian architecture: investigating thermal efficiency and sustainability

نویسندگان English

Safoura Rouhi 1
Jamaledin Mahdinejad 2
1 Researcher, Faculty of Architecture and Urban planning, Shahid Rajaee Teacher Training University,Tehran,iran
2 Professor of Architecture, Faculty of Architecture and Urban planning, Shahid Rajaee Teacher Training University,Tehran,iran
چکیده English

 
Background and Aim: This research focuses on the examination of Vernacular Passive Cooling Systems (VPCSs) in traditional buildings situated in Iran’s hot and dry climates. The study aims to evaluate the effectiveness of these systems in providing thermal comfort without the use of conventional cooling systems. To achieve this goal, the comfort temperature range is determined and compared with the internal temperatures of these buildings. This research involves a review and analysis of studies related to thermal comfort, comfort temperature prediction, and field studies concerning thermal comfort in naturally ventilated indoor spaces. Additionally, it examines validated models for predicting comfort temperature, highlighting their inherent strengths and weaknesses.
Methods and Material: This descriptive-analytical research involves collecting data through library studies and interviews with relevant experts and officials in the studied countries. Data analysis methods include comparative analysis of policies and strategies and case studies of successful countries. Ensuring the accuracy of internal temperature measurements and other climatic variables is crucial, along with the integration of interdisciplinary knowledge from architecture, environmental sciences, and engineering for a comprehensive analysis of passive cooling systems.
Results and Discussion: The results show that passive cooling systems in traditional buildings can provide adequate thermal comfort without conventional cooling systems. These systems utilize natural environmental features and sustainable design to reduce energy consumption and improve environmental sustainability. Optimizing passive cooling techniques can significantly contribute to sustainable development and the preservation of natural resources. A comparative study of active and passive cooling systems also offers a better understanding of the advantages and disadvantages of each.

کلیدواژه‌ها English

Traditional architecture of Iran
native passive cooling systems
thermal comfort
hot and dry climate
comfort temperature
  1. بهرامی، م. و صادقی، م. (2023). ارزیابی عملکرد سیستم‌های سرمایش سنتی در اقلیم‌های گرم و خشک. مجله معماری پایدار، 12(3)، 45-60.
  2. اسفندیاری، پ. (2023). آسایش حرارتی در خانه‌های سنتی ایرانی. مجله بین‌المللی محیط ساخته‌شده، 29(1)، 23-39.
  3. حفیظی، ر. و غفاری، ن. (2023). استراتژی‌های سرمایش غیرفعال در مناطق خشک: مطالعات موردی از ایران. ساختمان و محیط، 207، 108479.
  4. جعفری، الف. و یوسفی، س. (2023). نوآوری‌ها در سرمایش غیرفعال: درس‌هایی از بناهای تاریخی ایران. پایداری، 15(2)، 237-250.
  5. کمالی، الف. و نصر، ر. (2023). ادغام عناصر معماری بومی برای طراحی پایدار مدرن. انرژی و ساختمان‌ها، 261، 111987.
  6. محمدی، م. و توکلی، الف. (2023). ارزیابی آسایش حرارتی در فضاهای طبیعی تهویه‌شده در اقلیم‌های گرم. مجله معماری واکنش به اقلیم، 6(2)، 71-88.
  7. نجفی، ح. و زارع، م. (2023). استفاده مجدد تطبیقی از ساختمان‌های سنتی برای توسعه پایدار در مناطق خشک. علم میراث، 11، 45.
  8. امیدوار، الف. و خدادادی، م. (2023). عملکرد حرارتی روش‌های سنتی سرمایش در ساختمان‌های مسکونی. تجدیدپذیر و بررسی‌های انرژی پایدار، 167، 112666.
  9. رحیمی، ف. و حسینی، م. (2023). بهینه‌سازی تکنیک‌های سرمایش غیرفعال برای ساختمان‌های میراثی در ایران. مجله حفظ و نگهداری معماری، 29(3)، 193-208.
  10. یزدانی، ن. و شریعتی، م. (2023). مطالعه تطبیقی سیستم‌های سرمایش فعال و غیرفعال در اقلیم‌های گرم و خشک. مجله مهندسی محیط زیست، 149(2)، 04023011.

 

 

ASHRAE Standard 55 (2004). Thermal environmental conditions for human occupancy. American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers. Atlanta, GA: ASHRAE.

 

Auliciems, R. and de Dear, R. J. (1986). Air-conditioning in Australia: I. Human thermal factors. Architectural Science Review 29, pp.67–75.

Bedford, T. (1936). The warmth factor in comfort at work. Medical Research Council Industrial Health Research Board, Report 36. London: HMSO.

Benzinger, T. H. (1979). The physiological basis for thermal comfort. In: Indoor climate. Copenhagen: Danish Building Research Institute, pp.441–476. CEN Standard EN15251 (2007).

 

 Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings, addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics. Brussels: Comité Européen de

Normalisation. CIBSE (2006).

CIBSE environmental design: CIBSE Guide A, Chapter 1, Environmental criteria for design. London: Chartered Institution of Building Services Engineers. Cole, R. J. (2003). Green buildings: Reconciling technological change and occupant

expectations. In: Cole, R. J. and Lorch, R. (eds.) Buildings, culture and environment: Informal local and global practices. Oxford: Blackwell Publishing Inc., pp.57–82.

de Dear, R. J. (1994). Outdoor climatic influence on indoor thermal comfort

requirements. In: Oseland, N. A. and Humphreys, M. A. (eds.) Thermal comfort:

Past, present and future. Watford, UK: Building Research Establishment Report, pp.106–132. de Dear, R. J. (1998). A global database of thermal comfort field experiments. ASHRAE Transactions 104 (1), pp.1141–1152. de Dear, R. J. and Brager, G. S. (1998). Developing an adaptive model of thermal comfort and preference. ASHRAE Transactions 104 (1), pp.145–167.

Fanger, P. O. (1970). Conditions for thermal comfort: Introduction of a general comfort equation. In: Hardy, J. D., Gagge, A. P. and Stolwijk Thomas, J. A. J. (eds.)

Physiological and behavioural temperature regulation. Springfield, IL: Charles C.

Thomas, pp.152–176.

Fanger, P. O. (1972). Thermal comfort, analysis and application in environmental engineering. New York: McGraw-Hill Book Co.

Foruzanmehr, A. (2010). Vernacular passive cooling systems and hermal comfort in traditional dwellings in hot dry climates: A case study of Yazd, Iran. PhD thesis, Oxford Brookes University.

Givoni, B. (1998). Climate considerations in building and urban design. New York: John Wiley & Sons.

Goulding, J. R., Lewis, O. and Steemers, T. C. (1992). Energy conscious design:A primer for architects. London: Batsford for the Commission ofthe EuropeanCommunities.

 

Thermal comfort in buildings 117

Griffiths, I. D. (1990). Thermal comfort in buildings with passive solar features. Report ENS-090-UK. Surrey: University of Surrey, Department of Psychology.

 

Hanna, R. H. (1990). The relationship between thermal performance, thermal comfort and overall user satisfaction with the house form. Unpublished PhD thesis, Oxford Polytechnic.

 

Harris, L. (1991). The office environment index 1991: Summary of worldwide findings. New York: s.n.

Heidari, S. (2000). Thermal comfort in Iranian courtyard housing. Unpublished PhD thesis, University of Sheffield.

Heidari, S. (2006). New life – old structure. In: Proceedings of a conference on Comfort and Energy Use in Buildings: Getting Them Right , Windsor, UK, 27 to

30 April 2006. Available at: www.nceub.org.uk (accessed 5 June 2009).

Hensen, J. L. M. (1990). Literature review on thermal comfort in transient conditions.

 

Building and Environment 25 (4), pp.309–316.

Hole, W. V. and Attenburrow, J. J. (1966). Houses and people: A review of user studies at the Building Research Station. London: Her Majesty’s Stationery Office.

 

Humphreys, M. A. (1976). Field studies of thermal comfort: Compared and applied.

 

Building Services Engineer 44, pp.5–27.

Humphreys, M. A. (1977). The optimum diameter for a globe thermometer for use indoors.  

 

Annals of Occupational Hygiene 20, pp.135–140.

Humphreys, M. A. (1978). Outdoor temperatures and comfort indoors. Building Research and Practice 6 (2), pp.92–105.

 

Humphreys, M. A. (1992). Thermal comfort requirements. In: Climate and energy:Proceedings of the Second World Renewable Energy Congress. Reading, UK: s.n., pp.1725–1734.

 

Humphreys, M. A. (1994). Field studies and climate chamber experiments in thermal comfort research. In: Proceedings of conference on Thermal Comfort: Past, Present and Future, Building Research Establishment, Garston, 9–10 June 1993, pp.52–72. IHS BRE Press.

 

Humphreys, M. A. and Nicol, J. F. (1998). Understanding the adaptive approach to thermal comfort: Field studies of thermal comfort and adaptation. ASHRAE Technical Data Bulletin 14 (1), pp.1–14.

Humphreys, M. A. and Nicol, J. F. (2000a). Outdoor temperature and indoor thermal comfort: Raising the precision of the relationship for 1998 ASHRAE database of field studies. ASHRAE Transactions 206 (2), pp.485–492.

 

Humphreys, M. A. and Nicol, J. F. (2000b). The effects of measurement and formulation error on thermal comfort indices in the ASHRAE database of field studies. ASHRAE Transactions 206 (2), pp.493–502.

 

Humphreys, M. A. and Nicol, J. F. (2002). The validity of ISO-PMV for providing comfort votes in every-day thermal environments. Energy and Buildings 34, pp.667–684.

 

Humphreys, M. A. and Nicol, J. F. (2008). Adaptive thermal comfort in buildings.

 

Kyoto: The Kinki Chapter of the Society of Heating, Air-conditioning and Sanitary Engineers of Japan (SHASE).

 

ISO 7730 Standard (2005). Ergonomics of thermal environment analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria. London: International Standards Organisation. 118 Thermal comfort in buildings Konya, A. (1980). Design primer for hot climates. London: The Architectural Press

Ltd.

 

La Roche, P. (2012). Carbon-neutral architectural design. New York: Taylor & Francis Group.

 

McCartney, K. J. and Nicol, J. F. (2002). Developing an adaptive control algorithm for Europe. Energy and Buildings 34, pp.623-–635.

McIntyre, D. A. (1982). Chamber studies: Reductio ad absurdum? Energy and Buildings 5 (2), pp.89–96.

Malama, A. (1997). Thermal comfort and thermal performance of traditional and contemporary housing in Zambia. Unpublished PhD Thesis, University of Sheffield.

Malick, F. H. (1996). Thermal comfort and building design in the tropical climates.

Energy and Buildings 23, pp.161–167.

Nevins, R. G. and Gagge, A. P. (1972). The new ASHRAE comfort chart. ASHRAE

Journal 14 (1), pp.41–43.

Nicol, J. F. (1972). An analysis of some observations of thermal comfort in Roorkee,

India and Baghdad, Iraq. Annals of Human Biology 1 (4), pp.411– 426.

Nicol, J. F. (1975). An analysis of some observations of thermal comfort in Roorkee,

India and Baghdad, Iraq. Current Paper 4/75. Reprinted from Annals of Human

Biology 1 (4), pp.411–426. Garston, Watford: Building Research Establishment

(BRE).

 

Nicol, J. F. (1993). Thermal comfort: A handbook for field studies toward an adaptive model. London: University of East London.

Nicol, J. F. (2004a). Thermal comfort. In: Roaf, S., Horsley, A. and Gupta, R. (eds.)

 

Closing the loop: Benchmarks for sustainable buildings. London: RIBA,

pp.95–104.

 

Nicol, J. F. (2004b). Adaptive thermal comfort standards in the hot humid Tropics.

Energy and Buildings 36, pp.628–637.

 

Nicol, J. F. (2008). A handbook of adaptive thermal comfort: Towards a dynamic model. Teaching resource, University of Bath.

 

Nicol, J. F. and Humphreys, M. A. (1972). Thermal comfort as part of a selfregulating system. In: Proceedings of the CIB symposium on thermal comfort, Building Research Establishment, Watford. Cited in McCartney, K. J. and Nicol, J. F. (2002). Developing an adaptive control algorithm for Europe. Energy and Buildings 34, pp.623–635.

 

Nicol, J. F. and Humphreys, M. A. (2002). Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings. Energy and Buildings 34, pp.563–572.

 

Nicol, J. F. and Humphreys, M. A. (2010). Derivation of the adaptive equations for thermal comfort in free-running buildings in European standard EN15251.

 

Building and Environment 45 (1), pp.11–17.

Nicol, J. F. and Roaf, S. (1996). Pioneering new indoor temperature standards: The

Pakistan project. Energy and Buildings 23, pp.169–174.

Nicol, J. F. et al. (1994). A survey of thermal comfort in Pakistan. Final report, July

  1. 1994. Oxford: Oxford Brookes University, School of Architecture.

Nicol, J. F., Iftikhar A. R., Arif, A. and Gul Najam, J. (1999). Climatic variations

in comfortable temperatures: The Pakistan projects. Energy and Buildings 30, pp.261–279.

 

Olgyay, V. (1992). Design with climate: A bioclimatic approach to architectural regionalism. New York: Van Nostrand Reinhold. Thermal comfort in buildings 119

 

Oseland, N. A. (1994). A comparison of the predicted and reported thermal sensation

vote in homes during winter and summer. Energy and Buildings 21 (1),

pp.45–54.

 

Pearsall, J. (ed.) (2001). The New Oxford Dictionary of English. Oxford: Oxford University Press. Sassi, P. (2006). Strategies for sustainable architecture. London: Routledge.

Sharma, M. R. and Ali, S. (1986). Tropical summer index: A study of thermal comfort in Indian subjects. Building and Environment 21 (1), pp.11–24.

Szokolay, S. V. (2008). Introduction to architectural science: The basis of sustainable design. 2nd edn. Oxford: Architectural Press.

Tanabe, S. I. (1988). Thermal comfort requirement in Japan. Tokyo:

Waseda University.

Woolard, D. (1980). Thermal habitability in the Solomon Islands. Unpublished PhD thesis, University of Queensland.

  • تاریخ دریافت 03 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 18 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش 02 آذر 1403
  • تاریخ اولین انتشار 21 آذر 1403
  • تاریخ انتشار 28 آذر 1403