25118

مدل ارزيابي و بهبود فرايند طراحي معماري مسكن روستايي با هدف كاهش مصرف انرژي ساختمان در اقليم سرد (مورد پژوهي: مسكن‌هاي روستايي مناطق كوهستاني استان تهران)

دكتري

معماري

1394

1400

فاطمه مهديزاده سراح- سيد مجيد مفيدي شميراني

ريما فياض

معماري و شهرسازي

اهميت انكار ناپذير نقش انرژي در تامين نيازهاي اوليه انساني و نقش تعيين كننده آن در حوزه‌هاي گوناگون نظير حوزه‌هاي محيط زيستي و اقتصادي باعث شده تا جوامع به‌سمت تغيير الگوهاي مصرف و تغيير رفتارها در استفاده از انرژي بروند و دولت‌ها به فكر راه‌هايي براي صرفه‌جويي و كاهش هزينه‌هاي آن باشند. بخش مسكن، سهم قابل توجهي در مصرف انرژي يك كشور دارد. به گونه‌اي كه بر اساس گزارش مركز تحقيقات ساختمان و مسكن 40 درصد انرژي كشور در بخش خانگي و تجاري صرف مي‌شود و بر اساس برآوردها تا حداقل 30 درصد پتانسيل صرفه‌جويي در اين بخش وجود دارد و سالانه حداقل 6 ميلياد دلار صرفه‌جويي از طريق جلوگيري از هدر رفت انرژي گرمايشي در ساختمان مي‌توان انتظار داشت. بر اساس گزارش سال 1395 مركز آمار ايران حدود 26 درصد جمعيت در روستاها ساكن هستند. اين در حالي است كه مطالعات بسيار محدودي در رابطه با عوامل تاثيرگذار در مصرف انرژي مسكن‌هاي روستايي شده است. تحقيقات نشان مي دهند كه طراحي معماري مناسب مسكن مي‌تواند تاثير بسزايي در كاهش مصرف انرژي داشته باشد. با توجه به اينكه طراحي مسكن شهري و روستايي با يكديگر تفاوت دارند بنابراين لازم است عوامل تاثيرگذار در طراحي مسكن روستايي يك محل شناسايي شوند؛ عواملي نظير فرهنگ و هويت، اقتصاد، روابط اجتماعي، تكنولوژي و سياست كه همگي اين عوامل در يك بستر اقليمي مشخص قابل تعريف مي‌باشند. در طول تاريخ به ندرت شاهد تغيير در پارامترهاي اقليمي منطقه خواهيم بود اما آنچه كه متغير است روش‌هاي مواجهه و برخورد با آنهاست كه به عنوان متغيرهاي اقليمي مطرح هستند. رساله حاضر فرايند طراحي معماري مسكن‌هاي روستايي در مناطق كوهستاني استان تهران را مورد بررسي قرار مي‌دهد. در اين تحقيق، از راهبرد تجربي و استدلال منطقي، روش دلفي، اعتبارسنجي به روش آزمون تي، همبستگي و مطالعات ميداني و ابزارهاي شبيه‌سازي رايانه‌اي استفاده شده است. در مرحله نخست، به تحليل نتايج حاصل از شبيه‌سازي‌ها، استانداردها و مقررات انرژي، پرداخته شده و بر اين اساس ليستي از ويژگي‌هاي كالبدي تاثيرگذار در مصرف انرژي ساختمان تهيه گرديده و سپس از روش دلفي به منظور اولويت‌بندي آن ويژگي‌هاي كالبدي استفاده شده است. در مرحله بعد به كمك روش سرشماري به بررسي ‌ويژگي‌هاي كالبدي 120 مسكن روستايي در منطقه كوهستاني (DS) استان تهران پرداخته شده و 120 مسكن روستايي بر اساس 4 معيار «حجم كلي ساختمان»، «تعداد طبقات»، «نوع كاربري طبقات» و «تعداد جدارهاي مرتبط با هواي آزاد» در قالب 22 الگوي پايه‌ي مسكن روستايي و 4 گروه اصلي گروه‌بندي شده‌اند. در اين رساله، جمعاً 474 مدل با استفاده از نرم‌افزار شبيه‌ساز انرژي مطالعه گرديده كه در چند مرحله استفاده شده است. مرحله نخست، شناسايي حالت بهينه هر يك از ويژگي‌هاي كالبدي ساختمان در مناطق كوهستاني استان تهران بوده كه دربرگيرنده 245 مدل است؛ دومين مرحله مربوط به بررسي مصرف انرژي مسكن‌هاي روستايي در وضع موجود بوده كه شامل 22 مدل و در مرحله سوم، 204 مدل شبيه‌سازي گرديده كه از طريق اعمال راهكارهاي اصلاحي و با هدف بررسي ميزان اثربخشي آن راهكارها بر كاهش مصرف انرژي ساختمان بوده است. همچنين به منظور اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي‌هاي انجام شده در اين رساله، 3 مسكن روستايي به عنوان نمونه مورد برداشت ميداني قرار گرفته و سپس نتايج برداشت‌هاي ميداني با نتايج شبيه‌سازي نمونه‌ها، مقايسه گرديده‌اند. نتايج مطالعات و تحليل‌هاي انجام شده در اين پژوهش در قالب يك مدل جهت ارزيابي ويژگي‌هاي كالبدي ساختمان و كاهش مصرف انرژي آنها در فرايند طراحي معماري تدوين گرديده است. مدل نهايي در برگيرنده تعداد 11 فلوچارت است كه به مهندس معمار كمك مي‌نمايد تا در مراحل طراحي معماري ساختمان به گونه‌اي عمل نمايد كه ويژگي‌هاي كالبدي ساختمان بيشترين سازگاري را با اقليم منطقه داشته باشد. اولين و دومين فلوچارت به ترتيب به تعيين نوع حجم كلي ساختمان و تعيين جهت‌گيري زمين و ساختمان پرداخته‌اند. سومين فلوچارت به طور همزمان به تعيين نوع ارتباط بنا با ساختمان‌هاي مجاور، تعداد طبقات، نوع كاربري طبقات، نوع ارتباط جدارهاي ساختمان با هواي بيرون و نسبت سطح بازشو به ديوار پرداخته است. در فلوچارت چهارم، مشخصات ايوان، پيش‌آمدگي لبه بام و ميزان ضريب جذب نور تعيين مي‌گردد و فلوچارت‌هاي پنجم تا يازدهم به تعيين ضريب انتقال حرارت پوسته و جدارهاي نورگذر ساختمان پرداخته است. به اين ترتيب با كنترل و اعمال اصلاحات جزئي در ويژگي‌هاي كالبدي ساختمان مي‌توان ضمن حفظ ويژگي‌هاي طرح معماري، پتانسيل مضاعفي جهت كاهش مصرف انرژي ساختمان فراهم نمود.

1400/06/01

Evaluation Model and rural housing architecture design process modification to reduce energy consumption in a cold climate (case studies: rural housing of Tehran province Mountainous areas)

9/22/2022 12:00:00 AM

The importance of energy in meeting basic human needs and its decisive role in various aspects such as environmental and economic issues has led societies to change consumption patterns in energy usage and governments are thinking of ways to save and reduce costs. The housing sector has a significant share in a country's energy consumption. According to the Building and Housing Research Center, 40% of the country's energy is spent in the residential and commercial sectors, and according to estimates, there is at least 30% potential for savings in this sector. According to the 2016 report of the Statistics Center of Iran, about 26% of the population lives in villages. However, very few studies have been conducted on the factors affecting the energy consumption of rural housing. Research shows that designing proper housing architecture can have a significant impact on reducing energy consumption. Given that urban and rural housing design are different from each other, so it is necessary to identify the factors influencing the design of rural housing in a place; Factors such as culture and identity, economics, social relations, technology, and politics, all of which can be defined in a specific climatic context. Throughout history, we will rarely see changes in the climatic parameters of the region, but what is variable is the methods of dealing with them, which are considered as climatic variables. The present dissertation examines the architectural design process of rural housing in the mountainous areas of Tehran province. In this research, experimental strategy and logical reasoning, Delphi method, t-test validation, correlation and field studies, and computer simulation tools have been used. In the first stage, the results of simulations, standards, and energy regulations are analyzed, and based on this, a list of physical features affecting the energy consumption of the building is prepared and then the Delphi method is used to prioritize those physical features. In the next stage, using the census method, the physical characteristics of 120 rural houses in the mountainous region of Tehran province were examined and 120 rural houses based on 4 criteria: "building volume", "number of floors", " Use of building floors" and "Number of exterior air-related walls” are grouped in 22 basic rural housing models and 4 main groups. In this dissertation, a total of 474 models have been studied using energy simulation software which has been used in several stages. The first step is to identify the optimal state of each of the physical features of the building in the mountainous areas of Tehran province, which includes 245 models; The second stage was related to the study of energy consumption of rural housing in the current situation, which includes 22 models and in the third stage, 204 models were simulated through the implementation of corrective strategies to evaluate the effectiveness of those solutions on reducing the energy consumption of buildings. Also, to validate the results of the simulations performed in this dissertation, 3 rural dwellings were examined as a sample and then the results of the field data were compared with the simulation results of the samples. The outcomes of this research have been developed in the form of a model to evaluate the physical characteristics of the building and reduce energy consumption in the architectural design process. The final model includes 11 flowcharts that help the architect to act in the architectural design stages of the building in such a way that the physical characteristics of the building are most compatible with the climate of the region. The first and second flowcharts determine the type of total volume of the building and determine the orientation of the land and the building, respectively. The third flowchart simultaneously determines the type of connection with adjacent buildings, the number of floors, the type of use of the floors, the type of connection of the building walls with the outside air, and the ratio of the opening surface to the wall. In the fourth flowchart, the characteristics of the porch, the protrusion of the roof edges, and the amount of light absorption coefficient are determined, and the fifth to eleventh flowcharts determine the heat transfer coefficient of the shell and the translucent walls of the building. In this way, by controlling and applying minor modifications in the physical characteristics of the building, while maintaining the characteristics of the architectural design, it is possible to provide the additional potential to reduce the energy consumption of the building.

عناصر كالبدي ساختمان، مسكن روستايي، طراحي معماري، كاهش مصرف انرژي، اقليم سرد

Physical elements of the building, Rural housing, Architectural design, Reduction of energy consumption, Cold climate