ارزیابی تأثیر سایه بر آسایش حرارتی فضای باز و تعیین محدودۀ آسایش حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد معماری، دانشکدۀ مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

2 استادیار دانشکدۀ مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

3 استاد دانشکدۀ معماری، دانشگاه صنعتی نانجینگ، چین

4 استادیار دانشکدۀ علوم ریاضی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

چکیده

رشد سریع شهرنشینی در دوران معاصر ضرورت و نیاز روانی انسان را به حضور در فضاهای باز افزایش داده است. یکی از مهم‌ترین اصول طراحی فضاهای باز توجه به آسایش حرارتی در جهت ارتقای کیفیت فضا و جلب رضایت بیشتر کاربران است. عوامل متعددی بر کیفیت آسایش حرارتی فضاهای باز اثر می‌گذارند که، در این میان، سایه‌اندازی یکی از مهم‌ترین آنهاست. این پژوهش به بررسی تأثیر سایه بر آسایش حرارتی دانشجویان دانشگاه صنعتی شاهرود در فصل گرم سال اختصاص دارد. بدین منظور، مطالعات میدانی شامل اندازه‌گیری پارامترهای اصلی اقلیمی و همچنین ارزیابی احساس حرارتی دانشجویان با استفاده از پرسش‌نامه‌های آسایش حرارتی به‌صورت هم‌زمان در چهار نقطه از محیط دانشگاه شامل سایة پوشش گیاهی، سایة ساختمان، سایة سایه‌بان افقی (پارکینگ)، و آفتاب صورت گرفته است. در این پژوهش از دمای معادل فیزیولوژیکی (PET) شاخص آسایش حرارتی دانسته شده است. مقدار PET خنثی °C‌9/21 و بیشترین مقدار در محدودة آسایش 9°C ،PET/26 برای این مطالعه به‌دست آمده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد ارتباط معناداری میان موقعیت و آسایش حرارتی وجود دارد. سایة پوشش گیاهی با رضایت بیش از 80٪ کاربران، محیط حرارتی قابل‌قبولی را ایجاد کرده و پس از آن، سایة پارکینگ و سایة ساختمان نیز برای اکثر افراد حاضر در این محیط‌ها رضایت از محیط را فراهم کرده است؛ درحالی‌که نامطلوب‌ترین شرایط حرارتی در موقعیت آفتاب رخ می‌دهد. در موقعیت‌های دارای سایه مقدار PET و همچنین تنش‌های حرارتی در فصل گرم و روزهای آفتابی کاهش می‌یابند و این موجب افزایش سطح و ساعات آسایش در طی روز می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که ایجاد سایه و مسدود کردن تابش مستقیم خورشید با استفاده از پوشش گیاهی یا عناصر مصنوع تا حد زیادی می‌تواند شرایط آسایش حرارتی فضای باز را در فصل گرم بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Evaluation of the Effects of Shade on Open Space Thermal Comfort, and Establishing Thermal Comfort Zone

نویسندگان [English]

  • Shahrzad Talebsafa 1
  • Masoud Taheri Shahraeini 2
  • Xiaoshan Yang 3
  • Mohammadreza Rabiei 4
1 MSc, Faculty of Architectural Engineering and Town Planning, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Architectural Engineering and Town Planning, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Professor, Faculty of Architecture, Nanjing Tech University, Nanjing, China
4 Assistant Professor, Faculty of Mathematical Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

The rapid growth of urbanisation in contemporary era has increased the human need for open space. One of the most important principles of open space design is to pay attention to thermal comfort in order to improve the quality of space and satisfy users. Numerous factors affect the thermal comfort quality of open spaces including shading; one of the most important ones. This study investigates the effect of shade on students' thermal comfort at Shahrood University of Technology in Iran during the hot season. For this purpose, field studies were conducted including the measurement of major climatic parameters, as well as the evaluation of the thermal perception of students by using thermal comfort questionnaires at four types of location in campus (under plants shade, building shade, horizontal shading (canopy), and sunlight) simultaneously. The Physiologically Equivalent Temperature (PET) is used here as a thermal comfort index. The neutral PET value of 21.9 °C and the maximum value in the PET comfort range of 26.9 °C are obtained for this study. The results show that there is a significant relationship between the location and the thermal comfort. The plants shade creates an acceptable thermal environment with more than 80% user satisfaction. After that, the canopy and the building shade also provide environmental satisfaction for the majority of people, while the most uncomfortable condition is in the sunlight position. Shaded locations decrease the PET value and thermal stress on sunny days and increase comfort levels as well as comfort hours during the day. Therefore, it can be concluded that creating shade and blocking direct solar radiation using vegetation or building elements can significantly improve outdoor thermal comfort during the hot season.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal comfort
  • Open space
  • Shading
  • Physiological equivalent temperature
  • Micro-climate

مراجع

احمدپور کلهرودی، نرگس و محمدرضا پورجعفر و محمدجواد مهدوی‌نژاد و سمیرا یوسفیان. «نقش و تأثیر عناصر طراحی در کیفیت آسایش حرارتی فضاهای باز شهری؛ بررسی موردی: طراحی پیاده‌راه طمقاچی‌ها در کاشان». در نامۀ معماری و شهرسازی، ش18 (بهار و تابستان 1396)، ص59-79.
بقایی، پرهام و مجتبی انصاری و محمدرضا بمانیان و ریما فیاض. «محدودۀ آسایش حرارتی در فضای باز مسکونی سنتی شهر یزد». در هویت شهر، ش23 (پاییز 1394)، ص59-72.
بقایی، پرهام. برهم‌کنش عوامل منظرپرداز در تحلیل شرایط حرارتی مسکن سنتی ایران؛ نمونۀ مورد بررسی: خانه‌های سنتی یزد. رسالۀ دکتری رشتۀ معماری. تهران: دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده هنر و معماری، 1393.
محمودی، سیدامیرسعید و سیده‌ندا قاضی‌زاده و علیرضا منعام. «تأثیر طراحی در آسایش حرارتی فضای باز مجتمع‌های مسکونی؛ نمونۀ موردی: فاز سه مجتمع مسکونی اکباتان». در نشریه هنرهای زیبا، ش42 (تیر 1389)، ص59-70.
منتظری، مرجان و لعلا جهانشاهلو و حمید ماجدی. «تأثیر مؤلفه‌های فرم کالبدی شهری بر آسایش حرارتی فضاهای باز شهری؛ نمونۀ موردی: اراضی پشت سیلو شهر یزد». در فصلنامۀ جغرافیا و مطالعات محیطی، ش22 (تابستان 1396)، ص63-84.
منشی‌زاده، رحمت‌الله و سیدابراهیم حسینی و عقیل اجاق و سیده‌حمیده شعبانی. « آسایش حرارتی و تأثیر ارتفاع ساختمان‌ها بر خرداقلیم فضاهای شهری؛ نمونۀ موردی: خیابان شهرداری تهران (حد فاصل میدان تجریش تا میدان قدس)». در فصلنامۀ آمایش محیط، ش20 (بهار1392)، ص102-126.
Adawiyah Nasir, Rabiatul & Sabarinah Sh Ahmad & Azni Zain Ahmed. “Physical Activity and Human Comfort Correlation in an Urban Park in Hot and Humid Conditions”. In Procedia - Social and Behavioral Sciences, No.105 (2013), pp. 598-609.
ASHRAE. ASHRAE Standard 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. Atlanta, 2013.
Binte Ali, Sarah & Suprava Patnaik. “Thermal Comfort in Urban Open Spaces: Objective Assessment and Subjective Perception Study in Tropical City of Bhopal, India”. In Urban Climate, No. 24 (2018), pp. 954-967.
Biqaraz, B. & R. Fayaz & G. Haghighaat Naeeni. “A Comparison of Outdoor Thermal Comfort in Historical and Contemporary Urban Fabrics of Lar City”. In Urban Climate, No. 27 (2019), pp. 212-226.
Canan, Fatih & Lacopo Golasi & Virgilio Ciancio & Massimo Coppi & Ferdinando Salata. “Outdoor Thermal Comfort Conditions during Summer in a Cold Semi-arid Climate, A Transversal Field Survey in Central Anatolia (Turkey)”. In Building and Environment, No.148 (2019), pp. 212-224.
Chan, S.Y. & C.K. Chau & T.M. Leung. “On the Study of Thermal Comfort and Perceptions of Environmental Features in Urban Parks: A Structural Equation Modeling Approach”. In Building and Environment, No.122 (2017), pp. 171-183.
Chen, Liang & Edward Ng. “Outdoor Thermal Comfort and Outdoor Activities: A Review of Research in the Past Decade”. In Cities, No. 29 (2012), pp. 118-125.
Chen, Liang & Yongyi Wen & Lang Zhang & Wei-Ning Xiang. “Studies of Thermal Comfort and Space Use in an Urban Park Square in Cool and Cold Seasons in Shanghai”. In Building and Environment, No. 94 (2015), pp. 644-653.
Cheung, Pui Kwan & Chi Yung Jim. “Improved Assessment of Outdoor Thermal Comfort: 1-Hour Acceptable Temperature Range”. In Building and Environment, No.151 (2019), pp. 303-317.
Coccolo, Silvia & Jérôme Kämpf & Jean-Louis Scartezzini & David Pearlmutter. ‘Outdoor Human Comfort and Thermal Stress: A Comprehensive Reviewon Models and Standards”. In Urban Climate, No. 18 (2016), pp. 33-57.
Deng, Xingdong & Weixiao Nie & Xiaohui Li & Jie Wu & Zhe Yin & Jiejie Han & Haonan Pan & Cho Kwong Charlie Lam. “Influence of Built Environment on Outdoor Thermal Comfort: A Comparative Study of New and Old Urban Blocks in Guangzhou”. In Building and Environment, No. 234 (2023).
Eslamirad, Nasim & Francesco De Luca & Kimmo Sakari Lylykangas & Sadok Ben Yahia. “Data Generative Machine Learning Model for the Assessment of Outdoor Thermal and Wind Comfort in a Northern Urban Environment”. In Frontiers of Architectural Research, No. 12 (2023), pp. 541-555.
Fang, Zhaosong & Huiyu He & Zhisheng Guo & Zhimin Zheng & Xiwen Feng. “Daily Variation of Ground Radiation in Unshaded and Shaded Environments and the Effect on Mean Radiant Temperature”. In Case Studies in Thermal Engineering, No. 43 (2023).
Farajzadeh, Hassan & Andreas Matzarakis. “Evaluation of Thermal Comfort Conditions in Ourmieh Lake, Iran”. In Theoretical and Applied Climatology, No. 107 (2012), pp. 451-459.
Ghaffarianhoseini, Amirhosein & Umberto Berardi & Ali Ghaffarianhoseini & Karam Al-Obaidi. “Analyzing the Thermal Comfort Conditions of Outdoor Spaces in a University Campus in Kuala Lumpur, Malaysia”. In Science of the Total Environment, No. 666 (2019), pp. 1327-1345.
Havenith, George. Thermal Conditions Measurement. Florida: CRC Press, 2004.
ISO. International Standard 7726: Ergonomics of the Thermal Environment-Instruments for Measuring Physical Quantities. Geneva: International Standard Organization, 1998.
ISO. International Standard 7730: Ergonomics of the Thermal Environment - Analytical Determination and Interpretation of Thermal Comfort Using Calculation of the PMV and PPD Indices and Local Thermal Comfort Criteria. Geneva: International Standard Organization, 2005.
Johansson, Erik & Sofia Thorsson & Rohinton Emmanuel & Eduardo Krüger. “Instruments and Methods in Outdoor Thermal Comfort Studies – The Need for Standardization”. In Urban Climate, No. 10 (2014), pp. 346-366.
Kántor, Noémi. “Differences between the Evaluation of Thermal Environment in Shaded and Sunny Position”. In Hungarian Geographical Bulletin, No. 65 (2016), pp. 139-153.
Lai, Alan & Minjung Maing & Edward Ng. “Observational Studies of Mean Radiant Temperature across Different Outdoor Spaces under Shaded Conditions in Densely Built Environment”. In Building and Environment, No. 114 (2017), pp. 397-409.
Lai, Dayi & Deheng Guo & Yuefei Hou & Chenyi Lin & Qingyan Chen. “Studies of Outdoor Thermal Comfort in Northern China”. In Building and Environment, No. 77 (2014), pp. 110-118.
Li, Kunming & Yufeng Zhang & Lihua Zhao. “Outdoor Thermal Comfort and Activities in the Urban Residential Community in a Humid Subtropical Area of China”. In Energy and Buildings, No. 133 (2016), pp. 498-511.
Lin, Tzu-Ping. “Thermal Perception, Adaptation and Attendance in a Public Square in Hot and Humid Regions”. In Building and Environment, No. 44 (2009), pp. 2017-2026.
Lin, Tzu-Ping & Andreas Matzarakis. "Tourism Climate and Thermal Comfort in Sun Moon Lake, Taiwan”. In International Journal of Biometeorology, No. 52 (2008), pp. 281-290.
Lin, Tzu-Ping & Andreas Matzarakis & Ruey-Lung Hwang. “Shading Effect on Long-term Outdoor Thermal Comfort”. In Building and Environment, No. 45 (2010), pp. 213-221.
Liu, Kuixing & Zhiwei Lian & Xilei Dai & Dayi Lai. “Comparing the Effects of Sun and Wind on Outdoor Thermal Comfort: A Case Study Based on Longitudinal Subject Tests in Cold Climate Region”. in Science of The Total Environment, No. 825 (2022).
Lopes, H´elder Silva & Paula Remoaldo & Vítor Ribeiro & Javier Martín-Vide. “A Comprehensive Methodology for Assessing Outdoor Thermal Comfort in Touristic City of Porto (Portugal)”. In Urban Climate, No. 45 (2022).
Mahmoud, Ayman Hassaan Ahmed. “Analysis of the Microclimatic and Human Comfort Conditions in an Urban Park in Hot and Arid Regions”. In Building and Environment, No. 46 (2011), pp. 2641-2656.
Makaremi, Nastaran. Thermal Comfort Conditions of shaded Outdoor Spaces for Local and International Students at University Putra Malaysia, Serdang. Thesis for Master of Science. Universiti Putra Malaysia, Faculty of Design and Architecture, 2011.
Martinelli, Letizia & Tzu-Ping Lin & Andreas Matzarakis. “Assessment of the Influence of Daily Shadings Pattern on Human Thermal Comfort and Attendance in Rome during Summer Period”. In Building and Environment, No. 92 (2015), pp. 30-38.
Matzarakis, Andreas & Helmut Mayer. “Another Kind of Environmental Stress: Thermal Stress”. In WHO Newsletter, No. 18 (1996), pp. 7-10.
Matzarakis, Andreas & Helmut Mayer & Moses G. Iziomon. “Applications of a Universal Thermal Index: Physiological Equivalent Temperature”. In International Journal of Biometeorology, No. 43 (1999), pp. 73-84.
Miao, Chunping & Pingping Li & Yanqing Huang & Yuxuan Sun & Wei Chen & Shuai Yu. “Coupling Outdoor Air Quality with Thermal Comfort in the Presence of Street Trees: a Pilot Investigation in Shenyang, Northeast China”. In Journal of Forestry Research, No. 34 (2023), pp. 831-839.
Middel, Ariane & Nancy Selover & Björn Hagen & Nalini Chhetri. “Impact of Shade on Outdoor Thermal Comfort—a Seasonal Field Study in Tempe, Arizona”. In International Journal of Biometeorology, No. 60 (2016), pp. 1849-1861.
Nikolopoulou, Marialena & Spyros Lykoudis. “Thermal Comfort in Outdoor Urban Spaces: Analysis across Different European Countries”. In Building and Environment, No. 41 (2006), pp. 1455-1470.
Oliveira, Sandra & Henrique Andrade. “An Initial Assessment of the Bioclimatic Comfort in an Outdoor Public Space in Lisbon”. In International Journal of Biometeorology, No. 52 (2007), pp. 69-84.
Rossi, Federico & Marta Cardinali & Alessia Di Giuseppe & Beatrice Castellani & Andrea Nicolini. “Outdoor Thermal Comfort Improvement with Advanced Solar Awnings: Subjective and Objective Survey”. In Building and Environment, No. 215 (2022).
Salata, Ferdinando & Iacopo Golasi & Roberto de Lieto Vollaro & Andrea de Lieto Vollaro. “Outdoor Thermal Comfort in the Mediterranean Area, A Transversal Study in Rome, Italy”. In Building and Environment, No. 96 (2016), pp. 46-61.
Spagnolo, Jennifer & Richard de Dear. “A Eld Study of Thermal Comfort in Outdoor and Semi-outdoor Environments in Subtropical Sydney Australia”. In Building and Environment, No. 38 (2003), pp. 721-738.
Stathopoulos, Theodore & Hanqing Wu & John Zacharias. “Outdoor Human Comfort in an Urban Climate”. In Building and Environment, No. 39 (2004), pp. 297-305.
Sulzer, Markus & Andreas Christen & Andreas Matzarakis. “Predicting Indoor Air Temperature and Thermal Comfort in Occupational Settings Using Weather Forecasts, Indoor Sensors, and Artificial Neural Networks”. In Building and Environment, No. 234 (2023).
Teshnehdel, Saeid & Hassan Akbari & Elisa Di Giuseppe & Robert D. Brown. “Effect of Tree Cover and Tree Species on Microclimate and Pedestrian Comfort in a Residential District in Iran”. In Building and Environment, No. 178 (2020).
Watanabe, Shinichi & Kazuo Nagano & Jin Ishii & Tetsumi Horikoshi. “Evaluation of Outdoor Thermal Comfort in Sunlight, Building Shade, and Pergola Shade during Summer in a Humid Subtropical Region”. In Building and Environment, No. 82 (2014), pp. 556-565.
Xie, Yongxin & Jianlin Liu & Taiyang Huang & Jianong Li & Jianlei Niu & Cheuk Ming Mak & Tsz-cheung Lee. “Outdoor Thermal Sensation and Logistic Regression Analysis of Comfort Range of Meteorological Parameters in Hong Kong”. In Building and Environment, No. 155 (2019), pp. 175-186.
Semnan Meteorology Organization. http://www.semnanweather.ir

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 22 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 10 فروردین 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 اردیبهشت 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار