پژوهش‌های معماری و محیط

پژوهش‌های معماری و محیط

نقش درجه محصوریت حیاط مرکزی در عملکرد حرارتی و انرژی ساختمان: یک مطالعه شبیه‌سازی عددی در اقلیم گرم و خشک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد معماری و انرژی، مؤسسه آموزش عالی رسام، کرج، ایران.
3 استادیار مهندسی معماری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
چکیده
این پژوهش به ارزیابی تأثیر درجه محصوریت حیاط مرکزی بر عملکرد حرارتی، نوری و مصرف انرژی ساختمان‌های مسکونی در اقلیم گرم و خشک می‌پردازد. برای این منظور، سه سناریوی «حیاط با کمترین محصوریت (حالت پایه و مقایسه‌ای)»، «حیاط نیمه‌باز» و «حیاط بسته» با استفاده از شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار دیزاین‌بیلدر با موتور انرژی‌پلاس و تحت شرایط کنترل‌شده مدل‌سازی و مقایسه شدند. در تمامی سناریوها، پارامترهای هندسی، مصالح و شرایط بهره‌برداری ثابت در نظر گرفته شد و تنها متغیر مستقل، میزان محصوریت حیاط بود. نتایج نشان می‌دهد که کاهش محصوریت حیاط با افزایش نرخ تهویه طبیعی و بهبود دسترسی به نور روز همراه است. در سناریوی با کمترین محصوریت، مقادیر پایین‌تری از بار سرمایشی و مصرف انرژی سالانه نسبت به سایر سناریوها مشاهده شد، در حالی که سناریوی حیاط بسته مقادیر بالاتری را نشان داد. با این حال، اختلاف دمای میانگین داخلی بین سناریوها محدود بوده و بیانگر آن است که عملکرد حرارتی ساختمان تنها به فرم حیاط وابسته نیست. تحلیل هم‌زمان شاخص‌های حرارتی، نوری و انرژی نشان می‌دهد که تأثیر فرم حیاط تابعی از برهم‌کنش چندین عامل از جمله تهویه طبیعی، تابش خورشیدی و ویژگی‌های مصالح است. این یافته، ضمن حفظ ارزش الگوهای بومی در اقلیم گرم و خشک، نشان می‌دهد که نقش پارامترهای طراحی به شدت وابسته به شرایط و نحوه تعامل آن‌هاست. در مجموع، این پژوهش با ارائه یک تحلیل مقایسه‌ای کنترل‌شده و چندشاخصه، امکان بررسی مستقیم اثر درجه محصوریت حیاط را فراهم کرده و نشان می‌دهد که ارزیابی عملکرد حیاط مرکزی نمی‌تواند به انتخاب یک فرم ثابت محدود شود و نیازمند بررسی هم‌زمان چند شاخص عملکردی و شرایط طراحی است. نتایج این مطالعه می‌تواند به‌عنوان مبنایی برای توسعه راهبردهای طراحی اقلیمی در ساختمان‌های مسکونی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده تصویری

نقش درجه محصوریت حیاط مرکزی در عملکرد حرارتی و انرژی ساختمان: یک مطالعه شبیه‌سازی عددی در اقلیم گرم و خشک
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of Central Courtyard Enclosure Degree on Building Thermal and Energy Performance: A Numerical Simulation Study in a Hot and Dry Climate

نویسندگان English

Ahmadreza Keshtkar Ghalati 1
Shabnam Mahmoud Roudbari 2
Ali Sadeghi Habibabad 3
1 Assistant Professor, Department of Architecture, Faculty of Art and Architecture, Kharazmi University, Tehran, Iran.
2 Master Graduate in Architecture and Energy, Rassam Institute of Higher Education, Karaj, Iran.
3 Assistant Professor, Architectural Engineering Department, Faculty of Technical and Engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran.
چکیده English

Central courtyards are widely recognized as passive design elements that can influence the environmental performance of residential buildings in hot and dry climates. However, the effects of courtyard enclosure degree remain difficult to isolate because previous studies have often examined changes in courtyard geometry together with other building and operational parameters. This study investigates the effect of central courtyard enclosure degree on building performance through a controlled comparative numerical simulation approach. Three courtyard configurations, including a base case with the lowest enclosure degree, a semi-open courtyard, and a closed courtyard, were modeled using DesignBuilder with the EnergyPlus simulation engine. To enable a direct comparison, geometric characteristics, materials, building orientation, climatic data, and occupancy conditions were kept constant across the scenarios, while courtyard enclosure degree was treated as the independent variable. The performance of the three configurations was evaluated using indoor air temperature, thermal comfort indices, natural ventilation rate, useful daylight, glare, and annual energy consumption. The results indicate that, within the range of scenarios examined, lower courtyard enclosure was associated with higher natural ventilation rates, improved access to daylight, better thermal comfort conditions, and lower annual energy consumption. The lowest-enclosure base case showed the lowest annual energy consumption and lower thermal dissatisfaction compared with the more enclosed configurations. In contrast, differences in mean indoor air temperature among the scenarios were relatively limited, indicating that thermal performance cannot be explained solely by courtyard form. The findings further suggest that the environmental performance of courtyard buildings results from the interaction of enclosure degree with factors such as solar exposure, natural ventilation, and material characteristics. This finding, while preserving the value of vernacular patterns, shows that the role of design parameters is highly dependent on the conditions and how they interact. Therefore, the results should not be interpreted as evidence for a universally optimal courtyard form or a fixed enclosure threshold. Instead, courtyard enclosure can be considered a design variable whose performance implications depend on the geometric, climatic, and operational conditions of the building. The results of this study can serve as a basis for developing climate-responsive design strategies for residential buildings.

کلیدواژه‌ها English

Central Courtyard
Thermal Comfort
Hot-Arid Climate
Energy Simulation
Natural Ventilation
دوره 4، شماره 6 - شماره پیاپی 6
بهار و تابستان 1405
شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 20 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 24 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 24 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1405