زواياي قرارگيري ساختمان براي بهره‌مندي از انرژي تابشي خورشيدي؛ مطالعه موردي شهر تهران

The Angles of Building Orientation for Solar Energy Use; a Case Study of Tehran City, Iran

اهداف و زمينه‌ها: يكي از راهكارهاي كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي و آلودگي‌هاي ناشي از آن در شهرها، توجه به شرايط اقليمي و زيست‌بوم منطقه و بهره‌گيري از انرژي‌هاي تجديدپذير در معماري و طراحي ساختمان‌هاست؛ اين موضوع در خصوص كلانشهر تهران به دليل تمركز بالاي جمعيت و فعاليت و به تبع آن، فراواني بالاي ساخت و ساز داراي اهميت بيشتري است. هدف اين پژوهش، تعيين جهت‌هاي بهينه استقرار ساختمان‌ها، از طريق بررسي ميزان انرژي دريافتي مستقيم سطوح قائم ساختمان‌ها در شهر تهران بود. روش‌شناسي: روش تحقيق توصيفي- تحليلي بوده و از مدل‌هاي محاسباتي كمي استفاده شده است. براي تعيين بهترين جهت استقرار ساختمان، اولويت‌هاي استقرار و جهت‌گيري به لحاظ دريافت تابش آفتاب، ابتدا زاويه آزيموت و ارتفاع خورشيد در ساعات مختلف رو با از نرم‌افزار Q-BASIC استخراج گرديد. سپس با روش محاسباتي قانون كسينوس، ميزان انرژي تابيده شده در هر ساعت از روز بر روي ديوارهاي قائم در 24 جهت مختلف جغرافيايي محاسبه گرديد. در نهايت مناسب‌ترين جهت استقرار ساختمان‌هاي يك، دو و چهارطرفه براساس بيشترين درصد دريافت تابش در دوره سرد و بيشترين مقدار اختلاف بين دوره سرد و گرم تعيين گرديد. يافته‌ها: بيشترين مقدار انرژي دريافتي سالانه در شهر تهران متعلق به سطوح 150 درجه جنوب‌شرقي و غربي و كمترين ميزان انرژي دريافتي سالانه نيز مربوط به سطوح رو به شمال بود. جهات 150 درجه جنوب شرقي تا 210 درجه جنوب‌غربي جزو جهات قابل‌قبول از نظر دريافت بهينه انرژي خورشيد بود. بهترين جهت استقرار براي ساختمان‌هاي يك‌‌طرفه در شهر تهران، جهت 180 درجه جنوب بود. نتيجه‌گيري: بهترين جهت استقرار براي ساختمان‌هاي دوطرفه، جهت شمال-جنوب و براي ساختمان‌هاي چهارطرفه جهات 0، 180، 90، 90- درجه است.

Aims & Backgrounds One of the approaches to reduce fossil fuel consumption and their pollution in cities, is to pay attention to the climatic conditions and ecosystems of the region and to use renewable energy in architecture and the design of buildings. This subject in the case for Tehran metropolis is more important, due to the high concentration of population and the activity and, consequently, the great amount of constructions. The aim of this research is to determine the optimal building orientations through surveying the amount of direct radiation energy, received by vertical surfaces of buildings in Tehran city. Methodology The research method is descriptive-analytical and quantitative computational models have been used. In order to achieve this goal, taking into account the azimuth and the height of the sun at different times of the year, the “Law of cosines” computational method and Q-BASIC software were applied to compute and analyze the amount of received direct energy on vertical surfaces of buildings in all months of the year and in 24 geographic directions. The most suitable direction for building orientation is determined through the maximum difference between the amount of energy in cold and hot periods or the highest percentage of radiation received in the cold period. Findings Based on the results of the research, the maximum annual amount of received solar energy in the city of Tehran belongs to the 150 degree South-East and West, and the lowest annual amount of energy is related to the walls facing the North; In order to get optimal solar energy, the directions of 150 degrees South-East to 210 degrees South-West are among the acceptable orientations (first to third priority). The best orientation for one-way buildings in Tehran is 180 degrees South. ConclusionThe best orientation for two-way buildings is the North-South direction and for four-sided buildings are (0, 180, 90, -90) degrees.