نسبت ابعادي و جهت گيري بهينه ساختمان بر اساس دريافت انرژي خورشيدي در اقليم هاي مختلف ايران

Optimal Aspect Ratio and Orientation of the Building, Based on Solar Energy Receiving in Different Climates, Iran

طراحي ساختمان هاي سازگار با اقليم و بهره مند از انرژي خورشيدي باعث كاهش مصرف سوخت هاي فسيلي مي شود. هدف اين پژوهش، تعيين مناسب ترين نسبت ابعادي و جهت گيري ساختمان ها براي دريافت تابش بهينه خورشيد در شهرهاي اردبيل، رشت، كرمان و بوشهر مي باشد كه به ترتيب در اقليم سرد، معتدل، گرم- خشك و گرم- مرطوب قرار دارند. در اين تحقيق فرم هاي مربع و مستطيل با راستاي شمالي- جنوبي و شرقي- غربي مورد بررسي قرار گرفت. تمامي فرم هاي مورد مطالعه داراي مساحت و ارتفاع يكسان و راستاي رو به جنوب مي باشند. نسبت هاي ابعادي فرم مستطيل1/2: 1 تا 1:3 (با فاصله 2/ 0) و جهت گيري نسبت هاي بهينه مورد مطالعه 105 تا 180 درجه (با فاصله 15 درجه) جنوب شرقي و جنوب غربي مي باشد. ميزان انرژي مستقيم دريافتي سطوح قائم ساختمان ها با استفاده از روش محاسباتي «قانون كسينوس» براي ماه هاي مختلف و در 24 جهت جغرافيايي به تفكيك دوره هاي سرد و گرم سال محاسبه و پردازش شد. نتايج نشان داد كه بيشترين مقدار انرژي دريافتي سطوح قائم در دوره سرد و گرم، به ترتيب مربوط به فرم مستطيل با جهت شرقي- غربي و شمالي- جنوبي مي باشد. نتايج تحقيق نشان مي دهد كه فرم مناسب ساختمان ها در شهرهاي مورد مطالعه مستطيل با جهت شرقي- غربي است. مناسب ترين نسبت ابعادي براي فرم مستطيل شرقي- غربي در اردبيل 2/ 1:1 ، در رشت 4/ 1:1 و در شهرهاي كرمان و بوشهر 6/ 1:1 است. بهترين جهت گيري براي نسبت هاي تعيين شده در اردبيل 165 درجه جنوب شرقي و در شهرهاي رشت، كرمان و بوشهر 180 درجه جنوب مي باشد.

The design of climate compatible buildings that use solar energy efficiently causes to reduce fossil fuels’ consumption. The aim of this research is to determine the most appropriate aspect ratio and orientation of the buildings for receiving optimal solar radiation in the cities of Ardabil, Rasht, Kerman and Bushehr with cold, temperate, hot-dry and hot-humid climates, respectively. In this research, the square and rectangular forms with North-South and East-West orientation were studied. All of the studied forms had the same floor area and elevation with orientation to the South. The aspect ratios of the rectangle form were 1:1.2 to 1:3 (by step 0.2), and the orientation of the studied optimum aspect ratios were 180º to 105º (by step 15º) SE and SW. The amount of direct energy received by vertical surfaces of buildings is calculated and processed, using the “Law of Cosines” computational method, for different months and in 24 geographic directions, in terms of the cold and hot periods of the year. The maximum amount of energy received by vertical surfaces in cold and hot periods is related to the rectangular form with East-West and North-South orientation, respectively. The results of the research show that the appropriate form of the buildings in studied cities is the rectangle with East-West orientation. The most suitable aspect ratio for EW rectanglular form is 1:1.2 in Ardabil, 1:1.4 in Rasht and 1:1.6 in Kerman and Bushehr cities. The best orientations for the determined aspect ratios in Ardabil is 165º SE and in Rasht, Kerman and Bushehr cities is 180º South