تبیین تأثیر عوامل کالبدی آتریوم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان های بلند در اقلیم شهر رشت
محورهای موضوعی : معماری و شهرسازی و سکونتگاههای انسانیبابک پاداشت 1 , فرزانه اسدی ملکجهان 2 , سیده مامک صلواتیان 3
1 - دانشجوی دکتری، گروه معماری، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
2 - استادیار گروه معماری، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
3 - استادیار گروه معماری، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
کلید واژه: عملکرد انرژی, ساختمان بلند, اقلیم شهر رشت, آتریوم, عملکرد تهویه,
چکیده مقاله :
چکیده مقدمه: باوجود تأثیرات قابل‌توجه آتریوم‌ها بر تهویه طبیعی و شرایط حرارتی داخل ساختمان، دانش کافی در مورد تأثیر پارامترهای مختلف طراحی بر عملکرد انرژی و تهویه آتریوم‌ها وجود ندارد. این پژوهش، به بررسی تأثیر عوامل کالبدی آتریوم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان‌های بلند در اقلیم شهر رشت می‌پردازد. هدف: هدف این پژوهش، به بررسی تأثیر عوامل کالبدی آتریوم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان‌های بلند است. روش‌شناسی تحقیق: رویکرد اصلی روش تحقیق این مطالعه کمی بوده و از روش شبیه‌سازی استفاده می‌کند. ساختمان مرجع شبیه‌سازی، ساختمانی بلندمرتبه با ده طبقه و پلان مربع با طرح باز، دارای یک آتریوم مستطیل در مرکز ساختمان، تعریف‌شده است. شاخص‌های عملکرد حرارتی و عملکرد تهویه به‌عنوان متغیرهای وابسته و ابعاد و جهت‌گیری آتریوم به‌عنوان متغیر مستقل موردبررسی قرارگرفته است. نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی علاوه بر بررسی در قالب آمار توصیفی، مورد آزمون‌های همبستگی و رگرسیون قرار می‌گیرد. قلمرو جغرافیایی پژوهش: قلمرو جغرافیایی این پژوهش، ساختمان های بلند شهر رشت میباشد. یافتهها: یافته نشان می‌دهد که متغیرهای طول و عرض آتریوم، محیط و مساحت آتریوم در مدل مرجع در اقلیم شهر رشت، رابطه معنادار و مستقیم با نیاز انرژی و حجم تهویه ساختمان دارد. اگرچه افزایش ابعاد آتریوم باعث کاهش نیاز روشنایی و افزایش توان تهویه ساختمان می‌شود، اما تا حد قابل‌توجهی باعث افزایش نیاز حرارتی و به تبع آن، نیاز انرژی کل ساختمان می‌شود. نتایج: بر اساس یافتهها، نتیجهگیری می‌شود که در یک مساحت مساوی استفاده از آتریوم مربع شکل به‌طورکلی نتایج بهتری را رقم میزند. همچنین آتریوم‌های مستطیل شکل با کشیدگی در محور شمالی-جنوبی، پاسخ بهتری ازنظر عملکرد انرژی نسبت به سایر جهت‌گیری‌ها در شهر رشت دارا است.
Introduction: Atrium is one of the most important architectural elements affecting the energy performance and ventilation of the building. This research investigates the effect of the physical factors of the atrium on the thermal performance, lighting and ventilation of high buildings in the climate of Rasht city. Methodology: The main approach of the research method of this study is quantitative and uses the simulation method. The simulation reference building is a high building with ten floors and a square plan with an open interior design, with a rectangular atrium exactly in the center of the building, defined so that the center of the atrium is located on the center of the building. The indicators of energy performance and ventilation performance including cooling demand, heating demand, total energy consumption, indoor air temperature and the number of air changes throughout the building are considered as dependent variables, and the variables of land dimensions, building form, window-to-wall ratio (WWR) and internal plan are fixed as a control variable. Result and Discussion: The findings show that, in general, the change in the physical factors of the atrium directly affects the thermal performance, lighting and ventilation of high buildings in the climate of Rasht city. Also, the findings show that the variables of length, width, perimeter and area of the atrium in the reference model in the climate of Rasht city have a significant and direct relationship with the heating demand and ventilation volume and an inverse relationship with the lighting demand of the building. The results showed that the cooling demand constitutes the largest amount of energy consumption, i.e. about 74% of the total energy consumption. Also, the heating demand is about 17% of the total energy consumption on average. While lighting energy defines the lowest amount of energy consumption, on average 9% of the total energy consumption. Conclusion:According to the findings, it is concluded that the use of atriums in high buildings in Rasht city is recommended only in situations where there is an urgent need to increase the lighting in the heart of the building;. Also, based on the findings, it can be concluded that in an equal area, the use of a square atrium generally produces better results. Also, rectangular atriums with north-south orientation have a better response in terms of energy performance than other orientations in Rasht city.
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-الف). ارزیابی شدت روشنایی در فضاهای اداری و ارائه راهکار مداخله گرانه برای کاهش خیرگی در آنها (موردپژوهی: یک ساختمان اداری در تهران). معماری و شهرسازی پایدار. 10(2). 153-164.
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-ب). بررسی رفتار حرارتی نماها باهدف تعیین گزینه مطلوب از نظر مصرف انرژی (مورد مطالعه: ساختمان اداری در اقلیم تهران). نشریه انرژی¬های تجدیدپذیر و نو، 9(2). 121-129.
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-ج). بررسی گرایش سرمایه‌گذاران به هوشمندسازی ساختمان بر اساس مدل (TAM) (مطالعة موردی: مناطق ساحلی استان مازندران). مطالعات جغرافیایی نواحی ساحلی، 3(10). 19-36.
پیریایی، مهرانگیز؛ مفیدی شمیرانی، سید مجید؛ و صابرنژاد، ژاله. (1401). تحلیل پارامترهای طراحی آتریوم (با تاکید بر تشابهات عملکردی با حیاط مرکزی فلات مرکزی ایران)، مطالعه موردی خانه¬های سنتی یزد. مطالعات هنر اسلامی، 19(45). 80-95.
صادق ابرکوهی؛ مریم, طلایی، آویده؛ و کابلی، محمد های. (1401). طراحی مسکن اجتماعی با رویکرد بهینه سازی مصرف انرژی در شهر تهران. مطالعات برنامه¬ریزی سکونتگاه¬های انسانی، 17(4)، 1153-1173.
مرادخانی، ایوب؛ نیک قدم، نیلوفر؛ و طاهباز، منصوره. (1398). مصرف انرژی و انتشار کربن معادل در چرخه حیات جداره‌های خارجی متداول مسکن شهری، رهیافتی در توسعه پایدار انرژی (مطالعه موردی: مناطق شهر سنندج). مطالعات برنامه¬ریزی سکونتگاه¬های انسانی، 14(4)، 1035-1056.
موسوی، سید سعید؛ رضائی, پرویز و رمضانی، بهمن. (1402). ارزیابی آسایش حرارتی در فضاهای مسکونی شهر رشت. مطالعات برنامه¬ریزی سکونتگاه¬های انسانی، 18(4)، 129-113.
Abergel, T., Brown, A., Cazzola, P., Dockweiler, S., Dulac, J., Pales, A. F., ... & West, K. (2017). Energy technology perspectives 2017: Catalysing energy technology transformations.
Ahmad, M. H., & Rasdi, M. T. H. M. (2000). Design principles of atrium buildings for the tropics. Penerbit UTM.
Asfour, O. S. (2018). Solar and shading potential of different configurations of building integrated photovoltaics used as shading devices considering hot climatic conditions. Sustainability, 10(12), 4373.
Asfour, O. S. (2020). A comparison between the daylighting and energy performance of courtyard and atrium buildings considering the hot climate of Saudi Arabia. Journal of Building Engineering, 30, 101299.
ASHRAE, A. (2014). Standard 140-2014: Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs. ASHRAE, Atlanta.
Bednar, M. J. (1986). The new atrium. New York: McGraw-Hill.
Bryn, I. (1993). Atrium buildings environmental design and energy use.
Coakley, D., Raftery, P., & Keane, M.M. (2014). A review of methods to match building energy simulation models to measured data. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 37, 123-141.
Dai, B., Tong, Y., Hu, Q., & Chen, Z. (2022). Characteristics of thermal stratification and its effects on HVAC energy consumption for an atrium building in south China. Energy, 249, 123425.
DesignBuilder Software (2019) Ltd, DesignBuilder V5.5. https://designbuilder.co.uk/hel pv5.5/. Accessed 07 Dec 2019.
Dong, L., He, Y., Qi, Q., & Wang, W. (2022). Optimization of daylight in atrium in underground commercial spaces: A case study in Chongqing, China. Energy and Buildings, 256, 111739.
Encinas, F. (2004). The Technology Transfer of Double Skin Facades from Europe to Chile, an evaluation by means of CFD simulations. Nottingham, UK: University of Nottingham.
Ferrucci, M., Romagnoni, P., Peron, F., & Strada, M. (2022). Computational Fluid Dynamic Study with Comfort Analysis in Large Atrium of the Angelo Hospital in Venice. Energies, 15(9), 3454.
Gassar, A. A. A., & Cha, S. H. (2020). Energy prediction techniques for large-scale buildings towards a sustainable built environment: A review. Energy and Buildings, 224, 110238.
Göçer, Ö., Tavil, A., & Özkan, E. (2006, May). Thermal performance simulation of an atrium building. In Proceedings of eSim building performance simulation conference. Faculty of architecture, landscape, and design. University of Toronto, Canada (pp. 33-40).
Guan, Z., Xu, X., Xue, Y., & Wang, C. (2022). Multi-Objective Optimization Design of Geometric Parameters of Atrium in nZEB Based on Energy Consumption, Carbon Emission and Cost. Sustainability, 15(1), 147.
Holford, J. M., & Hunt, G. R. (2003). Fundamental atrium design for natural ventilation. Building and environment, 38(3), 409-426.
Hung, W. Y., & Chow, W. K. (2001). A review on architectural aspects of atrium buildings. Architectural Science Review, 44(3), 285-295.
Hussain, S., Oosthuizen, P. H., & Kalendar, A. (2012). Evaluation of various turbulence models for the prediction of the airflow and temperature distributions in atria. Energy and Buildings, 48, 18-28.
Laouadi, A., Atif, M. R., & Galasiu, A. (2002). Towards developing skylight design tools for thermal and energy performance of atriums in cold climates. Building and environment, 37(12), 1289-1316.
Li, H., Geng, G., & Xue, Y. (2020, June). Atrium energy efficiency design based on dimensionless index parameters for office building in severe cold region of China. In Building Simulation (Vol. 13, pp. 515-525). Tsinghua University Press.
Magnier, L., & Haghighat, F. (2010). Multiobjective optimization of building design using TRNSYS simulations, genetic algorithm, and Artificial Neural Network. Building and Environment, 45(3), 739-746.
Olsen, E. L., & Chen, Q. Y. (2003). Energy consumption and comfort analysis for different low-energy cooling systems in a mild climate. Energy and buildings, 35(6), 560-571.
Pfafferott, J., Herkel, S., & Wambsganß, M. (2004). Design, monitoring and evaluation of a low energy office building with passive cooling by night ventilation. Energy and buildings, 36(5), 455-465.
Quek, C. K. (1989). Design of atrium. building in the warm humid tropics. Unpublished M. Phil. Dissertation. Paris, France: Darwin College Cambridge.
Ratajczak, K., Bandurski, K., & Płóciennik, A. (2022). Incorporating an atrium as a HAVC element for energy consumption reduction and thermal comfort improvement in a Polish climate. Energy and Buildings, 277, 112592.
Saxon R.(2017) Atrium building: development and design. London: The Architectural Press Ltd.; 1983.
U.S. Energy Information Administration. Annual energy outlook 2017. 1. 2017.
Zhengyu, F., & Yihua, Z. (2020, July). Numerical Investigation of key design parameters impact on energy consumption of commercial complex distributed atrium in cold area of China. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 531, No. 1, p. 012024). IOP Publishing.
ABSTRACT
Introduction: Atrium is one of the most important architectural elements affecting the energy performance and ventilation of the building. Despite the significant effects of atriums on natural ventilation, indoor thermal conditions and reducing energy consumption, there is not enough knowledge about the effect of different design parameters on the energy performance and ventilation of atriums. This research investigates the effect of the physical factors of the atrium on the thermal performance, lighting and ventilation of high-rise buildings in the climate of Rasht city.
Methodology: The main approach of the research method of this study is quantitative and uses the simulation method. The simulation reference building is a high-rise building with ten floors and a square plan with an open interior design, with a rectangular atrium exactly in the center of the building, defined so that the center of the atrium is located on the center of the building. The indicators of energy performance and ventilation performance including cooling demand, heating demand, total energy consumption, indoor air temperature and the number of air changes throughout the building are considered as dependent variables, and the variables of land dimensions, building form, window-to-wall ratio (WWR) and internal plan are fixed as a control variable. Considering the climate of Rasht, which is mild and humid, the need for ventilation is essential. For this purpose and due to checking the ventilation performance of the apartment, the windows have been evaluated with 50% opening. Also, the dimensions of the atrium, along with the orientation of the atrium, have been taken into consideration as independent variables.
Result and Discussion: The findings show that, in general, the change in the physical factors of the atrium directly affects the thermal performance, lighting and ventilation of high-rise buildings in the climate of Rasht city. Also, the findings show that the variables of length, width, perimeter and area of the atrium in the reference model in the climate of Rasht city have a significant and direct relationship with the heating demand and ventilation volume and an inverse relationship with the lighting demand of the building. Also, based on the findings, in general, in the reference building in Rasht, the largest share of energy demand is related to cooling energy. The results showed that the cooling demand constitutes the largest amount of energy consumption, i.e. about 74% of the total energy consumption. Also, the heating demand is about 17% of the total energy consumption on average. While lighting energy defines the lowest amount of energy consumption, on average 9% of the total energy consumption.
Conclusion:
According to the findings, it is concluded that the use of atriums in high-rise buildings in Rasht city is recommended only in situations where there is an urgent need to increase the lighting in the heart of the building; Otherwise, imposing the thermal load due to the presence of the atrium in the building is not economical. Also, if an atrium is necessary in the building, it is recommended to use double-glazed and triple-glazed windows to control thermal performance to a great extent. Also, based on the findings, it can be concluded that in an equal area, the use of a square atrium generally produces better results. Also, rectangular atriums with north-south orientation have a better response in terms of energy performance than other orientations in Rasht city.
KEYWORDS: Atrium, Energy Performance, Ventilation Performance, High-Rise Building, Climate of Rasht city
چکیده
مقدمه: باوجود تأثیرات قابل‌توجه آتریوم‌ها بر تهویه طبیعی و شرایط حرارتی داخل ساختمان، دانش کافی در مورد تأثیر پارامترهای مختلف طراحی بر عملکرد انرژی و تهویه آتریوم‌ها وجود ندارد. این پژوهش، به بررسی تأثیر عوامل کالبدی آتریوم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان‌های بلند در اقلیم شهر رشت می‌پردازد.
هدف: هدف این پژوهش، به بررسی تأثیر عوامل کالبدی آتریوم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان‌های بلند است.
روش‌شناسی تحقیق: رویکرد اصلی روش تحقیق این مطالعه کمی بوده و از روش شبیه‌سازی استفاده می‌کند. ساختمان مرجع شبیه‌سازی، ساختمان بلند با ده طبقه و پلان مربع با طرح باز، دارای یک آتریوم مستطیل در مرکز ساختمان، تعریف‌شده است. شاخص‌های عملکرد حرارتی و عملکرد تهویه به‌عنوان متغیرهای وابسته و ابعاد و جهت‌گیری آتریوم به‌عنوان متغیر مستقل موردبررسی قرارگرفته است. نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی علاوه بر بررسی در قالب آمار توصیفی، مورد آزمون‌های همبستگی و رگرسیون قرار می‌گیرد.
قلمرو جغرافیایی پژوهش: قلمرو جغرافیایی این پژوهش، ساختمان های بلند مرتبه شهر رشت میباشد.
یافتهها: یافته نشان می‌دهد که متغیرهای طول و عرض آتریوم، محیط و مساحت آتریوم در مدل مرجع در اقلیم شهر رشت، رابطه معنادار و مستقیم با نیاز انرژی و حجم تهویه ساختمان دارد. اگرچه افزایش ابعاد آتریوم باعث کاهش نیاز روشنایی و افزایش توان تهویه ساختمان می‌شود، اما تا حد قابل‌توجهی باعث افزایش نیاز حرارتی و به تبع آن، نیاز انرژی کل ساختمان می‌شود.
نتایج: بر اساس یافتهها، نتیجهگیری می‌شود که در یک مساحت مساوی استفاده از آتریوم مربع شکل به‌طورکلی نتایج بهتری را رقم میزند. همچنین آتریوم‌های مستطیل شکل با کشیدگی در محور شمالی-جنوبی، پاسخ بهتری ازنظر عملکرد انرژی نسبت به سایر جهت‌گیری‌ها در شهر رشت دارا است.
کلیدواژهها: آتریوم، عملکرد انرژی، عملکرد تهویه، ساختمان بلند، اقلیم شهر رشت
مقدمه
نیاز روزافزون انرژی، نگرانی های واقعی مربوط به مشکلات منابع انرژی و مشکلات زیست محیطی مانند تخریب ازن، تغییرات آب و هوا و گرم شدن کره زمین را ایجاد کرده است (Gassar & Chu, 2020). به همین دلیل، و با توجه به حجم ذخایر انرژی، امروزه در سطح جهان، موضوع مصرف بهینه انرژی، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است (خطیبی، و همکاران، 1401-ج). گسترش شهرنشینی و توسعه شهرها همراه با رشد شتابان جمعیت، منجر به افزایش مصرف انرژی در بخش ساختمان به منظور آسایش حرارتی و محیطی ساکنان شده است (موسوی و همکاران، 1402؛ مرادخانی و همکاران، 1398). با این حال، بخش ساختمان جهانی هنوز با سرعت بی سابقه ای در حال رشد است و این روند را ادامه خواهد داد (Li et al., 2020).
به طوری که در حال حاضر، یکی از بزرگترین بخش های مصرف کننده انرژی در سطح جهان، بخش ساختمان است و این روند به شدت در حال رشد است (Dong et al., 2022). به طور مثال در ایالات متحده، اگر یکی از ضایعات حرارتی حاصل از تولید برق غیر تجدید پذیر باشد، بخش ساختمان تقریباً 40٪ از انرژی مصرف شده در سطح کشور را تشکیل می دهد (U.S. EIA., 2017). یک مطالعه در سال 2017 میلادی همچنین نشان داد که هنگامی که تولید برق بالادست در محاسبات گنجانده شود، متأسفانه بخش ساختمان و ساخت و ساز در کنار هم 36٪ از مصرف نهایی انرژی جهانی و 39٪ از انتشار دی اکسید کربن (CO2) مرتبط با انرژی را شامل می شوند (Abergel et al., 2017). در ایران، میانگین مصرف انرژی ساختمان ها بیش از 5/2 برابر میانگین مصرف جهانی است (صادق ابرکوهی و همکاران، 1401). این موضوع، نشان از اهمیت بررسی مصرف انرژی ساختمان و بهینه سازی فرم و عناصر آن دارد. در این راستا، ساختمان های اداری، در کنار ساختمان های مسکونی، بیشترین مصرف انرژی در بخش ساختمان را به خود اختصاص داده اند (خطیبی، و همکاران، 1401-الف؛ خطیبی، و همکاران، 1401-ب) و در پژوهش های مختلفی مورد توجه قرار می گیرند.
فضای آتریوم، یک فضای مرکزی بزرگ، به ویژه در ساختمان های غیر مسکونی، یک فضای مورد توجه است که در طول قرن ها با روند افزایشی از دوران باستان در بین النهرین شروع می شود و مورد استفاده قرار گرفته است. آتریوم فضای زیبایی شناختی چشمگیری را فراهم می کند، فضاهای داخلی مجاور را در معرض نور روز قرار می دهد، منافع به حداکثر رساندن سود مستقیم خورشیدی، و افزایش معاشرت و تعاملات ساکنان را افزایش می دهد (Bednar, 1986; Bryn, 1993; Pfafferott et al., 2004; Saxon, 1983) همچنین آتریوم، گردش هوا و ارتباط بین طبقات مختلف ساختمان را فراهم می کند. آتریوم ها در کنار عمکردی آسایشی، به عنوان عاملی در مقیاس ارزشی بازار ساختمان در نظر گرفته می شود (Li et al., 2020; Laouadi et al., 2002). آتریوم های مدرن خاستگاه خود را در مناطقی با آب و هوای معتدل دارد و برای اولین بار در اوایل دهه ۱۹۹۰ توسعه یافت، و سپس تنها با اتخاذ زیبایی شناسی خود در مناطق مختلف با آب و هوای نامناسب تر بدون مواد و شرایط کافی گسترش و تکثیر یافت (Asfour, 2020). استفاده از آتریوم ها در ساختمان ها، بدون ارزیابی آن ها، منجر به مشکلات مختلفی همچون خیرگی (خطیبی، و همکاران، 1401-الف) و افزایش بیش از حد انرژی حرارتی خورشیدی (Guan et al., 2022) شده است.
به طور کلی، علاقه به بکارگیری تکنولوژی جدید و استفاده از دیوارهای شیشه ای در آتریوم ها، به ویژه در برخی ساختمان های اداری و تجاری، منجر به غفلت از پتانسیل های زیست محیطی (تابش، باد، و دیگر شرایط طبیعی) شده است (Encinas, 2004; Dai et al., 2022). بنابراین، علیرغم تمام مزایای ذکر شده در بالا، تامین آسایش حرارتی در آتریوم، نیاز به مقدار بالایی از انرژی (Hussain et al., 2012) به دلیل افزایش گرمای بیش از حد خورشیدی در طول روز تابستان و از دست دادن گرما در طول فصل های سرد از دیواره های شیشه ای بزرگ دارد (Göçer et al., 2006). بر همین اساس، بررسی عملکرد حرارتی آتریوم می تواند به شناخت و طراحی مناسب آتریوم در ساختمان ها بر مبنای عملکرد حرارتی کمکی شایانی کند.
شکل 1. چارچوب محتوایی پژوهش
ساختن طراحی و ساخت ساختمان، بدون آزمایش کامل، یک عمل مرسوم است (Magnier & Haghighat, 2010). شبیه سازی انرژی ساختمان، در طی مراحل طراحی و ساخت و ساز، فرصت هایی را برای بررسی و ارزیابی عملکرد ساختمان و سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه هوا (HVAC) قبل از اتمام ساختمان ارائه می دهد(Asfour, 2020). این امکان، شرایط ایجاد تغییرات در مراحل طراحی فراهم می کند Coakley et al. 2014)). به همین دلیل، این پژوهش به بررسی تأثیر عوامل کالبدی آتریوم از طریق شبیه سازی و ارزیابی نتایج عملکرد حرارتی آتریوم در ساختمان از طریق نرم افزارهای شبیه سازی انرژی می پردازد. بر این اساس سوال اصلی این پژوهش این است که عواملی کالبدی مؤثر بر عملکرد حرارتی و تهویه آتریوم کدامند و دارای چه اولویت بندی بر مبنای عملکرد انرژی ساختمان هستند؟ و هر کدام از این عوامل در آتریوم های مرکزی در ساختمان های اداری شهر رشت، به چه میزان بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان تأثیرگذار هستند؟
آتریوم
آتریوم (Atrium; Atria) در ریشه اولیه لاتین به یک اتاق اصلی یا یک محوطه ی مرکزی با آتشدان اشاره دارد. این مفهوم در خانه های معمول روم باستان اشاره دارد. در دوران مدرن، طراحی آن به شکلی تغییر کرده است که معمولاً با دیوارهای شیشه ای و سقف پوشیده شده و(همچنین) فضای مشترکی را ایجاد می کند که راهروها و طبقه های مجاور درون یک ساختمان آتریوم را به هم متصل می کند. آتریوم معمولاً در برخی ساختمان ها برای تهویه طبیعی و مقاصد حرارتی تعبیه شده اند. این عنصر کالبدی، باعث تشکیل محورهایی در ساختمان می شوند و با تأمین تهویه طبیعی و نور خورشید از طریق تبادل هوای داخلی با هوای خارجی (Olsen & Chen,2003)، نقش اساسی در آسایش حرارتی ساختمان و مصرف انرژی حرارتی و روشنایی دارند (Dong et al., 2022; Olsen et al., 2008). با افزایش تعداد ساختمان های دارای آتریوم، به ویژه در ساختمان های لوکس غیر مسکونی، تقاضا برای سیستم های تهویه برای ایجاد کیفیت هوا بالا وآسایش حرارتی برای ساکنین افزایش یافته است. این امر در نتیجه منجر به بکارگیری سیستم های مکانیکی با نیاز بالای انرژی شده است. از این رو، در دهه ۱۹۷۰ و اوایل دهه ۱۹۸۰، مزایای زیست محیطی آتریوم به عنوان واکنش پس از بحران نفت به مصرف زیاد انرژی در طراحی و ساخت ساختمان (Ahmad & Rasdi, 2000) از نو در نظر گرفته شد. اما همچنان، بررسی دقیق ابعاد کالبدی آتریوم در رابطه با عملکرد حرارتی ساختمان، مورد غفلت قرار گرفته است.
شکل 2. چهار نوع آتریوم: مرکزی، نیمه بسته، پیوسته و خطی (Hung & Chow, 2001).
به طور کلی، عوامل کالبدی آتریوم در ساختمان، عامل اصلی تعیین کننده مزایای بالقوه زیست محیطی آتریوم و عملکرد انرژی در ساختمان است (Zhengyu & Yihua, 2020). به عنوان دسته بندی اصلی اشکال آتریومی، چهار شکل مختلف آتریوم وجود دارد که در مطالب از آن، بر اساس محل آتریوم در ساختمان ،همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، ذکر شده است (Hung & Chow, 2001). هر شکل ازآتریوم دارای یک مزیت زیست محیطی خاص است که با توجه به شرایط محیط، تهویه مورد نظر و عملکرد نور روز انتخاب می شود. به عنوان مثال، برای آب و هوای معتدل، برای داشتن گرمای بیشتر خورشید در زمستان و دید جذاب تر در فصول مختلف، آتریوم به عنوان یک نمای شیشه ای به ساختمان متصل می شود (تصویر 2). آتریوم های مرکزی و خطی رایج ترین اشکال عمومی در حال استفاده در مناطق گرم هستند (Quek, 1989). آتریوم های مرکزی در ایران نیز بیشترین فراوانی را به خود اختصاص می دهند (پیریایی و همکاران، 1401). در این پژوهش با توجه به رواج آتریوم های مرکزی و مزایای افزایش نورگیری از طریق آنها به دل ساختمان، این نوع از آتریوم مورد بررسی قرار گرفته است.
در بررسی عملکرد آتریوم، پارامترهای طراحی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: پارامترهای موثر بر عملکرد حرارتی و پارامترهای موثر بر عملکرد تهویه. عوامل حرارتی یک ساختمان به فرآیند مدل سازی انتقال انرژی بین ساختمان و محیط اطراف اشاره دارد. عملکرد حرارتی به طور کلی، برآورد رویکرد حالت پایدار عوامل کالبدی ساختمان و برآورد میزان کلی انتقال حرارت است (Joseph et al, 2015). همچنین در عملکرد تهویه، پیش بینی رفتار جریان هوا از نظر جهت و ثبات در بین فضاها در طراحی آتریوم ها مورد توجه است. این موضوع به این دلیل است که افزایش منبع گرمایی داخلی یک فضای داخل ساختمان یا تغییر برخی پارامترهای طراحی می تواند الگوی جریان هوا را معکوس کند و در نتیجه باعث نامطبوعیت گرمایی یا انتشار آلودگی در فضاهای اطراف شود Coakley et al. 2014)).
پژوهش های مختلفی به بررسی تأثیر عوامل متنوع کالبدی آتریوم در ساختمان ها با کاربری های مختلفی پرداخته اند. فروسی و همکاران (Ferrucci et al., 2022)، به بررسی تأثیر عملکرد آتریوم بر آسایش محیطی در بیمارستان ها پرداخته شود. همچنین لی و همکاران، (Li et al., 2020) به بررسی تأثیر آتریوم بر بهره وری انرژی در ساختمان اداری در اقلیم خای مختلف کشور چین پرداخته اند. همچنین ژنگیو و ییهوها (Zhengyu & Yihua, 2020)، نیز عملکرد انرژی آتریوم در ساختمان های اداری مد نظر قرار داده اند. به طور کلی، در سال های اخیر، عملکرد انرژی آتریوم در ساختمان های اداری، بیش از پیش مد نظر قرار گرفته است. اما علی رغم وجو پژوهش های متنوعی در این حوزه، پژوهش های کمتری به بررسی همزمان تهویه و عملکرد حرارتی ساختمان های اداری در کنار هم پرداخته اند.
روش پژوهش
این مطالعه، تجزیه و تحلیل پارامتری مقایسه ای براساس شبیه سازی کامپیوتری انجام می دهد. یک ساختمان با پلان مربع با طرح پیکربندی باز به عنوان یک مورد مرجع مدل سازی دارای یک آتریوم مستطیل دقیقاً در مرکز ساختمان به صورتی که مرکز آتریوم روی مرکز ساختمان قرار بگیرد، تعریف شده است. چندین شاخص عملکرد انرژی و عملکرد تهویه شامل نیاز سرمایشی، نیاز گرمایشی، مصرف انرژی کل، دمای هوای داخلی و تعداد تعویض هوا در سراسر ساختمان به عنوان متغیرهای وابسته تعریف شده است. در این پژوهش، ابعاد زمین، فرم ساختمان، نسبت پنجره به دیوار (WWR)، برآمدگی آتریوم و پلان داخلی به عنوان متغیر کنترل، ثابت در نظر گرفته شده است. همچنین ابعاد آتریوم شامل طول و عرض و دو متغیر محیط و مساحت آتریوم در کنار جهت گیری آتریوم به عنوان متغیر مستقل مورد توجه قرار گرفته است.
ابزار تجزیه و تحلیل عددی و تنظیمات
این مطالعه از برنامه دیزاین بیلدر ورژن وی 4/5 (DesignBuilder v.5.4) برای شبیه سازی و ارزیابی عملکرد انرژی حرارتی و عملکرد تهویه استفاده کرده است. در مورد مدل سازی عملکرد انرژی، نرم افزار دیزاین بیلدر از موتور شبیه سازی پویای انرژی پلاس (EnergyPlus) برای تولید داده های عملکرد حرارتی استفاده می کند. انرژی پلاس، یک ابزار شبیه سازی قابل اعتماد است که با استفاده از روش های تحلیلی بیان شده در استاندارد اشرای (ASHRAE 140–2014) (EnergyPlus, Testing and validation., 2019) تأیید شده است. بر اساس ابزار ذکر شده، نیاز گرمایشی و سرمایشی و تعداد تعویض هوا محاسبه می شود. میزان تهویه به وسیله نرخ تعویض هوا بر ساعت (ACH) داخل ساختمان اندازه‌گیری می‌شود و از تغییرات زمانی پراکندگی گاز ردیاب تعیین می‌شود:
(1)
(2)
C0، مشخص کننده میزان پراکندگی اولیه گاز ردیاب است و Vbldg، حجم ساختمان را نشان می دهد.اقلیم و شرایط جغرافیایی شهر رشت، به عنوان داده های اقلیمی پژوهش استفاده می شود. این داده های اقلیمی از فایل های آب و هوایی (EPW) از وب سایت انرژی به علاوه (Energy Plus, 2020) برای شبیه سازی، به دست می آید. این وب سایت، داده های آب و هوا برای بیش از 2100 مکان را در دسترس قرار داده است. دو متغیر کنترل عملکرد حرارتی، نقاط معیار عملکرد حرارتی، شامل نقطه تنظیم سرمایش (Cooling Temperature Setpoint; CTP) و نقطه تنظیم گرمایش (Heating Temperature Setpoint; HTP) می باشد. نقطه تنظیم گرمایش و سرمایش، دمای ایده آل در فضا را هنگام نیاز گرمایش و سرمایش تعریف می کند که در محاسبه نیاز گرمایشی و سرمایشی به عنوان نقطه مبنا استفاده می شوند.
شکل 3. تنظیمات دیزاین بیلدر برای شبیه سازی.
اقلیم مرجع، شهر رشت درنظر گرفته شده و در تنظیمات اکتیویتی (Activity) نرم افزار، ساختمان اداری درنظر گرفته شده است و ست پوینت سیستم گرمایشی و سرمایشی تعیین گردیده است. دیوار بیرونی ساختمان بتنی با عایق پلی استایرن درنظرگرفته شده و باقی مصالح ساختمان طبق پیش فرض خود نرم افزار درنظر گرفته شده است. درصد پنجره های بیرونی ساختمان 50 درصد نسبت به دیوار با 50 درصد بازشدگی جهت تهویه درنظرگرفته شده است. نسبت شیشه به دیوار آتریوم 100 درصد درنظرگرفته شده که شیشه های بیرون جهت تهویه 100 درصد باز می شوند و شیشه های داخل 50 درصد باز می شوند.
سیستم روشنایی ساختمان ال ای دی (LED) در نظر گرفته شده و طبق روش خطی کنترل می شود. همچنین سیستم گرمایش و سرمایش فن کویل و چیلر است و طبق برنامه خود ساختمان اداری و ست پوینت های گرمایشی و سرمایشی سیستم تهویه مطبوع فعال می شود. برنامه تهویه طبیعی در زمستان ماه های دی و بهمن و در پاییز آبان و اذر غیر فعال است. در شهر رشت ماه اسفند و مهر ماه از ساعت صبح 9 تا 5 بعدازظهر به دلیل شرایط آسایش محیطی تهویه طبیعی فعال می شود و ورود هوای بیرونی به داخل ساختمان امکان پذیر می گردد. در تابستان به دلیل رطوبت و گرمای زیاد تهویه به صورت کامل در طول شبانه روز انجام می شود.
شکل 4. تنظیمات دیزاین بیلدر برای شبیه سازی.
در نهایت پسس از شبیه سازی، نتایج کدگذاری شده و در نرم افزار اس پی اس اس (SPSS) مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. داده ها جهت تحلیل مورد دو آزمون همبستگی و رگرسیون قرار گرفته است و یافته گزارش شده است.
هندسه ساختمان مدل
ساختمان مدل شده یک ساختمان 10 طبقه با پلان مربع و با طرح باز است که شامل یک پهنه حرارتی اصلی در هر طبقه می باشد. هدف اصلی ارزیابی عملکرد انرژی و عملکرد تهویه ساختمان است. آتریوم هدف مطالعه، دقیقاً در مرکز ساختمان به طوری قرار گرفته است که مرکز آتریوم روی مرکز پلان ساختمان قرار بگیرد. مطالعه فرض می کند که ساختمان به طور کامل نور روز را از طریق پنجره های خارجی و آتریوم مرکزی دریافت می کند. بنابراین، حداکثر عمق اتاق، L ، ممکن است با استفاده از معادله (3) برآورد شود. توجه داشته باشید که اگر پنجره ها در طرف مقابل قرار داشته باشند ، مقدار L ممکن است دو برابر شود (DesignBuilder Software Ltd, 2019):
(3)
در این فرمول، W طول ساختمان است. Hw ارتفاع بالای پنجره از کف و Rb بازتاب متوسط سطوح در نیمه عقب فضا (دور از پنجره) است. برای مطالعه حاضر، عرض ساختمان 20 متر، ارتفاع بالای پنجره از کف (Hw) 3/2 متر و بازتاب (Rb) 5/0 است. طبق معادله (3)، این بدان معناست که حداکثر عمق اتاق برای روشنایی مؤثر یک روزه 25/8 متر است. هنگامی که پنجره ها در طرف مقابل قرار می گیرند، این مقدار تقریبا دو برابر می شود. بنابراین، مطالعه عمق پلان مشابه عرض آن، یعنی حدود 16 متر را فرض کرده است که بر همین اساس، شروع ابعاد آتریوم از 4 متر شروع شده است.
شکل 5. مدل ساختمان مرجع.
پنجره ها در ساختمان مرجع مورد بررسی به شکل سراسری در محیط ساختمان با ارتفاع پایین پنجره از کف 8/0 متر و ارتفاع بالای پنجره از کف 3/2 متر، در نظر گرفته شده است. این مطالعه، مقدار نسبت پنجره به دیوار (WWR) را 50 درصد به عنوان متغیر کنترل، ثابت قرار داده است. با توجه به اقلیم رشت که معتدل و مرطوب است، نیاز به تهویه الزامی می باشد. به همین منظور و به دلیل بررسی عملکرد تهویه آپارتمان، پنجره ها با 50 درصد بازشدگی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مورد کشورهای دارای ارتفاع زیاد خورشیدی مانند ایران، استفاده از وسایل سایه افقی در نمای شرقی و غربی نیز مؤثر است (Asfour, 2008). در این پژوهش، سایه بان افقی با در نظر گرفتن عمق 2/0 متر در همه نماها فرض می شوند تا بین روشنایی روز و نیازهای سایه اندازی تعادل برقرار شود (Lau et al., 2016). این مطالعه پیکربندی ساختمان مرجع را با پلان مربع 20 در 20 متر در نظر گرفته است. همانطور که گفته شد، ابعاد طول و عرض آتریوم و جهت گیری آن، به عنوان متغیر مستقل تعیین شده است و ابعاد آن از 4 متر در 4 متر شروع شده است و تا 12 متر در 12 متر افزایش یافته است. حجم نمونه های شبیه سازی بر مبنای نمونه برداری گلوله برفی 43 مورد است که با احتساب نمونه های تکراری به 53 مورد می رسد. شبیه سازی تا اشباع نتایج ادامه پیدا کرده است.
قلمرو جغرافیایی پژوهش
قلمرو مکانی پژوهش شهر، با تمرکز بر ساختمان های بلند، شهر رشت در نظر گرفته شده است.
یافتهها و بحث
برای مقایسه عملکرد انرژی و تهویه ساختمان مرجع براساس تغییرات ابعاد آتریوم، خروجی های مختلفی در نظر گرفته شد. این خروجی ها شامل مقادیر دمای هوا، تعداد تعویض هوا، مصرف انرژی کل، نیاز روشنایی، نیاز گرمایشی و نیاز سرمایشی مورد نیاز برای هر مورد است. بر این اساس، یافته های پژوهش ارائه می شود.
یافته‌های توصیفی
نتایج نشان داد که نیاز سرمایشی بیشترین میزان مصرف انرژی یعنی حدود 74 درصد از کل مصرف انرژی را تشکیل می دهد. همچنین نیاز گرمایشی به طور متوسط حدود 17 درصد از کل انرژی مصرفی را تشکیل می دهد. در حالی که انرژی روشنایی کمترین میزان مصرف انرژی، به طور متوسط 9 درصد از کل انرژی مصرفی را تعریف می کند. بنابراین، تجزیه و تحلیل عملکرد انرژی بر انرژی سرمایش، گرمایش و عملکرد تهویه متمرکز است. براساس نتایج می توان فهمید نسبت های نیاز گرمایشی به کل مصرف انرزی، نیاز سرمایشی به کل مصرف انرژی و نیاز روشنایی به کل مصرف انرژی، رابطه معناداری با ابعاد آتریوم ندارد.
جدول 1. نتایج آماری شبیه سازی پژوهش
کد | طول آتریوم | عرض آتریوم | مساحت آتریوم | محیط آتریوم | زاویه جهت گیری | گرمایش (Wh/M2) | سرمایش (Wh/M2) | روشنایی (Wh/M2) | مصرف انرژی (Wh/M2) | تعداد تعویض هوا (AC/H) | دمای هوا (C) |
4m*4m-0d | 4 | 4 | 16 | 16 | 0 | 13081.15 | 55956.24 | 6648.204 | 75685.59 | 2.214507 | 23.44221 |
4m*4m-45d | 4 | 4 | 16 | 16 | 45 | 13393.15 | 56640.8 | 6654.365 | 76688.32 | 2.231303 | 23.41177 |
4m*4m-90d | 4 | 4 | 16 | 16 | 90 | 13081.15 | 55956.24 | 6648.204 | 75685.59 | 2.214507 | 23.44221 |
4m*4m-135d | 4 | 4 | 16 | 16 | 135 | 13393.15 | 56640.8 | 6654.365 | 76688.32 | 2.231303 | 23.41177 |
4m*8m-0d | 4 | 8 | 32 | 24 | 0 | 13553.13 | 57723.78 | 6696.094 | 77973 | 2.233889 | 23.46133 |
4m*8m-45d | 4 | 8 | 32 | 24 | 45 | 13985.24 | 58331.65 | 6710.366 | 79027.26 | 2.245314 | 23.43646 |
4m*8m-90d | 4 | 8 | 32 | 24 | 90 | 13629.27 | 57632.8 | 6664.159 | 77926.23 | 2.241464 | 23.4589 |
4m*8m-135d | 4 | 8 | 32 | 24 | 135 | 14593.72 | 57614.07 | 6610.222 | 78818.01 | 2.255425 | 23.43398 |
6m*6m-0d | 6 | 6 | 36 | 24 | 0 | 13708.31 | 57920.94 | 6557.36 | 78186.61 | 2.242477 | 23.46369 |
6m*6m-45d | 6 | 6 | 36 | 24 | 45 | 14142.68 | 58622.93 | 6572.087 | 79337.7 | 2.250046 | 23.43783 |
6m*6m-90d | 6 | 6 | 36 | 24 | 90 | 13708.31 | 57920.94 | 6557.36 | 78186.61 | 2.242477 | 23.46369 |
6m*6m-135d | 6 | 6 | 36 | 24 | 135 | 14142.68 | 58622.93 | 6572.087 | 79337.7 | 2.250046 | 23.43783 |
4m*10m-0d | 4 | 10 | 40 | 28 | 0 | 13815.78 | 58398.96 | 6718.473 | 78933.21 | 2.246027 | 23.46999 |
4m*10m-45d | 4 | 10 | 40 | 28 | 45 | 14265.16 | 59072.98 | 6732.551 | 80070.69 | 2.256074 | 23.44487 |
4m*10m-90d | 4 | 10 | 40 | 28 | 90 | 13897.02 | 58290.24 | 6694.776 | 78882.04 | 2.25247 | 23.46818 |
4m*10m-135d | 4 | 10 | 40 | 28 | 135 | 14879.81 | 58361.71 | 6629.749 | 79871.27 | 2.259349 | 23.44376 |
4m*12m-0d | 4 | 12 | 48 | 32 | 0 | 14128.05 | 59134.52 | 6647.695 | 79910.27 | 2.251746 | 23.47957 |
6m*8m-0d | 6 | 8 | 48 | 28 | 0 | 14075.67 | 58985.76 | 6563.083 | 79624.51 | 2.260032 | 23.47878 |
4m*12m-45d | 4 | 12 | 48 | 32 | 45 | 14543.11 | 59827.65 | 6649.485 | 81020.25 | 2.260283 | 23.45499 |
6m*8m-45d | 6 | 8 | 48 | 28 | 45 | 14530.58 | 59667.68 | 6577.437 | 80775.7 | 2.264598 | 23.4528 |
4m*12m-90d | 4 | 12 | 48 | 32 | 90 | 14133.71 | 59096.04 | 6677.792 | 79907.54 | 2.259185 | 23.47807 |
6m*8m-135d | 6 | 8 | 48 | 28 | 90 | 14144.82 | 58914.79 | 6539.191 | 79598.8 | 2.262636 | 23.47579 |
4m*12m-135d | 4 | 12 | 48 | 32 | 135 | 15100.12 | 59111.46 | 6706.648 | 80918.23 | 2.26971 | 23.45558 |
6m*8m-90d | 6 | 8 | 48 | 28 | 135 | 15159.43 | 59020.2 | 6493.731 | 80673.36 | 2.271662 | 23.45204 |
4m*16m-0d | 4 | 16 | 64 | 40 | 0 | 14918.81 | 60483.96 | 6660.477 | 82063.25 | 2.272092 | 23.48696 |
8m*8m-0d | 8 | 8 | 64 | 32 | 0 | 14604.44 | 60705.8 | 6414.792 | 81725.03 | 2.273897 | 23.50276 |
4m*16m-45d | 4 | 16 | 64 | 40 | 45 | 15347.71 | 61229.36 | 6666.019 | 83243.09 | 2.278586 | 23.46436 |
8m*8m-45d | 8 | 8 | 64 | 32 | 45 | 15081.43 | 61275.21 | 6428.373 | 82785.01 | 2.287926 | 23.47576 |
4m*16m-90d | 4 | 16 | 64 | 40 | 90 | 14948.39 | 60562.44 | 6692.917 | 82203.75 | 2.272787 | 23.48653 |
8m*8m-90d | 8 | 8 | 64 | 32 | 90 | 14604.44 | 60705.8 | 6414.792 | 81725.03 | 2.273897 | 23.50276 |
4m*16m-135d | 4 | 16 | 64 | 40 | 135 | 15915.05 | 60529.82 | 6728.691 | 83173.56 | 2.280683 | 23.46586 |
8m*8m-135d | 8 | 8 | 64 | 32 | 135 | 15081.43 | 61275.21 | 6428.373 | 82785.01 | 2.287926 | 23.47576 |
8m*10m-0d | 8 | 10 | 80 | 36 | 0 | 15166.19 | 62513.48 | 6240.208 | 83919.88 | 2.290513 | 23.53347 |
8m*10m-45d | 8 | 10 | 80 | 36 | 45 | 15652.07 | 63173.02 | 6251.066 | 85076.16 | 2.308583 | 23.50519 |
8m*10m-90d | 8 | 10 | 80 | 36 | 90 | 15232.02 | 62360.41 | 6236.741 | 83829.17 | 2.299141 | 23.52899 |
8m*10m-135d | 8 | 10 | 80 | 36 | 135 | 16300.4 | 62378.89 | 6208.227 | 84887.52 | 2.309156 | 23.50914 |
8m*12m-0d | 8 | 12 | 96 | 40 | 0 | 15646.84 | 64635.15 | 6355.999 | 86637.99 | 2.320941 | 23.57392 |
8m*12m-45d | 8 | 12 | 96 | 40 | 45 | 16116.5 | 65383.54 | 6362.217 | 87862.26 | 2.337049 | 23.54717 |
8m*12m-90d | 8 | 12 | 96 | 40 | 90 | 15653.85 | 64674.9 | 6379.26 | 86708.01 | 2.322916 | 23.57174 |
8m*12m-135d | 8 | 12 | 96 | 40 | 135 | 16734.16 | 64652.22 | 6401.761 | 87788.14 | 2.336437 | 23.55403 |
10m*10m-0d | 10 | 10 | 100 | 40 | 0 | 15775.62 | 65173.08 | 6234.619 | 87183.32 | 2.324728 | 23.58399 |
10m*10m-45d | 10 | 10 | 100 | 40 | 45 | 16289.06 | 65867.78 | 6244.317 | 88401.16 | 2.342831 | 23.55584 |
10m*10m-90d | 10 | 10 | 100 | 40 | 90 | 15775.62 | 65173.08 | 6234.619 | 87183.32 | 2.324728 | 23.58399 |
10m*10m-135d | 10 | 10 | 100 | 40 | 135 | 16289.06 | 65867.78 | 6244.317 | 88401.16 | 2.342831 | 23.55584 |
8m*16m-0d | 8 | 16 | 128 | 48 | 0 | 16816.04 | 69941.14 | 6347.908 | 93105.09 | 2.378339 | 23.67919 |
8m*16m-45d | 8 | 16 | 128 | 48 | 45 | 17281.51 | 70778.13 | 6350.416 | 94410.06 | 2.393169 | 23.65518 |
8m*16m-90d | 8 | 16 | 128 | 48 | 90 | 16784.92 | 69974.72 | 6368.116 | 93127.76 | 2.386252 | 23.6814 |
8m*16m-135d | 8 | 16 | 128 | 48 | 135 | 17945 | 69955.23 | 6392.867 | 94293.1 | 2.395454 | 23.66495 |
12m*12m-0d | 12 | 12 | 144 | 48 | 0 | 17307.11 | 73209.3 | 6021.104 | 96537.51 | 2.409761 | 23.76038 |
12m*12m-45d | 12 | 12 | 144 | 48 | 45 | 17715.31 | 74094.3 | 6022.388 | 97832 | 2.421669 | 23.73921 |
12m*12m-90d | 12 | 12 | 144 | 48 | 90 | 17307.11 | 73209.3 | 6021.104 | 96537.51 | 2.409761 | 23.76038 |
12m*12m-135d | 12 | 12 | 144 | 48 | 135 | 17715.31 | 74094.3 | 6022.388 | 97832 | 2.421669 | 23.73921 |
12m*16m-0d | 12 | 16 | 192 | 56 | 0 | 19638.12 | 87720.98 | 5826.363 | 113185.5 | 2.559073 | 24.09525 |
براساس نتایج شبیه سازی، در ساختمان مرجع در همه حالات شبیه سازی شده، نیاز سرمایشی حدود 5 برابر نیاز گرمایشی می باشد. بنابراین نسبت نیاز گرمایشی به نیاز سرمایشی با تغییر ابعاد آتریوم دچار تغییر نمی شود. نیاز گرمایشی براساس تغییر ابعاد آتریوم، از 13081 تا 19638 وات ساعت بر متر مربع تغییر می کند. همچنین نیاز سرمایشی براساس تغییر ابعاد آتریوم، از 55956 تا 87720 وات ساعت بر متر مربع تغییر می کند. براساس یافته ها می توان فهمید، که افزایش ابعاد آتریوم باعث افزایش نیاز سرمایشی و گرمایشی می شود. نمودار خطی تغییرات نیاز گرمایشی و سرمایشی در قیاس با هم، ارائه شده است.
شکل 6.: نمودار خطی نتایج نیاز گرمایشی و نیاز سرمایشی.
همچنین با افزایش ابعاد آتریوم، نیاز روشنایی کاهش پیدا می کند اما این کاهش در برابر افزایش نیاز گرمایشی و سرمایشی آنقدر کم است که تأثیر زیادی روی مصرف انرژی کل ندارد. براساس آنچه گفته شد، طبیعتاً با افزایش ابعاد آتریوم، مصرف انرژی کل نیز افزایش می یابد. این موضوع را نمودار مصرف انرژی نیز تأیید می کند. اما همانطور که دیده می شود مقدار مصرف انرژی نسبت به افزایش ابعاد آتریوم، به نسبت خیلی کمتری افزایش می یاد. به طوری که با افزایش 12 برابری مساحت آتریوم، مصرف انرژی 50 درصد افزایش پیدا کرده است. همچنین نیاز سرمایشی و گرمایشی با افزایش 12 برابری مساحت آتریوم، بیش از 50 درصد افزایش یافته است و نیاز روشنایی نیز کاهش 14 درصدی را تجربه کرده است.
شکل 7. نمودار خطی نتایج مصرف انرژی.
عملکرد تهویه نیز، براساس تعداد تعویض هوا در ساعت، با افزایش ابعاد آتریوم روند افزایشی داشته است؛ به طور که با افزایش 12 برابری مساحت آتریوم، تعداد تعویض هوا در ساعت حدود 16 درصد افزایش داشته است. به منظور بررسی تأثیر جهت گیری، چهار زاویه مرجع 0، 45، 90 و 135 درجه در هر آتریوم مورد بررسی قرار گرفته است. با مساوی در نظر گرفتن طول و عرض آتریوم، حالا 0 و 90 و 45 و 135 برابر می شوند. براساس نتایج به دست آمده در هر زاویه، بر مبنای مجموع مصرف انرژی هر زاویه، بیشترین مصرف انرژی مربوط به زاویه 0 درجه بوده است و کمترین میزان مربوط به زاویه 90 درجه بوده است. با توجه به اینکه در همه نمونه های آتریوم مستطیل شکل، عرض آتریوم در حالت زاویه 0 درجه در راستای شمالی-جنوبی قرار گرفته است. می توان نتیجه گرفت به طور کلی، کشیدگی آتریوم در راستای شمالی-جنوبی، عملکرد انرژی بهتری را در شهر رشت رقم می زند.
جدول 2. مجموع داده ها در هر موضوع براساس زاویه قرارگیری آتریوم.
زاویه جهت گیری | گرمایش (Wh/M2) | سرمایش (Wh/M2) | روشنایی (Wh/M2) | مصرف انرژی (Wh/M2) | تعداد تعویض هوا (AC/H) | دمای هوا ( C ) |
0 | 212235.26 | 892503.09 | 89932.379 | 1194670.76 | 32.278022 | 330.01149 |
45 | 198343.51 | 813965.03 | 84221.087 | 1096529.66 | 29.877431 | 305.58143 |
90 | 192900.63 | 804471.7 | 84129.031 | 1081501.36 | 29.762221 | 305.90263 |
135 | 203249.32 | 808124.62 | 84093.426 | 1095467.38 | 29.911651 | 305.59975 |
همچنین بیشترین نیاز سرمایشی و گرمایشی نیز مربوط به زاویه 0 درجه بوده است و کمترین میزان مربوط به زاویه 90 درجه بوده است. بنابراین می توان نتیجه گرفت به طور کلی، کشیدگی آتریوم در راستای شمالی-جنوبی، عملکرد حرارتی را نسبت به کشیدگی شرقی- غربی در شهر رشت دارا می باشد. در بخش عملکرد تهویه، زاویه 0 نسبت به سه زاویه دیگر، تا حد بسیار زیادی بهتر عمل کرده است.سه زاویه 45، 90 و 135 درجه، عملکرد تهویه تقریبا یکسانی را ارائه داده اند اما زاویه 0 درجه تهویه طبیعی بیشتری را ارائه داده است. نکته حائز اهمیت در بخش یافته ها، این موضوع می باشد که نتایج به دست آمده در بخش های سرمایش، گرمایش و مصرف انرژی تحت تأثیر عملکرد تهویه می باشد. این موضوع نیازگرمایشی را تا حدی افزایش می دهد و نیاز سرمایشی را تا حدی کاهش می دهد.
یافته‌های تحلیلی
به منظور بررسی دقیق تر نیاز به تحلیل آماری همبستگی و رگرسیون براساس نرم افزار اس پی اس اس می باشد. آزمون همبستگی پیرسون بین مساحت آتریوم و مصرف انرژی، نیاز سرمایشی، نیاز گرمایشی و تعدادتعویض هوا انجام شده است. ضرایب معناداری هر چهار آزمون نزدیک به صفر گزارش شده است. بنابراین معناداری تأیید می شود. همانظور که قابل مشاهده است، همبستگی هر چهار متغیر با مساحت آتریوم نزدیک به یک گزارش شده است. این موضوع نشان دهنده رابطه معنادار و مستقیم این چهار متغیر با مساحت آتریوم می باشد. بیشترین همبستگی مربوط به تعداد تعویض هوا و مصرف انرژی می باشد.
جدول 3. همبستگی پیرسون متغیرهای وابسته با مساحت آتریوم.
| مصرف انرژی | نیاز گرمایشی | نیاز سرمایشی | تعداد تعویض هوا | |||||||
همبستگی با مساحت آتریوم | Pearson Correlation | .977** | .963** | .971** | .979** | ||||||
Sig. (2-tailed) | .000 | .000 | .000 | .000 | |||||||
N | 53 | 53 | 53 | 53 | |||||||
**. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). | |||||||||||
همچنین آزمون همبستگی پیرسون بین محیط آتریوم و مصرف انرژی، نیاز سرمایشی، نیاز گرمایشی و تعدادتعویض هوا انجام شده و همبستگی هر چهار متغیر با مساحت آتریوم نزدیک به 9/0 گزارش شده است. ضرایب معناداری هر چهار آزمون نزدیک به صفر گزارش شده است. بنابراین معناداری تأیید می شود. این موضوع نشان دهنده رابطه معنادار و مستقیم این چهار متغیر با محیط آتریوم می باشد. بیشترین همبستگی مربوط به نیاز گرمایشی و مصرف انرژی می باشد. کمترین همبستگی نیز مربوط به نیاز سرمایشی می باشد.
جدول 4. همبستگی پیرسون متغیرهای وابسته با محیط آتریوم.
| مصرف انرژی | نیاز گرمایشی | نیاز سرمایشی | تعداد تعویض هوا | |||||||
همبستگی با محیط آتریوم | Pearson Correlation | .903** | .933** | .883** | .898** | ||||||
Sig. (2-tailed) | .000 | .000 | .000 | .000 | |||||||
N | 53 | 53 | 53 | 53 | |||||||
**. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). | |||||||||||
همچنین به منظور بررسی اهمیت هر کدام از مؤلفه های کالبدی در مقایسه با یکدیگر، از آزمون رگرسیون استفاده شده است. ابتدا رگرسیون بین سه متغیر مستقل مساحت، محیط و زاویه جهت گیری آتریوم با متغیر وابسته مصرف انرژی بررسی می شود. در این آزمون ضریب معناداری نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری تأیید می باشد. تنها در بخش زاویه جهت گیری، ضریب معناداری بالاتر از 05/0 گزارش شده است که به خاطر تعداد محدود زاوایاع مورد بررسی می باشد. براساس نتایج آزمون، می توان دریافت در بین سه متغیر، مساحت آتریوم بیشترین تأثیر را با ضریب استاندارد شده 22/1 بر مصرف انرژی دارد. زاویه جهت گیری اما تأثیر بسیار کمی بر انرژی مصرفی دارد. به طوری که ضریب استاندارد شده آن حدود 007/0 تبیین شده است.
جدول 5 . رگرسیون متغیرهای مستقل با انرژی مصرفی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با انرژی مصرفی | (Constant) | 75298.308 | 1273.877 |
| 59.110 | .000 | |||||||||||
مساحت آتریوم | 216.744 | 15.820 | 1.222 | 13.700 | .000 | ||||||||||||
محیط آتریوم | -191.459 | 66.357 | -.257 | -2.885 | .006 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | 1.015 | 3.973 | .007 | .255 | .800 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: گرمایش | |||||||||||||||||
رگرسیون بین سه متغیر مستقل مساحت، محیط و زاویه جهت گیری آتریوم با متغیر وابسته نیاز گرمایشی بررسی می شود. در این آزمون ضریب معناداری نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری تأیید می باشد. در بخش محیط آتریوم، ضریب معناداری کمی بالاتر از 05/0 گزارش شده است. براساس نتایج آزمون، می توان دریافت در بین سه متغیر، مساحت آتریوم بیشترین تأثیر و سهم 81 درصدی بر نیاز گرمایشی دارد. زاویه جهت گیری برعکس تأثیر بسیار کم بر انرژی مصرفی، تأثیر حدود 15 درصدی بر نیاز گرمایشی دارد. همچنین محیط آتریوم بر نیاز گرمایشی حدود 17 درصد تأثیر دارد.
جدول 6. رگرسیون متغیرهای مستقل با نیاز گرمایشی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با نیاز گرمایشی | (Constant) | 12050.379 | 279.445 |
| 43.123 | .000 | |||||||||||
مساحت آتریوم | 28.457 | 3.470 | .810 | 8.200 | .000 | ||||||||||||
محیط آتریوم | 25.526 | 14.556 | .173 | 1.754 | .086 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | 4.176 | .872 | .149 | 4.791 | .000 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: گرمایش | |||||||||||||||||
همچنین رگرسیون بین مساحت، محیط و زاویه جهت گیری آتریوم با نیاز سرمایشی بررسی می شود. در این آزمون ضریب معناداری به جز زاویه جهت گیری، نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری تأیید می باشد. در بخش زاویه جهت گیری، ضریب معناداری ، بالاتر از 05/0 گزارش شده است. براساس نتایج آزمون، می توان دریافت در بین سه متغیر، مساحت آتریوم بیشترین تأثیر و سهم 133 درصدی بر نیاز سرمایشی دارد. محیط آتریوم نسبت به نیاز گرمایشی تأثیر بیشتری بر نیاز سرمایشی دارد. به طوری که تأثیر محیط آتریوم بر نیاز سرمایشی حدود 39 درصد و تقریبا بیش از دو برابر نیاز گرمایشی می باشد. همچنین تأثیر زاویه جهت گیری حدود 3 درصد بر نیاز سرمایشی تأثیر دارد. اگرچه معناداری آن تأیید نشده است. نتایج رگرسیون سه متغیر کالبدی با مصرف انرژی، نیاز گرمایشی و نیاز سرمایشی نشان می دهند مساحت آتریوم، بیشترین تأثیر را بر مصرف انرژی دارد.
جدول 7. رگرسیون متغیرهای مستقل با نیاز سرمایشی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با نیاز سرمایشی | (Constant) | 56879.494 | 1105.724 |
| 51.441 | .000 | |||||||||||
مساحت آتریوم | 198.710 | 13.732 | 1.337 | 14.471 | .000 | ||||||||||||
محیط آتریوم | -241.666 | 57.598 | -.387 | -4.196 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | -3.100 | 3.449 | -.026 | -.899 | .373 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: سرمایش | |||||||||||||||||
در ادامه رگرسیون بین مساحت، محیط و زاویه جهت گیری آتریوم با تعداد تعویض هوا در ساعت به عنوان متغیر وابسته بررسی می شود. در این آزمون ضریب معناداری به جز زاویه جهت گیری، نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری تأیید می باشد. در بخش زاویه جهت گیری، ضریب معناداری ، بالاتر از 05/0 گزارش شده است که همانطور که گفته شد به دلیل تعداد حالات کم زوایاع جهت گیری است. براساس نتایج آزمون، می توان دریافت در بین سه متغیر، مساحت آتریوم بیشترین تأثیر و سهم 128 درصدی و محیط آتریوم سهم 31- درصدی دارد. بر این اساس می توان فهمید مساحت آتریوم مهمترین مؤلفه کالبدی مؤثر بر عملکرد انرژی و تهویه در بین متغیرهای مطرح شده می باشد.
جدول 8. رگرسیون متغیرهای مستقل با تعداد تعویض هوا.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با تعداد تعویض هوا | (Constant) | 2.220 | .011 |
| 209.500 | .000 | |||||||||||
مساحت آتریوم | .002 | .000 | 1.283 | 16.003 | .000 | ||||||||||||
محیط آتریوم | -.002 | .001 | -.317 | -3.960 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | 4.959E-5 | .000 | .038 | 1.501 | .140 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: تعداد تعویض هوا | |||||||||||||||||
در ادامه، آزمون رگرسیون با یک چینش متغیرهای مستقل دیگر، یعنی طول، عرض و زاویه جهت گیری انجام می شود. در این پژوهش، عرض همه ی مدل های آتریوم در حالت 0 درجه، در راستای شمالی-جنوبی قرار می گیرد. بر این اساس این آزمون می تواند بهترین حالت کشیدگی آتریوم تعریف کرد. در ابتدا، این آزمون با متغیر وابسته مصرف انرژی انجام شده است. در این آزمون ضریب معناداری به جز زاویه جهت گیری، نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری تأیید می باشد.
جدول 9. رگرسیون متغیرهای مستقل با مصرف انرژی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با مصرف انرژی | (Constant) | 61583.270 | 1437.109 |
| 42.852 | .000 | |||||||||||
طول آتریوم | 1937.157 | 143.862 | .704 | 13.465 | .000 | ||||||||||||
عرض آتریوم | 959.355 | 109.314 | .459 | 8.776 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | -2.069 | 7.164 | -.015 | -.289 | .774 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: مصرف انرژی | |||||||||||||||||
معناداری زاویه جهت گیری 77/0 گزارش شده است که بسیار بالا می باشد. از این جهت نتایج این بخش قابل استناد نیست. براساس یافته های آزمون رگرسیون، طول آتریوم، با ضریب استاندارد شده 7/0 و عرض آتریوم 46/0 بر مصرف انرژی تأثیر دارد. در این آزمون نیز علی رغم عدم معناداری، زاویه جهت گیری، تأثیر کمی بر مصرف انرژی دارد. با استناد به یافته های آزمون رگرسیون و یافته های آمار توصیفی می تواند گفت که افزایش کشیدگی طول آتریوم در ضلع جنوبی- شمالی می تواند بیش از 70 درصد بر مصرف انرژی تأثیر مثبت بگذارد.
همچنین، آزمون رگرسیون با متغیر وابسته نیاز گرمایشی انجام شده است. در این آزمون ضریب معناداری ، نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری مورد تأیید می باشد. براساس یافته های آزمون رگرسیون، طول آتریوم، با ضریب استاندارد شده 66/0، عرض آتریوم، با ضریب استاندارد شده 53/0 و زاویه جهت گیری با ضریب استاندارد شده 13/0 بر نیاز گرمایشی تأثیر دارد. در این آزمون نیز علی رغم عدم معناداری، زاویه جهت گیری، تأثیر کمی بر مصرف انرژی دارد. با استناد به یافته های آزمون رگرسیون و یافته های آمار توصیفی می تواند گفت که افزایش کشیدگی طول آتریوم در ضلع جنوبی- شمالی می تواند بیش از 70 درصد بر مصرف انرژی تأثیر مثبت بگذارد.
جدول 10. رگرسیون متغیرهای وابسته با نیاز گرمایشی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با نیاز گرمایشی | (Constant) | 10248.837 | 228.821 |
| 44.790 | .000 | |||||||||||
طول آتریوم | 361.772 | 22.906 | .664 | 15.794 | .000 | ||||||||||||
عرض آتریوم | 223.338 | 17.405 | .539 | 12.832 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | 3.776 | 1.141 | .135 | 3.310 | .002 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: نیاز گرمایشی | |||||||||||||||||
آزمون رگرسیون بعدی با متغیر وابسته نیاز سرمایشی انجام شده است. ضریب معناداری این آزمون، نزدیک به صفر گزارش شده و معناداری آزمون مورد تأیید می باشد. براساس یافته های آزمون رگرسیون، طول آتریوم، با ضریب استاندارد شده 72/0، عرض آتریوم، با ضریب استاندارد شده 42/0 و زاویه جهت گیری با ضریب استاندارد شده 05/0- بر نیاز سرمایشی تأثیر دارد. با استناد به یافته های آزمون رگرسیون و یافته های آمار توصیفی می تواند گفت که افزایش کشیدگی طول و عرض آتریوم می تواند بیش از 50 درصد بر نیاز سرمایشی تأثیر بگذارد. این تأثیر در کشیدگی شمالی جنوبی مثبت می باشد. به طور می توان گفت با تغییر ابعاد آتریوم، در مصرف انرژی نقش طول و عرض آتریوم حائز اهمیت می باشد؛ به طوری که طول آتریوم دارای اهمیت بیشتری می باشد.
جدول 11. رگرسیون متغیرهای وابسته با نیاز سرمایشی.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با نیاز سرمایشی | (Constant) | 44303.652 | 1279.658 |
| 34.621 | .000 | |||||||||||
طول آتریوم | 1657.686 | 128.100 | .719 | 12.941 | .000 | ||||||||||||
عرض آتریوم | 738.232 | 97.337 | .421 | 7.584 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | -5.916 | 6.379 | -.050 | -.927 | .358 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: نیاز سرمایشی | |||||||||||||||||
همچنین آزمون رگرسیون روی متغیر تعداد تعویض هوا انجام شده است. ضریب معناداری آزمون رگرسیون در همه موارد به جز زاویه جهت گیری نزدیک به صفر گزارش شده است و تأیید می شود. در این بخش هم، طول آتریوم حدود 72 درصد تأثیرگذار است و عرض آتریوم نیز با 44 درصد تأثیر، اهمیت زیادی دارد. به طور کلی براساس آمار توصیفی، که گزارش می دهد 12 برابر شدن ابعاد آتریوم، عملکرد تهویه را 15 درصد کاهش داده است می توان فهمید تغییر 12 برابری در طول آتریوم 9 درصد در تعداد تعویض هوا تأثیرگذار است. همچنین با افزایش 12 برابری عرض آتریوم، حدود 6 درصد افزایش در عملکرد تهویه تأمین می کند.
جدول 12. رگرسیون متغیرهای وابسته با تعداد تعویض هوا.
Model | ضرایب استانداردنشده | ضرایب استاندارد شده | t | Sig. | |||||||||||||
B | Std. Error | Beta | |||||||||||||||
رگرسیون با تعداد تعویض هوا | (Constant) | 2.086 | .013 |
| 159.554 | .000 | |||||||||||
طول آتریوم | .018 | .001 | .723 | 14.064 | .000 | ||||||||||||
عرض آتریوم | .009 | .001 | .440 | 8.559 | .000 | ||||||||||||
زاویه جهت گیری | 1.983E-5 | .000 | .015 | .304 | .762 | ||||||||||||
a. Dependent Variable: تعداد تعویض هوا | |||||||||||||||||
یافته ها به طور کلی نشان می دهد که در اقلیم شهر رشت، با تعداد تعویض هوا حدود 2 تا 5/2 در هر ساعت، ابعاد آتریوم با عملکرد حرارتی رابطه معنادار و مستقیم می باشد. بر طبق یافته ها، تأثیرگذارترین مؤلفه معماری بر روی عملکرد انرژی، مساحت آتریوم می باشد. از مؤلفه های تشکیل دهنده مساحت آتریوم، طول آتریوم دارای بیشترین درجه اهمیت می باشد.
نتیجهگیری
این پژوهش به تأثیر عوامل کالبدی آتریوم مرکزی بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان های بلند در اقلیم شهر رشت می پردازد. براساس یافته ها می توان نتیجه گیری کرد که به طور کلی تغییر در عوامل کالبدی آتریوم مرکزی به طور مستقیم بر عملکرد حرارتی و تهویه ساختمان های بلند در اقلیم شهر رشت تأثیر بگذارد. همچنین استنتاج می شود که متغیرهای طول، عرض، محیط و مساحت آتریوم های مرکزی در اقلیم شهر رشت در ساختمان ده طبقه 20 متر در 20 متر با نسبت پنجره به دیوار 50 درصد، رابطه معنادار و مستقیم با نیاز انرژی و حجم تهویه و رابطه معکوس با نیاز روشنایی ساختمان دارد. این موضوع نشان می دهد که اگرچه افزایش ابعاد آتریوم های مرکزی باعث کاهش نیاز روشنایی و افزایش توان تهویه ساختمان می شود، اما تا حد قابل توجهی باعث افزایش نیاز انرژی می شود. یافته ها نشان می دهد سهم عملکرد تهویه و روشنایی در این فزآیند شبیه سازی، کمتر بوده و عملکرد حرارتی تا حدی زیادی تحت تأثیر منفی قرار گرفته است. بر این اساس، استفاده از آتریوم های مرکزی در شهر رشت در ساختمان های بلند، فقط در شرایط توصیه می شود که نیاز مبرم به افزایش روشنایی در قلب ساختمان احساس می شود. همچنین براساس یافته ها، می توان نتیجه گرفت که در یک مساحت مساوی استفاده از آتریوم مرکزی مربع شکل به طور کلی نتایج بهتری را رقم میزند. همچنین آتریوم های مرکزی مستطیل شکل با کشیدگی در محور شمالی-جنوبی، پاسخ بهتری از نظر عملکرد انرژی نسبت به سایر جهت گیری ها در شهر رشت دارا می باشد.
تقدیر و تشکر
این مقاله مستخرج از رساله دکتری رشته معماری بوده که در دانشگاه آزاد اسلامی از آن دفاع شده است. در این بخش همه اساتید که در این مسیر نگارندگان را یاری نمونده اند، تقدیر و تشکر می شود.
منابع
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-الف). ارزیابی شدت روشنایی در فضاهای اداری و ارائه راهکار مداخله گرانه برای کاهش خیرگی در آنها (موردپژوهی: یک ساختمان اداری در تهران). معماری و شهرسازی پایدار. 10(2). 153-164.
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-ب). بررسی رفتار حرارتی نماها باهدف تعیین گزینه مطلوب از نظر مصرف انرژی (مورد مطالعه: ساختمان اداری در اقلیم تهران). نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو. 9(2). 121-129.
خطیبی، اشکان؛ شهبازی، مجید و ترابی، زهره. (1401-ج). بررسی گرایش سرمایه‌گذاران به هوشمندسازی ساختمان بر اساس مدل (TAM) (مطالعة موردی: مناطق ساحلی استان مازندران). مطالعات جغرافیایی نواحی ساحلی. دوره 3. 3(10). 19-36.
پیریایی، مهرانگیز؛ مفیدی شمیرانی، سید مجید؛ و صابرنژاد، ژاله. (1401). تحلیل پارامترهای طراحی آتریوم (با تاکید بر تشابهات عملکردی با حیاط مرکزی فلات مرکزی ایران)، مطالعه موردی خانه های سنتی یزد. مطالعات هنر اسلامی، 19(45). 80-95.
صادق ابرکوهی؛ مریم, طلایی، آویده؛ و کابلی، محمد های. (1401). طراحی مسکن اجتماعی با رویکرد بهینه سازی مصرف انرژی در شهر تهران. مطالعات برنامه ریزی سکونتگاه های انسانی, 17(4). 1153-1173.
مرادخانی، ایوب؛ نیک قدم، نیلوفر؛ و طاهباز، منصوره. (1398). مصرف انرژی و انتشار کربن معادل در چرخه حیات جداره‌های خارجی متداول مسکن شهری، رهیافتی در توسعه پایدار انرژی (مطالعه موردی: مناطق شهر سنندج). مطالعات برنامه ریزی سکونتگاه های انسانی, 14(4), 1035-1056.
موسوی, سید سعید, رضائی, پرویز, و رمضانی, بهمن. (1402). ارزیابی آسایش حرارتی در فضاهای مسکونی شهر رشت. مطالعات برنامه ریزی سکونتگاه های انسانی, 18(4), -.
Abergel, T., Brown, A., Cazzola, P., Dockweiler, S., Dulac, J., Pales, A. F., ... & West, K. (2017). Energy technology perspectives 2017: Catalysing energy technology transformations.
Ahmad, M. H., & Rasdi, M. T. H. M. (2000). Design principles of atrium buildings for the tropics. Penerbit UTM.
Asfour, O. S. (2018). Solar and shading potential of different configurations of building integrated photovoltaics used as shading devices considering hot climatic conditions. Sustainability, 10(12), 4373.
Asfour, O. S. (2020). A comparison between the daylighting and energy performance of courtyard and atrium buildings considering the hot climate of Saudi Arabia. Journal of Building Engineering, 30, 101299.
ASHRAE, A. (2014). Standard 140-2014: Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs. ASHRAE, Atlanta.
Bednar, M. J. (1986). The new atrium. New York: McGraw-Hill.
Bryn, I. (1993). Atrium buildings environmental design and energy use.
Coakley, D., Raftery, P., & Keane, M.M. (2014). A review of methods to match building energy simulation models to measured data. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 37, 123-141.
Dai, B., Tong, Y., Hu, Q., & Chen, Z. (2022). Characteristics of thermal stratification and its effects on HVAC energy consumption for an atrium building in south China. Energy, 249, 123425.
DesignBuilder Software (2019) Ltd, DesignBuilder V5.5. https://designbuilder.co.uk/hel pv5.5/. Accessed 07 Dec 2019.
Dong, L., He, Y., Qi, Q., & Wang, W. (2022). Optimization of daylight in atrium in underground commercial spaces: A case study in Chongqing, China. Energy and Buildings, 256, 111739.
Encinas, F. (2004). The Technology Transfer of Double Skin Facades from Europe to Chile, an evaluation by means of CFD simulations. Nottingham, UK: University of Nottingham.
Ferrucci, M., Romagnoni, P., Peron, F., & Strada, M. (2022). Computational Fluid Dynamic Study with Comfort Analysis in Large Atrium of the Angelo Hospital in Venice. Energies, 15(9), 3454.
Gassar, A. A. A., & Cha, S. H. (2020). Energy prediction techniques for large-scale buildings towards a sustainable built environment: A review. Energy and Buildings, 224, 110238.
Göçer, Ö., Tavil, A., & Özkan, E. (2006, May). Thermal performance simulation of an atrium building. In Proceedings of eSim building performance simulation conference. Faculty of architecture, landscape, and design. University of Toronto, Canada (pp. 33-40).
Guan, Z., Xu, X., Xue, Y., & Wang, C. (2022). Multi-Objective Optimization Design of Geometric Parameters of Atrium in nZEB Based on Energy Consumption, Carbon Emission and Cost. Sustainability, 15(1), 147.
Holford, J. M., & Hunt, G. R. (2003). Fundamental atrium design for natural ventilation. Building and environment, 38(3), 409-426.
Hung, W. Y., & Chow, W. K. (2001). A review on architectural aspects of atrium buildings. Architectural Science Review, 44(3), 285-295.
Hussain, S., Oosthuizen, P. H., & Kalendar, A. (2012). Evaluation of various turbulence models for the prediction of the airflow and temperature distributions in atria. Energy and Buildings, 48, 18-28.
Laouadi, A., Atif, M. R., & Galasiu, A. (2002). Towards developing skylight design tools for thermal and energy performance of atriums in cold climates. Building and environment, 37(12), 1289-1316.
Li, H., Geng, G., & Xue, Y. (2020, June). Atrium energy efficiency design based on dimensionless index parameters for office building in severe cold region of China. In Building Simulation (Vol. 13, pp. 515-525). Tsinghua University Press.
Magnier, L., & Haghighat, F. (2010). Multiobjective optimization of building design using TRNSYS simulations, genetic algorithm, and Artificial Neural Network. Building and Environment, 45(3), 739-746.
Olsen, E. L., & Chen, Q. Y. (2003). Energy consumption and comfort analysis for different low-energy cooling systems in a mild climate. Energy and buildings, 35(6), 560-571.
Pfafferott, J., Herkel, S., & Wambsganß, M. (2004). Design, monitoring and evaluation of a low energy office building with passive cooling by night ventilation. Energy and buildings, 36(5), 455-465.
Quek, C. K. (1989). Design of atrium. building in the warm humid tropics. Unpublished M. Phil. Dissertation. Paris, France: Darwin College Cambridge.
Ratajczak, K., Bandurski, K., & Płóciennik, A. (2022). Incorporating an atrium as a HAVC element for energy consumption reduction and thermal comfort improvement in a Polish climate. Energy and Buildings, 277, 112592.
Saxon R.(2017) Atrium building: development and design. London: The Architectural Press Ltd.; 1983.
U.S. Energy Information Administration. Annual energy outlook 2017. 1. 2017.
Zhengyu, F., & Yihua, Z. (2020, July). Numerical Investigation of key design parameters impact on energy consumption of commercial complex distributed atrium in cold area of China. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 531, No. 1, p. 012024). IOP Publishing.
