The Effect of Physical Proportions on the Thermal Performance of Porches in the Historical Fabric of Shiraz Based on the Improvement of Thermal Comfort Index

Document Type : Original Article

Authors

1 Ph.D. Candidate, Department of Architecture, Faculty of Engineering, Bushehr Islamic Azad University, Bushehr, Iran

2 Visiting Professor, Department of Architecture, Faculty of Engineering, Bushehr , Islamic Azad University, Bushehr, Iran/Professor, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Engineering, Tarbiat Dabir University, Tehran, Iran

3 Assistant Professor, Department of Architecture, Faculty of Engineering, Bushehr Islamic Azad University, Bushehr, Iran

Abstract

Climate change is one of the most significant environmental reactions that has affected the environment and  along with increasing population, industrial expansion, and urbanization, has led to an increase in urban metabolism and changes in weather patterns. Therefore, thermal comfort, which is a satisfying thermal condition from the surrounding man-made environment, is affected by the surrounding climatic conditions. Historically, the temperature and providing thermal comfort has been one of the most important priority needs of users. In this regard, environmental compatibility, rereading and reproducing concepts in accordance with the environment have been essential. The main objectives of this research in reducing the ambient temperature are to retrieve vernacular strategies and identify the techniques that encompass the natural, cultural, traditional, and social conditions prevailing in an area. The proportions of climatic elements in the façade -the exchange of internal and external boundaries has been one of the main elements in temperature response and balance- including all physical points and vector constituents that form a space with an arch that is closed on three sides, and opened to the courtyard from the front, have shown significant effects on lowering the temperature of their surroundings. In this regard, four porches with four geographical directions (north, south, east and west) in the three houses (with historical antiquity and influential climatic elements like: Sadr Jahromi , Forough–al-Molk and Mohandesi) of Shiraz's historical fabric were selected. In this research, quantitative approaches such as field study and collection of climate data and physical components were used along with computational simulation. The field data and experimental results obtained by devices (portable instruments in the selected buildings) such as thermo-hygrometer to record maximum and minimum ambient temperature and humidity and thermo-pyrometer to measure surface temperature on the targeted points, such as yards and porches were analyzed and validated by Envi-met (climate analysis simulator) software. Lastly, PET thermal comfort index, physiological equivalent temperature and index for determining the comfort temperature in open and semi-open spaces, were calculated using Bio-met software (the impact of all climatic factors can be evaluated by the results of this index). The research results showed that according to the difference between the average PET index of porches and yards, the porch modifier had a greater effect on this index than the yard. Therefore, variables such as the width of the porch, the area of the spatial opening in the facade, and the height of the courtyard have significant impacts according to the geographical direction. By increasing the width of the openings and the height from the surface of the yard, followed by preventing temperature reflections, including long wave infrared radiation emitted based on heat received from surrounding materials and reducing the reception of these rays and their re-emission, the temperature of the PET index decreased, and the PET temperature was in a more appropriate range in terms of thermal perception and degree of physiological pressure. Also, better temperature condition and reduced thermal stress condition were experienced in the porches.

Keywords

Main Subjects

References

-         احمدی، زهرا (1391). بازخوانی نقش گمشده حیاط مرکزی در دستیابی به معماری پایدار. نشریه شهر و معماری بومی،2، 25-40.
-         احمدپور کلهرودی، نرگس، پورجعفر، محمدرضا، مهدوی‌نژاد، محمد‌جواد، و یوسفیان، سمیرا (1396). نقش و تاثیر عناصر طراحی در کیفیت آسایش حرارتی فضاهای باز شهری بررسی موردی: طراحی پیاده‌راه طمقاچی‌ها در کاشان. نشریه نامه معماری و شهرسازی، 9(18)، 59-79.
-         اکرمی، غلامرضا، و دامیار، سجاد (1396). رویکردی نو به معماری بومی در رابطه ساختار آن با معماری پایدار. نشریه هنرهای زیبا؛ معماری و شهرسازی، 22(1)، 29-40.
-         امین‌آرا، زینب، سجادزاده، حسن، و پاکروان، اکبر(1393). عوامل موثر آسایش حرارتی در فضای نیمه‌باز مسکونی. اولین همایش ملی افق‌های نوین در توانمند‌سازی و توسعه پایدار معماری، عمران، گردشگری، انرژی و محیط زیست شهری و ‌‌روستایی، همدان.
-         امیدوار، کمال، و امیدی، زهرا (1392). تحلیل پدیده گرد و غبار در جنوب و مرکز استان فارس. نشریه کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، 1(1)، 85-113.
-         برزگر، زهرا، و حیدری، شاهین (1392). بررسی تاثیر تابش دریافتی خورشید در بدنه‌های ساختمان بر مصرف انرژی بخش خانگی نمونه موردی جهت‌گیری جنوب غربی و جنوب شرقی در شیراز. نشریه هنرهای زیبا؛ معماری و شهرسازی، 18(1)، 45-56.
-         برزگر، زهرا، و حیدری، شاهین (1396). بررسی نقش عمق و سایه ورودی خانه‌های سنتی در تامین آسایش حرارتی بیرونی. نشریه معماری اقلیم گرم و خشک، 5(5)، 21-32.
-         بنازاده، بهاره، حیدری، شاهین، و هادیان‌فرد، حبیب (1399)، ارتباط مقیاس‌های حرارتی با مولفه‌های فیزیکی- محیطی؛ سنجش موردی: ساختمان مدیریت دانشگاه شیراز. نشریه اقلیم گرم و خشک، 7(10)، 253-281.
-         بنیانی، فاطمه، معمارضیا، کاظم، حبیبی، امین، و فتاحی، کاوه  (1397). پیوستگی فضایی در گذار از فضای باز به بسته. نشریه اندیشه معماری، 2(4)، 63-76.
-         حقیقت‌نائینی، غلامرضا، فیاض، ریما، و بیغرض، بهروز (1397). دستیابی به آسایش حرارتی در فضاهای همگانی با بهره‌گیری از روش شبیه‌سازی گام به گام، بررسی موردی: یک واحد همسایگی در شهرک امام خمینی لار. نشریه نامه معماری و شهرسازی، 11(21)، 77-100.
-         حیدری، شاهین (1395). درآمدی بر روش تحقیق در معماری. تهران: نشرکتاب فکر نو.
-         داوطلب، جمشید، پوردیهیمی، شهرام، حافظی، محمدرضا، و ادیب، مرتضی (1398). اثر پوشش گیاهی بر تعدیل احساس گرمایی فضای باز منطقه سیستان. نشریه مطالعات معماری ایران، 8(15)، 155-171.
-         دفتر مقررات ملی ساختمان ایران (1392). مقررات ملی ساختمان ایران، مبحث چهارم «الزامات عمومی ساختمان». تهران: نشر توسعه ایران.
-         رضائی‌نیا، عباسعلی (1396). صورت ایوان در معماری ایرانی، از آغاز تا سده نخستین اسلامی. نشریه مطالعات معماری ایران، 6(11)، 125-144.
-         زمردیان، زهرا‌سادات (1395). آسایش حرارتی در فضاهای آموزشی در شهر تهران. رساله برای دریافت درجه دکتری معماری، دانشکده معماری و شهرسازی،‌دانشگاه شهید بهشتی.
-         ستوده، حسام الدین، وکریمی، غلامعلی (1394). بررسی ارتباط بین فرهنگ و معماری بومی و تاثیر آن در ارتقا کیفیت طراحی. اولین کنفرانس سالانه پژوهش‌های معماری، شهرسازی و مدیریت شهری، تهران.
-         ضابطیان طرقی، الهام، و خیرالدین، رضا (1397). مدل سلسله مراتبی ارزیابی سازگاری روانی در جهت نیل به آسایش حرارتی و حس مکان در فضاهای شهری. نشریه مطالعات شهری، 28(7)، 79-90.
-         ضابطیان طرقی، الهام، و خیرالدین، رضا (1398). سنجش ارتباط بین سازگاری روانی با حس مکان جهت نیل به آسایش حرارتی در فضاهای شهری (مطالعه موردی: میدان امام خمینی و امام حسین شهر تهران). نشریه هویت شهر، 13(39)، 47- 62.
-         ضرغامی، اسماعیل، خاکی، علی، و سادات، سید‌اشرف (1395). بررسی تطبیقی معماری پایدار و مطابقت آن با معماری بومی خانه‌های سنتی در شهر ایرانی- اسلامی. نشریه معماری و شهرسازی پایدار، 3(1)، 15-30.
-         لاله، هایده، و رضائی‌نیا، عباس (1393). بررسی و تحلیل انتقادی فرضیه‌های خاستگاه ایوان. نشریه مطالعات باستان‌شناسی، 6 (2)،59 -71.
-         مرکز آمار ایران (1399). سالنامه آماری کشور1397. تهران: دفتر ریاست، روابط عمومی و همکاری‌های بین‌الملل.
-         مرئی، الهه، فیاض، ریما، معماریان، سینا، و محمد‌کاری، بهروز (1400). تاثیر ویژگی مصالح مختلف مورد استفاده در سطوح شهری بر ایجاد جزیره حرارتی در اقلیم گرم و خشک. نشریه نامه معماری و شهرسازی، 14(32)، 31-48.
-         مجیدی، فاطمه‌السادات، حیدری، شاهین، قلعه‌نویی، محمود، و قاسمی‌سیچانی، مریم (1398). ارزیابی و مقایسه آسایش حرارتی در محلات مسکونی شهر اصفهان(مطالعه موردی: محلات علی آقا و دشتستان). نشریه مطالعات معماری ایران،  8(15)، 47-64.
ـ          مقدم‌ضیابری، سید‌علی، و مظفری، فاطمه  (1397). تاثیر بالکن بر تهویه طبیعی، آسایش حرارتی و کاهش سر و صدای بیرونی در ساختمان‌های مسکونی. نشریه معماری شناسی، 1(6)، 1-8.
-         معروفی، حسام، و خلاق‌دوست، متین (1397). شناشیل؛ جلوه ای مدرن از عنصر سنتی؛ بهره گیری از تکنولوژی‌های بومی در معماری مدرن. نشریه معماری سبز، 4(11)، 49-57.
-         منتظری، مرجان، جهانشاه‌لو، لعلا، وماجدی، حمید (1397). تاثیر مولفه‌های فرم کالبدی شهری بر آسایش حرارتی فضاهای باز شهری‌. نشریه مطالعات محیطی هفت حصار، 6(23)، 49-66.
-         مهرابیان، ساهره، مجدی، شیما، و فرازجو، فروغ (1395). مقایسه تطبیقی تناسبات فضای پر و خالی در معماری خانه‌های بومی مناطق جلگه‌ای و کوهستانی در شرق گیلان. کنفرانس بین‌المللی معماری، شهرسازی، عمران، هنر، محیط زیست افق آینده و نگاه به گذشته، تهران.
-         مهدوی‌نیا، مجتبی، و وهابی، ویدا (1400). بررسی تاثیر سایه‌بان‌های متحرک الحاقی به فضاهای نیمه‌باز بر مصرف انرژی سالانه ساختمان‌های مسکونی تهران. نشریه نامه معماری و شهرسازی، 13(30)، 23-41.
-         مهدوی‌نژاد، محمد‌جواد، منصورپور، مجید، و مسعودی‌نژاد، مصطفی (1395). جایگاه اقلیم در ترکیب‌بندی بناهای معاصر (مطالعه موردی: خانه‌های دوران قاجار در شهر دزفول). نشریه هویت شهر، 10(26)، 61 -74.
-         نیکقدم، نیلوفر (1392). الگوی فضاهای نیمه‌باز خانه های بومی دزفول، بوشهر، بندر لنگه در ارتباط با مولفه‌های اقلیم محلی. نشریه هنرهای زیبا؛ معماری و شهرسازی، 18‌‌(3)، 69-80.
-         ورد، مینا، فیضی، محسن، خاک‌زند، مهدی، و اوجاقلو، مرتضی (1397). ویژگی‌های حرارتی فضاهای باز و نیمه‌باز در شرایط اقلیم شهر تهران. نشریه پژوهش‌های معماری و محیط، 2(1)، 31-48.
ـ          یادگاری، پگاه و سجاد‌زاده، حسن (1400). نقش الگوی فضایی و پوشش گیاهی فضاهای باز محلی بر میزان آسایش حرارتی در اقلیم سرد. نشریه مطالعات شهری،‌10(40)، 15-26.
 
-         Berardi, U., & Yupeng, W. (2016). The Effect of a Denser City over the Urban Microclimate: The Case of Toronto. Sustainability, 8(8), 1-11.
-         Falk, C. (2020). Vernacular Architecture.Vernacular Architecture-Architecture Planning and Preservation - Oxford Bibliographies, 1-21, Last Modified: 26 Februray 2020 from https://www.oxfordbibliographies.com/view/document/obo9780190922467/obo-  9780190922467-0017.xml? Print
-         Goshayeshi, D., Mohd Fairuz S., Farzaneh K., & Ezzat, E. (2013). A Review of Researches‌‌ about Human Thermal Comfort in Semi-Outdoor Spaces. European Online Journal of Natural and Social Sciences, 2(4), 516-523.
-         Matallah, M. E., Mahar, W. A., Bughio, M., Alkama, D., Ahriz, A., & Bouzaher, S. (2021). Prediction of Climate Change Effect on Outdoor Thermal Comfort in Arid Region. Energies, 14, 4730, 1-26.
-         Matzarakis, A., & Amelung, B. (2008). Physiological Equivalent Temperature As Indicator for Impacts of Climate Change on Thermal Comfort of Humans, Climatic Change and Human Health, springer science, 161-172, from  https://www.researchgate.net/publication/226518690.
-         Nakano, J., & Tanabe, S. (2020). Thermal Adaptation and Comfort Zones in Urban Semi- Outdoor Environments.  Frontiers in Built Environment, 6 (34), 1-13.
-         Saljoughinejad, S, & Rashidi Sharifabad, S. (2015). Classification of climatic Strategies, Used in Iranian vernacular residences based on spatial constituent Elements. Building and Environment, 92, 475-493.
-         Soleymanpour, R., Parsaee, N., & Banaei, M. (2015). Climate Comfort Comparison of Vernacular and Contemporary Houses of Iran, Asian Conference on Environment Behaviour Studies, Tehran, Iran.
-         Worre Foged, I. (2019). Thermal Responsive Performances of a Spanish Balcony Based Vernacular Envelope, Buildings, 9(4), 1-12. 
-         Zhang, Y., & Liu, C. (2021). Digital Simulation for Buildings’ Outdoor Thermal Comfort in Urban Neighborhoods, Buildings, 11(541), 1-10.
Journal of Architecture and Urban Planning
Volume 15, Issue 36
September 2022
Pages 27-52

Files

Share

How to cite

Statistics