Spatial biosystemic analysis using climatic variables to optimize thermal energy consumption

1392 ، زمستانسوم، شماره اول سال المللي پژوهشي تحليلي منابع آب و توسعه فصلنامه بين

35

International Bulletin of Water Resources & Development (IBWRD), Vol. (I)– No. 03- Winter 2014 All rights reserved for IBWRD

Spatial Biosystemic Analysis Using Climatic Variables to Optimize

Thermal Energy Consumption

Alireza Shokoohi

Water Engineering Department, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

([email protected] )

Received: 21 February 2014 Accepted: 07 March 2014 Published: March 16, 2014

Abstract

The energy consumption for heating and cooling of the living environment, to provide a standard limit of comfort, should be at an optimum level. One of the best procedures for determining the comfort threshold is the use of two thermal indices called “the

heating degree day and the cooling degree day”. These two indices are used to determine the energy requirements for building heating in cool seasons and cooling in warm seasons. In this research, a method for spatial representation of these two indices is

presented and the procedure to find the critical points and their departure from comfort threshold is described. By implementing

the presented algorithm, one can define the relationship between the thermal indices and fossil and non-fossil fuel thermal values and on this basis predicts energy requirement in a region. The case study was Qazvin city for which spatial distribution of the

heating and cooling requirements was obtained and mapped in the GIS environment by developing an existing biosystem model and implementing a special method to input data.

Keywords: Optimum Thermal Energy Consumption, Spatial Biosystem Analysis, Thermal Index, Comfort Threshold

سازي مصرف انرژي حرارتي با استفاده از متغيرهاي اقليمي به منظور بهينه فضاييتحليل بيوسيستمي

عليرضا شكوهي )[email protected](المللي امام خميني (ره)، قزوين، گروه مهندسي آب، دانشكده فني و مهندسي، دانشگاه بين

25/12/1392تاريخ انتشار: ،16/12/1392، تاريخ پذيرش: 02/12/1392تاريخ دريافت:

چكيده

باشد. يكي از مباني تعيين آستانه آسايش، استفاده از دو و در عين حال بهينه در حدي استاندارد ، بايدتأمين آسايش براي مصرف انرژي براي گرمايش و سرمايش محيط زندگي

. گيرند مورد استفاده قرار ميكردن ساختمان در فصول سرد و گرم و سرد است كه براي تعيين مقدار انرژي پايه الزم براي گرم “درجه روز گرمايشي و سرمايشي” اندكس حرارتي

توان توزيع مكاني اين دو اندكس را محاسبه و از آن براي تعيين نقاط نشان داده شده است كه چگونه مي آيد، به شمار ميكه يك مطالعه موردي در شهر قزوين در اين تحقيق

هاي فسيلي و غير سوختهاي حرارتي و ميزان مصرف با استفاده از روش ارائه شده در اين تحقيق و برقراري ارتباط ميان اندكس. استفاده كردها از مرز آسايش بحراني و فاصله آن

نياز به ”توزيع فضايي ه وتوسعه داده شدموجود بيوسيستمي مدل در پژوهش پيش رو، بيني دست يافت. بيني ميزان سوخت مورد نياز در منطقه براي دوره پيش توان به پيش فسيلي مي

است. گرديدهتهيه و ارائه GISدر محيط هاي آن نقشهو تعيين، براي تأمين اطالعات ورودي مدل خاص يروشبا استفاده از “گرمايش و سرمايش

اندكس حرارتي، آستانه آسايش ،مصرف بهينه انرژي حرارتي، تحليل بيوسيستمي فضايي :هاي كليدي واژه

مقدمه. 1

ترين خصوصيات حيات بر روي كره يكي از برجسته

يط اقليمي بر روي محيط و زمين، تأثير مستقيم شرا

ها موجودات زنده اعم از گياهان و جانوران است. انسان

نيز نسبت به شرايط اقليمي محيط اطراف خود واكنش

پذيري انسان از هايي كه تأثير دهند. مطالعه روش نشان مي

دهد، شرايط آب و هوايي را مورد بررسي قرار مي

Available online at: www.waterdevelop.com

Vol. (I)– No. 03- Winter 2014 4th Article– P. 35- 45

IBWRD

International Bulletin of Water Resources & Development

ISSN 2345 - 5012


36


صابر حقيقت و ( شود انساني ناميده ميشناسي اقليم زيست

با . )2000، 1مليندا و ميدرابرت ،1384حبيبي خندان،

هاي اخير، تأثير آب و هوا بر افزايش تغيير اقليم در سال

زندگي انسان توجه زيادي را به خود معطوف داشته

كه درجه آسايش يكي از پارامترهاي است. با توجه به اين

اداري و هاي ها، محيط بسيار مهم در طراحي ساختمان

شناخت عوامل ،شناسي شهري است باالخص اقليم

اين پديده اهميت بسيار برفيزيولوژيكي و اقليمي مؤثر

در بنابراين ).2003و همكاران، 2(گولياس زيادي دارد

به بررسي تأثير عوامل اقليمي بر مقوله خاص اين مقاله

پرداخته مديريت انرژي تأمين آسايش گرمايي از ديدگاه

شده است.

درجه حرارت هوا ،شناسي يكي از عوامل مهم هوا و اقليم

كه علت عمده اغلب اين عامل عالوه بر آنست. ا

در يكي از عوامل اصلي هاي هواشناسي است، پديده

پذيري مناطق مختلف و نيز تعيين تعيين قابليت سكني

انرژي مورد نياز براي گرمايش و سرمايش به شمار

برعلت اهميت اين پارامتر، تأثير مستقيم آن رود. مي

تعيين ميزان سوخت مصرفي براي تأمين آسايش در

در مناطقي كه درجه حرارت بديهي است ساختمان است.

آسايش ،هوا در تابستان باال و يا در زمستان پايين است

و لذا مصارف شود ميها مورد تعرض محيطي واقع انسان

سايش در ساختمان تحت تأثير قرار سوخت براي حفظ آ

از يك حد متوسط قابل قبول احتماالً خواهد گرفت و

فراتر خواهد رفت.

ساز با يكي از پارامترهاي مهم در مبحث معماري هم

مقدار انرژي پايه الزم براي گرم كردن ساختمان در ،اقليم

و سرد كردن آن در فصول گرم سال تا حدود فصول سرد

طور همان .)1382(خليلي، آسايش گرمايي انسان است

مقدار انرژي الزم جهت گرم كردن كه گفته شد

1. Melinda and Meade Robert 2. Gulyas

،در فصول سرد و سرد كردن آن در فصول گرمساختمان

ست. بخش مهمي از ا در درجه اول تابع دماي هوا

الح محاسبات مهندسي از نظر ابعاد بازشوها، مص

هاي خنك كننده و ساختماني و يا ظرفيت سيستم

گيرد. كننده و يا تهويه مطبوع بر اساس آن انجام مي گرم

مجموعه انتشارات مبحث اقليم و ساختمان ،در اين زمينه

جامعه مهندسين گرمايش، سرمايش و تهويه مطبوع

و 5بيكر)، 1997( 4، گيوني)1985، 3(انونيموس آمريكا

قابل ذكر است. )1382و 1378)، خليلي (1994( همكاران

گردد كه با ملحوظ در همين زمينه به طراحان توصيه مي

جويي در صرفه برترين اثر را نمودن عاملي كه بيش

با آسايش دارد و با استفاده از همصرف انرژي همرا

تجربيات بومي محل، نسبت به انتخاب جهت استقرار

كلي گسترش پالن مناسب بنا تصميم بگيرند. به طور

غربي جهت كاهش -ساختمان در جهت محور شرقي

شود سطوح خارجي مشرف به شرق و غرب توصيه مي

در پژوهشي جامع روي )1383اميري ( .)1372(كسمايي،

ايش حرارتي شامل شاخص دماي چهار مدل سنجش آس

-مؤثر و تعيين ضريب حرارتي، نمودار زيست اقليم

اقليم ساختماني گيوني، شاخص –اولگي، نمودار زيست

يابي به ماهاني و شاخص اوانز رهنمودهايي را براي دست

طراحي اقليمي مناسب با آب و هواي شهر قم ارائه

دهد. مي

مقدار نياز به گرم كردن محيط در زمسـتان و سـرد كـردن

ــر ــتان ب ــاسآن در تابس ــف اس ــاوت ”تعري ــع تف ــاي جم ه

ــا از آســتان ميــانگين ــه دم هــاي ه معــين در دورههــاي روزان

بيــان 6روز -درجـه و بــر حسـب اسـت “مشخصـي از سـال

الذكر براي شود. به دو پارامتري كه مطابق تعريف فوق مي

ــاز گرمايشــي ــين ني ــ –تعي ،آينــد دســت مــيه سرمايشــي ب

3. Anonymous 4. Givoni 5. Bayker and Standeven 6. Degree- Day


37


ــي ــه روز گرمايش ــطالحاً درج ــه روز HDD(1( اص و درج

يك درجـه ،مطابق تعريفگويند. مي CDD(2سرمايشي (

روز گرمايشي بدين مفهـوم اسـت كـه در يـك روز سـرد

گـراد بـه درجـه حـرارت متوسـط بايد يك درجـه سـانتي

ه حـرارت مناسـب بـراي زنـدگي بـ روزانه افزود تا درجـه

مين ترتيب يك درجه روز سرمايشـي بـه ه دست آيد و به

معناي آن اسـت كـه در يـك روز گـرم بايـد يـك درجـه

حـرارت متوسـط روزانـه كاسـت تـا گراد از درجـه سانتي

ــ ــدگي ب ــراي زن ــب ب ــرارت مناس ــه ح ــد ه درج ــت آي دس

درجـه روز بر اين اساس براي محاسـبه .)1998، 3(آهرنس

گرمايشي و سرمايشي در يك روز بايد دو نكته را در نظـر

كه بايد مقدار درجه حرارت مبنا يا آستانه گرفت؛ اول اين

درجه ها از آن كه براي محاسبه را مشخص كرد و دوم اين

شود. حرارت متوسط روزانه استفاده مي

اصول محاسبه درجه روز گرمايشي بر اين فرض استوار

تر از است كه وقتي درجه حرارت متوسط روزانه كم

ساكنان يك منطقه براي گرم كردن ،آستانه شود

ساختمان از بخاري و يا هر وسيله گرمايشي ديگر استفاده

درجه 18مثال اگر دماي آستانه به عنوان نمايند. مي

گراد درجه سانتي 17گراد و حرارت متوسط هوا سانتي

يك درجه روز گرمايشي مورد نياز خواهد بود. در ،باشد

درجه 18روزهايي كه درجه حرارت متوسط هوا از

درجه روز گرمايشي صفر ،تر باشد گراد بيش سانتي

سط خواهد بود. از اين رو هر چه درجه حرارت متو

تر و نيز تر باشد درجه روز گرمايشي بيش روزانه كم

بيني خواهد شد. مقدار تري پيش مصرف سوخت بيش

يك ساختمان براي حفظ درجه حرارت گرماي مورد نياز

به طور خطي متناسب با درجه روز گرمايشي است

و همكاران، 5؛ كريستنسون1998، 4(لوتگنس و ادوارد

1. Heating Degree Day 2. Cooling Degree Day

3. Aherens 4. Lutgens and Edward 5. Christenson

مفهوم است كه با دو برابر اين رابطه خطي بدين ).2006

مصرف سوخت دو معموالًشدن درجه روز گرمايشي

برابر خواهد شد. بر اين اساس در صورتي كه تعداد درجه

هاي گرمايشي در طول سال محاسبه شده باشد روز

توان تخمين سوخت مورد نياز براي گرمايش منطقه را مي

زد.

توان را ميطور كه سوخت مورد نياز براي گرمايش همان

مقدار توان و انرژي مورد نياز براي كاهش ،تخمين زد

دماي محيط و رساندن آن به يك حد مناسب در فصل

توان با استفاده از شاخص درجه روز گرم سال را نيز مي

همانند حالت قبل، هر چه، مقدار سرمايشي تخمين زد.

دهنده زياد بودن نشان ،تر باشد درجه روز سرمايشي بيش

تر براي سرد كردن جه حرارت هوا و نياز به انرژي بيشدر

آن است.

ها مواد و روش. 2

هاي حقيقي غيرآماري و دادهدماهاي مرجع كه براي

19 ،اي براي حدود آسايش انسان پيشنهاد شده است لحظه

ولي در تبديل اين ارقام به ميانگين ؛درجه است 28تا

يابد و با آستانه تغيير ميگراد)، ( درجه سانتي Tروزانه

گردد. در روز تعديل مي توجه به نوسان دما در طي شبانه

و θ1= 3/18ها به ترتيب اياالت متحده امريكا اين آستانه

9/23 =θ2 1382(خليلي، دنباش گراد مي درجه سانتي(.

و ) 1( وابطاز ربه ترتيب HDDو CDDبراي محاسبه

شود: مي) استفاده 2(

)1( TN

12if)2T(CDD <∑ θθ−= ……

)2( 1TN

1

if)T1(HDD θ>∑ −θ= ……

از دماي متوسط دراز مدت HDDو CDDبراي محاسبه

و سپس مقدار حاصل براي يك شود بهره برده ميماهانه

شود. روز متوسط، در تعداد روزهاي همان ماه ضرب مي


38


از مجموع نيز مقدار كل دو ضريب در مقياس ساالنه

دست خواهد آمد. ه مقادير ماهانه ب

براي هر منطقه، الزم HDDو CDDهاي براي تهيه نقشه

هاي حرارتي و ارتفاع است كه ارتباط ميان اين انديس

ها براي كليه منظور مقدار آن برقرار گردد. بدين

ه هاي موجود در منطقه و مناطق مشرف بر آن ب ايستگاه

،دست آورده شده و سپس از طريق روش حداقل مربعات

هاي حرارتي و ابطه مورد نياز بين دو پارامتر انديسر

ارتفاع محاسبه و نتيجه حاصله به نقشه تبديل خواهد شد.

پذيرد صورت مي GISنحوه انجام اين مهم كه در محيط

در بخش مطالعه موردي تشريح خواهد گرديد.

هاي بندي اقليمي با استفاده از انديس به منظور پهنه

كه از يك مدل خاص براي اين حرارتي الزم است

منظور استفاده نمود. مدل مورد استفاده در اين تحقيق

باشد كه محقق مزبور ) مي1382مدل پيشنهادي خليلي (

براي ايران انجام 1:250000آن را پيشنهاد و در مقياس

بندي از نگرش ماهاني و داده است. وي در اين تقسيم

و ساختمان در مبحث اقليم )1997(گيوني، گيوني

شرايط ،اقليمي گيوني در مدل زيستاستفاده نموده است.

آب و هوايي قابل تبديل به وضع مطلوب روي نمودار

اقليمي آيد. در نمودار زيست سايكرومتريك به دست مي

قطعه مختلف تشخيص داد و براي هر 25توان گيوني مي

قطعه تدابير مهندسي الزم جهت دسترسي به راحتي

مدل در . )1367، رازجويان( را تعيين كردگرمايي

بندي مناطق مختلف از دو تقسيم )1382پيشنهادي خليلي (

،به شرح زيرو يك ديدگاه فرعي ديدگاه اصلي

:اند يابي اقليمي شده هويت

هاي اقليمي معرف ميزان نياز به انرژي گرماساز اليهالف)

(ماليم H1هفت طبقه از دركه HDD يا در فصول سرد

H7درجه روز در سال) تا 500تر از با نياز حرارتي كمدرجه روز در سال) 3800(فراسرد با نياز گرمايي باالتر از

)1(ها در جدول اسامي اين اليه. اند بندي شده تقسيم

آورده شده است.

.انتخاب شاخص زمستانه نياز گرمايي ساالنه .1جدول H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 نماد

ماليم معتدل نسبتاً سرد نيمه سرد سرد بسيار سرد فراسرد توصيف

500تر از كم 500 – 1000 1000 – 1500 1500 – 2000 2000 – 3000 3000-3800 3800تر از بيش درجه روز)(نياز گرمايي ساالنه

هاي معرف ميزان نياز به انرژي سرماساز براي ب) اليه

پنج در كه CDDايجاد برودت در فصول گرما يا

( ماليم با نياز سرمايي اندك و كمتر از C1گروه از

(با نياز C5درجه روز در سال) تا بسيار گرم 100

بندي تقسيمدرجه روز در سال) 1800سرمايي بيشتر از

آمده است. )2(ها در جدول . اسامي اين اليهاند شده

.انتخاب شاخص نياز سرمايي ساالنه .2جدول

C5 C4 C3 C2 C1 نماد

ماليم معتدل گرم نسبتاً گرم بسيار گرم توصيف

0 – 100 100 – 500 500– 1000 1000-1800 1800تر از بيش درجه روز)(نياز سرمايي ساالنه

شامل چهار گروه كه هاي معرف رطوبت هوا ج) اليه

باشند و با نماد خشك، نرمال، نيمه مرطوب و مرطوب مي

R بندي اند. در اين طبقه مشخص گرديدهR ميانگين

رطوبت نسبي فصل تابستان اختيار شده است. در جدول

هاي انتخاب رده اقليمي بر حسب متوسط شاخص )3(

رطوبت نسبي فصل تابستان منعكس شده است.


39


.انتخاب شاخص رطوبت تابستانه .3جدول

R1 R2 R3 R4 نماد

مرطوب نيمه مرطوب عادي خشك توصيف

درصد 70تر از بيش درصد 70تا 50 درصد 50تا 30 درصد 30تر از كم درجه روز)(نياز سرمايي ساالنه

با “اقليمي نيازهاي حرارتي محيط”بندي به طور خالصه طبقه

،H2C3R2شود. به عنوان مثال اقليم بيان مي HiCjRkفرمول كلي درجه روز 1000تا 500اقليمي با زمستان معتدل با نياز حرارتي

درجه روز و 1000تا 500و تابستان نسبتاً گرم با نياز سرمايي

درصد است. 50تا 30رطوبت تابستانه معمولي بين

مطالعه. منطقه مورد 3

شهرستان قزوين را هايي از مورد مطالعه بخشمنطقه

پوشش مي دهد.

اي هاي حرارتي از مجموعه استخراج اندكسبه منظور

استفاده )4(هاي هواشناسي به شرح جدول از ايستگاه

هاي مشخصات حرارتي ماهانه ايستگاه. شده است

استخراج و براي هر ماه يك عدد )4(مندرج در جدول

متوسط استخراج گرديد. در اين ارتباط كليه

ها و هاي آماري الزم نظير تصادفي بودن داده كنترل

سازي دوره هاي مفقود شده و يكسان بازسازي داده

ها ها صورت پذيرفت كه از ذكر آن آماري آن

شود. خودداري مي

.هاي حرارتي هاي هواشناسي مورد استفاده براي استخراج اندكس مشخصات ايستگاه .4ول جد

)°Cميانگين دما ( )°Cميانگين حداقل ( )°Cميانگين حداكثر ( )mارتفاع (

3/14 3/5 2/20 1160 آباد اهللا

3/13 4/4 3/22 1160 آباد كريم

1/13 5 7/20 1200 ولدآياد

7/13 8/6 7/20 1230 خزانه بوئين

8/12 8/5 8/9 1270 تاكستان

9/13 7/6 21 1300 قزوين

8/10 8/3 8/17 1490 بوئينك

8/10 3/3 1/18 1715 خرمدره

8/9 2/1 3/18 1720 نورآباد

10 7/3 5/16 2000 قوزلو

2/14 6/7 9/20 1400 دانسفهان

2/12 4/4 20 1250 آباد دولت

8/13 9/5 7/21 1485 آباد جهان

6/12 8/3 4/21 1210 آباد فيض

1/12 4/3 7/20 1720 عرب حاجي

نتايج و بحث. 4

در مرحله اول الزم بود كه رابطه ميان ارتفاع و

پارامترهاي حرارتي منطقه مورد بررسي قرار گيرد.

رابطه شود، ميمالحظه ) 1(طور كه در شكل همان

متوسط ماهانه و ارتفاع رگرسيوني ميان حرارت

. استدار ها معني ايستگاه


40


با ارتفاع در منطقه مورد مطالعه. نمايش تغييرات دماي فصول سرد و گرم .1شكل

رود كه دار دما با ارتفاع انتظار مي با توجه به تغييرات معني

هاي حرارتي و داري نيز بين اندكس چنين رابطه معني

ترتيب ه ب )3(و )2(هاي شكلارتفاع موجود باشد.

را با ارتفاع در منطقه مورد CDDو HDDتغييرات

هاي مزبور و همبستگي ميان اندكسدهند. مطالعه نشان مي

هاي ياد و شكل استدار معنيدرصد 5در سطح ارتفاع

دهند. خوبي نشان ميه شده نيز اين مهم را ب

هاي مورد نظر براي نمايش توزيع به منظور توليد نقشه

شد.استفاده Arcview GISهاي مزبور از فضايي اندكس

رقومي منطقه ين منظور در مرحله اول نقشه ارتفاعي بد

)DEM( شد منطقه تهيه 1: 25000هاي با استفاده از نقشه

، GISها در گر نقشه ) و سپس با استفاده از تحليل4(شكل

.گرديدتهيه CDDو HDDهاي نقشه

.CDD. نمايش رابطه ميان ارتفاع و 3شكل .HDD. نمايش رابطه ميان ارتفاع و 2شكل

.نقشه رقومي ارتفاعي منطقه مورد مطالعه (شهر قزوين) .4شكل

Dem11203 - 13031303 - 14021402 - 15021502 - 16021602 - 17011701 - 18011801 - 19011901 - 20002000 - 2100

City1.shpFreeway.shpRivmain.shpAzad _univ.shp

City-feature1.shpazadrahbolvarharim khadamat

3 0 3 6 9 12 15 Kilometers

N


41


بندي اقليمي ياد استفاده از مدل طبقه در همين ارتباط با

بندي شده منطقه بر حسب دو هاي كالسه نقشه ،شده

) 7( ) تا5(هاي كه در شكل شدنداندكس حرارتي توليد

قابل مشاهده هستند.

منطقه مورد مطالعه. CDD. نقشه 5شكل

منطقه مورد مطالعه. HDD. نقشه 6شكل

ÍCXÐl - ÎâÓm¼ ×Bj fBlD

(×j) à ÏáËe ÉCÌB ÆÇËÈB ÎáI ×CÃvÐBf

#

ßkÙw NCÌge ×fÓg Ì̀

#

jBlCI ØÐCefÓj

#

ÎáYBjCI ØÐCefÓj

#

fBlD ×CÃvÐBf

#

jfÔÏáÌ Ø¿Ç¸

#

ØPwÓ ØÐCefÓj

CDD0 - 66 - 3333 - 6161 - 8989 - 117117 - 145cool

3 0 3 6 9 12 15 Kilometers

N395000

395000

400000

400000

405000

405000

410000

410000

415000

415000

420000

420000

425000

425000

4010000 4010000

4015000 4015000

4020000 4020000

4025000 4025000



#

ßkÙw NCÌge ×fÓg`Ì

#

jBlCI ØÐCefÓj

#


#

fBlD ×CÃvÐBf

#

jfÔÏáÌ Ø¿Ç̧

#

ØPwÓ ØÐCefÓj

HDD2352 - 24802480 - 26082608 - 27362736 - 28642864 - 29912991 - 3119

3119 - 32473247 - 33753375 - 3503

9 0 9 18 Kilometers

N400000

400000

405000

405000

410000

410000

415000

415000

420000

420000

425000

425000

4010000 4010000

4015000 4015000

4020000 4020000

4025000 4025000


42


در منطقه مورد مطالعه. HDDو CDDبندي شده . نقشه كالسه7شكل

بندي پهنه ،CDDو HDDهاي از تقاطع نقشه در نهايت

)8(دست آمد كه در شكل ه اقليمي منطقه مورد مطالعه ب

. شود مي مشاهده

گردد، مالحظه مي )8(و )7(هاي طور كه در شكل همان

چه كه در ، عالوه بر آنCDDكالس ديگري در مبحث

شود. كالس مزبور كه با آمده است ديده مي )2(جدول

مربوط به نشان داده شده،هاي مزبور در نقشه COOLنام

كه در مدل مورد استفاده استمنفي CDDنواحي داراي

منفي هايCDDكه نسبت دادن وجود ندارد. به علت آن

) يا 0 - 100آخرين دسته مدل پيشنهادي يعني دسته ( به

معادل با CDDحداقل به معناي انتساب ماليم، دسته

باشد، به اين بخش از منطقه مي 50وسط دسته يعني

منفي در CDDهاي داراي ترجيح داده شد كه بخش

تعريف شوند. COOLنام ه دسته ديگري ب

DEMاستفاده از نقشه ،نكته مهم ديگر در اين مطالعه

باشد. در مراجع داخلي و اقليمي مي بندي زيست براي پهنه

، با استفاده از )1382اي خليلي (خارجي و از جمله كاره

هاي هواشناسي مورد روابط رگرسيوني در ايستگاه

با استفاده از در نهايتتوليد و HDDو CDDاستفاده،

يابي يابي و برون اي و انجام عمليات درون اطالعات نقطه

هاي مورد نظر شده است. اين مهم سه اقدام به توليد نقشه

سازد: ميمشكل عمده را مطرح

ها در گستره مكاني كه اگر تعداد ايستگاه اول اين �

هاي توليد منطقه تحت مطالعه كم باشد دقت نقشه

شده بسيار كم و احتماالً آميخته با خطا خواهد

بود.

در ارتفاعات ها تعداد ايستگاهمعموالً كه آندوم �

ها براي استفاده از ايستگاه بر اين اساس .استكم

ناچار خطايي را در ه ه رگرسيوني ببرقراري رابط

اما استفاده مجدد از ؛ سازد روند محاسبات وارد مي

ها براي توزيع فضايي همين تراكم كم ايستگاه

تر از خطاي اطالعات، خطاي مجددي را كه بيش

نمايد. اولي است در محاسبات وارد مي

اي براي مورد سوم، استفاده از اطالعات نقطه �

معموالً در صورت وجود تنوع يابي است كه برون

در منطقه و بزرگ بودن دامنه اطالعات مورد

دهد. دست نميه سازي مناسبي را ب استفاده، شبيه

ÍCXÐl - Î âÓm¼ ×Bj fBlD

(×j) àÏáËe É CÌB ÆÇËÈB ÎáI ×CÃvÐ Bf

#


#

jBlCI ØÐCef Ój

#

ÎáYBjCI ØÐ CefÓj

#

fBlD ×CÃvÐBf

#

jfÔÏáÌ Ø ¿Ç̧

#

ØPwÓ ØÐCefÓj

HDD-classified

2000 - 29992999 - 3503

3 0 3 6 9 12 15 18 Kilometers

N

1:150000



#


#

jBlCI ØÐ CefÓj

#

ÎáYBjCI ØÐ CefÓj

#

fBlD ×CÃvÐ Bf

#

jfÔÏáÌ Ø¿Ç̧

#

ØPwÓ ØÐCefÓj

CDD-classified0 - 100100 - 500cool

3 0 3 6 9 12 Kilometers

N

EW

S

1:150000


43


.بندي اقليمي منطقه مورد مطالعه از ديدگاه نيازهاي ساالنه گرمايش و سرمايش . پهنه8شكل

به علت محدود بودن منطقه و بزرگ مقياس بودن مطالعه،

در اين تحقيق توجه خاصي به دقت حاصل از محاسبات،

ايده استفاده از ،در روند كار شدسبب كه وجود داشت

نقشه رقومي ارتفاعي كه در آن اطالعات كاملي از

وجود داردي هاي نقشه رستر توپوگرافي در حد سلول

متري استفاده شده 50هاي ول(در مورد اين مطالعه از سل

مورد استفاده در . روش قرار گيرداستفاده مورد ،است)

به هر يك از CDDو HDDاين تحقيق عمالً نسبت دادن

تر از و تقريبي بيش استهاي نقشه توپوگرافي سلول

ارتفاع به –تقريب مورد استفاده در رگرسيون حرارت

كدام از هيچمحاسبات تحميل نشده است. روش مزبور

هاي و با توجه به روش نداردالذكر را مشكالت فوق

به طور DEMي ها يابي موجود براي توليد نقشه درون

اي هاي نقطه تر از روش مسلم داراي خطايي بسيار كم

نكته باشد. اي توزيع فضايي اطالعات ميمورد استفاده بر

يابي در قابل توجه ديگر عدم نياز به استفاده از برون

در اين ميان بايد يك نكته را . استاين تحقيق متدولوژي

كه مقياس كارهاي خليلي اذعان داشت و آن ايندر مورد

انجام 1:250000 و با مقياسسطح ملي در كار اين محقق

كشور راه ايستگاه در سطح 218استفاده از و شايد با شده

وجود نداشته است. حل ديگري براي وي

گيري نتيجه. 5

اين مقاله به نگرشي ويژه از تحليل بيوسيستمي براي تأمين

طور كلي و ه شرايط پايدار و مطلوب براي محيط زيست ب

براي محيط زندگي انسان به طور خاص پرداخته است.

خاص اين تحقيق ارائه الگوريتمي هاي يكي از ويژگي

هاي مورد تواند توزيع فضايي شاخص است كه مي

به منظور استفاده در تحليل بيوسيستمي را

ه هاي مديريتي در سطح شهر و روستا ب سازي تصميم


(×j) àÏáËe ÉCÌB ÆÇËÈB ÎáI ×CÃvÐBf

#

ßkÙw NCÌge ×fÓg`Ì

#

jBlCI ØÐCefÓj

#


#

fBlD ×CÃvÐBf

#

jfÔÏáÌ Ø¿Ç̧

#

ØPwÓ ØÐCefÓj

Combin1C1 H5 R1C1 H6 R1C2 H5 R1COOL H6 R1

City-feature1.shpazadrahbolvarharim khadamat

7 0 7 Kilometers

N

EW

S

1:120000


44


حاضر به بررسي دو اندكس حرارتي مطالعه دست دهد.

) و سرمايشي HDDهاي درجه روز گرمايشي ( نامه مؤثر ب

)CDD( براي تحليل بيوسيستمي كه در اينجا محيط يك

دهد پردازد و نشان مي مي ،شهر تعريف شده است كالن

در تعيين مناطق و خوبي ه بتوانند مي كه اين دو شاخص

و اقاليم مناسب براي زندگي و توسعه مناطق شهري

روستايي از منظر تأمين انرژي گرمايشي مورد استفاده قرار

گيرند.

اگر در ،باال CDDيا HDDول مناطق داراي االص علي

مرحله انتخاب سايت براي ايجاد شهرك مسكوني باشند

تري برخوردار خواهند بود. همين امر براي از اولويت كم

بايد موجب رعايت اصول اوليه مناطق مسكوني موجود

نحوه ساخت و ساز و آرايش در و پنجره در معماري

ساخت و ساز انواع له در أهمين مس. شودساختمان

هاي روستايي مورد استفاده براي پروش دام و ساختمان

هاي بديهي است كه در ساختمانطيور نيز برقرار است.

و له نورگيريأاالصول مس علي ،باال HDDمنطقه با يك

گيري از انرژي به منظور بهره هاي مناسب استفاده از پنجره

براي ، توجيه جهت ساختمان خورشيدي در زمستان

در زمستان و محافظت در استفاده حداكثر از نور خورشيد

، درنظر گرفتن جهت باد برابر تابش آفتاب در تابستان

غالب و انتخاب تمهيدات الزم براي كاهش اثر آن بر

CDDسرد شدن ساختمان مطرح است. به همين ترتيب باال در يك منطقه مسائل خاصي را در مورد كاهش اثر

نمايد كه دماي دروني ساختمان مطرح مي دماي محيط بر

در كشور ما به خوبي شناخته شده است.

برداري از اين دو ترين مسائل قابل بهره يكي از مهم

اندكس حرارتي تخمين ميزان سوخت و يا انرژي فسيلي

باشد. با برقراري و الكتريكي الزم براي مناطق توسعه مي

ژي مورد نياز با انر HDDو CDDرابطه ميان هر واحد

نياز به انرژي فسيلي و غيرفسيلي در هتوان به توليد نقش مي

هاي مالي منطقه مورد مطالعه پرداخت و با تعيين هزينه

انرژي را توليد و هايي موسوم به هزينه نقشه ،مترتب بر آن

ها را براي مديريت ها توزيع مكاني هزينه به كمك آن

هاي نگهداري و ، روستايي و همچنين ساختمانشهري

تعريف نمود. پرورش دام و طيور

در بررسي انجام شده در اين تحقيق، شايان ذكر است كه

در و استفاده اي ويژهبندي اقليمي حرارتي از سيستم طبقه

كارگيري ه براي بمدل محاسباتي مناسب نهايت

ورودي . ارائه شده است GISاتوماتيك آن در محيط

و رطوبت، ارتفاع هاي ماهانه دما ميانگين ،مدل پيشنهادي

مقادير ،منطقه و خروجي آن DEMها، نقشه ايستگاه

باشد. اي مي اي و منطقه نقطه HDDو CDDماهانه

منابع

، آسايش حرارتي در فضاهاي داخلي ساختمان و )1383. (اميري، آ

– 55 ص.، ص55و 54هاي شماره ،طراحي اقليمي در شهر قم، نيوار

75.

روزهاي گرمايش و –، تحليل سه بعدي درجه)1378( .ع خليلي،

و 54هاي شماره، فصلنامه تحقيقات جغرافيايي سرمايش در ايران،

.18 -7، صص. 55

بندي اقليمي از ، تدوين يك سامانه جديد پهنه)1382( .خليلي، ع

سرمايش محيط و اعمال آن بر گستره –ديدگاه نيازهاي گرمايش

–12734 ص.، ص75ايران، فصلنامه تحقيقات جغرافيايي، شماره

12743 .

، آسايش به وسيله معماري همساز با اقليم، )1367( .رازجويان، م

انتشارات دانشگاه شهيد بهشتي.

، معرفي و كاربرد )1384( .و حبيبي نوخندان، م .صابر حقيقت، ا

اقليمي، مطالعه موردي: در مطالعات زيست Bioklimaافزار نرم

-1 ص.ص ،شناسي شهرستان سرخس، بولتن علمي پژوهشكده اقليم

12.

هاي بندي اقليمي ايران، مسكن و محيط ، پهنه)1372( .كسمايي، م

، تهران.151 مارهمسكوني، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، ش

Ahrens, C. (1998), Essential of Meteorology, 2nd

Edition, Wadsworth, Publication Company, 443 p.


45


Anonymous, 1985, Refrigerating and Air

Conditioning Engineers (ASHRAE), American

Society of Heating, ASHRAE Fundamental

Handbook, N.Y.

Bayker, N. and Standeven, M. (1994), Thermal

Comfort in Free-Running Buildings, proceedings of

11th International Conference (PLEA’94), the Dead

Sea, pp. 25-32.

Christenson, M., Manza, H. and Gyalistrasb, D. (2006), Climate Warming Impact on Degree-Days

and Building Energy Demand in Switzerland, Journal

of Energy Conversion and Management, Vol. 47, pp.

671-686.

Givoni, B. (1997), Climate Consideration in Building

and Urban Design, I.T.P., Publication Incorporation,

463 p.

Gulyas, A., Unger, J., Matzarakis, A. (2003),

Analysis of the Thermophisiologically Significant

Conditions Within a Medium– Sized City with

Continental Climate (Szeged, Hungary), proceedings

of Fifth International Conference on Urban Climate,

Lodz (Poland), 1-5 September.

Lutgens, F. K. and Edward, J. (1998), The

Atmosphere, 7th Edition, Printice hall, 434 p.

Melinda, S. and Meade Robert, J. (2000), Medical

Geography, Earickson.

Spatial biosystemic analysis using climatic variables to optimize thermal energy consumption

Documents