پایان نامه پایش تابشپذیری شهرهای ایران

ارسال شده در 25 دی 1399 توسط نجفی زهرا در بدون موضوع

شرایط آبوهوایی در شکلگیری سکونتگاههای شهری بسیار مؤثر است. در واقع هرگونه دخل و تصرف انسانی در محیط تا حدود زیادی تابع شرایط آبوهوایی است. شرایط آبوهوایی یک منطقه حاصل روابط متقابل عناصر و عوامل آبوهوایی است. یکی از عناصر مهم آبوهوایی تابش خورشید است. انرژی خورشیدی در برنامهریزی و طرحریزی شهری کاربردهای مختلفی دارد؛ هرچند که تاکنون جنبههای کاربردی آن در برنامهریزیها و طرحریزیها چندان مورد توجه قرار نگرفته است. از مهمترین کاربردهای انرژی خورشیدی تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی سکونتگاههای شهری است. کاستن از هزینههای گرمایشی و سرمایشی توسط انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی در سکونتگاههای شهری از نکاتی است که برنامهریزان شهری باید به آن توجه کنند. بنابراین در این پژوهش پس از تعیین میزان تابش دریافتی و همچنین میزان نیازهای حرارتی شهرهای ایران نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی محاسبه و در نهایت راهکارهایی برای تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی سکونتگاههای شهری با توجه به مقدار تابش دریافتی ارائه شده است.

کلیدواژگان: تابش دریافتی، نیازهای گرمایشی و سرمایشی، نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی، سکونتگاههای شهری.

فهرست مطالب

صفحه		عنوان مطالب
فصل اول: کلیات پژوهش
2	1- بیان مسألهی پژوهش
3	1- 1- هدفهای پژوهش
3	2- 1- نوع پژوهش
3	3- 1- جامعهی آماری، حجم نمونه و روش نمونهگیری
4	4- 1- روش گردآوری دادهها و اطلاعات
4	5- 1- روش تجزیه و تحلیل دادهها و اطلاعات
4	6- 1- ابزارهای مورد استفاده در پژوهش
5	7- 1- پیشینهی پژوهش
فصل دوم: ماهیت تابش خورشید
11	2- تابش خورشید
15	1- 2- عوامل مؤثر در شدت تابش خورشید
16	1- 1- 2- میزان انرژی گسیلشده از خورشید
16	2- 1- 2- فاصلهی زمین تا خورشید
18	3- 1- 2- ارتفاع خورشید (زاویهی تابش خورشید)
20	4- 1- 2- مدتزمان تابش خورشید (طول روز)
23	2- 2- تأثیر جو زمین در شدت تابش خورشید
26	3- 2- مؤلفههای تابش خورشید
26	4- 2- روشهای تابشسنجی
فصل سوم: مواد و روشها
29	3- مواد و روشهای به کار رفته در پژوهش
29	1- 3- تحلیل فضایی تابش ورودی
31	2- 3- محاسبهی ضریب تغییرپذیری
38	3- 3- فرآیند درونیابی
38	1- 3- 3- روشهای درونیابی دقیق یا قطعی
38	1- 1- 3- 3- روش معکوس فاصلهی وزنی
39	2- 1- 3- 3- توابع شعاعمحور
39	2- 3- 3- روشهای درونیابی تقریبی یا زمینآمار
40	1- 2- 3- 3- روش کریجینگ
40	3- 3- 3- اعتبارسنجی روشهای درونیابی
40	4- 3- خوشهبندی
46	5- 3- نیازهای گرمایشی و سرمایشی محیط و روشهای برآورد آن
49	6- 3- محاسبهی نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی
فصل چهارم: نتایج و یافتههای پژوهش
52	4- تحلیل فضایی و زمانی تابش ورودی
62	1- 4- تغییرپذیری تابش ورودی
64	2- 4- تحلیل فضایی دمای هوا در فصول گرم و سرد
66	3- 4- تحلیل فضایی درجه – روزهای سرمایش و گرمایش در فصول گرم و سرد
67	4- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به تابش ورودی در فصول گرم و سرد
68	5- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به دمای هوا در فصول گرم و سرد
68	6- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به درجه – روزهای گرمایش و سرمایش
74	7- 4- محاسبهی نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی
فصل پنجم: راهکارها و پیشنهادها
77	5- تابش خورشید و گسترش سایه در سطوح شهری
77	1- 5- زاویهی تابش خورشید و راستای شبکهی گذرگاههای شهری
78	1- 1- 5- راستای شمالی – جنوبی
78	2- 1- 5- راستای شرقی – غربی
79	3- 1- 5- راستای جنوب شرقی – شمال غربی
79	4- 1- 5- راستای جنوب غربی – شمال شرقی
80	5- 1- 5- فضاهای سبز خیابانی
80	2- 5- نمای ساختمان و نحوهی تعبیهی پنجرهها برای جذب تابش خورشید در فصول سرد
81	3- 5- شکل و پلان ساختمان برای کاهش گرمای خورشید در فصول گرم
82	4- 5- جهت قرار گرفتن ساختمان با توجه به وضعیت آبوهوایی محیط
83	5- 5- نقش آفتابگیرها و شیشهها در کاهش گرمای خورشید در فصول گرم
84	6- 5- معماری سایبان
85	1- 6- 5- محاسبهی عمق سایبان
85	2- 6- 5- سایبانهای طبیعی
86	7- 5- نقش بامهای مسطح و شیبدار در جذب تابش خورشید
86	8- 5- نسبت سطح بیرونی به حجم بنا
87	9- 5- بالا بردن ضریب بازتاب سطوح بیرونی روبهروی پنجرههای در معرض تابش زمستانی
88	10- 5- کاهش ضریب بازتاب سطوح بیرونی روبهروی پنجرههای در معرض تابش تابستانی
88	11- 5- تأثیر رنگ سطوح خارجی بنا در جذب تابش خورشید
89	12- 5- فرم و پلان ساختمان
89	13- 5- ظرفیت و مقاومت گرمایی مصالح ساختمانی
93	1- 13- 5- ظرفیت و مقاومت گرمایی مصالح ساختمانی با توجه به وضعیت آبوهوایی محیط
93	2- 13- 5- ظرفیت و مقاومت گرمایی بام
95	منابع فارسی
99	منابع لاتین

فهرست جداول

صفحه	عنوان
14	2- محدودهی طیف الکترومغناطیسی تابش خورشید
15	1- 2- تبدیل واحدهای اندازهگیری طول موج به متر
15	2- 2- مقدار انرژی حملشده توسط امواج تابش خورشید
20	3- 2- ارتفاع خورشید در اعتدالین و انقلابین، برحسب عرض جغرافیایی
22	4- 2- طول روز در انقلابین، برحسب عرض جغرافیایی
26	5- 2- نسبت زاویهی تابش با طول مسیر طیشدهی پرتوهای خورشید
33	3- مقایسهی میانگین سالانهی دادههای زمینی و ماهوارهای از طریق آزمون t دونمونهای مستقل
34	1- 3- نتایج کنترل کیفیت دادههای ایستگاههای تابشسنجی ایران
35	2- 3- نتایج کنترل کیفیت دادههای ایستگاه تابشسنجی اصفهان از طریق آزمون t یکنمونهای
36	3- 3- نتایج کنترل کیفیت دادههای نقطهی تابشپذیر از طریق آزمون t یکنمونهای
37	4- 3- نتایج کنترل کیفیت دادههای ایستگاههای تابشسنجی ایران
43	5- 3- نتایج اعتبارسنجی روشهای درونیابی با روش ریشهی دوم میانگین مربعات خطا
45	6- 3- سنجش طبیعی بودن توزیع دادهها از طریق آزمون کولموگروف – اسمیرنوف یکنمونهای
53	4- میانگین متغیرهای مؤثر در شدت تابش خورشید در شمال، شمال غرب، و بخشهایی از شمال شرق ایران، در ماه دسامبر (1983 تا 2005)
54	1- 4- میانگین متغیرهای مؤثر در شدت تابش خورشید در جنوب و جنوب شرق ایران، در ماه دسامبر (1983 تا 2005)
69	2- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به میانگین تابش ورودی در فصول گرم
70	3- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به میانگین تابش ورودی در فصول سرد
71	4- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به میانگین دمای هوا در فصول گرم
72	5- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به میانگین دمای هوا در فصول سرد
73	6- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به مجموع درجه – روزهای سرمایش در فصول گرم
74	7- 4- خوشهبندی سلسلهمراتبی شهرهای مورد بررسی با توجه به مجموع درجه – روزهای گرمایش در فصول سرد
75	8- 4- درصد گرمایش قابل تأمین توسط تابش خورشید در ماههای سرد
88	5- ضریب بازتابندگی سطوح مختلف
91	1- 5- درصد جذب تابش خورشیدی در رنگهای مختلف
92	2- 5- مقاومت و ظرفیت گرمایی مصالح ساختمان

فهرست اشکال

صفحه	عنوان
17	2- کمینه و بیشینهی فاصلهی زمین تا خورشید
17	1- 2- کجی محور زمین
19	2- 2- نسبت سطح دایرهالبروج به سطح استوای کیوانی (انحرافالبروج)
20	3- 2- مدار میل خورشید در اعتدالین و انقلابین
23	4- 2- طول روز در اعتدالین و انقلابین
32	3- موقعیت نقاط تابشپذیر
50	1- 3- منحنی محاسبهی درصد گرمایش قابل تأمین توسط خورشید
54	4- میانگین تابش ورودی در ماه دسامبر (1983 تا 2005)
56	1- 4- میانگین تابش ورودی در ماه ژوئن (1983 تا 2005)
56	2- 4- میانگین درخشندگی آسمان در ماه ژوئن (1983 تا 2005)
57	3- 4- وضعیت توپوگرافی ایران
57	4- 4- منحنی کمینه و بیشینهی تابش ورودی ماهانه (کیلوواتساعت در مترمربع در روز)
59	5- 4- میانگین تابش ورودی در ماه ژانویه
59	6- 4- میانگین تابش ورودی در ماه فوریه
60	7- 4- میانگین تابش ورودی در ماه مارس
60	8- 4- میانگین تابش ورودی در ماه آوریل
60	9- 4- میانگین تابش ورودی در ماه می
60	10- 4- میانگین تابش ورودی در ماه ژوئن
60	11- 4- میانگین تابش ورودی در ماه جولای
60	12- 4- میانگین تابش ورودی در ماه آگوست
61	13- 4- میانگین تابش ورودی در ماه سپتامبر
61	14- 4- میانگین تابش ورودی در ماه اکتبر
61	15- 4- میانگین تابش ورودی در ماه نوامبر
61	16- 4- میانگین تابش ورودی در ماه دسامبر
61	17- 4- مجموع تابش ورودی در فصل بهار
61	18- 4- مجموع تابش ورودی در فصل تابستان
61	19- 4- مجموع تابش ورودی در فصل پاییز
61	20- 4- مجموع تابش ورودی در فصل زمستان
62	21- 4- مجموع تابش ورودی سالانه
63	22- 4- تغییرپذیری در فصل بهار
63	23- 4- تغییرپذیری در فصل تابستان
63	24- 4- تغییرپذیری در فصل پاییز
63	25- 4- تغییرپذیری در فصل زمستان
64	26- 4- تغییرپذیری تابش ورودی سالانه
65	27- 4- میانگین دمای هوا در فصول گرم
65	28- 4- میانگین دمای هوا در فصول سرد
66	29- 4- مجموع درجهروزهای سرمایش در فصول گرم
67	30- 4- مجموع درجهروزهای گرمایش در فصول سرد
83	5- جهت بنا در مناطق سرد
83	1- 5- جهت بنا در مناطق معتدل و مرطوب
83	2- 5- جهت بنا در مناطق گرم و خشک
83	3- 5- جهت بنا در مناطق گرم و مرطوب

فصل اول

کلیات پژوهش

1– بیان مسألهی پژوهش

شرایط آبوهوایی در شکلگیری سکونتگاههای شهری بسیار مؤثر است. در واقع، هر گونه دخل و تصرف انسانی در محیط تا حدود زیادی تابع شرایط آبوهوایی است. توجه به شرایط آبوهوایی در برنامهریزی و طرحریزی شهری از دو جهت حائز اهمیت است. نخست اینکه با شناخت ویژگیهای آبوهوایی میتوان قابلیتهای سازگاری انسان با محیط را بررسی کرد و دیگر این که متناسب با شرایط آبوهوایی میتوان شکل‌های مطلوب ساختهایی فضایی را به وجود آورد (رهنمایی، 1389: 127). شرایط آبوهوایی یک منطقه حاصل روابط متقابل عناصر و عوامل آبوهوایی است. دما، بارش، فشار، رطوبت و تابش عناصر آبوهوایی هستند (کاویانی و علیجانی، 1388: 27). یکی از عناصر مهم آب-وهوایی تابش خورشید است. انرژی تابشی خورشید در برنامهریزی و طرحریزی شهری کاربردهای مختلفی دارد. هر چند که تاکنون جنبههای کاربردی آن در برنامهریزیها و طرحریزیها چندان مورد توجه قرار نگرفته است. از مهمترین کاربردهای انرژی خورشیدی، تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی سکونتگاههای شهری است (خلجیِاسدی و همکاران، 1380: 524). کاستن از هزینههای گرمایشی و سرمایشی توسط انرژیهای تجدیدپذیر بهویژه انرژی خورشیدی در سکونتگاههای شهری از نکاتی است که برنامهریزان شهری باید به آن توجه کنند. این انرژی تجدیدپذیر کاملاً با محیطزیست سازگار است و سبب آلودگی آن نمیشود. نامحدود و پایانناپذیر است. در همهی کشورها وجود دارد و میتوان از آن بهصورت منطقهای و محلی بهرهبرداری کرد. در صورتی که انرژیهای تجدیدناپذیر نظیر سوختهای فسیلی سبب آلودگی محیطزیست میشوند. محدودند و روزی به پایان میرسند و فقط در برخی از کشورها وجود دارند (ابراهیمیِقوامآبادی و فولادیِدهقی 1380: 426). بنابراین، پایش – ترکیبی از گردآوری، ضبط، سنجش و پردازش دادهها و اطلاعات برای کمک به تصمیمگیری و برنامهریزی یک پروژه (مجتهد و حسنزاده، 1380: 48) – تابش خورشید و تأکید بر بهرهگیری از این منبع تجدیدپذیر در برنامهریزی و طرحریزی شهری بسیار ضروری است. با توجه به توضیحات ذکر شده پژوهش حاضر به پایش تابشپذیری شهرهای ایران میپردازد؛ تا به پرسشهای زیر پاسخ گوید:

میزان تابشپذیری شهرهای ایران چقدر است؟
میزان نیازهای گرمایشی و سرمایشی شهرهای ایران چقدر است؟
تابش خورشید چه مقدار از نیازهای حرارتی شهرهای ایران را تأمین میکند؟
با توجه به میزان تابشپذیری، چگونه میتوان نیازهای گرمایشی و سرمایشی شهرهای ایران را تأمین کرد؟

1- 1- هدفهای پژوهش

هدفهای این پژوهش به شرح زیر است:

تعیین میزان تابشپذیری شهرهای ایران.
تعیین میزان نیازهای گرمایشی و سرمایشی شهرهای ایران.
محاسبهی نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی در شهرهای ایران.
ارائهی راهکارهای مناسب برای تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی شهرهای ایران با توجه به مقدار تابش دریافتی.

2- 1- نوع پژوهش

پژوهش حاضر یک پژوهش شناختی محسوب میشود؛ زیرا به تشریح و شناخت بیشتر موضوع مورد بررسی میپردازد. این پژوهش یک پژوهش کاربردی نیز محسوب میشود؛ زیرا میتوان نتایج آن را در تصمیمگیریها، برنامهریزیها و طرحریزیها بهکار برد (حافظنیا، 1382: 59).

3- 1- جامعهی آماری، حجم نمونه و روش نمونهگیری

پژوهش حاضر به پایش تابشپذیری شهرهای ایران میپردازد؛ بنابراین، شهرهای ایران جامعه‌ی آماری این پژوهش را تشکیل میدهند. با توجه به تنوع تابشپذیری در مناطق مختلف ایران، چندین شهر برای نمونه – با توجه به گسترهی هر منطقه – گزینش و بررسی میشود.

4- 1- روش گردآوری دادهها و اطلاعات

در این پژوهش، دادهها و اطلاعات به صورت کتابخانهای گردآوری شده است؛ یعنی دادهها و اطلاعات مورد نیاز با مراجعه به کتابها، مجلات تخصصی، مقالات علمی، طرحهای پژوهشی و پایگاههای داده گردآوری شده است.

5- 1- روش تجزیه و تحلیل دادهها و اطلاعات

روش تجزیه و تحلیل دادهها و اطلاعات در این پژوهش، آماری یا کمی است. روش آماری یا کمی به دو شکل توصیفی و استنباطی صورت میگیرد. آمار توصیفی برای خلاصه کردن، طبقهبندی و توصیف ویژگیهای موضوع مورد برررسی و آمار استنباطی برای تعمیم نتایج به دست آمده از بررسی گروه کوچکی به نام نمونه به گروه بزرگتری به نام جامعه به کار میرود (حافظنیا، 1382: 242).

6- 1- ابزارهای مورد استفاده در پژوهش

در این پژوهش از دستگاه رایانه[23] و نرمافزارهای[24] SPSS 15 for Windows Evaluation Version برای پردازش[25] دادهها، 9.3 ArcGIS برای ترسیم نقشهها، Microsoft Office Excel 2010 برای ترسیم نمودارها و Microsoft Office Word 2003 برای نگارش متون استفاده شده است.

– Climate Conditions

– Urban Planning

– Urban Projection

– Spacial Strocture

– Solar Radiation

– Solar Energy

– Renewable Energy

– Monitoring

– Solar Load Ratio

– Identified

– Applied

– Statistical Population