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