زوایای قرارگیری ساختمان برای بهره‌مندی از انرژی تابشی خورشیدی؛ مطالعه موردی شهر تهران

اهداف و زمینه‌ها: یکی از راهکارهای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و آلودگی‌های ناشی از آن در شهرها، توجه به شرایط اقلیمی و زیست‌بوم منطقه و بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر در معماری و طراحی ساختمان‌هاست؛ این موضوع در خصوص کلانشهر تهران به دلیل تمرکز بالای جمعیت و فعالیت و به تبع آن، فراوانی بالای ساخت و ساز دارای اهمیت بیشتری است. هدف این پژوهش، تعیین جهت lrm;‌های بهینه استقرار ساختمان‌ها، از طریق بررسی میزان انرژی دریافتی مستقیم سطوح قائم ساختمان‌ها در شهر تهران بود.روش‌شناسی: روش تحقیق توصیفی تحلیلی بوده و از مدل‌های محاسباتی کمی استفاده شده است. برای تعیین بهترین جهت استقرار ساختمان، اولویت‌های استقرار و جهت‌گیری به لحاظ دریافت تابش آفتاب، ابتدا زاویه آزیموت و ارتفاع خورشید در ساعات مختلف رو با از نرم‌افزار qbasic استخراج گردید. سپس با روش محاسباتی قانون کسینوس، میزان انرژی تابیده شده در هر ساعت از روز بر روی دیوارهای قائم در 24 جهت مختلف جغرافیایی محاسبه گردید. در نهایت مناسب‌ترین جهت استقرار ساختمان‌های یک، دو و چهارطرفه براساس بیشترین درصد دریافت تابش در دوره سرد و بیشترین مقدار اختلاف بین دوره سرد و گرم تعیین گردید.یافته‌ها: بیشترین مقدار انرژی دریافتی سالانه در شهر تهران متعلق به سطوح 150 درجه جنوب‌شرقی و غربی و کمترین میزان انرژی دریافتی سالانه نیز مربوط به سطوح رو به شمال بود. جهات 150 درجه جنوب شرقی تا 210 درجه جنوب‌غربی جزو جهات قابل‌قبول از نظر دریافت بهینه انرژی خورشید بود. بهترین جهت استقرار برای ساختمان‌های یک‌‌طرفه در شهر تهران، جهت 180 درجه جنوب بود.نتیجه‌گیری: بهترین جهت استقرار برای ساختمان‌های دوطرفه، جهت شمالجنوب و برای ساختمان‌های چهارطرفه جهات 0، 180، 90، 90 درجه است.

The Angles of Building Orientation for Solar Energy Use; a Case Study of Tehran City, Iran

Aims Backgrounds: One of the approaches to reduce fossil fuel consumption and their pollution in cities, is to pay attention to the climatic conditions and ecosystems of the region and to use renewable energy in architecture and the design of buildings. This subject in the case for Tehran metropolis is more important, due to the high concentration of population and the activity and, consequently, the great amount of constructions. The aim of this research is to determine the optimal building orientations through surveying the amount of direct radiation energy, received by vertical surfaces of buildings in Tehran city.Methodology: The research method is descriptiveanalytical and quantitative computational models have been used. In order to achieve this goal, taking into account the azimuth and the height of the sun at different times of the year, the ldquo;Law of cosines rdquo; computational method and QBASIC software were applied to compute and analyze the amount of received direct energy on vertical surfaces of buildings in all months of the year and in 24 geographic directions. The most suitable direction for building orientation is determined through the maximum difference between the amount of energy in cold and hot periods or the highest percentage of radiation received in the cold period.Findings: Based on the results of the research, the maximum annual amount of received solar energy in the city of Tehran belongs to the 150 degree SouthEast and West, and the lowest annual amount of energy is related to the walls facing the North; In order to get optimal solar energy, the directions of 150 degrees SouthEast to 210 degrees SouthWest are among the acceptable orientations (first to third priority). The best orientation for oneway buildings in Tehran is 180 degrees South.Conclusion: The best orientation for twoway buildings is the NorthSouth direction and for foursided buildings are (0, 180, 90, 90) degrees.