ارتفاع ساختمان

تعداد زیادی از شهرهای دنیا درگیر موضوع آلودگی هوا و محیط زیست می باشند. مصرف سوخت های فسیلی در حوزه های مختلف شهری به ویژه ساختمان ها تأثیر بالایی در ایجاد این آلودگی دارد. حدود چهل درصد از کل انرژی کشور صرف گرمایش، سرمایش و روشنایی ساختمان ها می گردد. بهره گیری از انرژی پاک خورشیدی یکی از راهکارهای کاهش بار حرارتی ساختمان ها هست. یکی از عوامل مؤثر در میزان این بهره گیری، نسبت ارتفاع ساختمان به عرض معبر مجاور آن یا شاخص رؤیت پذیری آسمان هست. به طوری که با افزایش این نسبت امکان بهره گیری بنا از انرژی خورشیدی کاهش و با کاهش نسبت مذکور، این امکان افزایش می یابد. هدف از این پژوهش ارزیابی ضوابط طرح تفصیلی شهر همدان، در خصوص روش تعیین ارتفاع ساختمان ها از جنبه بهره گیری آن ها از انرژی خورشیدی و تعیین رتبه کیفیت بهره گیری ساختمان های مجاور معابر شهری با عرض های متفاوت، از انرژی خورشیدی هست. بر اساس طرح تفصیلی همدان، چهارده گزینه اصلی به همراه حالت های زیرمجموعه هریک که درمجموع شامل هجده حالت می شود، در قالب چهار شاخص مؤثر بر میزان مصرف انرژی در ساختمان ها بر پایه روش تاپسیس برای ساختمان های شمالی و جنوبی مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. این شاخص ها شامل زاویه متوسط رؤیت موانع تابش انرژی خورشیدی روبروی پوسته بیرونی، نسبت سطح کل پوسته در معرض هوای آزاد به حجم کل ساختمان، نسبت سطح جدار نور گذر به سطح کل پوسته بیرونی در جبهه جنوبی و نسبت سطح پل های حرارتی موجود در نما به سطح کل پوسته بیرونی ساختمان هست. بر اساس نتایج به دست آمده به طورکلی در معابر کم عرض، ساختمان های جنوبی و در معابر عریض ساختمان های شمالی بهره گیری مناسب تری از انرژی خورشیدی در مقایسه با دیگر معابر دارند. نتایج نشان می دهد که در بین ساختمان های شمالی، بناهای واقع شده در مجاورت معابر 75 متری دارای مناسب ترین و بناهای مجاور معابر 10 متری واقع شده درزمینهٔای با مساحت بیش 220 مترمربع نامناسب ترین عملکرد رادارند. همچنین در بین ساختمان های جنوبی، بناهای واقع شده در مجاورت معابر 4 متری دارای مناسب ترین و بناهای مجاور معابر 30 متری واقع شده درزمینهٔ ای با مساحت کمتر از 300 مترمربع نامناسب ترین عملکرد رادارند.

پیوند بین هندسه معابر شهری (H/W) و مصرف انرژی ساختمان، تعامل پیچیده ای بین عوامل اقلیمی، الگوهای مکانی، نحوه قرارگیری فضاهای باز و همجواری ساختمان هایی است که آنها را تشکیل می دهند.  این تحقیق، با استفاده از مفهوم خرد اقلیم ایجاد شده متأثر از هندسه معابر شهری به بررسی عملکرد حرارتی ساختمان های مسکونی شهرهمدان پرداخته است. ارزیابی اثر هندسه معابر شهری(H/W)  بر میزان مصرف انرژی، هدف اصلی است. در این مطالعه مجموعه جامعی از شبیه سازی های حرارتی مبتنی بر آب و هوای منطقه همدان و تحلیل آماری، برای بررسی چگونگی تأثیر تغییرات ضابطه ارتفاع نسبت به عرض معبر بر میزان مصرف انرژی انجام شده است. روش تحقیق به صورت ترکیبی از روش های کیفی و کمی(داده های عددی شبیه سازی) است. در مرحله شبیه سازی برای شناخت تأثیر(H/W)، بر میزان مصرف انرژی دو حالت در نظر گرفته شده است. ابتدا برای بررسی اثر شاخص عرض معبر، ارتفاع ثابت و عرض معبر متغیر و سپس برای بررسی شاخص ارتفاع، عرض معبر ثابت و ارتفاع متغیر در مدلسازی ها در نظر گرفته شده و در تحلیل یافته ها از روش های آماری، ضریب همبستگی، مقایسه با مدل مرجع و رگرسیون چندگانه بهره گرفته شده است. نتایج بیان می دارد که در تمام قطعات مسکونی الگوهای شمالی، بین ( متغّیر(6الی36متری) W/ ثابت H) و میزان انرژی سالانه، رابطه همبستگی مستقیم و با شدت زیاد و در الگوهای جنوبی، بدون همبستگی است. همچنین بین ( ثابت W/ متغیر(3الی10طبقه)H) و انرژی سالانه در قطعات شمالی، همبستگی مستقیم و در قطعات الگوهای جنوبی رابطه همبستگی معکوس ولی با تاثیر بسیار کم برقرار است. بنابراین شاخص هندسی معابر شهری در الگوهای شمالی مؤثر بوده و افزایش ارتفاع با افزایش فاصله افقی بین ساختمان ها در کاهش مصرف انرژی تأثیرگذار است. هرچه مقدار شاخص ((H/W در معابر شهری اقلیم سرد همدان عدد کمتری باشد(دره های کم عمق)، با افزایش جذب تابش خورشیدی، میزان مصرف انرژی ساختمان کاهش می یابد. با تحلیل رگرسیون چندگانه مشخص شد، شاخص های هندسی ((H/W و مقدار سطوح درمعرض آفتاب(Ssu) و سایه(Ssh) نسبت به زیربنا(A) و سطح کل(S)، بیشترین تبیین کننده مصرف انرژی در الگوهای قطعات شمالی هستند. الگوی پیشنهادی (تغییر در استقرار سطح اشغال الگوی اول) بهینه ترین عملکرد حرارتی را با کاهش 9/42 درصد انرژی سرمایشی و 73/4 درصدی انرژی نهایی دارد.

ارتفاع ساختمان از عوامل مهم در ساماندهی منظر شهری و از پارامترهای تأثیرگذار بر تراکم شهری است. استفاده از روش ها و ابزارهای نوین، نقش مهمی در استخراج ارتفاع ساختمان ها دارد. یکی از این ابزارها، [1]LIDAR است که یک فناوری نسبتاً جدید و یک روش سریع برای نمونه برداری با چگالی و دقت بالا درجهت به دست آوردن مدل های دیجیتال از سطح زمین (DSM[2]) است. آنچه در این پژوهش مدنظر بوده، ارزیابی استفاده از یک ابزار نوین در برنامه ریزی شهری مبنی بر استخراج ارتفاع ساختمان ها و تعداد طبقات ساختمانی است که با استفاده از ابرنقاط لیدار و تصاویر اولتراکم در دو مرحله آشکارسازی ساختمان ها و محاسبه تعداد طبقات آن ها، در محدوده ای از شهر بندر انزلی به مساحت 23 هکتار (شامل 417 ساختمان) و با استفاده از نرم افزارهای ARCGIS،[3]ENVILIDAR   کلاسه بندی و استخراج شدند. تمامی الگوریتم های به کارگرفته شده، سیستم را قادر کرد تا ساختمان ها به صورت موفقیت آمیز از داده های لیدار استخراج شوند. داده های به دست آمده و تطبیق آن ها با نمونه های برداشت شده در پیمایش میدانی، نشان دهنده دقت مرز و طبقات استخراج شده است. به طورکلی سیستم پیشنهادی از نظر کامل بودن، صحت و تطابق داده ها دارای عملکرد خوبی است. با توجه به یافته های تحقیق می توان گفت تکنولوژی لیدار هوایی قابلیت فوق العاده ایدر جمع آوری نمونه های بسیار دقیق و متراکم از اندازه گیری های ارتفاعی سطح زمین فراهم کرده است و می توان ابعاد جدیدی از جزئیات دقیق ارتفاع ساختمان ها را به طور اتوماتیک و کار آمد از داده های لیدار هوایی استخراج کرد.   [1] - Light Detection and Ranging [2] - Digital Surface Model [3] - Environment for Visualizing Images Light Detection and Ranging