Investigating the best architectural design strategies compatible with the climate in Mashhad City

Document Type : Research

Authors

• Mokhtar Karami ¹
• Mehdi Shojaei ²

¹ Assistant Professor, Department of Climatology, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran

² PhD Candidate in Climatology, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran

https://doi.org/10.22067/jgrd.2022.73181.1081

Abstract

The climate-friendly architecture of any geographical area is important for creating comfortable buildings and improving energy consumption. Using standard data of EPW and Rayno software and Climate Consultant, the sunny hours were analyzed using three-dimensional modelling of a desired area of ​​Mashhad city. Moreover, the wind direction, the degree of hot and cold days, the degree of comfort of Universal Thermal Climate Index (UTCI) were evaluated. Finally, the best strategies for designing architecture compatible with the climate of Mashhad using ASHRAE55 were summarized in 20 categories. The analysis of sundials using a three-dimensional model showed that with the compaction of the urban fabric, sundials decrease in these areas and also the main source of sunlight will be on the southern side of buildings. Regarding the direction and speed, the winds in Mashhad are generally south and southeast and are generally exposed to light winds, most of which will be 424 hours in winter. The maximum degrees of hot and cold days belong to January and July, respectively. Exploring Universal Thermal Climate Index (UTCI) showed that in general it can be said that spring and summer, especially May, experience the highest range without thermal stress, and February has the highest cold stress. In general, 47.84% of year there is no thermal stress.
 
 

Keywords

• Climate Adaptation
• Architectural Designing
• Thermal Demand
• Thermal Stress
• Energy Consumption

20.1001.1.20081391.1401.20.2.8.4

Main Subjects

• Planning in urban and rural areas

References

1. اسماعیلی، ر.، منتظری، م.، اسماعیل‌نـژاد، م.، و صابر حقیقت، ا. (1390). پهنه‌بندی اقلیمی خراسان رضوی با استفاده از روش‌های آماری چند متغیره. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 7(2)، 43-56.
2. اسماعیلی، ر.، و منتظری، م. (1392). تعیین محدوده های بیوکلیماتیک شهر مشهد بر مبنای دادهای ساعتی. جغرافیا و برنامه ریزی محیطی (مجله پژوهشی علوم انسانی دانشگاه اصفهان)، 24(1)، 215-229.
3. انتظاری ع. ر.، میوانه، ف.، و خزاعی‌نژاد، ف. (1399). استراتژی‌های طراحی در معماری همساز با اقلیم (مطالعه موردی: شهر یزد). نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 56(20)، 223-240
4. تفاخری، س.، و طاهری، ج. (1395). طراحی معماری همساز با اقلیم شهر مشهد. چهارمین کنگره بین المللی عمران، تهران.
5. حسنی، ع.، ر.، مفیدی شمیرانی، س. م.، و روشنی، پ. (1401). اثرسنجی اصول طراحی شهری بر تغییر اقلیم در برش‌های عرضی (موردپژوهی: شهر مشهد). نشریه معماری و شهرسازی پایدار، 10(1)، 123-139.
6. داودی م.، مراد محمدی، ح.، و بای، ن. (1389). تجزیه و تحلیل و پیش بینی برخی عناور اقلیمی مشهد. مجله علمی و فنی نیوار، 71(34)، 35-46.
7. طاووسی، ت.، و عبدالهی، آ. (1389). ارزیابی شاخص‌های آسایش دمایی و معماری همساز با اقلیم روانسر. نشــریه جغرافیــا و برنامه‌ریزی دانشگاه تبریز، 32(15)، 125-150.
8. فرخ‌زاد، م.، و روشن، غ. (1401). پیشنهاد اطلس زیست‎ اقلیمی در ایران جهت دست‎یابی به راهبردهای معماری همساز با اقلیم. نشریه نامه معماری و شهرسازی، 14(34)، 45-69.
9. فیضی، م.، مهدیزاده سراج، ف.، و ثابتی اشجعی، ش. (1393). ارائه راهکارهای موردنیاز در معماری همساز با اقلیم در شهر مشهد در جهت نیل به آسایش حرارتی. پژوهشنامه خراسان بزرگ، 15(5)، 121-131.
10. گرجـی مهلبانی، ی.، یـاران، ع.، پروردی‌نژاد، س.، و اسکندری، م. (1390). ارزیابی معماری همساز با اقلیم در خانه‌های کاشان. آرمانشهر، 7(4)، 31-41.
11. مجتبوی، س. م.، عبداله‌زاده، ن.، و سرمدی، ص. (1401). واکاوی مؤلفه‌های مؤثر بر ارتقاء سلامت در فضای مسکونی در دوران کرونا و پساکرونا (نمونه‌ی موردی: مجتمع مسکونی ششصد دستگاه مشهد). نشریه مطالعات هنرهای زیبا، 2(6)، 13-21.‎
12. Benoudjafer, I. (2022). When social practices produce space and create passive cooling systems in hot arid region. Technium Social Sciences Journal, 27, 932-944.
13. Blazejczyk, K., Jendritzky, G., Bröde, P., Fiala, D., Havenith, G., Epstein, Y., & Kampmann, B. (2013). An introduction to the Universal Thermal Climate Index (UTCI). Geographia Polinica, 86(1), 5-10.
14. Bröde, P., Fiala, D., Błażejczyk, K., Holmér, I., Jendritzky, G., Kampmann, B., & Havenith, G. (2012). Deriving the operational procedure for the Universal Thermal Climate Index (UTCI). International Journal of Biometeorology, 56(3), 481-494.‏
15. Clark, G., & Allen, C. (1978). The estimation of atmospheric radiation for clear and cloudy skies. Paper presented at the Proceedings of the 2^nd National Passive Solar Conference (AS/ISES), University of Pennsylvania.
16. ‏Crawley, D., Lawrie, L. (2019). Should we be using just ‘Typical’weather data in building performance simulation? Paper presented at the Proceedings of the Building Simulation International Conference, Rome, Italy.
17. Cuce, E., Farooq Sher, Hamad Sadiq, Pinar Mert Cuce, Tamer Guclu, Ahmet B. Besir. (2019). Sustainable ventilation strategies in buildings: CFD, research, Sustainable Energy Technologies and Assessments, 36, 100540.
18. Emmanuel, R. (2005). Thermal comfort implications of urbanization in a warm-humid city: the Colombo Metropolitan Region (CMR), Sri Lanka. Building and Environment, 40(12), 1591-1601.
19. Hui, S. C., & Cheung, K. (1997). Climatic data for building energy design in Hong Kong and Mainland China. Paper presented at the CIBSE National Conference, London, UK.
20. Jiang, F., Li, X., Wei, B., Hu, R., & Li, Z. (2009). Observed trends of heating and cooling degree-days in Xinjiang Province, China. Theoretical and Applied Climatology, 97(3), 349-360.
21. Li, Q., Zhang, L., Zhang, L., & Wu, X. (2021). Optimizing energy efficiency and thermal comfort in building green retrofit. Energy, 237, 121509.
22. Milne, M., Liggett, R., & Al-Shaali, R. (2007, July). Climate consultant 3.0: A tool for visualizing building energy implications of climates. Paper presented at the Proceedings of the Solar Conference (Vol. 1). American Solar Energy Society, American Institute of Architects.‏
23. Terjung, W. (1968). World patterns of the distribution of the monthly comfort index. International Journal of Biometeorology, 12(2), 119-151.
24. Walton, G. N. (1983). Thermal analysis research program reference manual. Washington, DC: National Bureau of Standards.
25. Watson, D., & Labs, K. (1983). Climatic design: Energy-efficient building principles and practices.‏ New York: McGraw-Hill.