نشریه علمی

تحلیل عددی تأثیر الگوی چیدمان و کشیدگی ساختمان‌ها در بلوک‌های مسکونی مستقر در مجاورت شریان‌های ترافیکی بر کیفیت هوا در فضای باز بین ساختمان‌ها

دوره 18، شماره 75
تابستان 1405
صفحه 26-37

نوع مقاله : مقالۀ پژوهشی

نویسندگان

1 گروه معماری، دانشکدۀ هنر و معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

2 گروه مهندسی طراحی محیط‌‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران، ایران

چکیده
| عبور و مرور وسایل نقلیه موتوری یکی از وجوه زندگی شهری در شهرهای معاصر است. این در حالی است که ذرات حاصل از احتراق سوخت در موتور این خودروها از جمله مهمترین عوامل آلودگی هوا در کلانشهرها به شمار می‌رود. این ذرات با وزش باد به فضاهای اطراف منتقل می‌شوند و همین امر سبب کاهش کیفیت هوا در فضاهای ساخته شده در مجاورت شریان‌های پر ترافیک شهری می‌شود. این در حالی است که به نظر می‌رسد با انتخاب فرم مناسب برای ساختمان‌‎های ساخته شده در این محدوده‌ها می‌توان ضمن بهبود تهویۀ مناسب، از ورود آلاینده‌ها به فضاهای باز این مجموعه‌ها تا حدی جلوگیری به عمل آورد. در این پژوهش به بررسی تأثیر فرم چیدمان و الگوی کشیدگی ساختمان‌های موجود در مجتمع‌های ساختمانی مستقر در مجاورت بزرگراه‌های پر ترافیک شهری بر کیفیت هوا در فضاهای باز مابین آنها پرداخته می‌شود. به‌منظور سنجش کیفیت هوا از سه پارامتر سرعت هوا، سن هوا و غلظت آلاینده‌‎های انباشت شده در فضای باز مرکزی بین ساختمان‌ها استفاده شده است. به‌منظور استخراج نمونه‌های موردی تحقیق، در ابتدا سه الگوی کشیدگی ساختمان شامل الگوی مربع، الگوی مستطیل با کشیدگی در جهت عمود بر باد غالب و الگوی مستطیل با کشیدگی در راستای باد غالب در نظر گرفته شد. سپس هر کدام از فرم‌ها در شش الگوی چیدمانی جای داده شد. درنهایت 18 نمونه موردی استخراج شد و در هر کدام یک فضای باز مرکزی ثابت به مساحت 225 به‌عنوان محدوده مطالعه شد. کلیه نمونه‌های موردی با فاصله 35 متری از یک بزرگراه شهری به‌عنوان منبع تولید آلاینده در نظر گرفته شدند. نتایج تحقیق نشان داد که افزایش محصوریت فضایی به‌واسطۀ چیدمان مرکزگرا در مجتمع‌های ساختمانی علیرغم اینکه باعث کاهش غلظت آلاینده‌ها در فضای باز میانی آنها می‌شود، کیفیت تهویه در این فضاها را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. همچنین افزایش نفوذپذیری در جداره‌های منتهی به منابع تولید آلاینده می‌تواند عاملی جهت انتقال ذرات آلاینده به فضاهای باز بین مجتمع شود. بنابراین کشیدگی بلوک های ساختمانی در جهت عمود بر امتداد باد غالب یکی از عواملی است که می تواند مانع از ورود آلاینده‌ها به فضای پشت به باد در آنها شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of the Impact of Building Layout Patterns and Elongation in Residential Blocks Adjacent to Traffic Arteries on Outdoor Air Quality between Buildings

نویسندگان English

Roghayeh Sharifi 1
Aliakbar Heidari 2
Hadi Keshmiri 2
Ali Shamsodini 1
1 Department of Architecture, Shi.C., Islamic Azad University, Shiraz, Iran
2 Faculty of Technical and Engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده English

The circulation of motor vehicles is one of the defining features of urban life in contemporary cities. However, particulate matter produced by fuel combustion in vehicle engines is considered one of the most significant contributors to air pollution in metropolitan areas. These particles are carried by wind into surrounding spaces, leading to a decline in air quality in built environments located adjacent to heavily trafficked urban arteries. It appears that by selecting appropriate building forms in such areas, it is possible not only to improve natural ventilation but also to partially prevent the penetration of pollutants into the open spaces of these complexes. This study investigates the impact of building layout configuration and elongation patterns in residential complexes located near heavily trafficked urban highways on air quality within the open spaces between them. To assess air quality, three parameters were used: wind speed, mean age of air, and the concentration of accumulated pollutants in the central open space between buildings. To extract case-study samples, three building elongation patterns were initially considered: a square pattern, a rectangular pattern elongated perpendicular to the prevailing wind direction, and a rectangular pattern elongated parallel to the prevailing wind direction. Each form was then arranged in six different layout configurations.
Ultimately, 18 case-study samples were generated, each containing a fixed central open space of 225 square meters as the study area. All case studies were assumed to be located 35 meters from an urban highway considered as the source of pollutant emissions. The findings indicate that increasing spatial enclosure through a centralized layout pattern in residential complexes, although reducing pollutant concentration in the central open space, significantly decreases ventilation quality in these areas. Additionally, increasing permeability along façades facing pollutant sources can facilitate the transfer of pollutant particles into the open spaces between buildings. Therefore, elongating building blocks perpendicular to the prevailing wind direction is one of the factors that can help prevent pollutants from entering the leeward open spaces behind them.

کلیدواژه‌ها English

  • Residential complex layout pattern
  • building elongation
  • air quality
  • open space
  • CFD simulation
 ASHRAE. (2022). Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality (Standard 62.1-2022). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
 Bady, M., Kato, S., Takahashi, T., & Huang, H. (2011). An experimental investigation of the wind environment and air quality within a densely populated urban street canyon. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 99(8), 857-867. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2011.06.005
Baralis, E., Cerquitelli, T., Chiusano, S., Garza, P., & Kavoosifar, M. R. (2016, May). Analyzing air pollution on the urban environment. In 2016 39th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO) (pp. 1464-1469). IEEE. https://doi.org/10.1109/MIPRO.2016.7522370
 Barwise, Y., & Kumar, P. (2020). Designing vegetation barriers for urban air pollution abatement: A practical review for appropriate plant species selection. Npj Climate and Atmospheric Science, 3(1), 12. https://doi.org/10.1038/s41612-020-0115-3
Cui, D., Li, X., Liu, J., Yuan, L., Mak, C. M., Fan, Y., & Kwok, K. (2021). Effects of building layouts and envelope features on wind flow and pollutant exposure in height-asymmetric street canyons. Building and Environment, 205, 108177. https://doi.org/ 10.1016/j.buildenv.2021.108177
 Eskandari, H., Saedvandi, M., & Mahdavinejad, M. (2017). The impact of Iwan as a traditional shading device on the building energy consumption. Buildings, 8(1), 3. https://doi.org/10.3390/buildings8010003
 Fatahi, K., Nasrollahi, N., Ansarimanesh, M., Khodakarami, J., & Omranipour, A. (2021). Comparison of Thermal Comfort Range of Finn Garden and Historical texture of Kashan. Tarbiat Modares University, 11(1), 53-63. https://doi.org/20.1001.1.23224991.1400.11.1.4.7
Franke, J., Hellsten, A., Schlünzen, H., & Carissimo, B. (2011). The COST 732 Best Practice Guideline for CFD simulation of flows in the urban environment: A summary. Int J Environ Pollut, 44(1-4), 419-427. https://doi.org/10.1504/IJEP.2011.038443
 Hadianpour, M., Mahdavinejad, M., Bemanian, M., Haghshenas, M., & Kordjamshidi, M. (2019). Effects of windward and leeward wind directions on outdoor thermal and wind sensation in Tehran. Building and Environment, 150, 164-180. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.12.053
 Harris, R. I. (1981). The structure of strong winds. In Proc. CIRIA Conf. on Wind engineering in the eighties. London.  https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-8367-8.50019-X
Hassan, A. M., ELMokadem, A. A., Megahed, N. A., & Eleinen, O. M. A. (2020). Urban morphology as a passive strategy in promoting outdoor air quality. Journal of Building Engineering, 29, 101204. https://doi.org/ 10.1016/j.jobe.2020.101204
 Jiang, Y., Wu, C., & Teng, M. (2020). Impact of residential building layouts on microclimate in a high temperature and high humidity region. Sustainability, 12(3), 1046. https://doi.org/ 10.3390/su12031046
 Li, C., Wang, Z., Li, B., Peng, Z. R., & Fu, Q. (2019). Investigating the relationship between air pollution variation and urban form. Building and Environment, 147, 559-568. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.06.038
Li, X. X., Liu, C. H., & Leung, D. Y. (2005). Development of ak model for the determination of air exchange rates for street canyons. Atmospheric environment, 39(38), 7285-7296. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.09.007
 Liang, Z., Wei, F., Wang, Y., Huang, J., Jiang, H., Sun, F., & Li, S. (2020). The context-dependent effect of urban form on air pollution: A panel data analysis. Remote Sensing, 12(11), 1793. https://doi.org/10.3390/rs12111793
 Pilechiha, P., Mahdavinejad, M., Rahimian, F. P., Carnemolla, P., & Seyedzadeh, S. (2020). Multi-objective optimisation framework for designing office windows: quality of view, daylight and energy efficiency. Applied Energy, 261, 114356. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114356
 Richards, P. J. (1989). Computational modelling of wind flow around low-rise buildings using PHOENICS.  https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/19892440499
 Saadatjoo, P. (2022). Investigating the Effect of Building Facade Recess on Urban Wind Flow Performance. Armanshahr Architecture & Urban Development, 14(37), 45-63. https://doi.org/10.22034/aaud.2021.241309.2270
 Saadatjoo, P., & Saligheh, E. (2021). The Role of Buildings Distribution Pattern on Outdoor Airflow and Received Daylight in Residential Complexes; Case study: Residential Complexes in Tehran. Tarbiat Modares University, 11(3), 67-92. https://doi.org/20.1001.1.23224991.1400.11.3.4.1
 Tominaga, Y., Mochida, A., Yoshie, R., Kataoka, H., Nozu, T., Yoshikawa, M., & Shirasawa T. (2008). AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind environment around buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(10), 1749-1761.
Xie, X., Huang, Z., & Wang, J. S. (2005). Impact of building configuration on air quality in street canyon. Atmospheric Environment, 39(25), 4519-4530. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.03.043
Yang, J., Shi, B., Shi, Y., Marvin, S., Zheng, Y., & Xia, G. (2020). Air pollution dispersal in high density urban areas: Research on the triadic relation of wind, air pollution, and urban form. Sustainable Cities and Society, 54, 101941. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101941
 Yin, J., Zheng, Y., Wu, R., Tan, J., Ye, D., & Wang, W. (2012). An analysis of influential factors on outdoor thermal comfort in summer. International Journal of Biometeorology, 56, 941-948. https://doi.org/10.1007/s00484-011-0503-9
 Ying, X., Wang, Y., Li, W., Liu, Z., & Ding, G. (2020). Group layout pattern and outdoor wind environment of enclosed office buildings in Hangzhou. Energies, 13(2), 406.
 Yousefian, S., Pour Jafar, M. R., & Ahmadpour Kolahroodi, N. (2017). Impacts of High-Rise Buildings Form on Climatic Comfort with Emphasis on Airflow through ENVI-met Software. Tarbiat Modares University, 7(2), 1-10. https://doi.org/20.1001.1.23224991.1396.7.2.2.9