عنوان پایان‌نامه
بررسی تأثیر استفاده از فناوری پشت بام خنک بر روی پتانسیل جزایر حرارتی شهری (مطالعه موردی شهر تهران)
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آلودگی هوا
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1147;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63772
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- رضا اصلانی
- استاد راهنما
- خسرو اشرفی
- چکیده
- استفاده از فناوری بام¬خنک باعث کاهش شدت جزایرحرارتی¬شهری می¬شود. سطوح انعکاسی مانند بام¬خنک بدلیل دارا بودن ضریب بازتاب بالاتر و همچنین ضریب انتشار گرمای بیشتر جذب کمتری از انرژی تابشی خورشید دارند و به همین دلیل نسبت به سطوح معمولی کمتر گرم شده و کمتر گرما را انتقال می¬دهند. میزان اثرگذاری استفاده از این فناوری در فصول مختلف سال و ساعات مختلف شبانه¬روز بدلیل متغیر بودن انرژی تابشی خورشید متفاوت می¬باشد. برای بررسی این موضوع از مدل تحقیق و پیش¬بینی آب و هوا (WRF) بصورت جفت شده با مدل تک لایه شهری (UCM) برای شهر تهران استفاده شده است. مدل WRF یک مدل هواشناسی جهت پیش¬بینی و شبیه¬سازی شرایط آب و هوایی می باشد. مدل تک لایه شهری(UCM ) قابلیت ساده سازی شرایط زمینی را دارد. برای بررسی بهتر پروسه¬های فیزیکی شامل انتقال حرارت، تکانه و میزان بخار آب در محیط¬های شهری و در مقیاس میانی از این مدل بصورت جفت شده با مدل WRF استفاده می¬شود. 8 اجرای مجزا در 4 بازه¬ی زمانی 3 روزه در فصول مختلف سال انجام گرفت. 4 اجرا مربوط به مدل¬سازی شرایط موجود و با کمیت¬های پیش¬فرض مدل انجام پذیرفت(اجرای مرجع)، 4 اجرا نیز با اعمال تغییرات مورد نظر در جهت اعمال خواص بام¬خنک به رویه بام ساختمان¬ها صورت گرفت(اجرای اصلاح شده). میزان کاهش دما در فصل تابستان و دوره¬زمانی دهم الی سیزدهم آگوست در مختصات جغرافیایی ایستگاه هواشناسی مهرآباد 0/6440 درجه کلوین، در فصل بهار و دوره زمانی پنجم الی هشتم جون 0/5504 درجه کلوین، در فصل پاییز و بازه¬ی زمانی دوم الی پنجم اکتبر 0/4248 درجه کلوین و در نهایت همین مقدار برای فصل زمستان و دوره¬ی زمانی بیست و ششم الی بیست و نهم فوریه 0/2789 درجه کلوین بدست آمد. جهت تحقیق میزان اثرگذاری محدوده¬ی استفاده از این فناوری در میزان شدت کاهش دمای حاصله علاوه¬بر بررسی دما در مختصات جغرافیایی ایستگاه مهرآباد، دمای تراز 2متری در ایستگاه کرج نیز از مدل استخراج گردید. بدلیل مساحت بیشتر کاربرد در شهر تهران میزان تاثیر استفاده از بام¬خنک در کاهش شدت جزایرحرارتی-شهری در مقایسه با شهر کرج بسیار بیشتر محاسبه گردید. در مختصات جغرافیایی ایستگاه هواشناسی کرج مقادیر ذکر شده در فوق به ترتیب همان بازه¬های زمانی در فصل تابستان 0/0558، در فصل بهار 0/0350 ، در فصل پاییز 0/0128 و در فصل زمستان 0/0106 محاسبه گردید. نتیجه حاصل شده از مدل¬سازی اهمیت دوره زمانی و وسعت منطقه مورد نظر را نمایان می¬کند. یکی دیگر از کمیت¬هایی که مورد بررسی قرار گرفت دمای رویه بام ساختمان می¬باشد. از آنجاییکه یکی از قابلیت¬های مدل UCM محاسبه دمای ساختارهای مختلف شهری می¬باشد، این کمیت نیز از مدل استخراج گردید. همانگونه که انتظار می¬رفت کاهش دمای ایجاد شده در رویه بام ساختمان¬ها نسبت به دمای تراز 2متری بیشتر بوده، این مسئله باعث کاهش نیاز به استفاده از انرژی جهت سرمایش ساختمان¬ها می¬شود. از این¬رو و بدلیل اهمیت مسئله صرفه¬جویی در مصرف انرژی استفاده از سطوح انعکاسی بصورت گسترده توصیه می¬شود. کلمات کلیدی: جزایرحرارتی شهری، بام خنک، مدل¬سازی عددی، دما، لایه¬شهری
- Abstract
- Use of cool roof technology reduces the intensity of urban heat island. Reflective surfaces like cool roof due to high reflection coefficient and high thermal emissivity coefficient absorb less sun radiation. For this reason, reflective surface is less heated than ordinary surface. Reflective surfaces can also decrease heat transfer. The amount of incoming solar radiation energy changes during the year, therefore, the actual effectiveness of this technology varies from season to season and hour by hour. To study this, the Weather Research and Forecasting (WRF) model coupled with Urban Canopy Model (UCM) have been applied for Tehran area. The WRF model is a state of the art meteorological model that can predicate and simulate the meteorological conditions. The UCM is a single layer model which has a simplified urban geometry. In order to better represent the physical processes involved in the exchange of heat, momentum, and water vapor in urban environment in mesoscale model, an UCM is coupled to the WRF model. Based on the coupled WRF?UCM, eight separated runs in four three?day time intervals have been performed in different season. Four runs have been related to the existing conditions modeling using the default values of the model (Reference Runs). Four other remaining runs have been carried out by applying the desired changes in terms of the forcing of cool roof condition for building’s roof surface (modified runs). The following results for temperature reduction in different season of the year of 2010 in geographic coordinate of Mehrabad meteorological sta??on have been found: in summer from 10 to 13 august the average of temperature reduc??on was 0.6440 Kelvin, in spring from 5 to 8 June this value was 0.5504 Kelvin, in autumn from 2 to 5 October it was 0.4248 Kelvin, and in winter from 26 to 29 February temperature reduc??on was 0.2789 Kelvin. To study and compare the enlargement effect of the cool roof forcing in Tehran with other small areas condition, the city of Karaj has also been modeled. For Karaj city results have been obtained at level of 2 meters in geographic coordinate of Karaj meteorological station. This comparison showed that the temperature reduction of urban heat island in Tehran megacity using the cool roof technology is greater than Karaj, therefor, the effect of this technology is more effective in Tehran because of the bigger area of Tehran. In Karaj meteorological station, the following values in the same time intervals with Tehran cases have been found: in summer it was 0.0558 Kelvin, in spring it was 0.0350 Kelvin, in autumn it was 0.0128 Kelvin, and in winter it was 0.0106 Kelvin. Results as a conclusion result two issues are important in using the cool roof technology, first is the time of application (spring, summer, autumn or winter) and second is the spread of the area. The UCM model can also measure the temperature of different urban structure, therefore, this value also derived from the model. As expected, the created temperature reduction on the building’s roof surface was greater than temperature at level of 2 meters. As a result, the energy consumption for cooling of buildings will be improved. Thus, because of the importance of energy use efficiency, application of the reflective surface widely recommended. Key Words: Urban Heat Island, Cool Roof, Modeling, Temperature, Numerical prediction, Urban Canopy
