جغرافیا و آینده پژوهی منطقه‌ای

جغرافیا و آینده پژوهی منطقه‌ای

توسعه و کاربرد یک شاخص نوین برای تحلیل نیاز سرمایشی ساختمان‌ها در دوره‌های امواج گرما: رویکردی مبتنی بر معماری همساز با اقلیم در شمال‌غرب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشگاه گلستان- گروه جغرافیا، گرگان، ایران
10.30466/grfs.2026.57053.1215
چکیده
در دهه‌های اخیر، افزایش فراوانی و شدت امواج گرما به یکی از چالش‌های اساسی در معماری همساز با اقلیم و مدیریت انرژی ساختمان‌ها، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک شمال‌غرب ایران، تبدیل شده است. در پاسخ به این مسئله، پژوهش حاضر با هدف بهبود برآورد نیاز سرمایشی در شرایط تنش حرارتی شدید و ارائه شاخصی کاربردی برای حمایت از تصمیم‌گیری‌های طراحی اقلیمی، شاخص ترکیبی جدیدی با عنوان CCDI را معرفی می‌کند.



این شاخص با ترکیب مجموعه‌ای از متغیرهای اقلیمی شامل دمای میانگین روزانه، رطوبت نسبی، تابش خورشیدی و سرعت باد، بر اساس داده‌های پایگاه ECMWF در بازه زمانی ۱۹۸۵ تا ۲۰۲۵ محاسبه شده است. وزن‌دهی متغیرها با استفاده از تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) انجام گرفت و امواج گرما نیز بر اساس صدک ۹۰ دمای روزانه و حداقل سه روز تداوم شناسایی شدند تا اثر شدت و مدت رخدادها در شاخص لحاظ شود. برخلاف شاخص متداول CDD که صرفاً مبتنی بر دما است، CCDI اثر همزمان چندین عامل مؤثر بر آسایش حرارتی و بار سرمایشی ساختمان را در نظر می‌گیرد. نتایج تحلیل فضایی نشان داد که بیشترین نیاز سرمایشی در نواحی جنوب‌غربی و جنوب‌شرقی منطقه متمرکز است و اختلاف CCDI با CDD در برخی مناطق به بیش از ۵۰۰۰ درجه-روز می‌رسد که بیانگر حساسیت بالاتر آن به شرایط حدی است.تحلیل SHAP نیز نشان داد که دمای روزانه و شدت موج گرما مهم‌ترین عوامل افزایش نیاز سرمایشی هستند. در مجموع، CCDI می‌تواند ابزاری مؤثر در طراحی معماری پایدار، برنامه‌ریزی شهری و مدیریت انرژی ساختمان‌ها برای افزایش تاب‌آوری در برابر امواج گرما باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development and Application of a Novel Index for Analyzing Building Cooling Demand During Heatwave Events: A Climate-Responsive Architecture Approach in Northwest Iran

نویسنده English

Gholamreza Roshan
Department of Geography-Golestan University, Gorgan, Iran
چکیده English

In recent decades, the increasing frequency and intensity of heatwaves have posed serious challenges to climate-responsive architectural design and building energy management, particularly in arid and semi-arid regions of northwestern Iran. In this context, the present study introduces a novel composite index, the Composite Cooling Degree-Day (CCDI), aimed at providing a more accurate assessment of building cooling demand under extreme thermal stress and offering a practical tool for architectural and climate-informed decision-making. The CCDI is developed by integrating multi-variable climatic data, including daily mean temperature, relative humidity, solar radiation, and wind speed, extracted from the ECMWF database for the period 1985–2025. The index is computed using a weighting scheme based on Principal Component Analysis (PCA). Heatwaves were identified using the 90th percentile of daily temperature, and their intensity and duration were incorporated into the index formulation. Unlike the conventional Cooling Degree Days (CDD) index, which relies solely on temperature, CCDI captures the combined influence of key climatic variables affecting thermal comfort and building energy performance. Spatial analysis results indicate that the highest cooling demand is concentrated in the southwestern and southeastern parts of the study area. In some regions, the difference between CCDI and CDD exceeds 5,000 degree-days, highlighting the greater sensitivity of the proposed index to extreme thermal conditions. Furthermore, SHAP-based feature importance analysis revealed that daily temperature and heatwave intensity are the dominant drivers of cooling demand. This finding has important implications for building envelope design, orientation strategies, natural ventilation optimization, and the selection of climate-adaptive construction materials.

Overall, the CCDI provides a robust and practical framework for sustainable architectural design, urban planning, and building energy management, contributing to enhanced resilience against heatwaves and improved climate adaptation strategies.

کلیدواژه‌ها English

Climate Data
Cooling demand
CCDI
Heatwaves
Northwestern Iran
Sustainable architecture

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 مهر 1405