دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 66990 + ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله

نیروی بالقوه ذخیره انرژی و خنک‌سازی درختان سایه‌انداز و چمنزارها در شهر کویری

کد مقاله سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی
66990 2016 8 صفحه PDF سفارش دهید
خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.
عنوان انگلیسی
Cooling and energy saving potentials of shade trees and urban lawns in a desert city
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Applied Energy, Volume 161, 1 January 2016, Pages 437–444

فهرست مطالب ترجمه فارسی


مشخصات
خلاصه
واژه‌های کلیدی
۱. مقدمه
تصویر 1: انواع پوشش گیاهی در فینیکس، آریزونا: a) درخت سایه‌اندازه بر منظر اکسریک (بیابانی) b) چمنزار شهری نمناک (با درختان اکسریک در پیش زمینه)
۲. متدولوژی (روش‌شناسی)
۲-۱. الگوی سایه بان شهری لایه- مجزا
۲-۲ – بازنمایی درختان در خیابان محصور
با مناطق شهری که به مثابه «محصورهای بزرگ» در لایه مجزا UCM بازنمایی می‌شوند (به تصویر۲ نگاه کنید)،
۳- شبیه‌سازی‌های عددی
۳-۱ – برآورد الگو
تصویر 3: مقایسه a) Ts b) H و c) LE اندازه گیری و پیش بینی شده در فینیکس در طول سال 2012
۳-۲ – مورد مطالعه
۴- نتایج
تصویر 4: مقایسه پیش بینی a) دمای حرارتی محصور، و b) سرعت گرمای هدایتی در ساختمان‌ها، با اجزاء چمنزارهای شهری مختلف fv و درخت سایه‌انداز معمول به شعاع rb مقاومت هواسنجی فینیکسدر طول 01-01 ژوئن 2012 در شبیه‌سازی عددی مورد استفاده قرار گرفت.
تصویر 5: مقایسه چرخه روزانه متوسط-ماهانه a) دمای هوای محصور، b)سرعت گرمای هدایتی در ساختمان‌ها با اجزاء چمنزراهای مختلف شهری fv و شعاع در خت سایه‌انداز معمولی rx در ژوئن 2012
تصویر 6: مقایسه مصرف انرژی متوسط – ماهانه برای a) اجزاء پوشش‌های گیاهی روی زمین و b) شعاع معمول درخت به ترتیب برای ماه‌های ژوئن، جولای و آگوست
تصویر 7: مقایسه صرفه اقتصادی متوسط- ماهانه که با مورد بدون پوشش گیاهی مقایسه شده (rt=0، fv=0) برای a) اجزاء مختلف پوشش‌های گیاهی روی زمین و b) شعاع معمول درختان به ترتیب برای ماه‌های ژوئن، جولای و آگوست
۵- بحث
۵-۱ – صرفه‌جویی‌های انرژی و خنک‌سازی
۵-۲ – آسایش حرارتی بیرونی
تصویر 8: ایزوترم دمای هوای محصور به عنوان تابع شعاع معمول درختان و جزء پوشش گیاهی
تصویر 9: سرعت تعلیق کار ارزیابی شده (THI> 29)  با پوشش‌های متفاوت گیاهی چمنزار و درختان، به ترتیب در ژوئن، جولای و آگوست
۶- نتیجه‌گیری از توضیحات
اعلام
کلمات کلیدی
کارآیی انرژی - آسایش حرارتی انسان؛ فرآیندهای هیدرولوژیکی؛ شبیه سازی مونت کارلو - تبادل حرارت تابشی؛ پوشش گیاهی شهری
ترجمه چکیده
استفاده از پوشش گیاهی در شهرها استراتژی برنامه‌ریزی منظر معمولی برای پایین آوردن تأثیر جزیره گرمایی و نیز افزایش بازده انرژی ساختمان است. وجود درختان در خیابان‌های باریک می‌تواند به طور تأثیرگذاری دمای محیط را از طریق سایه‌اندازی کاهش دهد. هرچند برطرف‌سازی درختان سایه‌انداز در الگوهای سطح شهر چالش مهمی در الگوهای عددی، خصوصا در پیش‌بینی تبادل تابش گرمایی خیابان‌های محصور، به وجود می‌آورد. در این مقاله ساختار عددی تازه‌ای به کمک ثبت درختان سایه‌انداز در الگوی سایه‌بان شهری تک‌لایه پیشرفته را بسط می‌دهیم. این ساختار عددی جدید در ناحیه متروپولیتن فینیکس به کار رفته است تا تأثیر خنک‌سازی انواع پوشش گیاهی شهری و نیروی بالقوه‌شان در ذخیره انرژی ساختمان بررسی گردد. مشخص می‌شود که تأثیر خنک‌سازی از طریق سایه‌اندازی درختان قابل توجه‌تر از تبخیر- تعرق چمنزارها است، و منجر به ذخیره قابل ملاحظه‌ ظرفیت خنک‌سازی می‌گردد. بعلاوه، تحلیل آسایش حرارتی انسان نشان می‌دهد که پوشش گیاهی شهری نقش بسیار مهمی در ایجاد محیط زندگی مناسب دارد، به خصوص برای شهرهایی که در ناحیه خشک یا نیمه خشک قرار دارند.
ترجمه مقدمه
سالانه در ایالات متحده، ساختمان‌ها تقریبا نیمی (۴۷/۶٪) از انرژی تولید شده را مصرف می‌کنند. مصرف انرژی ساختمانی زیاد در نواحی شهری در حال رشد، در کنار اتلاف گرمای فراوان، افزایش یافته یا در جهت عکس بر شماری از مؤلفه‌های محیطی مانند اثر جزیره گرمای شهر (UHI)، افت کیفیت هوا، ناراحتی حرارتی انسانی، و تغییر خرد اقلیم از طریق تعاملات محیط شهری- اتمسفر اثر می‌گذارد. برای پایین آوردن تنش حرارتی شهری و نیز برای بهبود بازدهی انرژی ساختمان، استفاده از پوشش گیاهی شهری (که بیشتر تحت «زیرساخت سبز» شهری می‌شناسند) به استراتژی مدیریت منظر مهمی برای مالکان شناخته می‌شود، که شامل چمنزارها،/ سقف‌ها/ دیوارهای سبز، باغچه‌های خانگی و جنگل/ معماری شهری هستند. به طور خاص،‌ برای شهرهای ناحیه خشک یا نیمه خشک، درختان سایه‌انداز و چمنزارهای شهری دو شکل محبوب پوشش گیاهی شهری هستند: درختان سایه‌انداز معمولا در منظر اکسریک با صرفه‌جویی در آبیاری عرضه می‌شوند، در حالی که چمنزارهای شهری معمولا برای حفظ رطوبت (منظر نمناک) به کار می‌روند (شکل۱). در دهه‌های اخیر، تحقیق زیادی درباره سقف‌های سبز نمناک و چمنزارهای شهری، و تأثیرشان بر خنک‌سازی محیطی و نیروهای بالقوه ذخیره انرژی شده است. تا اندازه‌ای تکنیک‌های عددی پیچیده و تجربی با کاربردهایی در حل مشکل ساختمان تا مقیاس‌های شهری توسعه یافته است. پوشش گیاهی نمناک اصولا محیط را به کمک تبخیر- تعرق (ET) با توزیع دوباره انرژی موجود بر سطح زمین از طریق گرمای پنهان تبخیر خنک می‌کند. از طرف دیگر نیاز به آبیاری همیشگی است تا تابع زیستی- فیزیکی گیاهان حفظ شود و تأثیر خالص بر بازدهی انرژی ساختمان درگیر رابطه پیچیده میان انرژی و مصرف آب است. برای مثال، آبیاری برای باغ‌های خصوصی ۱۶ تا ۳۴ درصد از کل ذخایر آبی شهری را مصرف می‌کند، باقی می‌تواند برای آبیاری فضاهای باز بزرگ مانند پارک های عمومی و زمین‌های گلف استفاده شود. بنابراین برای شهرهایی که در محیط خشک هستند، اصولا به این سؤال اساسی ختم می‌شود که «چه مقدار آب برای خنک نگه داشتن شهر لازم است؟». تصویر 1: انواع پوشش گیاهی در فینیکس، آریزونا: a) درخت سایه‌اندازه بر منظر اکسریک (بیابانی) b) چمنزار شهری نمناک (با درختان اکسریک در پیش زمینه) در تقابل با پوشش گیاهی شهری نمناک، تأثیر خنک‌سازی مناظر اکسریک (معمولا درختان سایه‌انداز) عمدتا به علت ممانعت مستقیم از تأثیر اشعه خورشید (سایه‌اندازی تابشی) است. همان طور که تبخیر- تعرق منظر اکسریک در قیاس با منظر نمناک ناچیز است، چاره دیگری به برنامه‌ریزان شهری می‌دهد. مطالعات گذشته نشان داده‌اند که خانه‌هایی که درختان سایه‌انداز دارند در خنک سازی عمده شهرها می‌تواند بیش از ۳۰٪ نیاز به حداکثر خنک‌سازی مناطق مسکونی را حفظ کند. هرچند مطالعات در زمینه صرفه‌جویی انرژی از طریق درختان شهری، به علت مشکلات کاربردی بودنشان، چندان به روز نمی‌شوند: معمولا تحقیقات تجربی در مقیاس ساختمان مجزا انجام می‌شود، نظریه اینکه شبیه‌سازی‌های عددی تعداد درختان را نامناسب در نظر می‌گیرد. به همین خاطر معلوم شد صرفه‌جویی انرژی عینی به کمک درختان سایه‌انداز به اقلیم منطقه، با متغیرهای فصلی بزرگ و جغرافیایی، بسیار وابسته است. با وجود پیشرفت ممتد در تکنیک‌های عددی برای مدلسازی اقلیم شهری ( در مقیاس بزرگ) و بهره‌برداری انرژی ساختمان (در مقیاس کوچک)، تلاش برای پیوند زدن میان تفاوت مقیاس، چالش حل نشدنی برای ارائه واقعی پویایی پوشش‌های گیاهی (به خصوص درختان) در الگوهای سطح شهر می‌ماند. در میان الگوهای سطح شهر موجود، دسته الگو‌های سایبان شهری (UCMها) به مثابه ابزار مفیدی برای ثبت فیزیک انرژی کنترل شده و انتقال آبی بر روی زمین‌های ساخته شده نشان داده شده است. به طور خاص، پیشرفت‌های اخیر لاید مجزا UCM به طور قابل توجهی تعادل انرژی شهری جامع و مدلسازی هیدرولوژیکی را افزایش داده است، که اخیرا به طور گسترده در پلتفورم «تحقیق آب و هوا و پیش‌بینی» (WRF) اجزا و با حرکت‌های جوی در مقیاس مزو صفر شده است. این آخرین ساختار WRF-UCM راه حل ناهماهنگی سطوح کوچک شهری («ناجوری» سطوح گیاهکاری و آسفالت شده در محیط ساخته شده)، پارامتریزاسیون عینی چمنزارهای شهری با جرکت آب‌های زیرزمینی، تأثیر واحح شهری، سیستم‌های سقف سبز، و منابع آنتربوپپوژنیک آب و انرژی را نشان می‌دهد. با وجود این هندسه پیچیده و موقعیت‌های فضایی درختان سایه‌انداز در نواحی شهری چالش مهمی در شبیه‌سازی دقیق تبادل گرمای ثابتی در محیط مصنوع را ارائه می‌دهد. برای مثال وجود درختان در خیابان کاملا عوامل تابشی میان یک جفت سطح کوچک (مانند آسمان، دیوارها و زمین) را با مانع از انتقال شعاع‌های تابشی در میانشان تغییر می‌دهد. محققان اخیرا به طور موفقیت‌آمیزی این عوامل نمایی را، با درختانی که در تبادل تابعی در خیابان هستند، بر اساس شیوه‌های «ردیابی- اشعه» تصادفی به قاعده درآوردند. در این مطالعه، ساختار مدلسازی جدیدی با درختان شهری جمع‌کننده در آخرین لایه- مجزا UCM را توسعه می‌دهیم، که با تدویق تصادفی تبادل گرمای تابشی در میان درختان و سطوح کوچک شهری ممکن می‌شود. این به ما اجازه می‌دهد تا مدلسازی اقلیم شهری مقیاس بزرگ (همسایگی با مقیاس‌های شهری) را با درختان سایه‌دار و چمنزارهای شهری با مکانیسم‌های خنک‌سازی متفاوت اجرا و نیروهای بالقوه ذخیره انرژی‌شان را مقایس کنیم. بر خلاف مطالعات گذشته که عمدتا بر مدلسازی در مقیاس ساختمان- منفرد با زمان شبیه‌سازی محدود تمرکز داشتند، این ساختار مدلسازی جدید با اقلیم شناسی سالانه وابسته به شهر بیابانی، فینیکس آریزونا، گردانده می‌شود و به طور واقع‌گرایانه تعاملات ساختمان- محیط برحسب تبادل انرژی و آب در لایه های شهری حل می‌شود. ما اساسا به دو علت فینیکس را به عنوان ناحیه تحقیقاتی‌مان انتخاب کردیم. اولا در دهه‌های اخیر این منطقه تحت گسترش شهری بسیاری بود و به مثابه قطب UHI و مطالعه محیط شهری پدیدار شد. ثانیا به مثابه نمونه‌ای از شهر خشک در بیابان سونوار، توسعه پایدار فینیکس، به خصوص برای برنامه‌ریزی استراتژیک برای تسکین شهری و صرفه‌جویی‌های انرژی و آب روبرو شده است؛ مورد دوم به ویژه منبع کمیاب و فوق‌العاده‌ای در شهر بیابانی است، و فضای شهری را با درختان به جای چمنزارهای نمناک سبز و بسیار جذاب می‌کند. با وجود تحقیق گسترده درباره مؤلفه‌های محیطی شهر در این منطقه، فقدان مطالعه تطبیقی درباره نیروهای بالقوه خنک‌سازی و صرفه‌جویی انرژی مختلف به کمک پوشش گیاهی شهری اکسریک و نمناک احساس می‌شود. در این بررسی، مورد تحقیق را با سناریوهای گوناگون پوشش‌های گیاهی شهری (کسر چمنزارهای شهری و اندازه درختان) دنبال می‌کنیم. از نتایج شبیه‌سازی‌های با ساختار عددی جدید در این بررسی انتظار می‌رود تا راهنمایی باارزشی درباره استراتژی‌های برنامه‌ریزی منظر آینده بدهد تا تنش حرارتی را کم کند، تا بازدهی انرژی ساختمان را بهبود ببخشد و پایداری محیط را بالا ببرد.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله نیروی بالقوه ذخیره انرژی و خنک‌سازی درختان سایه‌انداز و چمنزارها در شهر کویری

چکیده انگلیسی

The use of urban vegetation in cities is a common landscape planning strategy to alleviate the heat island effect as well as to enhance building energy efficiency. The presence of trees in street canyons can effectively reduce environmental temperature via radiative shading. However, resolving shade trees in urban land surface models presents a major challenge in numerical models, especially in predicting the radiative heat exchange in canyons. In this paper, we develop a new numerical framework by incorporating shade trees into an advanced single-layer urban canopy model. This novel numerical framework is applied to Phoenix metropolitan area to investigate the cooling effect of different urban vegetation types and their potentials in saving building energy. It is found that the cooling effect by shading from trees is more significant than that by evapotranspiration from lawns, leading to a considerable saving of cooling load. In addition, analysis of human thermal comfort shows that urban vegetation plays a crucial role in creating a comfortable living environment, especially for cities located in arid or semi-arid region.

خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.