بادگیرها عناصری عملکردی در ساختمان های سنتی بوده اند که، انرژی پاک و کم هزینه مورد نیاز برای تهویه و سرمایش فضای داخلی را تأمین می-نمودند و به نمادی شاخص و هویت بخش در معماری سنتی تبدیل شده بودند. اما با تغییر شرایط زمانی، نیازهای جامعه انسانی تغییر کرد و این تغییر منجر به بالا رفتن سطح توقع آسایشی جامعه گردید. لذا با توجه به نارسائی های بادگیرهای سنتی؛ جامعه مدرن رو به سیستم های سرمایشی مکانیکی آورد و استفاده از روش های بومی و غیرفعال را به فراموشی سپرد. بنابراین این رساله با هدف بهینه سازی بادگیرهای سنتی به شناخت رفتار گونه های مختلف بادگیر (گونه های تک-فشاری و چندفشاری) و تعیین معایب آن ها پرداخته است. برای این منظور با استفاده از روش شبیه-سازی cfd به بررسی مسائلی از قبیل؛ مقایسه رفتار گونه تک فشاری و چندفشاری بادگیر در اثر تغییر جهت وزش جریان خارجی، اثر تغییر جهت وزش جریان خارجی بر فشار دینامیکی و سرعت جریان داخلی بادگیر، اثر تغییر تعداد بازشوها و جهت وزش جریان بر سرعت قائم جریان داخل کانال-های بادگیر و چگونگی رفتار گونه چندفشاری بادگیر سنتی در ساختمان طبقاتی پرداخته شد و نتایج حاصل از آن ها نشان داد که وابستگی جهت جریان های داخل بادگیر به جهت وزش باد، مانع اصلی در مقابل بهینه سازی بادگیرهای سنتی است. همچنین مشخص گردید که بادگیر گونه چندفشاری نه تنها از شرایط بهینه سازی مساعدتری نسبت به گونه تک فشاری برخوردار است بلکه تهویه مطبوع تر، سرعت های کم-نوسان تر و بازدهی بالاتری را در شرایط گوناگون تأمین می کند. لذا در پیشنهاد نهایی از قفسه دوطبقه بر فراز بادگیر گونه چندفشاری استفاده شد و نتایج نشان داد که نه تنها اثر تغییر جهت وزش جریان خارجی بر جهت حرکت جریان داخلی کاهش یافته است بلکه، تعادل در تعداد کانال های فشار مثبت و منفی نیز همواره برقرار بوده است. همچنین بادگیر بهینه سازی شده؛ علاوه بر افزایش نسبی حجم جریان درونی بادگیر، توزیع جریان هوا مابین طبقات مختلف ساختمان را به نحوی مطلوب فراهم کرده است.

بخش زیادی از مصرف انرژی در ساختمان ها صرف گرمایش و سرمایش آن ها می شود، در نتیجه سازندگان بنا از راهکارهای غیرفعال در جهت مقابله با شرایط سخت اقلیمی استفاده کرده اند. شرایط آب و هوایی یکی از عامل های تأثیرگذار بر معماری بومی ایران در اقلیم گرم و خشک می باشد. حیاط مرکزی به عنوان یکی از نوآوری های هنرمندان و معماران ایرانی در جهت تطبیق با شرایط نواحی کویری بوده است؛ که استفاده از این ساختار در ایجاد شرایط آسایش در این اقلیم بسیار کارا می باشد. هدف از این پژوهش مطالعه عملکرد حرارتی خانه های حیاط مرکزی در اقلیم گرم و خشک، با رویکرد تحلیل ریخت شناسی کالبد فیزیکی خانه های حیاط مرکزی می باشد. در ابتدا به بررسی کیفی راهکارهای غیرفعال در طراحی خانه های حیاط مرکزی کاشان به عنوان یک نمونه بارز اقلیم گرم و خشک پرداخته شد. سپس با استفاده از شبیه سازی تأثیر تغییر پارامترهای مختلف کالبدی را بر عملکرد حرارتی آنها مورد بررسی قرار گرفت. هدف از این تحقیق دستیابی به بهترین گونه ممکن خانه های حیاط مرکزی از لحاظ کارایی انرژی در کاشان می باشد. نتایج نشان میدهند که ابعاد و تناسبات، شکل، اندازه حیاط و نسبت پر به خالی این خانه ها تأثیر بسزایی در عملکرد حرارتی شان دارند. بر اساس نتایج این تحقیق شکل کلی و تناسبات مهم ترین معیار تأثیرگذار بر رفتار حرارتی این بناها می باشد؛ و در نهایت نتایج نشان میدهد که کالبد معماری خانه های حیاط مرکزی به مقدار قابل توجهی، منطبق بر شرایط اقلیمی بوده است.

کمبود منابع انرژی و افزایش مصرف انرژی از نگرانی های پیش روی جوامع امروزی است. از آنجا که بخش مهمی از انرژی ، در ساختمان ها مصرف می شود، تاکنون تلاش های زیادی برای یافتن راه های کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها انجام شده است. تأثیر کاربرد مواد تغییر فاز دهنده (pcm) در کاهش مصرف انرژی ساختمان یکی از موضوعات مورد بررسی در این زمینه است. این تحقیق مطالعه جامعی در مورد چگونگی عملکرد مواد تغییر فاز دهنده از دو جنبه آسایش حرارتی و مصرف انرژی در ساختمان های مسکونی و در اقلیم های مختلف ایران انجام شده است. عملکرد سیستم های حاوی(pcm) در هر اقلیم و در ماه های مختلف سال، بررسی و شناسایی شده است. دمای ذوب بهینه مواد تغییر فاز دهنده در هر اقلیم به گونه ای که بهترین عملکرد آن ها را در پی داشته باشد، به دست آمده اند. در این تحقیق از نرم افزار انرژی پلاس برای شبیه سازی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد که کاربرد pcm در بیشتر اقلیم ها تأثیر قابل توجهی در بهبود شرایط آسایش حرارتی و کاهش مصرف انرژی ساختمان را به دنبال خواهد داشت. بر اساس نتایج به دست آمده، انتخاب دمای ذوب مناسب مواد تغییر فاز دهنده برای هر اقلیم ، در مدل طراحی‏شده موجب کاهش 12 درصدی بار گرمایشی در تبریز، کاهش 29 درصدی بار سرمایشی و 38 درصدی بار گرمایش در یزد و کاهش 15 درصدی بار سرمایشی در بندرعباس می گردد.علاوه بر این تأثیر تخته های گچی حاوی pcm در مقایسه با تخته‏های گچی ساده در یک ساختمان نمونه موجود نشان داد که موجب 4/13کیلووات ساعت بر مترمربع ذخیره بار گرمایشی و 2/1 کیلووات ساعت بر مترمربع ذخیره بار سرمایشی رادر پی دارد و در نهایت مقایسه عملکرد حرارتی تخته‏های گچی pcm با مصالح مرسوم جداره‏ها در ایران البته با تمهیدات خاصی حاکی از معادل بودن این تخته‏های گچی 5/1 سانتی متری با جداره‏های 10 سانتی‏متری می‏باشد

پوسته ساختمان ها در طراحی فضا ها می توانند نقش موثری در کاهش مصرف انرژی داشته باشند، از این رو طراحی یک پوسته کارآمد در ساختمان ها با توجه به مباحث مطرح شده در حوزه پایداری ، برای به حداقل رساندن دفع گرما در زمستان و جذب گرما در تابستان می تواند بسیار موثر می باشد. نماهای دوپوسته به عنوان یک راهکار مناسب برای رسیدن به این هدف، قابل توجه می باشند. اما مسئله گرمایش بیش از حد در حفره ای بین دوپوسته در ماههای گرم سال ، از چالش های استفاده از این سیستم در اقلیم گرم و خشک می باشد. از این رو در این رساله، پس از مروری بر مبدا و منشا نماهای دوجداره و همچنین دسته بندی و ارزیابی آنها، فرضیات طرح به منظور ارائه راهکار هایی جهت کاهش گرمایش بیش از حد در این پوسته ها با استفاده از روش شبیه سازی cfd (دینامیک سیالات محاسباتی) مورد بررسی قرار گرفته است . به این ترتیب تاثیر وجود دریچه های تهویه، اندازه دریچه ها و تعیین اندازه بهینه آن،تاثیر استفاده از صفحات سایه انداز ، نوع شیشه، اندازه عمق حفره نمای دو پوسته و تعیین ابعاد متناسب و بهینه آن ، تاثیر استفاده از لوورها جهت سایه اندازی و همچنین تاثیر رنگ سایه اندازه ها و موقعیت قرار گیری آنها را به وسیله شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت بر کاهش گرمایش بیش از حد در این پوسته ها مورد بررسی قرار دادیم و مشخص شد که با استفاده از طراحی مناسب این جداره ها و به کار گیری مناسب راهکار های ارائه شده، دمای داخل حفره را به صورت میانگین تا 18.8 درجه سانتیگراد در ماههای گرم سال می توان کاهش داد.از سوی دیگر مسئله مهم تاثیر به کار گیری این نوع ازپوسته ها بر کاهش مصرف انرژی در ساختمان می باشد که در این رساله با استفاده از نرم افزار شبیه ساز حرارتی design builder مشخص شد که مقدار کل مصرف انرژی مدل مورد مطالعه با پوسته دو جداره بهینه سازی شده برای اقلیم گرم وخشک 14.4( kwh/m2)کمتر از مدل بدون پوسته دو جداره است .با وجود اینکه مقدار مصرف انرژی در بخش روشنایی برای اتاق با پوسته دو جدار بهینه سازی شده بالاتر بود اما، تاثیر این پوسته بر کاهش انرژی مصرفی برای ایجاد گرمایش و سرمایش محسوس تر می باشد که این خود پتانسیل بالای استفاده از این نوع پوسته ها را در صورت بهینه شدن در اقلیم گرم و خشک به منظور کاهش مصرف انرژی ساختمان ها را نشان می دهد.

در ایران علیرغم وجود پیشینه درخشان، در ساختمان پژوهشی صورت نگرفته و اغلب پژوهشهای انجامشده تحلیل رفتار تهویه در بادگیر بوده. رساله حاضر ، پژوهشی کاربردی در عرصه معماری انرژی است که هدف خود را ارتقا کیفیات فضایی بوشهر قرار – داده است. با استفاده مطلوب از دریا به عنوان عنصری ارزشمند و با طراحی شناشیرها می توان به سیمای شهر نظم بخشید و کیفیت حسی و بصری را نیز ارتقا داد.از آن جا که شناشیر بخشی از هویت اکولوژیک شهر بوشهر به شمار می آید ، سامان دهی و ارتقا آن و بازسازی و استفاده از آن یکی از اصلی ترین موضوعات در زمینه اکولوژیک است.در بوشهر شناشیرها فراوان بوده ، اما به دلیل بی اطلاعی از کاربرد آن و اهمیت و ارزش ننهادن به این عنصر ،در بازسازی و مرمت خانه های قدیمی آن را از بین برده اند. پژوهش حاضر در زمینه عملکرد و تحلیل ابعاد شناشیر هست. در این رساله از شناشیرها به صورت مجزا و به منظور تهویه طبیعی ، بر افزایش سرعت باد در فضای مسکونی مورد توجه قرار گرفته است به منظور بررسی عملکرد شناشیرها ، از شبیه سازی به روش عددی در یک مدل انتخابی در بوشهر صورت گرفته است. با توجه به اهمیت وزش باد در مناطق گرم و مرطوب به منظور تهویه طبیعی ، با توجه به پارامترهای تاثیر گذار در شناشیرها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد که در صورت انتخاب پارامترهای صحیح در شناشیر ، متناسب با میزان موردنیاز سرعت باد مناسب ،با توجه به شرایط آب و هوایی و طراحی ساختمان ها با رعایت اصول معماری و مهندسی میتوان سرعت باد را برای تهویه طبیعی به منظور احساس آسایش افزایش داد و عملی ساخت. در راستای تحقیق ،اهداف مورد نظر در هر مرحله از پژوهش از روشها و ابزارهای مختلف تحقیق چون مطالعات کتابخانهای، نمونه موردی و شبیهسازی استفادهشده و تجزیه و تحلیل داده ها صورت گرفته است. پژوهش حاضر، میزان تأثیر و اهمیت پارامترهای متغیر بر میزان سرعت باد را مورد بررسی قرار می دهد. نتایج پژوهش، چگونگی تأثیر شناشیر)بالکن( بر میزان عملکرد تهویه ،با توجه به سرعت باد مورد قبول تعیین شده است. اندازه و ابعاد شناشیر مناسب بر کارایی الگوهای مختلف تهویه طبیعی تأثیرگذار است و نشان داده میشود.

در این پژوهش سعی شده با بررسی معماری بومی گیلان و نمونه های کارآمد در اقلیم های مشابه، بهترین راهکارها برای بهره گیری از عوامل بالقوه اقلیمی در جهت تامین شرایط مطلوب آسایشی در داخل ساختمان تعیین گردد. در این راستا سه عنصر مهم در معماری بومی گیلان، شامل بام، گربه رو و ایوان، مورد بررسی قرار گرفت. نرم افزارهای مورد استفاده برای تحلیل داده ها شامل نرم افزار دیزاین بیلدر و نرم افزار مبنا 19 می باشد. تحلیل های صورت گرفته شامل بررسی میزان مصرف انرژی ساختمان، بار سرمایشی و گرمایشی ساختمان، محاسبات cfd (محاسبات دینامیک سیالات) و بررسی شرایط آسایش درون ساختمان است. بررسی های انجام شده بر روی بام ها نشان داد که عملکرد حرارتی بام های سفالی بهتر از بام های آزبستی است. این در حالی است که از نظر عملکرد رطوبتی، بعملکرد بهتری نسبت به ام های سفالی دارند. بررسی های انجام شده بر روی گربه رو نشان داد که گربه رو با ایجاد امکان گذر هوا از زیر ساختمان، از تجمع رطوبت در این بخش جلوگیری کرده و مانع بروز پدیده میعان می شود. بنابراین گربه رو عنصری کارآمد در اقلیم گیلان است. نتیجه ای که از بررسی ایوان حاصل شد بیانگر آنست که اضافه شدن ایوان به ساختمان در بسیاری موارد می تواند بر کارایی ساختمان و کاهش مصرف انرژی آن موثر واقع شود. ایوانهای نتیجه بهتری نسبت به ایوان محصور و حالتی که ساختمان بدون ایوان در نظر گرفته شود، بدست می دهد و تنها در مورد بار گرمایش الگوهای با ایوان محصور پاسخگوی بهتری به نیاز آسایشی ساکنین می باشند. بر اساس نتایج حاصل از هر یک از این بررسی ها الگویی به عنوان الگوی پیشنهادی ارائه گردید. این الگو با یک الگوی ساختمان مسکونی بومی و یک الگوی ساختمان مسکونی امروزی مورد مقایسه قرار گرفت. نتیجه حاصل از این مقایسه حاکی از آنست که الگوی پیشنهاد شده هم از نظر بار گرمایش و هم از نظر بار سرمایش بسیار کارآمدتر از الگوهای موجود در منطقه می باشد. به طور کلی نتایج حاصل از بررسی ها، درستی ضوابط ارائه شده در تحقیق و فرضیه تحقیق را تایید کرده و گویای این امر است که با استفاده از ضوابط طراحی اقلیمی بر پایه اصول معماری پایدار، می توان به ساختمان هایی سازگارتر با اقلیم و با مصرف انرژی کمتر دست یافت.