تغییرات آب و هوایی ناشی از فعالیت های انسانی منجر به مکرر رویدادهای شدید آب و هوایی [1]، مانند امواج گرما، سیل و افزایش مداوم سطح دریا می شود که بر سلامت و زندگی ما تأثیر می گذارد [2]. طبق آخرین گزارش هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) AR6، میانگین دمای سطح جهانی در حال حاضر 1.1 درجه سانتیگراد از سطح قبل از صنعتی شدن فراتر رفته و پیش بینی می شود که به طور بالقوه از آستانه بحرانی 1.5 درجه سانتیگراد در اوایل دهه 2030 فراتر رود. 3]. با تسریع گرمایش جهانی، پیش بینی می شود که وقوع امواج گرما افزایش یابد و در نتیجه شیوع بیشتر بیماری های مرتبط با گرما و مرگ و میر بیشتر شود [2،4]، به ویژه در میان جمعیت های آسیب پذیر مانند افراد مسن و افراد مبتلا به بیماری های قلبی عروقی یا از قبل وجود داشته باشد. بیماری های تنفسی، دیابت و اختلالات روانی مزمن. به عنوان مثال، تحقیقات انجام شده توسط تائو و همکاران. [5] ارتباط معنی داری بین امواج گرما و افزایش خطر مرگ ناشی از دیابت در مناطق روستایی چین بین سال های 2016 و 2019 نشان داد. به طور مشابه، Bi et al. [6] دریافتند که دمای هوا در سال فوق العاده گرم 2003 در شانگهای یک عامل تعیین کننده تعیین کننده بر مرگ و میر انسان است. و شیفانو و همکاران. [7] ادعا کرد که افراد مجرد و بستری با اختلالات مزمن ریوی یا روانپزشکی در گروه سنی 65 تا 74 سال با افزایش خطر مرگ و میر در طول موج گرما مواجه هستند. تغییرات سریع آب و هوا تهدید قابل توجهی برای سلامت انسان است، همانطور که برخی از تحقیقات فعلی در مورد خطر گرمای بیش از حد داخل ساختمان نشان می دهد.

با توجه به عدم قطعیت تغییرات اقلیمی، فایل‌های پیش‌بینی‌شده اقلیمی آینده با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف آب و هوایی نقش حیاتی در ارزیابی خطرات گرمای بیش از حد داخلی ساختمان‌های مسکونی با استفاده از شبیه‌سازی ساختمان دارند [[8]، [9]، [10]. این فایل‌ها داده‌های آب و هوای لازم را برای شبیه‌سازی‌های حرارتی ساختمان فراهم می‌کنند، و بیشتر آنها از مدل‌های گردش عمومی (GCMs) که شامل مدل‌های جوی، مدل اقیانوس، طرح‌های سطح زمین، و مدل یخ دریا هستند، می‌آیند [11]. فاز 5 پروژه مقایسه مدل زوجی (CMIP5) متشکل از 40 GCM از 20 گروه تحقیقاتی بود که در دسترس عموم قرار گرفت و سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای متعددی در GCM ها با مدل های مختلف آب و هوایی موجود وجود دارد [12]. سناریوهای مسیرهای غلظت نماینده (RCP) سطوح مختلف گازهای گلخانه ای و فشارهای تشعشعی را که ممکن است در قرن بیست و یکم رخ دهد، ترسیم می کند. چهار سناریو به طور گسترده در تحقیقات فعلی استفاده می شود: RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0، و RCP8.5، همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است. طبق گزارش AR5 IPCC [13]، این سناریوها پیش بینی می کنند که دمای میانگین جهانی افزایش یابد. پایان قرن 21 این سناریوها مفروضات متفاوتی را در مورد میزان بدتر شدن شرایط آب و هوایی آینده ارائه می دهند. در سناریوهای RCP2.6، انتظار می‌رود دما بین 0.3 تا 1.7 درجه سانتی‌گراد افزایش یابد، در حالی که در سناریوهای RCP4.5، بین 1.1 تا 2.6 درجه سانتی‌گراد پیش‌بینی می‌شود. سناریوی RCP8.5 افزایش دما را بین 2.6 تا 4.8 درجه سانتیگراد نشان می دهد. با افزایش شیوع آب و هوای گرم‌تر در فضای باز، فقدان ملاحظات اقلیمی آینده در ارزیابی‌های حرارتی ساختمان ممکن است منجر به استراتژی‌های طراحی ساختمان شود که به طور ناخواسته خطر گرمای بیش از حد داخلی را ایجاد می‌کند.

برای ارزیابی و کاهش خطر بالقوه گرمای بیش از حد داخلی در ساختمان‌های مسکونی تحت شرایط آب و هوایی آینده، مطالعات فعلی عمدتاً خانه‌های آپارتمانی مرتفع و خانه‌های مسکونی مدرن را با استفاده از شبیه‌سازی حرارتی ساختمان به عنوان موارد مطالعه در نظر می‌گیرند [[24]، [25]، [26]]. این ساختمان ها از مقررات ملی سختگیرانه پیروی می کنند که هدف آن بهبود انعطاف پذیری حرارتی در برابر نوسانات آب و هوایی محلی است. با این حال، تحقیقات کمی بر روی خانه های روستایی شهری چین متمرکز شده است که فاقد محدودیت ها و مقررات تحمیل شده توسط مقامات محلی هستند.

دهکده شهری چین به طور قابل توجهی با مفهوم برنامه ریزی غربی «دهکده شهری» که به محله ای به سبک روستایی در بافت شهری کشورهای غربی اشاره دارد، متفاوت است. همانطور که توسعه شهری در چین همچنان در حال گسترش است، مناطق داخلی روستایی خاصی را فراگرفته و به مناطقی تبدیل شده اند که در درجه اول به عنوان نیازهای مسکن موقت ساکنان محلی عمل می کنند و مسکن های مقرون به صرفه را برای جمعیت مهاجر فراهم می کنند. بیشتر روستاهای شهری چین با تراکم جمعیت بالا و کیفیت نامناسب مسکن مشخص می شوند. با در نظر گرفتن نمونه شهر شنژن، تقریباً 320 روستای شهری [27] وجود دارد که حدود 7 میلیون نفر از جمعیت 14 میلیونی شهر را در خود جای می دهند [28]. به دلیل محدودیت‌های مالی، این خانه‌ها بدون ترکیب مواد عایق دیوار، مصالح شیشه‌ای و استراتژی‌های تهویه توصیه‌شده توسط کد ملی ساختمان [29،30] ساخته شدند. دهکده های شهری در چین عمدتاً از دو نوع خانه تشکیل شده اند، خانه های روستایی شهری معاصر (CUVH) و خانه های روستایی شهری سنتی (TUVH) [31،32]. در همین حال، اکثر خانه‌ها در روستاهای شهری CUVH هستند که توسط ساکنان بومی بدون مقررات سخت‌گیرانه در 10 سال اخیر ساخته شده‌اند و عمدتاً برای اهداف اجاره‌ای در نظر گرفته شده‌اند. بنابراین، هر دو نوع خانه ممکن است بیشتر مستعد دوره‌های طولانی ناراحتی حرارتی داخلی باشند، که به طور بالقوه منجر به بیماری‌های مرتبط با گرما و حتی مرگ و میر در شرایط آب و هوایی پیش‌بینی‌شده در آینده می‌شود.

با توجه به محدودیت‌های سیاستی در فروش زمین‌های روستایی، دولت به روستاییان اجازه می‌دهد تا خانه‌های خود را در چارچوب دستورالعمل‌های مشخص شده توسعه داده و اصلاح کنند و در نتیجه ساختمان‌هایی با تراکم بالا و با کیفیت پایین بسازند [31]. چیدمان ساختمان ها با تراکم بالا، همراه با استفاده از مصالح ساختمانی نامرغوب، احتمالاً باعث ایجاد ناراحتی حرارتی در فضای باز و داخلی در روستاهای شهری می شود. به عنوان مثال، لی و همکاران. [33] یک مطالعه جامع در پکن انجام داد، با هدف شناسایی استراتژی های طراحی بهینه برای افزایش آسایش حرارتی روستاهای حومه شهر. آن‌ها دریافتند خیابان‌های شرقی-غربی در مقایسه با خیابان‌های شمالی-جنوبی جریان باد کمتری را تجربه می‌کنند، که باعث می‌شود تهویه کمتری داشته باشند، که باعث می‌شود خیابان‌های شرقی-غربی به دلیل کاهش حرکت هوا و تهویه احتمال بیشتری در ایجاد ناراحتی گرما داشته باشند. مطالعه دیگری توسط لی و همکاران. [34] در یکی از روستاهای شهری گوانگژو از آزمایش ترموگرافی مادون قرمز برای ارزیابی عملکرد حرارتی پنج ساختمان مسکونی در دهکده شهری استفاده کرد. آنها دریافتند که عیوب حرارتی هدایت، شایع ترین نقص حرارتی در ساختمان های مسکونی روستای شهری است. به طور مشابه، یی و همکاران. [35] تفاوت آسایش حرارتی بین روستاهای شهری و سکونتگاه های رسمی در شنژن را مورد مطالعه قرار داد. یافته های آنها خطر قابل توجهی از گرمای بیش از حد در روستاهای شهری شنژن را نشان می دهد که تراکم ساختمانی نقش قابل توجهی در تشدید محیط ظالمانه و گل آلود دارد. بنابراین، نیاز فوری به مطالعات جامع برای رسیدگی و کاهش مسائل بالقوه گرمای بیش از حد داخلی در خانه های روستایی شهری وجود دارد.

علاوه بر این، اکثر ساکنان ساکن در خانه ها کشاورزان بی زمین، مهاجران روستایی، و کارگران کم درآمد به دلیل قیمت مناسب اجاره هستند [[36]، [37]، [38]. آنها تمایل دارند به جای استفاده از وسایل خنک کننده، به استراتژی هایی مانند باز کردن پنجره ها و کاهش لباس برای کاهش ناراحتی گرما در طول تابستان اعتماد کنند [39]. با این حال، بسته به رفتار حرارتی انسان، ممکن است برای کاهش تأثیر افزایش دمای خارج از منزل بر سرنشینان کافی نباشد. این با مطالعات انجام شده توسط تاپا [40] نشان داده شده است، که نشان می دهد خانه های بتنی با تهویه طبیعی کم درآمد در شمال شرقی هند مستعد بدتر شدن شرایط حرارتی داخلی به دلیل گرمایش جهانی هستند. علاوه بر این، لارسن و فیلیپین [41] دریافتند که خانه‌های کم‌درآمد در آرژانتین، مجهز به سیستم‌های خنک‌کننده غیرفعال، قادر به تحمل مؤثر دوره‌های موج گرما به شیوه‌ای انعطاف‌پذیر از طریق شبیه‌سازی‌های حرارتی گذرا نیستند. از این رو، بسیار مهم است که بر ارزیابی گرمای بیش از حد داخلی و اجرای استراتژی های مقاوم سازی غیرفعال در محیط حرارتی خانه های روستایی شهری با تهویه طبیعی که ممکن است به اندازه کافی با شرایط آب و هوایی آینده به دلیل گرم شدن کره زمین سازگار نباشد، تاکید شود.

اهمیت اندازه گیری های طولانی مدت در محل را نمی توان هنگام ارزیابی شرایط حرارتی داخلی ساختمان های مسکونی دست کم گرفت. چنین اندازه‌گیری‌هایی نه تنها بینش‌های ارزشمندی در مورد شرایط واقعی محیط حرارتی داخلی ارائه می‌کنند، بلکه به کالیبره کردن مدل‌های شبیه‌سازی اولیه کمک می‌کنند [42،43]. حنا و همکاران [44] از یک رویکرد اندازه‌گیری بلادرنگ یک ساله برای ارزیابی آسایش حرارتی داخلی در خانه‌های بومی و مدرن‌سازی استفاده کرد که برای کالیبراسیون دقیق مدل شبیه‌سازی بسیار مهم است. تاپا و همکاران [45] داده‌های اندازه‌گیری شده در مورد دمای هوای داخلی و رطوبت نسبی در طول فصل پاییز را برای کالیبراسیون شبیه‌سازی برای ارزیابی آسایش حرارتی و تقاضای انرژی در ساختمان‌های آزاد در زیر هیمالیا شرقی هند جمع‌آوری کرد. لوپز و همکاران [46] اندازه‌گیری‌های طولانی‌مدت 3 تا 4 سال را با تمرکز بر دمای هوا و رطوبت نسبی در خانه‌های انرژی تقریباً صفر واقع در فرانسه انجام داد. این اندازه‌گیری‌ها در دوره‌های زمستان، تابستان و بین فصل جمع‌آوری شد تا شرایط آسایش حرارتی در خانه‌ها را تجزیه و تحلیل کند. و بلازکز و همکاران. [47] پایش طولانی مدت را در یک بازه زمانی 21 ماهه برای جمع آوری داده ها در مورد دمای هوای داخلی، رطوبت نسبی و غلظت CO ₂ در خانه های مسکونی واقع در منطقه مدیترانه انجام داد. این دوره اندازه‌گیری گسترده امکان توصیف مناسب ساختمان‌های مورد مطالعه را فراهم کرد. در این مقاله، ما اندازه‌گیری‌های در محل را به طور خاص در طول گرم‌ترین دوره سال، از آوریل تا آگوست انجام دادیم. هدف از این اندازه گیری ها جمع آوری داده های بلادرنگ برای کالیبراسیون مدل شبیه سازی بود.

با این حال، اندازه‌گیری‌های در محل محدودیت‌هایی در ارزیابی شرایط حرارتی داخلی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف آینده و نیاز به در نظر گرفتن پارامترهای متعدد در یک چارچوب زمانی محدود دارند. برای غلبه بر این چالش ها و انجام یک تحلیل کامل، شبیه سازی ساختمان به عنوان یک روش پرکاربرد ظاهر شده است [48،49]. این رویکرد محققان را قادر می‌سازد تا محیط حرارتی داخلی را با استفاده از استراتژی‌های مختلف بررسی کنند و سناریوهای مختلف آینده را شبیه‌سازی کنند و بینش‌های ارزشمندی را برای تصمیم‌گیری و برنامه‌ریزی بهتر ارائه دهند [50،51]. بسیاری از تحقیقات از روش‌های ترکیبی شبیه‌سازی ساختمان با اندازه‌گیری در محل برای کالیبراسیون مدل استفاده می‌کنند. نی و همکاران [52] ترکیبی از شبیه‌سازی و آزمایش‌های مدل مقیاس را برای تحلیل عملکرد حرارتی دیوار عبوری به کار گرفت. آن ها دریافتند که ساختمان های سازه چوبی با دیوارهای عبوری از سطح راحتی بالاتری نسبت به ساختمان های بدون دیوار برخوردار هستند. کیتاگاوا و همکاران [53] از یک مدل شبیه‌سازی انرژی حرارتی مبتنی بر EnergyPlus، تایید شده توسط اندازه‌گیری‌های میدانی، برای شناسایی عوامل کلیدی برای بهینه‌سازی اثر ذخیره‌سازی حرارتی مواد تغییر فاز در ساختمان‌ها در سراسر آب و هوای گرم و مرطوب در طول یک سال استفاده کرد. لی و همکاران [54] با استفاده از شبیه‌سازی دینامیکی و اندازه‌گیری میدانی، یک تحلیل پارامتریک بر روی مکانیسم تامین آسایش حرارتی داخلی برای خانه‌های سنتی لهاسا انجام داد. با این حال، تحقیقات کمی برای ارزیابی خطر گرمای بیش از حد داخلی خانه های روستایی شهری چین در مناطق گرم و مرطوب انجام شده است. در این مطالعه، ما از یک اندازه‌گیری میدانی بلندمدت و شبیه‌سازی ساختمان پویا برای ارزیابی روستاهای شهری در منطقه گرم و مرطوب چین تحت تغییرات آب و هوایی استفاده کردیم.

• ●

  تحقیقات موجود در مورد آسایش داخلی در مسکن ارزان قیمت چینی عمدتاً بر مناطق روستایی، مشرف به روستاهای شهری با افراد و ساختمان‌های بیشتر متمرکز است. مطالعه روستاهای شهری برای درک راحتی مسکن در این مناطق ضروری است.

• ●

  اکثر مطالعات در مورد راحتی در خانه های مقرون به صرفه در مناطق گرم و مرطوب چین از نظرسنجی های کوتاه استفاده می کنند، نه از اندازه گیری ها یا شبیه سازی های طولانی مدت. ترکیب شبیه‌سازی‌ها با داده‌های واقعی می‌تواند بینش دقیق‌تری ارائه دهد.

• ●

  هنگام مطالعه خانه‌های روستایی شهری کم‌هزینه، توجهی به تغییرات اقلیمی آینده وجود ندارد. گنجاندن سناریوهای اقلیمی برای ارزیابی اینکه چگونه این خانه ها می توانند در برابر تغییرات محیطی مقاومت کنند و پایدار بمانند، حیاتی است.

بنابراین، هدف اولیه ما این است که با انجام یک ارزیابی جامع از خطر گرمای بیش از حد داخلی در خانه‌های روستایی شهری، با در نظر گرفتن تأثیرات تغییرات آب و هوایی، شکاف تحقیقاتی موجود را پر کنیم. ما داده های آب و هوای آینده را با در نظر گرفتن سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 با استفاده از نرم افزار Meteonorm به عنوان ابزاری برای تولید داده های آب و هوای آینده برای هر دهه از سال 2030 تا 2100 جمع آوری کردیم. با استفاده از ترکیبی از میدان های بلند مدت. اندازه‌گیری‌ها و شبیه‌سازی‌های ساختمانی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف اقلیمی آینده، هدف ما ارائه یک درک جامع از عملکرد حرارتی این خانه‌ها در مناطق گرم و مرطوب تحت شرایط آب و هوایی آینده و شناسایی استراتژی طراحی برای کاهش موثر خطر گرمای بیش از حد داخلی است. مشارکت های اولیه این مطالعه را می توان در سه نکته کلیدی خلاصه کرد:

• ●

  تاکید بر این که تغییرات آب و هوایی تهدید قابل توجهی برای عملکرد حرارتی خانه‌های روستایی فعلی شهری است که به طور بالقوه منجر به ناراحتی داخلی در آینده می‌شود.

• ●

  افشای قابلیت زندگی آینده خانه های روستایی شهری با در نظر گرفتن 24 اقلیم آینده و کمی کردن خطر گرمای بیش از حد داخلی خانه ها.

• ●

  پیشنهاد چندین استراتژی مقاوم‌سازی مقرون‌به‌صرفه برای کاهش خطر گرمای بیش از حد داخلی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، و این می‌تواند به‌عنوان مرجع ارزشمندی برای بازسازی‌های آینده به منظور افزایش راحتی داخلی باشد.

بنابراین، هدف اولیه ما این است که با انجام یک ارزیابی جامع از خطر گرمای بیش از حد داخلی در خانه‌های روستایی شهری، با در نظر گرفتن تأثیرات تغییرات آب و هوایی، شکاف تحقیقاتی موجود را پر کنیم. ما داده های آب و هوای آینده را با در نظر گرفتن سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 با استفاده از نرم افزار Meteonorm به عنوان ابزاری برای تولید داده های آب و هوای آینده برای هر دهه از سال 2030 تا 2100 جمع آوری کردیم. با استفاده از ترکیبی از میدان های بلند مدت. اندازه‌گیری‌ها و شبیه‌سازی‌های ساختمانی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف اقلیمی آینده، هدف ما ارائه یک درک جامع از عملکرد حرارتی این خانه‌ها در مناطق گرم و مرطوب تحت شرایط آب و هوایی آینده و شناسایی استراتژی طراحی برای کاهش موثر خطر گرمای بیش از حد داخلی است. مشارکت های اولیه این مطالعه را می توان در سه نکته کلیدی خلاصه کرد: