Passive Solar Urban Design - Shadow Analysis of Different Urban Canyons

Abstract

Although thermal comfort methods on a architectural scale are at present well developed, the approach and the techniques applied on an urban scale are yet to be consolidated in order to promote a climatic responsive urban design. The main goal of the study, which is a continuation of the researcher's efforts in his PhD thesis, is to examine the relationship between different urban forms and the shadow patterns they generate, and to develop evaluation tools for deriving climatic design criteria and information suitable for use by designers. In addition, the experiment intends to verify the common method used by architects to determine the most suitable spacing between buildings to avoid overshadowing and maintain good solar accessibility, as well as to clarify its limitations. Therefore, the experiment compares patterns (radial and rectangular) with different orientations, in order to clarify the relation between the orientation and the generated shadow pattern, so that an acceptable standard of solar accessibility could always be considered with the orientation of the urban pattern in mind. Hence, the study was also performed in order to determine the urban fabric that will allow the achievement of high urban density under optimal solar insolation conditions. Finally, the paper discusses the possible application of these patterns in Palestine, in order to highlight the way that the derived results can be handled in real practice and so advance climatic urban design in Palestine. The SunCast Program which was used to conduct the experiments provides numerical calculations for the shaded surfaces to assure a high accuracy for the required measurements. تهتم الورقة بدراسة التشكيل العمراني وأثره البيئي وخاصة في مسالة تأثير الظلال المتبادل للتشكيلات العمرانية على التخطيط العمراني بما يضمن إنشاء تجمعات حضرية تمتاز بكثافة بنائية مناسبة في ظل الاحتفاظ بمؤثرات مناخية تلاءم الواقع الفلسطيني سواء في الضفة الغربية أو قطاع غزة، حيث تأتي هذه الدراسة تواصلاً لجهود الباحث في هذا المجال ضمن دراسته لأطروحة الدكتوراه .ويكمن الهدف الأساسي من البحث في تقييم العلاقة بين اختلاف الشكل العمراني ونماذج الظلال الناتجة وصياغة أدوات تمكن من اشتقاق معايير بيئية يمكن الاستفادة منها في توجيه العملية التصميمية. بالإضافة إلى ذلك فان الدراسة تهدف إلى التحقق من مدى مناسبة الطرق المعتادة التي يستخدمها المعماريون لتحديد التباعد الأمثل بين المباني لتجنب الظلال الزائدة والمحافظة على القدر الملائم من التشميس. كذلك فان البحث يقارن بين نماذج عمرانية مختلفة (مكعبة وحلقية) بتوجيهات مختلفة لتوضيح العلاقة بين التوجيه والظلال المتكونة، بحيث يتم الأخذ بعين الاعتبار اتجاهات الكتل العمرانية عند تحديد المعايير المثلى للنفاذية الشمسية. وبالتالي فان الدراسة ستساعد في توضيح التشكيلات العمرانية التي يمكن أن تسهم في زيادة الكثافة البنائية نسبيا عن نظيراتها من التشكيلات الأخرى في ظل المحافظة على نفس الظروف التشميسية الجيدة. في النهاية تبحث الورقة في إمكانيات تطبيق هذه النماذج في الواقع الفلسطيني لتوضيح كيف يمكن لهذه النتائج المستخلصة أن يستفاد منها على ارض الواقع لتفعيل التخطيط العمراني المستدام في فلسطين. هذا وقد تم استخدام برنامج محوسب لحساب الأسطح المظللة، حيث يقدم البرنامج حسابات رقمية تضمن توفر الدقة المطلوبة.