6

Аннотация. В статье рассматривается применение биоклиматической диаграммы Givoni в архитектурном проектировании энергоэффективных зданий в условиях климата Узбекистана. Актуальность темы обусловлена резкоконтинентальным климатом страны (жаркое сухое лето и холодная зима), который приводит к высоким нагрузкам на системы отопления и охлаждения зданий. Предлагается использовать пассивные стратегии проектирования, опирающиеся на природные климатические ресурсы (солнечная радиация, естественная вентиляция, ночное охлаждение и др.), для снижения энергопотребления. В рамках исследования проанализированы метеоданные 2000–2023 гг. по 12 регионам Узбекистана с помощью диаграммы Givoni, разделяющей диапазоны наружных параметров по зонам комфорта и пассивных стратегий (естественная вентиляция, высокая теплоёмкость ограждений, испарительное охлаждение, пассивное солнечное отопление). Выявлено, что естественно-комфортные условия наружного воздуха наблюдаются лишь в ограниченные промежутки (преимущественно весной и осенью), тогда как жаркий засушливый период длительностью до 4–5 месяцев требует охлаждения, а зимой (3–5 месяцев) необходимо отопление. Пассивные методы способны обеспечить комфорт значительную часть года: например, летом комбинация ночного проветривания и адиабатического испарительного охлаждения существенно снижает потребность в кондиционировании, а зимой солнечные теплопоступления покрывают до 20–30% тепловой нагрузки. Однако полностью отказаться от активных систем ни в одном регионе невозможно, поэтому оптимальным является гибридный подход. Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по климатически ориентированному дизайну: максимальному использованию пассивного потенциала конкретного региона и интеграции активных систем на базе возобновляемых источников энергии для поддержания комфортного микроклимата с минимальными энергетическими затратами.

  • Web Address
  • DOI
  • Date of creation in the UzSCI system 20-08-2025
  • Read count 6
  • Date of publication 23-06-2025
  • Main LanguageRus
  • Pages12-36
Русский

Аннотация. В статье рассматривается применение биоклиматической диаграммы Givoni в архитектурном проектировании энергоэффективных зданий в условиях климата Узбекистана. Актуальность темы обусловлена резкоконтинентальным климатом страны (жаркое сухое лето и холодная зима), который приводит к высоким нагрузкам на системы отопления и охлаждения зданий. Предлагается использовать пассивные стратегии проектирования, опирающиеся на природные климатические ресурсы (солнечная радиация, естественная вентиляция, ночное охлаждение и др.), для снижения энергопотребления. В рамках исследования проанализированы метеоданные 2000–2023 гг. по 12 регионам Узбекистана с помощью диаграммы Givoni, разделяющей диапазоны наружных параметров по зонам комфорта и пассивных стратегий (естественная вентиляция, высокая теплоёмкость ограждений, испарительное охлаждение, пассивное солнечное отопление). Выявлено, что естественно-комфортные условия наружного воздуха наблюдаются лишь в ограниченные промежутки (преимущественно весной и осенью), тогда как жаркий засушливый период длительностью до 4–5 месяцев требует охлаждения, а зимой (3–5 месяцев) необходимо отопление. Пассивные методы способны обеспечить комфорт значительную часть года: например, летом комбинация ночного проветривания и адиабатического испарительного охлаждения существенно снижает потребность в кондиционировании, а зимой солнечные теплопоступления покрывают до 20–30% тепловой нагрузки. Однако полностью отказаться от активных систем ни в одном регионе невозможно, поэтому оптимальным является гибридный подход. Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по климатически ориентированному дизайну: максимальному использованию пассивного потенциала конкретного региона и интеграции активных систем на базе возобновляемых источников энергии для поддержания комфортного микроклимата с минимальными энергетическими затратами.

English

Abstract. Abstract. This paper examines the use of the Givoni bioclimatic chart in the architectural design of energy-efficient buildings in the context of Uzbekistan’s climate. The country’s sharply continental climate (hot dry summers and cold winters) leads to high loads on building heating and cooling systems, highlighting the need for climate-adaptive design. The study proposes passive design strategies that harness natural climatic resources (solar radiation, natural ventilation, night cooling, etc.) to reduce energy consumption. Meteorological data from 2000–2023 for 12 regions of Uzbekistan were analyzed using the Givoni chart, which delineates zones of comfortable outdoor conditions and ranges requiring specific passive measures (natural ventilation, high thermal mass, evaporative cooling, passive solar heating). The results show that in Uzbekistan, outdoor conditions remain within the comfort zone only for limited periods (mainly in spring and autumn), whereas the hot dry season (up to 4–5 months) requires cooling and the cold season (3–5 months) requires heating. Passive methods can ensure indoor comfort for a significant portion of the year: for example, in summer the combination of night ventilation and evaporative (adiabatic) cooling greatly reduces the need for air conditioning, and in winter solar gains can cover up to 20–30% of the heating demand. Nevertheless, active systems cannot be completely eliminated, and a hybrid approach is optimal. The practical significance of this work lies in developing recommendations for climate-responsive design: maximizing the passive potential of each region and integrating active systems powered by renewable energy sources to maintain comfortable indoor conditions with minimal energy use.

Ўзбек

Annotatsiya. Ushbu maqolada O‘zbekiston iqlim sharoitida energiya samarador binolarni loyihalashda Givoni bioklimatik diagrammasidan foydalanish masalasi o‘rganiladi. Mavzuning dolzarbligi shundaki, mamlakatning keskin kontinental iqlimi (jazirama quruq yoz va sovuq qish) binolarning isitish va sovutish tizimlariga katta yuklama yuklaydi. Binolarning energiya sarfini kamaytirish maqsadida tabiiy iqlim resurslaridan (quyosh radiatsiyasi, tabiiy shamollatish, tun bo‘yi sovutish va boshqalar) foydalanishga asoslangan passiv loyihalash strategiyalarini qo‘llash taklif etiladi. Tadqiqot doirasida 2000–2023-yillar davomidagi O‘zbekistonning 12 hududiga oid meteorologik ma’lumotlar Givoni diagrammasida tahlil qilinib, tashqi sharoitlarning qulaylik zonalari hamda muayyan passiv usullar talab qilinadigan diapazonlar aniqlandi (masalan, tabiiy shamollatish, konstruksiyalarning yuqori issiqlik sig‘imi, bug‘lanish orqali sovutish, passiv quyosh isitishi kabi). O‘zbekiston sharoitida tashqi havoning qulay parametrlari faqat yilning qisqa fasllarida (asosan bahor va kuzda) kuzatiladi, issiq va quruq mavsumda esa taxminan 4–5 oy davomida sovutish, sovuq davrda (3–5 oy) esa isitish talab etiladi. Passiv usullar yilning muhim qismida bino ichida qulaylikni ta’minlay oladi: masalan, yozda tunda bino ichini shamollatish va adiabatik bug‘lanma yo‘li bilan sovutish kombinatsiyasi konditsionerlarga ehtiyojni sezilarli darajada kamaytiradi, qishda esa quyosh energiyasidan foydalanish isitishga bo‘lgan yuklamaning 20–30% gacha qoplanishiga olib keladi. Shunga qaramay, hech bir hududda faqat passiv usullar hisobiga to‘liq komfortga erishib bo‘lmaydi – ekstremal issiq yoki sovuq kunlarda faol isitish va sovutish tizimlari zarur bo‘ladi. Shuning uchun optimal yechim sifatida passiv va aktiv usullarni uyg‘unlashtiruvchi gibrid yondashuv tavsiya etiladi. Ushbu ishning amaliy ahamiyati shundaki, u iqlimga mos arxitektura yechimlari bo‘yicha tavsiyalar ishlab chiqadi: har bir hududda mavjud passiv imkoniyatlardan maksimal darajada foydalanish va binoda qulay mikroiqlimni minimal energiya sarfi bilan ta’minlash uchun qayta tiklanuvchi energiya manbalariga asoslangan aktiv tizimlarni integratsiya etish.

№ Name of reference
1 [1] Гивони Б. Climate Considerations in Building and Urban Design // Wiley, 1998.
2 [2] Avezova N.R. et al. Passive Project Strategy: Givoni Diagram // JCET 2(2), 2024 – применение диаграммы Гивони для г. Ферганы. Retrieved from zenodo.org.
3 [3] ASHRAE. Handbook Fundamentals. Atlanta, GA: ASHRAE, 2009.
4 [4] Fanger, P.O. Thermal Comfort: Analysis and Applications in Environmental Engineering. New York: McGraw-Hill, 1972.
5 [5] Olgyay, V. Design with Climate: Bioclimatic Approach and Architectural Regionalism. Princeton: Princeton University Press, 1963.
6 [6] Givoni, B. Comfort, Climate Analysis and Building Design Guidelines. Energy and Buildings, 1992.
7 [7] Givoni, B. Passive and Low Energy Cooling of Buildings. New York: Van Nostrand Reinhold, 1994.
8 [8] Blazejczyk, K., Epstein, Y., Jendritzky, G., Staiger, H., & Tinz, B. (2012). Comparison of UTCI to selected thermal indices. International Journal of Biometeorology, 56(3), 515–535.
9 [9] Höppe, P. (1999). The physiological equivalent temperature – a universal index for the biometeorological assessment of the thermal environment. Int. J. Biometeorol. 43, 71–75.
10 [10] ERA5-Land hourly data from 1950 to present. [Online]. Retrieved from https://cds-beta.climate.copernicus.eu/datasets/reanalysis-era5-land?tab=overview.
11 [11] Рахимов Э.Ю., Омонов Б.Ю., Холматжонов Б.М., Абдыкулов Ф.И., “Возможности использования данных о температуре воздуха баз NASA POWER и ERA5 в Узбекистане”, Гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, № 3, стр. 8–20, 2023.
12 [12] Rakhmatova N. et al., “Evaluation of the Perspective of ERA-Interim and ERA5 Reanalyses for Calculation of Drought Indicators for Uzbekistan”, Atmosphere, vol. 12, no. 5, p. 527, 2021. [Online]. Retrieved from https://doi.org/10.3390/atmos12050527.
13 [13] Sayigh, A., Marafia, A. H. (1998). Thermal comfort and the development of bioclimatic concept in building design. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2(1), 3–24.
14 [14] Avezova N.R., Rakhimov E.Yu., Frid S.E. et al. Assessment of the Technical Potential of Photovoltaic Convertors: The Case of the Fergana Valley Part I: Dynamics of Climate Data Changes in the Region. Appl. Sol. Energy 58, 697–707 (2022). https://doi.org/10.3103/S0003701X22600977.
15 [15] Rakhimov E.Yu. A Way to Verify the Actinometric Data of On-Ground and Satellite Observations for the Republic of Uzbekistan. Appl. Sol. Energy 57, 584–587 (2021). https://doi.org/10.3103/S0003701X21060141.
16 [16] Авезова Н.Р., Матчанов Н.А., Рахимов Э.Ю., Хакимов М.А., Далмурадова Н.Н., Дехконова М.Х. Оценка потенциала солнечной энергии Кашкадарьинской области// «Альтернативная энергетика и экология», № 01 (394), 2022, с 36-52.
17 [17] Авезова Н.Р., Рахимов Э.Ю., Далмурадова Н.Н. Возможности оценки показателей HDD и СDD для территории Узбекистана с помощью международных баз метеорологических данных// «Альтернативная энергетика и экология» ISJAAE. № 04, 2023, с 16-26. (РИНЦ). https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.04.016-026.
18 [18] Koke J. et al. Strategies of Design Concepts and Energy Systems for Nearly Zero-Energy Buildings in Different Climates // Buildings 11(8), 2021. Retrieved from mdpi.commdpi.com.
19 [19] Al-Azri N. et al. Development of Bioclimatic Chart for Passive Building Design in Oman, Renew. Energy & Power Quality J. 1(11), 2013. Retrieved from indico.ictp.itresearchgate.net.
20 [20] Shen J. et al. Passive Design Strategies for Container Buildings in Continental Climate, Energies 14(13), 2021. Retrieved from mdpi.commdpi.com.
Waiting