DOI: https://doi.org/10.3389/frsc.2026.1772855
تاريخ النشر: 2026-03-11
المؤلف: Oluwagbemiga Paul Agboola وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحسين الطاقة والراحة في المباني
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير تقنيات التحكم البيئي الذكي (SECTs) على الراحة الحرارية والاستدامة في المباني الحضرية، مع التركيز على إسطنبول كسياق حضري سريع التحضر. تستخدم الدراسة منهجًا مختلطًا، يجمع بين المقابلات النوعية مع المطلعين الرئيسيين واستطلاع كمي لـ 237 من شاغلي المباني لتقييم رضا المستخدم وكفاءة الطاقة ومرونة المناخ. تشير النتائج إلى مستوى عالٍ من الوعي والقبول من قبل الشاغلين لتقنيات SECTs، وخاصة أنظمة HVAC المؤتمتة وأجهزة الاستشعار المدعومة بالإنترنت، والتي تُعتبر فعالة في إدارة الظروف الحرارية الداخلية. تكشف التحليلات الكمية عن وجود علاقة إيجابية كبيرة بين اعتماد SECT ورضا المستخدم (β = 0.64، p < 0.001)، حيث تحقق الأنظمة الذكية تخفيضات في الطلب على الطاقة تبلغ حوالي 15-20% مقارنة بالأنظمة التقليدية. تؤكد الأبحاث على أن الراحة الحرارية تتأثر ليس فقط بالتكنولوجيا ولكن أيضًا بالمعايير الثقافية والسلوكيات الفردية. بينما يقدر الشاغلون فوائد التقنيات الذكية، يعبر البعض عن تفضيلهم للتحكم اليدوي، مما يبرز أهمية مشاركة المستخدم وسهولة استخدام الواجهة. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى استراتيجيات تصميم تكيفية توازن بين الأتمتة واستجابة المستخدم. بشكل عام، تساهم النتائج في فهم أعمق لكيفية تعزيز SECTs للمرونة الحضرية والاستدامة، داعية إلى نهج شامل يركز على المستخدم في تصميم وتنفيذ المباني الذكية التي تتماشى مع أهداف العمل المناخي المعاصرة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحديات الملحة التي تطرحها التحضر السريع وتغير المناخ على أنظمة الطاقة الحضرية والاستدامة البيئية. تساهم المدن، وخاصة من خلال قطاعات البناء الخاصة بها، بشكل كبير في استهلاك الطاقة العالمي وانبعاثات الكربون، حيث يُعزى ما يقرب من 40% من إجمالي استخدام الطاقة إلى المباني. إن الطلب المتزايد على الراحة الحرارية في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، المدفوع بأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، يزيد من استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة. استجابةً لذلك، يُقترح دمج التقنيات الذكية، مثل أنظمة إنترنت الأشياء (IoT) والضوابط المعتمدة على البيانات، كاستراتيجية لتعزيز كفاءة الطاقة ورفاهية الشاغلين، بما يتماشى مع أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (SDGs).
تؤكد الورقة على أهمية المباني الذكية في تحسين الأداء ودعم الحياة الحضرية المقاومة للمناخ، خاصة في مدن مثل إسطنبول، التي تواجه تحديات مناخية وديموغرافية فريدة. تُعتبر تقنيات التحكم البيئي الذكي (SECTs) ضرورية لإدارة الراحة الحرارية وكفاءة الطاقة، بينما تعزز أيضًا الاستخدام المسؤول للموارد وتقلل من الانبعاثات. ومع ذلك، غالبًا ما تتجاهل الأدبيات الجوانب المرتبطة بالإنسان للتكنولوجيا الذكية، مثل تصورات المستخدم والتأثيرات الثقافية على الراحة والرضا. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوات من خلال فحص العلاقة بين تنفيذ SECT ورضا الشاغلين في إسطنبول، مما يساهم في فهم أعمق للمباني الذكية كنظم اجتماعية-تكنولوجية تسهل التنمية الحضرية المستدامة والعمل المناخي. ستختبر الأبحاث الفرضية القائلة بوجود علاقة إيجابية كبيرة بين مستوى تنفيذ SECT ورضا الشاغلين في المباني داخل المدينة.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميم بحث مختلط للتحقيق في تجارب الشاغلين مع تقنيات التحكم البيئي الذكي (SECTs)، حيث جمعت بين الأساليب الكمية والنوعية لتحليل شامل. شمل الجانب الكمي استطلاعات استبيانات منظمة ورصد بيئي لقياس المتغيرات الحرارية وتصورات المستخدم بشكل منهجي، بينما تضمن المكون النوعي مقابلات شبه منظمة قدمت رؤى سياقية حول أنماط السلوك والثقة في الأتمتة والتأثيرات الاجتماعية والثقافية. تعزز هذه الثلاثية المنهجية من صحة وعمق التفسير للنتائج، بما يتماشى مع المبادئ المعمول بها في منهجية البحث (Creswell وPlano Clark، 2018؛ Patton، 2015).
تدمج إطار البحث نماذج تحليلية متعددة، بما في ذلك التصويت المتوقع (PMV) والنسبة المتوقعة غير الراضية (PPD) والانحدار وANOVA، مما يسهل التحقق المتبادل والاستدلال السببي عبر طبقات تحليلية مختلفة (Hair et al.، 2021). تم تصميم خطة التحليل الإحصائي لاستكشاف العلاقات بين المتغيرات البيئية المقاسة (مثل: درجة الحرارة، الرطوبة، مستويات CO₂) ونتائج الراحة المبلغ عنها، مع تحديد المتنبئين الرئيسيين للرضا الحراري. تم إجراء الدراسة على ثلاث مراحل: مراجعة أدبية منهجية لتأسيس قاعدة نظرية، وجمع بيانات تجريبية من مباني ذكية مختارة في إسطنبول، واستراتيجية جمع بيانات مزدوجة تقيم كل من الأداء البيئي وتصورات الشاغلين للراحة وسهولة الاستخدام. يضمن هذا النهج التحليلي المتعدد الطبقات تفسيرًا قويًا لديناميات الراحة في المباني الذكية، مما يساهم في فهم أكثر شمولية للاستدامة في هذا السياق (Nicol وHumphreys، 2002؛ Ali وAkkaş، 2023).
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل أو العلاج المطبق أدى إلى تحسين ملحوظ في النتائج المقاسة، كما يتضح من المقاييس الكمية المقدمة.
علاوة على ذلك، يتضمن القسم تمثيلات رسومية للبيانات، والتي تدعم بصريًا الاستنتاجات المستخلصة. يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الحالية، مما يبرز أهميتها وآثارها المحتملة على الأبحاث المستقبلية. بشكل عام، تؤكد النتائج على فعالية المنهجية المقترحة وتساهم برؤى قيمة في مجال الدراسة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير لتقنيات التحكم البيئي الذكي (SECTs) على تقليل استهلاك الطاقة في المباني والطلب على الطاقة في ذروته، خاصة خلال الظروف المناخية القاسية. تؤكد الدراسة على أهمية استراتيجيات تصميم المباني الذكية الحساسة للسياق (SEBD) في تعزيز الأداء الحضري المستدام. من خلال دمج المنظورات التكنولوجية والسلوكية والبيئية، توفر الأبحاث إطارًا يركز على المستخدم لتصميم المباني الذكية، وهو أمر ذو صلة خاصة بالبيئات الحضرية الكثيفة مثل إسطنبول. تؤكد النتائج على ضرورة أن يتبنى المعماريون والمهندسون ومخططو المدن وصانعو السياسات نهجًا شاملًا وتكيفيًا لتعزيز البيئات الحضرية منخفضة الكربون.
تم هيكلة الورقة لتقديم عملية البحث بشكل منطقي، بدءًا من مراجعة الأدبيات التي تؤسس القاعدة المفاهيمية، تليها منهجية مفصلة، ونتائج، ومناقشات تربط التقنيات الذكية بالراحة الحرارية في إسطنبول. تحدد الدراسة فجوة بحثية في الأدبيات الحالية، التي ركزت إلى حد كبير على الأداء الفني دون معالجة تجارب المستخدم والعوامل الاجتماعية والثقافية بشكل كافٍ. من خلال اعتماد نهج متعدد التخصصات يجمع بين نظرية النظم، ونظرية الراحة التكيفية، ونظرية التفاعل بين الإنسان والتكنولوجيا، تهدف الأبحاث إلى سد هذه الفجوات وتقديم رؤى تجريبية حول كيفية تعزيز SECTs لكفاءة الطاقة ومرونة المناخ ورضا المستخدم في البيئات الحضرية.
القيود
تنشأ قيود هذه الدراسة من تصميمها كتحقيق تجريبي مركز يهدف بشكل أساسي إلى إقامة علاقات أولية بين أنظمة التحكم البيئي الذكي والراحة الحرارية المدركة على مدى فترة زمنية محددة تبلغ ثمانية أسابيع. بينما تعتبر هذه المدة مقبولة منهجيًا للبحوث العرضية والاستكشافية في المباني الذكية، إلا أنها لا تسمح بتقييم طولي يمكن أن يعزز من الصلاحية الخارجية. استخدمت الدراسات السابقة حول جودة البيئة الداخلية أيضًا نطاقات زمنية قصيرة بسبب القيود اللوجستية والموارد.
لتحسين قابلية تعميم النتائج، ينبغي على الأبحاث المستقبلية النظر في تمديد جمع البيانات على مدى فترات زمنية أطول وعبر سياقات مناخية واجتماعية واقتصادية متنوعة. سيسهل ذلك فحص التغيرات الموسمية في الراحة المدركة والاستجابات السلوكية، مما يثري الفهم لتفاعلات النظام وتأثيرها على الراحة الحرارية في بيئات متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.3389/frsc.2026.1772855
Publication Date: 2026-03-11
Author(s): Oluwagbemiga Paul Agboola et al.
Primary Topic: Building Energy and Comfort Optimization
Overview
This study investigates the impact of Smart Environmental Control Technologies (SECTs) on thermal comfort and sustainability in urban buildings, focusing on Istanbul as a rapidly urbanizing context. It employs a mixed-methods approach, combining qualitative interviews with key informants and a quantitative survey of 237 building occupants to assess user satisfaction, energy efficiency, and climate resilience. The findings indicate a high level of occupant awareness and acceptance of SECTs, particularly automated HVAC systems and IoT-enabled sensors, which are perceived as effective in managing indoor thermal conditions. Quantitative analyses reveal a significant positive correlation between SECT adoption and user satisfaction (β = 0.64, p < 0.001), with smart systems achieving energy demand reductions of approximately 15-20% compared to conventional systems. The research underscores that thermal comfort is influenced not only by technology but also by cultural norms and individual behaviors. While occupants appreciate the benefits of smart technologies, some express a preference for manual control, highlighting the importance of user engagement and interface usability. The study emphasizes the need for adaptive design strategies that balance automation with user responsiveness. Overall, the findings contribute to a deeper understanding of how SECTs can enhance urban resilience and sustainability, advocating for a holistic, user-centered approach in the design and implementation of smart buildings that aligns with contemporary climate action goals.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the pressing challenges posed by rapid urbanization and climate change on urban energy systems and environmental sustainability. Cities, particularly through their building sectors, contribute significantly to global energy consumption and carbon emissions, with nearly 40% of total energy use attributed to buildings. The increasing demand for thermal comfort in densely populated areas, driven by mechanical heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems, exacerbates energy consumption and greenhouse gas emissions. In response, the integration of smart technologies, such as Internet of Things (IoT) systems and data-driven controls, is proposed as a strategy to enhance energy efficiency and occupant well-being, aligning with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs).
The paper emphasizes the importance of smart buildings in optimizing performance and supporting climate-resilient urban living, particularly in cities like Istanbul, which face unique climatic and demographic challenges. Smart Environmental Control Technologies (SECTs) are positioned as crucial for managing thermal comfort and energy efficiency, while also promoting responsible resource use and reducing emissions. However, the literature often overlooks the human-centered aspects of smart technology, such as user perceptions and cultural influences on comfort and satisfaction. This study aims to fill these gaps by examining the relationship between SECT implementation and occupant satisfaction in Istanbul, thereby contributing to a deeper understanding of smart buildings as socio-technical systems that facilitate sustainable urban development and climate action. The research will test the hypothesis that there is a significant positive relationship between the level of SECT implementation and occupant satisfaction in buildings within the city.
Methods
The study employed a mixed-methods research design to investigate occupants’ experiences with Smart Environmental Control Technologies (SECTs), combining quantitative and qualitative approaches for a comprehensive analysis. The quantitative aspect involved structured questionnaire surveys and environmental monitoring to systematically measure thermal variables and user perceptions, while the qualitative component consisted of semi-structured interviews that offered contextual insights into behavioral patterns, trust in automation, and socio-cultural influences. This methodological triangulation enhances the validity and explanatory depth of the findings, aligning with established principles in research methodology (Creswell and Plano Clark, 2018; Patton, 2015).
The research framework integrates multiple analytical models, including Predicted Mean Vote (PMV) and Predicted Percentage Dissatisfied (PPD), Regression, and ANOVA, facilitating cross-validation and causal inference across various analytical layers (Hair et al., 2021). The statistical analysis plan is designed to explore the relationships between measured environmental variables (e.g., temperature, humidity, CO₂ levels) and reported comfort outcomes, identifying significant predictors of thermal satisfaction. The study was conducted in three phases: a systematic literature review to establish a theoretical foundation, empirical data collection from selected smart buildings in Istanbul, and a dual data collection strategy that assessed both environmental performance and occupant perceptions of comfort and usability. This layered analytical approach ensures a robust interpretation of comfort dynamics in smart buildings, contributing to a more holistic understanding of sustainability in this context (Nicol and Humphreys, 2002; Ali and Akkaş, 2023).
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention or treatment applied led to a marked improvement in the measured outcomes, as evidenced by the quantitative metrics provided.
Furthermore, the section includes graphical representations of the data, which visually support the conclusions drawn. The findings are contextualized within the existing literature, emphasizing their relevance and potential implications for future research. Overall, the results underscore the effectiveness of the proposed methodology and contribute valuable insights to the field of study.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impact of Smart Environmental Control Technologies (SECTs) on reducing building energy consumption and peak energy demand, particularly during extreme climatic conditions. The study emphasizes the importance of context-sensitive Smart Energy Building Design (SEBD) strategies in enhancing sustainable urban performance. By integrating technological, behavioral, and environmental perspectives, the research provides a user-centered framework for smart energy building design, particularly relevant for dense urban environments like Istanbul. The findings underscore the necessity for architects, engineers, urban planners, and policymakers to adopt inclusive and adaptive approaches to foster low-carbon urban environments.
The paper is structured to logically present the research process, beginning with a literature review that establishes the conceptual foundation, followed by a detailed methodology, results, and discussions that connect smart technologies to thermal comfort in Istanbul. The study identifies a research gap in the existing literature, which has largely focused on technical performance without adequately addressing user-centered experiences and socio-cultural factors. By employing an interdisciplinary approach that combines Systems Theory, Adaptive Comfort Theory, and Human-Technology Interaction Theory, the research aims to bridge these gaps and provide empirical insights into how SECTs can enhance energy efficiency, climate resilience, and user satisfaction in urban settings.
Limitations
The limitations of this study stem from its design as a focused empirical investigation that primarily aimed to establish initial relationships between smart environmental control systems and perceived thermal comfort over a controlled eight-week period. While this duration is methodologically acceptable for cross-sectional and exploratory research in smart buildings, it does not allow for a longitudinal assessment that could enhance external validity. Previous studies on indoor environmental quality have similarly utilized short temporal scopes due to logistical and resource constraints.
To improve the generalizability of findings, future research should consider extending data collection over longer timeframes and across various climatic and socio-economic contexts. This would facilitate the examination of seasonal variations in perceived comfort and behavioral responses, thereby enriching the understanding of system interactions and their impact on thermal comfort in diverse environments.