دانلود مقاله طراحی ساختمان و سایه بان در ساختمان

بخشی از مقاله

طراحی ساختمان و سایه بان در ساختمان

سایبان ها
سایبان ها برای کنترل میزان تابش آفتاب به سطوح نورگذر ساختمان به کار می روند.لزوماً در همه مناطق اقلیمی به وجود سایبان نیاز نخواهد بود. برای تعیین نیاز به وجود سایبان باید اقلیم منطقه بطور دقیق مطالعه شود تا اوقات گرم سال در منطقه مورد نظر تعیین شود. در صورت وجود اوقات گرم باید در جبهه های مختلف ساختمان با توجه به اوقات گرم سال و زوایای تابش خورشید در اوقات مزبور زاویه سایبان افقی یا عمودی تعیین شود. به این ترتیب در اوقات مزبور تمامی سطح پنجره در سایه قرار گرفته و مانع از ورود تابش خورشید به داخل و افزایش دما و ایجاد شرایط نامطلوب حرارتی در فضای داخل می شود.

استفاده از عایق حرارت در پوسته خارجی ساختمان سبب می شود که حرارت حاصل از منابع گرمایشی طبیعی نظیر انرژی تابشی خورشید، گرمای حاصل از ساکنین و گرمای حاصل از وسایل الکتریکی در فضای داخل باقی بماند و به عنوان منبع گرمایش کمکی مورد استفاده قرارگیرد. در نتیجه اگر در مناطق با نیاز سرمایی زیاد بر روی پنجره ها سایبان مناسب پیش بینی نشود، در اوقات گرم سال نه فقط دمای داخل طاقت فرسا شده، بلکه بار برودتی ساختمان نیز به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و انرژی زیادی برای تأمین سرمایش لازم خواهد

بود.برای پیشگیری از این امر باید روی پنجره های ساختمانهای واقع در این مناطق سایبانی با عمق مناسب تعبیه گردد. منظور از عمق مناسب سایبان، عمقی است که در اوقات گرم سال از تابش خورشید به داخل ممانعت به عمل آید و در اوقات سرد برای استفاده از گرمای تابشی خورشید امکان ورود تشعشع خورشید به داخل فراهم شود.به همین منظور در

جدول روبه رو برای عرضهای جغرافیایی 25 تا 37 درجه شمالی و برای پنجره های واقع در جهت های مختلف جغرافیایی، سایبانهایی پیشنهاد شده است که تا 100% در اوقات گرم بر روی پنجره سایه ایجاد می کند. مقادیر داخل جدول به عنوان پیشنهاد اولیه بوده و در صورت انجام مطالعات اقلیمی معتبر دقیق تر و ارائه جدول ها و نمودارهای مربوطه طراحان می توانند مقادیر بهینه محاسبه شده را انتخاب نمایند.برای تأمین سایبان مناسب می توان با استفاده از زوایای پیشنهادی اشکال متنوعی را برای سایبان ارائه کرد تا ضمن آزادی در طراحی و حفظ زیبایی ، سه مورد نظر نیز بر روی تمام پنجره ایجاد شود.

نکته قابل توجه در جدول آن که در مواردی فقط سایبان افقی یا فقط سایبان عمودی و یا استفاده همزمان از هر دوی آنها توصیه شده است.در مواردی نظیر وضعیت عرض جغرافیایی 35 درجه و جهت گیری پنجره به سوی 60 درجه شمال شرقی، استفاده از سایبان افقی یا عمودی بستگی به انتخاب طراح دارد. در شکل 1 زوایای سایبان افقی α و عمودی β نشان داده شده است. با تعیین این زوایا بدیهی است که ابعاد سایبان با توجه به ابعاد بازشو به راحتی بدست می آید.
تاثیرسایه بان

ایجاد سایه برروی پنجره ها یا دیوارهای شیشه ای، مانع تابش مستقیم آفتاب به سطح شیشه می شود و در نتیجه، حرارت ایجاد شده ی ناشی از تابش آفتاب در فضای پشت شیشه یه شدت کاهش می یابد. این مقدار کاهش به محل سایه ی ایجاد شده بستگی دارد. وقتی بر روی سطح خارجی شیشه سایه ایجاد شود، مقدار بسیار کمی از انرژی حرارتی

خورشید به فضای پشت شیشه انتقال می یابد. زیرا انتقال حرارت در این حالت به صورت ((رسانش)) و ((تابش)) است و انتقال حرارت به ندرت به صورت رسانش از شیشه انجام می شود و اجسام شفاف نیز، پرتوهایی با طول موج بلند را زا خود عبور نمی دهند.ولی هنگامی که برای جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به داخل از پرده کرکره ی داخلی استفاده شود، پرتو مستقیم خورشیداز شیشه عبور می کند و پرده کرکره را تحت تأثیر اثر حرارتی خود قرار می دهد. پرده کرکره پس از گرم شدن، حرارت خود را به وسیله ی امواج دارای طول موج بلند به اطراف منتقل می کند و این حرارت چون نمی تواند از شیشه عبور کند، ققط به فضای داخلی منتقل شده، باعث گرم شدن این فضا می شود.

نتیجه ی آزمایش هایی که در این مورد انجام شده نشان می دهد که سایه بان های خارجی می توانند تا 90 درصد و سایه بان های داخلی (پرده کرکره) تنها 20 تا 25 درصد اثر حرارتی تابش آفتاب را در داخل یک اتاق کاهش دهند.

نمودارهای شکل 2 نتیجه ی آزمایش نمونه هایی را نشان می دهد که هوا در داخل آنها جریان ندارد و پنجره ی آنها از داخل به وسیله ی پرده کرکره ی تیره رنگ پوشیده شده است.تغییرات دمای هوای داخلی این نمونه ها تقریباً مشابه تغییرات دمای هوای داخلی نمونه هایی است که نتیجه ی آزمایش آنها در شکل 1 نشان داده شده است.با این تفاوت که در اینجا افزایش درجه حرارت هوای داخلی نسبت به خارج، همچنین اختلاف دمای هوای داخلی چهار نمونه ی انتخابی کمتر از آزمایش مزبور است. ولی اگر سایه بان های کرکره ای در سطح خارجی پنجره ها نصب شوند(همان طور که در نمودارهای شکل 3 نیز نشان داده شده است)، اختلاف دمای هوای داخلی نمونه های فوق کمتر خواهد شد.

انواع سایه بان
سایه بان ها ممکن است اثرات گوناگونی از قبیل کنترل تابش مستقیم آفتاب به داخل (به طورمداوم یا در مواقع مشخص)، کنترل نور، منظره و تهویه ی طبیعی داشته باشند.اهمیت این اثرات به موقعیت و نوع ساختمان بستگی دارد.برای مثال، در یک منزل مسکونی ممکن است نفوذ تابش مستقیم آفتاب به داخل در فصل زمستان لازم و در فصل تابستان غیر ضروری باشد. ولی در یک کلاس درس ممکن است تابش مستقیم آفتاب به داخل در تمام فصل ها ناراحت کننده باشد. از سوی دیگر، در مناطق سرد هدف اصلی این است که تا حد ممکن از

تابش مستقیم نور و گرمای طبیعی آفتاب به داخل استفاده شود. ولی در مناطق گرم تا حدممکن باید از تابش مستقیم آفتاب به داخل جلوگیری کرد. در مناطق معتدل یا مناطق نیمه استوایی، هر دو مسأله را باید در نظر گرفت و سایه بان ها را به نحوی انتخاب کرد که بتوان ورود پرتو مستقیم خورشید به داخل را با توجه به فصل های مختلف کنترل کرد.
سایه بان های متحرک و قابل کنترل، بنا به ضرورت می توانند انتقال نور و گرمای خورشید را به طور دلخواه کنترل کنند. ولی سایه بان های ثابت عملکرد مشخصی دارند که به جهت و شکل هندسی ساختمان و تغییر موقعیت خورشید در فصل های مختلف بستگی دارد.

سایه بان های متحرک
شکل هندسی سایه بان های متحرک افقی یا عمودی، تأثیری در کارایی آنها از نظر ایجاد سایه و جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به داخل ساختمان ندارد؛ زیرا این نوع سایه بان ها را می توان برحسب نیاز به نحو مطلوبی تغییرداد. از سوی دیگر، کارایی این سایه بان ها متفاوت است و به رنگ و محل نصب آنها نسبت به پنجره و شرایط تهویه ی طبیعی در ساختمان بستگی دارد.

در چندین مؤسسه ی تحقیقاتی ، مطالعات و بررسی هایی در مورد کارایی انواع مختلف سایه بان های متحرک انجام شده که در اینجا به خلاصه ای از نتایج آنها اشاره می کنیم.
1)سایه بان های خارجی بسیار کاراتر از سایه بان های داخلی هستند. اگر سایه بان های متحرک در سطح خارجی پنجره نصب شود، فقط 5 درصد از انرژی خورشیدی تابیده به پنجره به داخل انتقال می یابد.
2)هرچه رنگ این سایه بان ها تیره تر باشد، اختلاف بین کارایی انواع داخلی و خارجی این سایه بان ها بیشتر می شود.
3)هرچه رنگ سایه بان های خارجی تیره تر باشد، کارایی آنها بیشتر می شود.
4)هرچه رنگ سایه بان های داخلی روشن تر باشد، کارایی آنها بیشتر می شود.

5)با استفاده از سایه بان های کارامدی چون پنجره های کرکره ای چوبی خارجی می توان از نفوذ بیش از 90 درصداز انرژی حرارتی خورشیدی ناشی از تابش آفتاب بر پنجره به داخل جلوگیری کرد.
6)سایه بان های متحرک داخلی تیره رنگ(پرده های کرکره) 70 تا 80 درصد انرژی خورشیدی تابیده به پنجره را به داخل منتقل می کنند.
با تیره کردن رنگ سایه بان ها و بستن پنجره ها می توان کارایی آنها را افزایش داد.ولی اگر پنجره ها باز باشد، تأثیر رنگ سایه بان ها تا حد زیادی به موقعیت آنها نسبت به جهت وزش باد بستگی دارد. به طور مثال، وقتی در بعد از ظهر باد از جهت غرب بوزد و پنجره ها باز باشد، سایه بان های تیره رنگ پنجره های غربی باعث می شود هوایی که در اثر تماس با آنها

گرم شده به داخل اتاق راه یابد و فضای آن را گرم کند. در این مورد خاص، اگر ظرفیت حرارتی مصالح سایه بان ها زیاد باشد، اثر حرارتی آنها تا مدت ها پس از غروب آفتاب نیز باقی می ماند. هنگام بازبودن پنجره ها، اگر سایه بان های تیره رنگ سطح خارجی پشت به باد باشند، تاثیر کمتری در گرم شدن هوای داخلی دارند. زیرا هوای تماس یافته با آنها از ساختمان دور می شود.

سایه بان های ثابت
از آنجا که این سایه بان ها در تمام فصل های سال ثابت است، کارایی آنها از نظر ایجاد سایه ی کارامد بر روی پنجره ها به موقعیت ساختمان و تغییرات روزانه و سالانه ی موقعیت خورشید بستگی دارد. در مورد کارایی سایه بان های ثابت در
جهت های مختلف جغرافیایی، با انجام محاسبات زیر تجزیه و تحلیل هایی صورت گرفته است :
1)الگوی تغییرات روزانه ی شدت تابش آفتاب بر پنجره ای بدون سایه بان در عرض جغرافیایی 32 درجه ی شمالی(تفت یزد)
2)درصد سطح سایه ای که با توجه به عمق سایه بان های مختلف بر روی پنجره ایجاد می شود.
3)شدت تابش آفتاب در قسمت بدون سایه ی پنجره

با استفاده از این محاسبات ، منحنی تغییرات روزانه ی تابش مستقیم آفتاب برروی پنجره هایی که در جهت های مختلف قرار داده شده و به سایه بان های گوناگون مجهز بوده اند، برای ماه های مختلف سال ترسیم شده و از بین آنها، مقدار روزانه ی تابش مستقیم آفتاب بر پنجره ها استخراج شده است. سایه بان هایی که در این محاسبات مورد بررسی قرار گرفته اند، عبارتند از :
1)سایه بان های افقی بالای پنجره
2)سایه بان های افقی بالای پنجره، در امتداد طول نمای ساختمان
3)سایه بان های عمودی هم ارتفاع با پنجره و در دو طرف آن

4)سایه بان های عمودی دو طرف پنجره و به اندازه ارتفاع کل ساختمان
5)قاب متشکل از سایه بان های عمودی و افقی در اطراف پنجره
6)قابی که قسمت های عمودی آن با زاویه ی 45 درجه به طرف جنوب قراردارد.
خلاصه ی نتایجی که از این تجزیه و تحلیل به دست آمده، به شرح زیر است :

در دو جهت شرق و غرب، با استفاده از سایه بان های قابی شکل می توان سایه ی مناسبی برروی پنجره ها ایجاد کرد؛ بویژه اگر قسمت های عمودی این قاب ها با زاویه ی 45 درجه به طرف جنوب قرار گیرد، در ایجاد سایه ی مفید بسیار

مناسب اند.برای این دو جهت، سایه بان های افقی مناسب تر از سایه بان های عمودی هستند.درحقیقت، سایه بان های عمودی ـ حتی با ارتفاع بسیار زیاد ـ نه تنها در تابستان سایه ی بسیار کمی بر روی پنجره ایجاد می کنند، بلکه درزمستان نیز مانع تابش مستقیم آفتاب به داخل می شوند. نتیجه ی این بررسی نشان داده است که در این دو جهت ، پنجره های افقی کارامدتر از پنجره های عمودی هستند.
مؤثرترین نوع سایه بان برای ایجاد سایه ی مناسب برروی پنجره های سمت جنوب، جنوب شرقی و جنوب غربی، سایه بان قابی شکل است.

درختان برگ ریز

درختان برگ ریز را عموماً در جبهه جنوبی ساختمان می کارند چون با ریزش برگ درختان در زمستان مشکلی از نظر تابش مستقیم آفتاب به پنجره ها جنوبی بنا ایجاد نمی شود و با رویش مجدد برگها در تابستان نیز درخت چون سایه بانی موثر از تابش مستقیم آفتاب به فضاهای داخلی جلوگیری خواهد کرد و این عمده ترین اصل در طراحی سایه بانها می باشد.درختان برگ ریز مثل درخت مو و پیچک نیز از جمله درختانی هستند که به طور طبیعی و خود کار گرمای هوای مجاور خود را کنترل می نمایند. این درختان در تابستان با ایجاد سایه و درنتیجه تبخیری که در سطح برگ هایشان صورت می گیرد هوا را خنک می کنند و به دلیل ریزش برگ هایشان در زمستان مانع تابش مستقیم آفتاب نمی شوند.

به دلیل این ویژگی این گونه درختان برای پوشش دیوارهای روبه آفتاب در مناطق گرم بسیار مفید و با ارزش هستند. در اقلیم های گرم برای جلوگیری از شدت تابش آف

تاب در شرق و غرب و جنوب شرقی و جنوب غربی از درختانی که در این جهت ها کاشته می شوند به مقدار قابل توجهی می توان در تأمین سایه لازم بر روی پنجره ها سود جست.

پوشش سبز مجاور پوسته ساختمان
گیاهان پوششی انبوه و پیچکهای بالا رونده راهکار اقلیمی مطلوبی برای خنک سازی پوسته ساختمان در فصل تابستان بشمار می رود.

گیاهان پوششی انبوه در طول تابستان به عنوان حایل بین تابش مستقیم خورشید و پوسته خارجی دیوار بنا عمل می کنند و بدین ترتیب با کاهش درجه حرارت پوسته خارجی ، میزان هدایت حرارت از خارج به داخل بنا به حداقل می رسد.

بام سبز
پوشش بام باسطوح گیاهکاری شده و پوششهای گیاهی انبوه مانع از جذب تشعشع خورشید توسط بام می شود و بطور متوسط (30-20) درصد انرژی تابشی خورشید منعکس شده و بقیه تابش جذب پوشش گیاهی می شود.

با توجه به ذخیره انرژی بامهای با پوشش گیاهی تأثیر قابل توجهی در تعدیل شرایط آب و هوایی مناسب در داخل ساختمان دارند. این بامها در فصل زمستان(بابالابردن حرارت فضای داخلی) و در فصل تابستان(با پایین آوردن حرارت داخلی) به تنظیم و تعدیل شرایط دمای فضاهای داخلی کمک می کنند.

دلایل خنک بودن سطوح با پوشش گیاهی
تبخیر و تعرق صورت گرفته در سطوح برگ ها در گیاهان باعث خنکی محیط می شود.
تابش جذب شده به وسیله سطح زیاد برگ ها به محیط اطراف منتشر می شود.
به دلیل کم بودن جرم گیاهان انرژی گرمایی کمتری در سطوح برگ گیاهان ذخیره می شود.

طراحي محيط اطراف ساختمان

طراحي ساختمان با توجه به بهينه سازي مصرف انرژي به شما كمك مي كند كه در هزينه هاي انرژي به ميزان قابل توجهي صرفه جويي نمائيد و در تابستان و زمستان دماي مطلوبي در منزل احساس كنيد
همچنين منابع محيط زيستي نيز به ميزان قابل ملاحظه اي با كاهش ميزان گازهاي گلخانه اي حفاظت مي شوند
طراحي ساختمان با توجه به بهينه سازي مصرف انرژي از نور و گرماي خورشيد كمك مي گيرد و با اين خصيصه منزل شما را در تابستان خنك و در زمستان گرم و روشن نگه مي دارد.
انتخاب زمين:
زميني كه دسترسي خوبي به آفتاب زمستاني دارد زمين خوبي است

مصالح ساختماني
ديوار‌ها و كف ( ديوارهاي آجري و كف موزائيك يا سنگ ) مي توانند دما را ثابت نگه دارند. اين حالت براي ساختمانهايي كه پنجره هاي جنوبي دارند بسيار بهتر است.
مصالح سبك مانند ديوارهاي چوبي و پلاستيكي ( مصالح پيش ساخته ) فرصت سريع گرم و سرد شدن را به اتاقها مي دهند. اين ويژگي براي مكانهايي كه گاهاً استفاده مي شود مناسب است
اگر داخل ساختمان خوب عايق كاري شده باشد، مصالحي كه براي نماي ساختمان استفاده مي شود نقش چنداني بر مصرف انرژي ندارند البته غير از نماهاي سنگي.
طراحي داخلي ساختمان و محل قرارگيري اتاقها:
قسمتهايي از منزل كه زياد از آنها استفاده مي كنيد مانند اتاقناهار خوري و اتاق نشيمن را در قسمت جنوبي ساختمان قرار دهيد.
اگر فضاي كافي براي تمام موارد بالا وجود نداشت اتاق نشيمن را حتماً در جنوب ساختمان قرار دهيد.
فضاي داخل ساختمانتان را با توجه به استفاده مشابه از آنها طبقه بندي نمائيد و آنها را با درهاي داخلي پيش ساخته از هم جدا كنيد.

سعي كنيد تا آنجا كه امكان دارد فضاي قسمت نشيمن كوچكتر باشد و همچنين سقف آنرا كوتاهتر بسازيد, بهتر است ارتفاع سقف در اين قسمت حدود 7/2 متر باشد. اين كار به منظور كاهش مصرف سوختي كه براي گرمايش استفاده مي شود پيشنهاد مي شود.
اندازه و محل قرارگيري پنجره‌ها:
اندازه و محل قرارگيري پنجره ها بايد با توجه به محل قرارگيري زمين ساختمان و نوع مصالح ساختماني, طراحي و نصب شوند.
سرمايش مناسب در تابستانها با استفاده از پنجره هاي باز شو قابل حصول است. استفاده از سايه بان نيز در مقابل پنجره پيشنهاد مي شود.

محافظت از پنجره ها
محافظت زمستاني
با رعايت موارد زير از هدر رفتن انرژي در ساختمان جلوگيري كنيد.
از پنجره هاي دو جداره استفاده كنيد و يا پنجره هايتان را درزبندي كنيد.
پنجره هاي معمولي به نسبت پنجره هاي دو جداره و پنجره هاي درزبندي شده تا 10 برابر بيشتر تلفات حرارتي دارند.
سايه بان تابستاني
سايه بانهاي خارجي تجهيزاتي هستند كه مي توانند منزل شما را در تابستان خنك نگه دارند. بهتر است پنجره هاي جنوب غربي و شرقي نسبت به آفتاب تابستاني با سايه بانها تجهيز شوند.
با استفاده از اينگونه سايه بانها علاوه بر اينكه در زمستانها از نور خورشيد استفاده مي شود در تابستان نيز فضاي داخل منزل خنك مي ماند.
عايقكاري
عايقكاري كاراترين تكنيك به منظور استفاده هوشمندانه انرژي است. يك منزل عايقكاري شده, در زمستان دما را 5 درجه گرمتر و در تابستان 10 درجه خنكتر نگه مي دارد.

تمام سقف ها, ديوارها و كف منزلتان را عايق بندي نماييد.
سيستم هاي گرمايشي
طبقه بندي كردن قسمتهاي مختلف منزل و استفاده از بخاريهاي كم مصرف ( راندمان بالا ) بهترين و راحتترين راه بهينه سازي مصرف سوخت است.
منافذ هوا و كنترل نفوذ هوا
منافذ هوا را درزگيري كنيد و هزينه هاي گرمايش و سرمايش را تا 20% كاهش دهيد.

آب گرم
با درست مصرف كردن انرژي در بخش گرمايش آب به ميزان قابل ملاحظه‌اي مصرف انرژي در اين بخش كاهش مي‌يابد.

سيستم گرمايش آب را تا حد امكان به آشپزخانه, دستشويي و حمام منزل خود نزديك كنيد.
روشنايي
از روشنايي طبيعي كمال استفاده را ببريد. ( خصوصاً از پنجره‌هاي جنوبي) رنگ آميزي روشن ديوار‌ها و سقف نيز بسيار به اين امر كمك مي كند.
در فضاي اتاق نشيمن از لامپ هاي فلورسنت استفاده كنيد.
براي هر لامپ از كليدهاي جداگانه استفاده كنيد.

فضاسازي اطراف ساختمان
استفاده از درختهاي بلند در فضاي اطراف ساختمان اجازه استفاده از نور خورشيد در زمستان و سايه در تابستانها را به شما مي دهند.