بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی شرایط اقلیمی بجنورد جهت طراحی بهینه ساختمان اداري
چکیده
این مطالعه با هدف توسعه پایدار به منظور محقق نمودن همسان سازي در ساختارهاي ساخت و ساز متناسب با شرایط اقلیم و جغرافیایی منطقه و کاهش مصرف انرژي و آلاینده هاي صوتی محیطی انجام گرفته است. در ابتدا با توجه به اهمیت برخی از پارامترهاي هواشناسی نظیر دما، باد و رطوبت، با استفاده از شاخص دماي موثر، شرایط آب و هوایی شهر بجنورد بررسی گردیده است. سپس با استفاده از نتایج بدست آمده طراحی اقلیمی انجام گرفته است. محاسبات نشان می دهند که در تمام ماهها به جز خرداد و تیر و مرداد شاخص در شرایط عدم آسایش بوده هواي سرد و خنکی بر شهر حاکم است. لذا نحوه طراحی ساختمان طوري انجام گرفته است که بیشترین استفاده را از تابش نور خورشید داشته و از وزش باد حدالامکان در امان باشد تا در بهینه سازي مصرف انرژي بیشترین بهره وري ایجاد گردد. براي استفاده بهینه از نور خورشید، ساختمان که در راستاي شرقی- غربی کشیده شده است به سمت جنوب شرق چرخیده است که باعث می شود نور مطلوبی براي زمستانهاي سرد این منطقه وجود داشته باشد که در تابستان با پوشش گیاهی و درختکاري از شدت این نور که سبب گرم شدن محیط می شود کاسته می گردد. همچنین وضعیت آلودگی صوتی محیط اطراف نیز در نظر گرفته شده است. براي کاهش آلودگی صوتی و کم نمودن تبادل انرژي با محیط بیرون، ضمن در نظر گرفتن اندازه پنجره متناسب با جهت آلودگی صوتی می توان از پنجره هاي دوجداره نیز استفاده نمود. بنابراین شایسته است طراحان، معماران، شهرسازان و برنامه ریزان شهري با توجه به موقعیت جغرافیاي شهر مورد نظرشان شرایط اقلیمی را در نظر بگیرند
و بر اساس آن پروژه هاي ساختمانی را طراحی نمایند تا ضمن بهینه سازي مصرف انرژي شرایط آسایش بیشتري را فراهم نمایند.
واژه هاي کلیدي
اقلیم – شاخص آسایش – دماي موثر - بهینه سازي مصرف انرژي- طراحی اقلیمی
-1 مقدمه
اهمیت تاثیر اقلیم بر معماري، انجام مطالعات و پژوهش هاي جامعی را در این زمینه ایجاب می کند. بویژه در کشور ما که تنوع شرایط اقلیمی در آن کاملا مشهود است، انجام تحقیقات گسترده در این زمینه امري اجتناب ناپذیر است. میزان متفاوت و ترکیب گوناگون عوامل اقلیمی که خود ناشی از تفاوت موقعیت جغرافیاي مناطق مختلف است، حوزه هاي اقلیمی متفاوتی در جهان پدید آورده که هریک ویژگی هاي خاصی دارد. محیط زیست، شهرها و حتی بناهاي مربوط به این حوزه هاي اقلیمی، ویژگیهاي خاصی متناسب با شرایط اقلیمی خود دارند. هدف این تحقیق، تعیین شرایط اقلیمی بجنورد و ارائه اطلاعاتی است که براي دست یابی به طرحهاي منطقی معماري و هماهنگ با اقلیم مورد نظر است. از این رو دادههاي اقلیمی و هواشناسی به منظور استفاده از انرژي طبیعی، در طراحی ساختمان مورد توجه قرار گرفته است . صحت و دقت در طراحی، بازده طراحی و محاسبات مربوط به انرژي ساختمان، به کیفیت دادهها و اطلاعات اقلیمی بستگی دارد. از همین رو به کارگیري دقیق اطلاعات هواشناسی براي به دست آوردن بازده انرژي بیشتر در ساختمان و جلوگیري از هدر رفتن آن، در کشورهاي در حال توسعه مانند ایران ضروري است. در این مطالعه طراحی اقلیمی سایت مرکز تحقیقات هواشناسی خراسان شمالی به عنوان نمونه آورده شده است.
-2 پیشینه تحقیق:
موضوع اقلیم در معماري از زمانهاي گذشته مورد اهمیت بوده است و معماران به تجربه اثرات باد، آفتاب و باران را بر مساکن و بناها می دانسته اند و روشهایی را نیز براي کاهش اثرات نامطلوب این عوامل ارائه داده اند. در معماري معاصر نیز با توجه به معیارهاي زیست اقلیمی و توسعه پایدار تغییراتی بوجود آمده است . در واقع بوم شناسی ساختمان بر قابلیت ساختمان براي تلفیق عوامل محیطی و جوي و تبدیل آنها به صورت کیفیت هاي فضایی و آسایش تاکید دارد (جودت، .[1] (5: 1380 با مطالعه ساختمان هاي بومی در هر اقلیم، به روشنی این نکته حاصل می شود که تمامی ساختمان هاي بومی، بر اساس اصول اقلیمی و در جهت استفاده حداکثر از انرژي هاي طبیعی و مقابله با سرما و گرماي آزار دهنده، طراحی و ساخته شده اند که این امر به طور کامل با فرهنگ مردم هر منطقه همسو بوده و معماري بومی و بوم آورد تعریف شده است . [2] طاووسی و همکاران (1387) با استفاده از شاخصهاي اقلیمی، شرایط آسایش در اصفهان را بررسی نموده اند و میزان تطابق معماري مدارس نوساز اصفهان را با شرایط اقلیمی بررسی نموده اند . [3] به منظور تعیین محدوده هاي آسایش حرارتی و مباحث مرتبط با اقلیم، انرژي و ساختمان کوشش هاي زیادي صورت پذیرفته است که از آن جمله در ایران می توان کارهاي خلیلی((1383 ، دهقانی((1384، صفار و حبیبی((1384، فرجی و همکاران (1389) را نام برد و در خارج از کشور می توان به تحقیقات تیلور((1981، گیونی((1977، الحمود((2002، ساراك و استمن((2003، اردمن و آپته((2004 و ونگ و موك((2009 اشاره کرد19]،18،17،16،15،14،7،6،5،.[4
-3 روش تحقیق:
-3-1 شاخص آسایش حرارتی:
در طراحی اقلیمی تاثیر شرایط اقلیمی را مراحل اتلاف حرارت بدن تعیین می کند بنابراین باید عوامل متغییر اقلیمی در نظر گرفته شود. منظور از شرایط آسایش انسان، مجموعه شرایط حرارتی است که حداقل براي 80 درصد از افراد مناسب باشد (کسمایی،. [8] (1378 در بین عناصر آب و هوایی دما و رطوبت تاثیر بیشتري در آسایش انسان دارند و به این دلیل بیشتر مدلهاي سنجش آسایش بر این دو عنصر استوار است (علیجانی، (1373. [9]
-3-2 مدل سنجش آسایش دماي موثر
دماي موثر عبارت است از دماي هواي آرام و اشباع شده اي که بتواند بدون وجود تابش همان تاثیري را داشته باشد که هواي مورد نظر دارد (عساکره، . [10](1376
-3-3 روش تعیین دماي موثر :
در این روش از شاخص فشار عصبی استفاده می شود که به منظور کاربرد در شرایط داخلی ساختمان در آمریکا طرح شده است و هدف آن تشریح درجات آسایش با استفاده از عناصر دما، رطوبت و باد است (لایقی ، (68:1382 . [11 ] شاخص فشار عصبی براي دماهاي بالاتر از 20 درجه سانتی گراد عبارت است از :
= I شاخص دماي موثر
=T دماي هوا (بر حسب فارنهایت) ، =U رطوبت نسبی (%)
و شاخص فشار عصبی براي دماهاي زیر 20 درجه سانتی گراد از رابطه زیر محاسبه میی شود:
H= (0.57× V 0.42) × (36.5-T) ×36
=H قدرت خنک کنندگی
=T دماي هوا (بر حسب درجه سانتی گراد) ، =V سرعت باد (m/s)
در جدول 1 درجه بندي ضریب آسایش مربوط به شاخص فشار عصبی تقسیم بندي شده است. با استفاده از فرمولهاي بالا و جدول 1 محاسبات لازم انجام گردید و نتایج حاصل بصورت ضرایب آسایش شهر بجنورد و شرایط اقلیمی در جدول 2 آورده شده است.
همانطور که جدول 2 نشان می دهد در شهر بجنورد تنها در ماههاي خرداد، تیر و مرداد در محدوده شرایط آسایش و گرم قرار دارند ولی در سایر ماهها ضرایب آسایش مربوطه حاکی از حاکمیت اقلیم سرد در این منطقه می باشد بنابراین طراحی اقلیمی در بجنورد باید به گونه اي باشد که در فصل گرم سال از تابش مستقیم آفتاب به درون فضاهاي داخلی جلوگیري کرده و از پتانسیل خنک کننده باد براي ایجاد شرایط مطلوب استفاده گردد و در فصل سرد سال از انرژي تابشی خورشید حداکثر استفاده صورت گرفته و ساختمان را به آستانه هاي آسایشی انسان نزدیک نماید (لشگري ، . [12] (1383
-4 شناخت اقلیم بجنورد به عنوان بستر طراحی
شهر بجنورد به دلیل خصلت هاي خاص اقلیمی، جغرافیایی، سابقه تاریخی و پتانسیل هاي اجتماعی و اقتصادي یکی از شهرستان هاي مهم استان خراسان شمالی محسوب می شود. علاوه بر این انتخاب بجنورد به عنوان مرکز استان خراسان شمالی، موقعیت اجتماعی، سیاسی و اقتصادي و فرهنگی این شهرستان را تا حد زیادي ارتقا داده و زمینه را براي ساماندهی، بهسازي و نوسازي زیر ساخت هاي شهري فراهم آورده است. سایر دلایل پیشرفت بجنورد در آینده عبارتند از :
- اهمیت جغرافیایی و استراتژیک شهر و بالتبع آن مبادي ورودي مختلف آن.
- پویایی و سرزندگی محیط شهر و فضاهاي اجتماعی آن از خصلت هاي فرهنگی و اجتماعی شهروندان و فرهنگ عام شهرنشینی آنان سرچشمه می گیرد و می تواند ضامن بقا و گسترش مجموعه هاي کلان در شهر باشد.
- بافت فرهنگی و اجتماعی شهر بجنورد، سابقه تاریخی، سطح تحصیلات و آگاهی شهروندان، التقاط فرهنگی و ترکیب قومیتی جامعه شهري همگی فاکتورهایی هستند که می توانند ضامن ماندگاري و پویایی فضاهاي شهري حامی ایجاد مجموعه ها و عملکردهاي نوین وابسته به شهر باشند.
و وجود جاذبه هاي مختلف در شهر و تقویت زمینه هاي پذیرش مسافران از دور و نزدیک نیز می تواند در پویاییدوام شهر و مجموعه هاي وابسته به آن نقش مهمی ایفا نماید.
از نظر جغرافیایی شهر بجنورد در عرض جغرافیایی 28 دقیقه و 37 درجه و طول جغرافیایی 19 دقیقه و 57 درجه و ارتفاع 1100 متر از سطح دریا واقع شده است. از نظر تقسیمات چهارگانه اقلیمی ایران جزء اقلیم کوهستانی می باشد. حوزه پوشش گیاهی بجنورد شامل چهار بخش است.
-1 حوزه استپی سرد -2 حوزه نیمه استپی سرد -3 جنگل هاي خشک -4 کوه هاي مرتفع از نظر آب و هوا جزء مناطق سرد با آب هواي قاره اي است که داراي زمستان هاي سرد و تابستان هاي معتدل و در بقیه فصول نسبتا سرد است. بنابراین تابش در این منطقه داراي اهمیت فراوان می باشد.
در اینجا برخی از پارامترهاي مهم اقلیمی و هواشناسی بجنورد را مطالعه می کنیم.
نمودار 1 میانگین دماي سالانه بجنورد طی سالهاي 1356 تا 1390 می باشد. میانگین دماي سالانه طی این دوره 13.3 درجه سانتیگراد می باشد و بیشترین میانگین دماي سالانه 14.6 درجه سانتیگراد در سال 1380 و کمترین آن 11.8 درجه سانتیگراد در سال 1371 اتفاق افتاده است.
در جدول 3 میانگین، حداقل و حداکثر دماي بجنورد در ماههاي مختلف طی دوره آماري 1356 تا 1390 آورده شده است . طبق این جدول حداقل دماي بجنورد تا -25 درجه سانتیگراد سرد و حداکثر دماي آن تا 42.3 درجه سانتیگراد گرم شده است. این بدان معناست که تغییرات دمایی بجنورد طی این دوره آماري حدود 67.3 درجه سانتیگراد می باشد.
رطوبت نسبی در بجنورد طبق نمودار 2 طی دوره آماري بین %16.3 تا %100 متغییر می باشد. میانگین رطوبت نسبی سالانه بجنورد طی دوره آماري 1356 تا 1390 برابر %66.8 می باشد.
