بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین موضوعاتی که در چند دهه اخیر مورد توجه اکثر کشورهای صنعتی پیشرفته بوده است بحث جلوگیری از اتلاف انرژی میباشد. توجه به این موضوع که منابع سوخت فسیلی محدود و روبه کاهش هستند مسئولین را به فکر یافتن روشهایی جهت استفاده بهینه از انرژی انداخت .به طور کلی روشهای گوناگونی برای حافظ منابع انرژی وجود دارد .
معمولترین روش صرفه جویی میباشد که با طراحی اقلیمی میسر است. بین طراحی اقلیمی، فرم ساختمان و جهتگیری آن و بهینهسازی انرژی در روند طراحی رابطه معناداری وجود دارد. پژوهشگران بر این باورند که بهینهسازی مصرف انرژی در روند طراحی تاثیرگذار است و این یک پدیده یا اختراع جدید نمیباشد. بازنگری این روشهای مناسب طراحی جایگاه بهینهسازی مصرف انرژی را در ساختمان نمایان میکند.
این نوشتار بیانگر آن است که راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در روند طراحی تاثیر دارد. روش پژوهش از نوع توصیفی میباشد که با افزایش پژوهش اسنادی انجام شده است و با گسترش استفاده از راهکارهای بهینه سازی مصرف انرژی میتوان تا حد قابل توجهی آسایش یک ساختمان را تامین نمود. در این نوشتار تاثیرات اقلیم و طراحی اقلیمی بر ساختمان و فرم بنا در قالب یک مقالهی علمی بررسی میشود.
-1مقدمه
بر اساس آمار های بدست امده ایران یکی از پر مصرف ترین کشورها از نظر مصرف انرژی است. که می توان به رعایت نکاتی درباره ی فرم و طراحی ساختمان با توجه به قرارگیری آن در هر یک از اقلیم های سرد، معتدل،گرم و خشک، گرم و مرطوب میزان انرژی مصرفی را تا حد امکان کاهش داد. و همچنین جهت گیری ساختمان، طراحی و فرم سقف ها، دیوارها، سایبان ها، بادشکن ها به نحوی باشد تا در کلیه فصول سال از کمترین انرژی گرمایشی و سرمایشی و بیشترین انرژی خورشیدی جهت دستیابی به الگوی مصرف بهینه استفاده کند. هدف مقاله تاثیر طراحی اقلیمی و فرم ساختمان برای کاهش همه جانبه هزینه انرژی در ساختمان می باشد.
-2بررسی اقلیم های چهارگانه
2-1 اقلیم سرد
به دلیل سرمای شدید هوای این مناطق در فصل زمستان، فرم های باز یا فرم هایی که ضلع های شمالی- جنوبی آنها بلندتر از ضلع های شرقی- غربی آنهاست مناسب نیست و بهتر است فرم های ساختمان فشرده و پلان آن مربع باشد.ساختمان های دو طبقه ای که فرم آنها شبیه به مکعب است، بهترین نوع ساختمان از نظر کنترل گرمای هوای داخلی در زمستان است.
2-2 اقلیم معتدل
با وجود آنکه دمای هوای مناطق در حدی است که پلان ساختمان را انعطاف پذیر می سازد، ولی در هر حال گسترش پلان در طول محور شرقی- غربی لازم به نظر می رسد. در ارتباط باشدت تابش آفتاب و تاثیرآن بر فزم ساختمان در این دیوار مناطق ازادی عمل بیشتری وجود دارد زیرا شدت تابش افتاب بر دیوارهای واقع در جهت های مختلف حتی دیوای های شرقی و غربی- در این مناطق کمتر از مناطق دیگر است. در نتیجه در این مناطق می توان از فرم های ازاد و حتی صلیبی شکل استفاده کرد ولی با وجود این فرم ساختمان حتما باید در طول محور شرقی- غربی کشیدگی داشته باشد.[
2-3 اقلیم گرم وخشک
دراین مناطق، فرم ساختمان با توجه به شرایط زمستانی این مناطق می تواند در طول محور شرقی- غربی گسترش یابد. ولی با توجه به شرایط تابستانی ساختمان ها باید فشرده و مکعبی شکل باشند. در هر صورت با بریدن قسمتی از این مکعب و پرکردن حفره ی ایجاد شده با سایه - سایه ی دیوارف درخت، پیچک و چفته مو - و هوای خنک شده و به وسیله ی تبخیر آب سطح چمن، برگ درختان، حوض و فواره می توان فضای نسبتا مناسبی در ساختمان ایجاد کرد. در اطراف این باغچه ی داخلی، پلان ساختمان می تواند ازاد باشد. بدین ترتیب پلان کلی ساختمان در این مناطق به طرف داخل معطوف می شود.
2-4 اقلیم گرم و مرطوب
در مناطق گرم و مرطوب به دلیل شدت زیاد تابش افتاب در سمت شرق و غرب فرم ساختمان باید کشیده باشد به شکل مکعب مستطیلی در امتداد محور شرقی- غربی در آید. این فرم، از نظر ایجاد کوران در داخل ساختمان و کاهش رطوبت هوای داخلی نیز بسیار مناسب است. اگر در این مناطق ساختمان ساختمان در سایه ی کامل قرار گیرد، پلان آن می تواند آزاد و باز باشد.
-3 انتخاب جهت قرار گیری ساختمان
به طور کلی انتخاب جهت استقرار ساختمان به عواملی چون وضع طبیعی زمین، میزان نیاز به فضاهای خصوصی، کنترل و کاهش صدا دو عامل باد و تابش بستگی دارد. مهم ترین وظیفه ی معمار آن است که با توجه به شرایط حرارتی، بهداشتی و روانی مورد نیاز ساختمان را در جهتی قرار دهد که بیشترین استفاده از نور خورشید حاصل شد.
همان طور که فصل های مختلف سال به دلیل تغییر محور زمین نبست به خورشید از یکدیگر متمایز اند، جهت یک ساختمان نیز تحت تاثیر مقدار انرژی خورشید تابیده به دیوارهای آن در ساعت های مختلف قرار دارد. در فصل زمستان در عرض جغرافیایی 40 در جه ی شمالی، دیوار های جنوبی حدود سه برابر دیوار های شرقی یا غربی انرژ ی خورشیدی دریافت می کند. در حالی که در تابستان، مقدر کل انرژی تابیده به دیوار های جنوبی و شمالی تقریبا یک دوم انرژی تابیده به دیوار های شرقی و غربی است. در عرض های جغرافیایی کمتر، این اختلاف بیشتر است و به همین دلیل، جهت ساختمان در تامین شرایط ناراحت کننده یا شرایط اسایش در فضاهای هوای داخلی، نقش تعیین کننده ای دارد.
فلیکس ماربوتین با محاسبه ی شدت تابش آفتاب در فصل ها و جهت های مختلف، نتایج زیر را بدست اورده است:
-1 برای ایجاد بهترین شرایط حرارتی در داخل ساختمان - هوای گرم در زمستان و هوای خنک در تابستان - باید نمای اصلی ساختمان رو به جنوب باشد
-2 اگر چه نماهای جنوب شرقی و جنوب غربی آفتاب را به طور یکنواخت تر دریافت می کنند. ولی در تابستان گرم تر و در زمستان سردتر از نمای جنوبی می شوند.
-3 دیوارهای شرقی و غربی در تابستان گرم ترو در زمستان سردتر از دیوارهای جنوبی، جنوب شرقی و جنوب غربی می شوند.
در تمامی نظریه هایی که درمورد ارتباط جهت ساختمان با تابش افتاب ارائه شده، جهت جنوبی بهترین جهت برای ساختمان اعلام شده است. البته، بی تردید این جهت باعث دریافت بیشترین مقدار انرژی خورشیدی در زمستان و کمترین آن در تابستان می شود ولی در این نظریه ها تغییر دمای هوا در ساعت های مختلف روز و نیاز به حرارت افتاب هنگام صبح و عدم نیاز به آن در بعد از ظهر و عصر مورد توجه نبوده و در انتخاب جهت ساختمان تاثیری نداشته است. در حالی که چون دمای هوا و تابش افتاب هر دو در شرایط حرارتی هوای داخل ساختمان تاثیر دارند. برای استفاده ی مطلوب از نور خورشید در ساختمان لازم است هم تاثیر حرارتی نور خورشید و هم تاثیر کلی از نظر تغییر دمای هوای داخلی نسبت به منطقه ی اسایش در نظر گرفته شود.
از سوی دیگر، اهمیت تابش افتاب به نوع اقلیم و فصل های مختلف سال بستگی دارد در هوای سرد حداکثر انرژی خورشیدی مورد نیاز است و ساختمان باید در جهتی قرار گیرد که بیشترین تابش افتاب را دریافت کند برعکس در هوای گرم ساختمان باید در جهتی قرار داده شود که شدت تابش افتاب بر دیوار های ان به حداقل برسد و امکان نفوذ مستقیم پرتوهای خورشید به فضاهای داخلی آن وجود نداشته باشد.
به طور کلی در مناطق سرد سیر و در عرض های جغرافیایی زیاد که هوا معمولا سرد است، ساختمان باید در جهتی قرار گیرد که حداکثر انرژی خورشیدی را در طول سال دریافت کند. ولی در مناطق گرم و در عرض های جغرافیایی کم، ساختمان باید در جهتی باشد که حداقل انرژی خورشیدی را در طول سال دریافت نماید.
برای تعیین مناسب ترین جهت ساختمان در عرض های جغرافیایی مختلف،تحقیقاتی در مورد شدت تابش آفتاب بر سطوح قائم در جهت های مختلف جغرافیایی و در ساعت ها و فصل های گوناگون صورت گرفته است که مقدار انرژی تابیده به سطوح عمودی را که با اختلاف 30 در جه در پیرامون یک دایره قرار داشته اند، اندازه گیری کرده است.
