بخشی از مقاله
چکیده
در معماری سنتی، تأمین انرژی گرمایشی و سرمایشی برای ساکنین و اینکه ساختمان، خود بتواند انرژی گرمایشی و سرمایشی را تأمین کند،از اهمّ موضوعاتی است که همواره فکر معماران را به خود مشغول ساخته است. اکثریت عظیمی از فضای زیست سنتی براساس انطباق نیازهای انسانی و شرایط محیطی و طبیعی، طراحی و ساخته شده اند و با تکامل تدریجی خود، ترکیبی متعالی از فن و هنر را به وجود آورده اند. این امر در شهر کاشان نیز مصداق بارزی دارد و چه در جهتگیری ابنیه و چه در ساختار عناصر معماری و نوع مصالح بکار رفته مورد توجه قرار گرفته است امری که در معماری مدرن با وجود وسایل گرمایشی و سرمایشی جدید کمتر مورد نظر بوده که امروزه با توجه به اهمیت بحث صرفه جویی در انرژی بار دیگر توجه سازندگان و معماران را به خود مشغول ساخته است. بخش مهمی از توجه معماران به این امر در بحث نمای ساختمان مطرح می شود؛ لذا نوشتار حاضر سعی دارد تا با بررسی بخش های مختلف نمای ساختمان از جمله جهت گیری، پیش ورودی و بادگیرها، رابطه متقابل این نوع معماری با شرایط مختلف منطقه کاشان از جمله شرایط اقلیمی را مورد واکاوی قرار دهد. در این راستا هدف این مقاله توجه به شرایط جوی در انتخاب نوع نما و مصالح و نحوه بکار گیری آنها در ساختمان با توجه به معیارهای مصرف انرژی و همخوانی با محیط زیست می باشد.
واژگان کلیدی: مصالح، نما، جهت گیری، پیشورودی، بادگیر.
مقدمه
در معماری سنتی تلاش عمده و بنیادینی در جهت صرفه جویی انرژی های گرمایشی و سرمایشی و رسیدن به آسایش حرارتی صورت گرفته است - قبادیان، . - 1384 آسایش حرارتی عبارت است از احساس رضایت فرد از محیطی مشخص. آسایش گرمایی نزد افراد گوناگون متفاوت است و بنابراین حالتی شخصی دارد، و غیر از وجوه فیزیولوژیکی، جنبه های روان شناختی را نیز در بر می گیرد. محدودیت های آسایش گرمایی همگام با درجه سازگاری با محیط روانی- اجتماعی و اقلیم تغییر می کنند. به منظور احساس راحتی می بایست دمای درونی بدن در گستره محدود36/5°-37 ° نگه داشته شود. فرایندهای سوخت و ساز بدن موجب گرما می شوند و بدن باید برای حفظ دمای پیدار درونی، این گرما را از دست بدهد - کسمایی، 14، . - 1387 در واقع، معماران سنتی تمام تلاش خود را به منظور رفاه روحی و جسمی ساکنین به کار برده و همواره این موارد دغدغه اصلی آن ها بوده است.
در معماری سنتی اقلیم گرم و خشک فضاهای میان در و پیش فضاهایی وجود دارند که در انتقال حرارت و به وجودآمدن خرد اقلیم ها موثرند؛ مانند: دالان، هشتی، تالار، ایوان و - مهدی زاده سراج،. - 1393 تعیین شرایط آسایش و راحتی در محدوده های اقلیمی مختلف بر محاسبات حرارتی ساختمان، اندازه و قدرت دستگاه های حرارتی و برودتی، ضخامت عایق، جنس مصالح، تناسبات و ارتباطات فضایی، میزان بازشوها و به طور کل بر میزان مصرف و اتلاف انرژی تاثیر مستقیم دارد - صادقی روش، . - 1389 پرداختن به راهکارهای مناسب در طراحی ها و محاسبات اقلیمی که صرفه جویی در مصرف انرژی و تطبیق دمای هوا با دمای آسایش بدن و روح انسان را میسر می ساز، حائز اهمیت بالایی است - مهدی زاده سراج، . - 1393
ابتدایی ترین و حتی از لحاظ قدمت اولین وظیفه ای که نما عهده دار گردید، وظیفه حفاظت از انسان ها در مقابل تهدیدهای بیرونی بود. انسان ها برای حفاظت از عوامل جوی و اقلیمی از یک طرف و حیوانات موذی و انسانهای مزاحم، برای خود فضایی را به نام خانه ایجاد کردند - پاکزاد، 1382، . - 53 در زمینه آسایش حرارتی، طراحی ساختمان جزء اولین عوامل اقلیمی خارج بنا به شمار می رود. در تمامی آب و هواها، ساختمانهایی که بر خط »دفاعی« طبق اصول طراحی اقلیمی ساخته شده اند، ضرورت گرمایش و سرمایش مکانیکی را به حداقل کاهش می دهند و در عوض از انرژی طبیعی موجود در اطراف ساختمان استفاده می کنند. مبالغی که در دراز مدت صرفه جویی می گردد، موجب می شود که اجرای تکنیکهای طراحی اقلیمی بهترین نوع سرمایه گذاری برای مالکین ساختمانها باشد. خیلی از آنهااصلاً هزینه ای ندارند و تنها مستلزم علم و آگاهی راجع به طراحی اقلیمی هستند - بهیار، . - 2
.1 مصالح 1 .1 درآمد
به تجربه روشن شده است که در مناطق خشک و کویری - رطوبت نسبی کم - روزها بسیار گرم ولی شب ها هوا صاف و آرام است و در نتیجه دمای اتمسفر پس از غروب آفتاب به سرعت رو به تنزل می گذارد و به تبع آن زمین و بام ساختمانها نیز گرمای خود را با تشعشع به آسمان سرد از دست می دهد و خنک می شوند - همانگونه که یک جسم گرم از راه تشعشع گرمای خود را به جسم سردتر انتقال می دهد - . خوشبختانه این خاصیت را مردم ساکن حاشیه کویر از دیرباز می شناخته اند و از آن بهره برداری می کرده اند؛ بدین ترتیب که شبهای تابستان زندگی خود را از زیر سقف ها و چهار دیوار گرم اتاق خارج و به هوای آزاد روی بام و درون حیاط ها انتقال می داده اند. این رفتار هنوز هم در بسیاری از نقاط کویری کشور ما معمول است، لیکن گاهی شرایط محیطی یک مکان اجازه استفاده از هوای آزاد را به انسان نمی دهد. در این صورت باید فضای روز را از فضای شب بکلی مجزا کرد و مصالح ساختمانی بخش روز را با ظرفیت حرارتی زیاد برگزید تا دیوارها و سقف های این بخش به کندی رو به گرمی بگذارد و تأثیر نوسان دمای خارج یا تأخیر زیاد در هوای محیط داخل ظاهر شود.
در مقابل اجزاء ساختمانی بخش شب را به گونه ای انتخاب کرد که قابلیت انتقال حرارت از هوای یک طرف به هوای طرف دیگر آن زیاد باشد تا محیط داخل ساختمان گرمای روز خود را با فرا رسیدن شب به فوریت به محیط خارج منتقل کند و خنک شود. متأسفانه از چند دهه پیش تحرک مردم برای استفاده از هوای آزاد و همچنین امکان دو بخشی کردن ساختمانهای مسکونی در شهرها روز به روز کمتر شده است، لذا در این شرایط باید که ساختمان را به شیوه ای طرح و احداث کرد که سقف و دیوارهای آن در طول روز در سایه دست اندازهای بام ویا زیر چتر سایه درختان واقع شوند و شب هنگام مانعی بین سطح بام و آسمان قرار نداشته باشد تا سطح بام به سوی آسمان تشعشع گرمایی کند.ظرفیت حرارتی بالا،به دلیل دارا بودن رنگ روشن مقدار زیادی از انرژی خورشید را منعکس می نمایند و از این رو ساختمان ها را در تابستان، سرد و در زمستان گرم نگه می دارد - هاشمی فدکی، 1392، . - 7
با توجه به محدودیت های اکولوژیکی در اقلیم گرم وخشک استفاده از گل و مشتقات آن با توجه به ظرفیت حرارتی بالا و روشنی رنگ آن به تامین آسایش حرارتی ساکنان،کاهش استفاده از منابع انرژی تجدیدناپذیر جهت سرمایش ساختمان ها می شود.هم چنین به دلیل بوم آورد بودن،گل مورد نیاز از خاک همان محل پس از گود برداری زمین به دست می آید، موجب کاهش مصرف انرژی به منظور حمل و نقل و نیز کاهش ضایعات و آلودگی ساختمانی می گردد و از این رو با معیار های شهر پایدار هماهنگ می باشد.. - هاشمی فدکی،1392، 4 . - 5 انتخاب مصالح و نحوه بکارگیری آنها در ساختمان با توجه به شرایط جوی، به نحوی که معیار برای مهندسین معماری و طراحان بخش ساختمان مطرح نبوده است. ارزش فوق العاده سوخت های فسیلی و حجم عظیم سرمایه ملی که در بازیابی این سوختها هزینه می گردد، نیاز به اصلاح ساختار مصرف و ارائه الگوهای مصرف بهینه انرژی را ضروری می سازد؛ لذا دست اندرکاران صنعت ساختمان لازم است در این راه با عزمی راسخ تر گامهای بلندتری را بردارند - بهیار، . - 1
یکی از مسائل مهم در مبحث ساختمان و محیط های مسکونی و معماری همساز با اقلیم، مسئله گرم کردن آنها در فصول سرد و سرد کردن آنها در دوره های گرم سال برای رسیدن به حدود آسایش گرمایی انسان است؛ لذا با ارائه تمهیدات خاص مربوط به شکل، ابعاد پنجره ها، جنس مصالح ساختمانی و شرایط اقلیمی میتوان حداکثر صرفه جوئی را برای گرمایش و سرمایش محیطهای مسکونی به عمل آورد - بهیار، . - 2 توجه به اینکه پوسته یک ساختمان عبارت است از حصاری که مبادله حرارت را میان داخل و خارج کنترل می کند، روشهای کنترل حرارت خورشیدی را می توان به سه گروه تقسیم کرد: - 1 جلوگیری از تابش آفتاب - 2 انعکاس - 3 جهت و مساحت سطح پنجره.
1 .2 عوامل اقلیمی مؤثر در انتخاب مصالح
عوامل جوی موثر در تهیه مصالح، بارگذاری، معماری، تأسیساتی و اجرا عبارتند از: درجه حرارت تابش، سمت و سرعت باد، برف، باران، یخ زدگی، رطوبت، تبخیر و آلودگی هوا. اثر و اهمیت هر یک از عوامل اقلیمی در رابطه با موارد بارگذاری، معماری و.. .متفاوت است. بطور کلی یک معمار باید قبل از هرگونه اقدامی از تأثیر عوامل جوی، تجزیه و تحلیل و روابط متقابل بین این متغیرها آگاهی داشته باشد.
استفاده از حرارت خورشید تنها منبع مهم انرژی طبیعی جهت گرم کردن - غیر فعال - ساختمان است. شدت انرژی خورشیدی که توسط زمین دریافت می شود، تابع عرض جغرافیایی و صافی آسمان هر منطقه است؛ اما امکان استفاده از حرارت خورشیدی در ساختمان بستگی به رابطه مقدار دریافت انرژی خورشیدی و سرمای زمستان دارد و براساس همین رابطه بار حرارتی ساختمان مشخص می شود. تابش خورشید که به سطح یک ساختمان می رسد، ممکن است مستقیم، پراکنده و یا انعکاسی باشد.هر ساختمان مقدار قابل توجهی انرژی خورشید را که به سایر سطوح تابیده و منعکس شده - مانند زمین، دیوارها واطراف ساختمان - جذب می کند - بهیار، . - 4
الف. درجه حرارت و مصالح:
درجه حرارت در اجسام و عناصر و همچنین مصالح و رنگهای مختلف بایستی مد نظر قرار گیرد.در هوای گرم ایزوگام و یا مصالح دیگری بصورت غلط مصرف می شود و مشکلاتی از جمله خنک کردن اتاقها بوجود می آید.به کار بردن مصالح بتنی و فولادی در نقاط خیلی گرم و خشک یا خیلی سرد باعث شکستن وترک خوردن می شوند.در مناطق مجاور ساختمان های بلند تابشهای خورشید از نوع مستقیم نیستند واکثراً منعکس و منکسر خواهند بود، در حالی که در مناطق باز با ساختمانهایی کم ارتفاع بیشتر تشعشعات خورشیدی بصورت مستقیم اند، اختلاف درجه حرارت ایجاد شده در منطقه آفتاب و سایه ایجاد تنشهای حرارتی بالا را می کند که بایستی در زمان طراحی و اجرا مد نظر قرار گیرد - بهیار، . - 8
ب. کنترل حرارت از طریق پوسته ساختمان:
پوشش ساختمان را سطوح پوسته خارجی متشکل از دیواره، سقف و کف بازشو شیشه ها تشکیل می دهد. اتلاف حرارت محیط داخل ساختمانعمدتاً ناشی از انتقال حرارت از طریق جرم جداره ها، تشعشعی و جابجایی هوای داخل این پوشش با محیط خارج از ساختمان است.البته هر چه سطوح پوسته خارجی، نسبت به سطح مفید زیر بنای ساختمان بیشتر باشد، مقدار اتلاف انرژی حرارتی بیشتر خواهد بود.روش های جلوگیری از تابش آفتاب شامل درختها، پیش آمدگی بالای ساختمان و پانلهایی که در بالای دیوارها و سقفها نصب شده اند، می باشند.غالب ابزارهایی که در این مورد بکار می روند مانند عایق کاری در داخل دیوار، حفره های درون سقف ، وسعت و سمت شیشه ها در نمای ساختمان، ساکن و یا به عبارت دیگر غیر متحرک هستند؛ ولی بعضی از مهمترین ابزار های کنترل، متحرک هستند؛ مانند پنجره های قابل باز و بسته شدن، عایقهای حرارتی متحرک در مقابل پنجره ها و انواع مختلفی از سایبانهای متحرک - بهیار، . - 13 مقادیر محاسبه شده زمان تأخیر برای بعضی از مصالح به ضخامت یک فوت در زیر آمده است؛ برای دیوارهای نازکتر این مقادیر را در کسر فوت ضرب کنید. ذخیره حرارتی مصالح ساختمانی و تأخیر فاز حرارتی آنها ابزار خوبی برای طراحان اقلیمی می باشد.لذا در طراحی ساختمان باید عکس العمل حرارتی دیوارها و بام خانه با توجه به موقعیت خورشید طرح شود - بهیار، . - 1
1 2 .2 جذب و انتشار حرارت
درحالی که بعضی از سطوح مختلف ممکن است دارای وضعیت یکسانی در مقابل انعکاس تابش خورشید باشند، اما همه آنها حرارتی را که کسب کرده اند، به صورتی مشابه به هم منتشر نمی کنند. معمولاً نظر به این است که یک جذب کننده خوب، تابش کننده خوبی نیز هست، ولی این مطلب در مورد تابشی که در یک طول موج - خورشیدی - و انتشار که در یک طول موج - حرارتی - دیگری قرار دارد، صادق نیست؛ لذا بعضی از سطوح دارای قدرت حفظ حرارت خوبی در مقایسه با سایر سطوحی که دارای قدرت جذب و انعکاس یکسانی هستند، می باشند. با نصب یک فویل براق بر روی سمت داخلی وسط دیوار، از تابش حرارت از جداره خارجی به جداره داخلی ممانعت به عمل خواهد آمد. برای ساخت بعضی از عایقهای پنجره نیز از یک فضای خالی در وسط و یک ورق منعکس کننده استفاده می شود. این نوع عایقها می توانند هم برای زمستان و هم برای تابستان مناسب باشند. شدت تابش آفتاب به نوع رنگ مصالح ساختمانی و صیقلی بودن سطح نمای آنها بستگی کامل دارد. از این کیفیت می توان در نقصان دادن نور و یا حرارت برای ساختمان استفاده کرد. به طور کلی می توان در نماسازی ساختمان در مناطق سرد از رنگ تیره و در مناطق گرم از رنگ های روشن استفاده نمود - بهیار، . - 15
1 2 .3 استفاده از عایق حرارتی در پوسته ساختمان جهت مقاومت در برابر جریان حرارت تمام مصالح ساختمانی تا اندازه ای در مقابل انتقال حرارت مقاوم هستند، ولی این مقاومت در اکثر این مصالح به اندازه کافی نیست؛ لذا عایقهای مناسب حرارتی در داخل یا روی سطحآنها معمولاً نصب می شود - بهیار، . - 16
1 2 .4 فشار باد -جریان هوا و انتخاب مصالح
در این مبحث گلبادهای سرعت و جهت برای هر ماه مورد نیاز هستند و اگر اطلاعات درست باشند، باید تهویه و فشار باد در محل
