بخشی از مقاله
چکیده:
در اوایل قرن بیستم با پیشرفت تجهیزات گرمایش و سرمایش، و گسترش استفاده از آنها، اینچین پنداشته شد که محیط های مصنوع از بند اقلیم رهایی یافته اند. پس از گذشت دهه های ساختمان های شیشه ای و رویارویی با بحران انرژی و کمبود منابع سوخت های فسیلی اهمیت اقلیم باردیگر ضرورت خود را بازستاند. طراحی فضاهای باز و ساختمان های همساز با اقلیم مستلزم شناخت کافی از وضعیت اقلیمی می باشد. تحلیل و بررسی شرایط اقلیمی از متداول ترین این روش هاست. پژوهش حاضر در پی پاسخ به این سوال است که، با توجه به شرایط اقلیمی در چه ساعاتی از سال جهت تعدیل دمای هوا نیاز به سایه و در چه ساعاتی نیاز به تابش وجود دارد؟
لذا هدف اصلی این پژوهش ترسیم و ارائه تقویم نیاز سایه و آفتاب بوسیله ی تحلیل شرایط اقلیمی می باشد. تا از این طریق با توجه به شرایط اقلیمی در طراحی ساختمان، میزان مصرف انرژی در ساختمان ها کاهش پذیرد. بدین منظور با استفاده از نرم افزار Climate Consultant و تخمین محدوده ی آسایش به روش الگی2005، آمار اقلیمی مربوط به شهر شیراز به عنوان منطقه نمونه، مورد بررسی قرار گرفته و نمودار های نیازاقلیمی - نیاز سایه و آفتاب در ساعات مختلف هر ماه از سال - ، نمودار مسیر حرکت خورشید در این منطقه و نمایش اوقات نیاز سایه بر روی آن نمایش داده شده است.
کلمات کلیدی: نمودار مسیر حرکت خورشید، نمودار نیاز سایه و آفتاب، آسایش حرارتی، شهر شیراز.
-1 مقدمه
در عصر حاضر مسئله ی انرژی یکی از بزرگترین مشکلات جوامع می باشد - . - Mirshamsi M. and Parva M. 2012 از یکسو مشکل توزیع نا متعادل انرژی های فسیلی در دنیا و رو به اتمام بودن آن و از سوی دیگر مشکلات زیسا محیطی ناشی از استفاده بی رویه ی این نوع از سوخت در سالیان طولانی و گذشته - Ashrafian T. et.al, 2011 - ، جوامع را به سمت بهره برداری از انرژی های پاک و تجدید پذیر طبیعت سوق داده است. این انرژی ها علاوه بر اینکه محیط زیست طبیعی وسلامت انسان را کمتر دچار مخاطره می کند، ارزان تر و قابل استفاده در تمام مصارف انرژی می باشد . - NREL, 2001 - این منابع شامل باد، آب، خورشید، خاک-زمین، ززیست توده می باشد - European Renewable Energy council -EREC-,.2012 -
با توجه به سهم کلان مصارف خانگی در مصرف انرژی، توجه به بخش ساختمان جهت بهینه سازی و برنامه ریزی درمصرف انرژی امری ضروری است.طبق آمار موجود ساختمان ها در شهر شیراز حدود 50 درصد مصرف انرژی را به خوداختصاص می دهند . - shirazedc.com - این در حالی است که استفاده از پتانسیل های انرژی خورشیدی -نسبت به دیگر انرژی های تجدیدپذیر نامبرده- با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران در اقلیم نیمه گرم و خشک به خوبی فراهم می باشد. از انرژی خورشیدی به دو صورت ایستا و پویا در فصول مختلف بهره برد - . - Rowling R., 2010 با برنامه ریزی و کنترل مناسب با تکنیک دریافت مستقیم می توان از انرژی خورشیدی در فصل گرما و با تکنیک های مختلف ممانعت از دریافت انرژی یا دریافت غیر مستقیم تابش در فصول سرما بهره برد.یکی از مصارف عمده انرژی در ساختمان تامین آسایش حرارتی کاربران می باشد.
بنا بر تعریف محدوده ی آسایش محدوده ی دمایی می باشد که در آن بدن انسان نیاز به تبادل حرارت با محیط اطراف را نداشته باشد - قیابکلو ز.، . - 1380 این راحتی حرارتی در فصول سرد-دمای پایین میتواند با دریافت مستقیم تابش خورشید و در فصول گرم-دمای بالا با ممانعت از ورود تابش خورشید به ساختمان حاصل گردد. اما نکته مهم تشخیص دقیق این ساعات و برنامه ریزی بر اساس این اوقات می باشد. بدین منظور با استفاده از اطلاعات اقلیمی نظیر دما، رطوبت، تابش و جریان هوا می توان در قالب نمودار قابل کاربرد برای طراحان اوقات نیاز به سایه و آفتاب را در قالب یک نمودار مشخص نمود . - Olgyay V., 1975 - به منظور تسهیل در نمایش اوقات به سایه و آفتاب نیاز به نمودار مسسیر حرکت خورشید می باشد که مسیر حرکت خورشید را در هر ساعت از ماه های سال نشان می دهد.
-1-1 پیشینه پژوهش
در دهه های اخیر توجه به شاخصه های آسایش حرارتی در طراحی اقلیمی بسیار مورد توجه پژوهشگران و مسئولان قرارگرفته است. در این خصوص روش های متعدد جهت تخمین محدوده های آسایش حرارتی ارائه گردیده است. گیونی دمای آسایش را شرایطی بیان میدارد که در آن ساز و کار بدن انسان برای تنظیم حرارت در حداقل باشد - . - Givania B., 1959فانگر این مفهوم در رابطه با میزان تبادل حرارت بین بدن انسان و محیط بیان میکند، که به اختصار PMV نامیده می شود. - FANGER P. O., 1973 - اشری با استفاده از دمای موثر نوین - ET* - که نارضایتی حرارتی را بر مبتای میزان رطوبت سطح پوست - تعرق - قرار میدهد، محدوده آسایش را محاسبه نمود - . - ASHRAE, 1985 زوکای نیز محدوده ی آسایش را براساس جدول سایکرومتریک تخمین زده است . - CZOKOLAY Z. v., 1987 -
در پژوهشی دیگر حیدری هماهنگ بااستانداردهای اشری دمای حرارتی شهر تهران - حیدری ش.، - 1388 و با استفاده از نرم افزار اشری کامفورت دمای آسایش شهر تبریز - حیدری ش.، - 1389 را برآورد نموده است.اما تحقیقاتی که در زمینه ی تهیه ی نمودار نیاز سایه و آفتاب با استفاده از هر یک از روش های تخمین محدوده ی آسایش ذکر شده برای تشخیص مواقع راحت در پناه سایه و آفتاب از مواقع ناراحت انجام پذیرفته است، محدود می باشد. در این راستا مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن پزوهش خود را تحت عنوان "اقلیم و آسایش در ساختمان" شامل دمای هوا و رطوبت نسبی 43 شهر ایران به صورت 43 نمودار، تهیه نموده است - ریاض ج.، . - 1360
جهت استفاده از نمودارها لازم است نمودار زیست اقلیم الگی بر روی نمودار زیست اقلیم مربوط به هر شهر منطبق شود و طبق دستورات ذکر شده در آن نوشتارمواقع راحت و ناراحت تعین گردد. سپس کسمایی نمودارهای تغییرات گرمایی 41 شهر ایران با توجه به معیار زیست اقلیمی ساختمان گیونی - - Givoni B., 1959 بصورت ضمیمه در کتاب اقلیم و معماری ارائه کرده است - کسمایی م.، . - 1363 استفاده از این نمودار تا حدی بنظر پیچیده و مشکل میرسد و از آنجا که نمودار زیست اقلیمی ساختمان عمدتا به شرایط گرمایی درون ساختمان توجه دارد، زمانی که بررسی وضعیت گرمایی محیط خارج مد نظر باشد پیچیدگی ها و دشواری های کاربرداین نمودار بیشتر و مستلزم صرف زمان بیشتر می باشد.
درپژوهشی دیگر رازجویان با استفاده از روشی متفاوت از نمونه های پیشین وضعیت گرمایی 43 شهر ایران را با استفاده از معیار دمای موثر اصلاح شده B به طریقی که منحصر به استفاده درفضای داخلی نبوده و برای فضاهای آزاد نیر کاربرد داشته باشد - ارائه کرده است - رازجویان م.، . - 1370 این نمودار با استفاده از اطلاعات کمی سازمان هواشناسی مناطق مختلف و معیار آسایش حرارتی اشری تهیه گردیده است. از نکته ای که در این نمودار ها در نظر گرفته نشده است، تاثیر فاکتورهای لباس و نوع فعالیت می باشد. بنابراین نمودارها نیاز به اعمال تغییرات به کمک اطلاعات محلی هر منطقه دارند. در اینرو طاهباز جدول نیاز اقلیمی مخصوص شرایط اقلیمی شهر بم را بر اساس معیار آسایش پن واردن تهیه نمود - طاهباز م.، . - 1386
-2-1 روش تحقیق
پژوهش حاضر با دنبال ارائه ی الگوهای کاربردی در طراحی معماری جهت تامین آسایش حرارتی فضای داخلی با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و بهینه سازی مصرف انرژی می باشد، و از نوع کاربردی است. با توجه به متغیرهای دخیل در فرایند کار، پژوهش کمی است. اطلاعات اقلیمی از طریق مطالعات کتابخانه ای و مراجعات به سازمان های ذیربط به صورت میدانی جمع آوری گردیده و مورد استفاده قرار می گیرد. ابزار پژوهش حاضر نرم افزار کامپیوتری Climate Concultant می باشد.که در آن با توجه به آمار اقلیمی، محدوده ی آسایش بر اساس مدل اشری - ASHRAE Handbook of Fundamentals Comfort Model, 2005 - محاسبه گردیده است.
شاخصه های مدل اشری در شرایط لباس های زمستانی نرمال، دمای موثربین 20 درجه سانتیگراد 68 - درجه فارنهایت - تا 23/3 درجه سانتیگراد 74 - درجه فارنهایت - ، محدوده حداکثر رطوبت 17/8درجه سانتیگراد 64 - درجه فارنهایت - حباب خشک و حداقل دمای نقطه شبنم 2/2 درجه سانتیگراد 36 - درجه فارنهایت - می باشد. اگر میزان لباس تابستانی افراد سبک - کمتر - باشد، محدوده آسایش به میزان 2/8 درجه سانتیگراد - 5 درجه فارنهایت - افزایش می یابد. سپس بر اساس دمای محدوده ی آسایش تعیین شده، اوقات نیاز به سایه و آفتاب در نمودار مسیر حرکت خورشید و همچنین در نمودار جداگانه نیاز اقلیمی نمایش داده می شود.
-3-1 معرفی نمونه موردی
-2 شیراز بزرگترین شهر منطقه جنوبی ایران و دارای اقلیمی نیمه گرم و خشک با طول و عرض جغرافیایی 52° 33" و29° 33" و 1491 متر ارتفاع از سطح دریا می باشد - برزگر ز. و حیدری ش.، . - 1392 شهر شیراز با جمعیت 1460665نفر در سال 90 و مساحت 6049 کیلومتر مربع یکی از شهر های بزرگ و پر جمعیت ایران است. این شهر واقع در اقلیم
