بخشی از مقاله
چکیده
آب و هوا از مهمترین عوامل محیطی است که نقش موثری در طراحی اقلیمی ساختمان ها وشهر سازی دارد. طراحی اقلیمی ساختمانی روشی اسیت که هدف آن کاستن از هزینه های گرمایش و سرمایش ساختمان و استفاده از انرژی های طبیعی محیطی برای ایجاد آسایش در ساختمان هاست. هدف از این مقاله تعیین محدوده آسایش حرارتی ساختمان بر مبنای شاخص های بیوکلیماتیک در شهر اهواز است.
روش به کار گرفته شده روش تجزیه و تحلیل آماری - نرم افزاری، با استفاده از آنالیز داده های اقلیمی در نرم افزارClimate Consultant و Surfer می باشد. در این راستا با استفاده از آمار 30 ساله - 1362-1392 - به بررسی عناصر مهم اقلیمی پرداخته، و به کمک شاخص های بیوکلیماتیک دمای موثر، اولگی، اوانز و نیازهای حرارتی ساختمان محدوده های آسایش اقلیمی در شهر اهواز تعیین گردید. در نهایت پیشنهاداتی برای طراحی اقلیمی فضای ساختمان ارائه شده است.
.1 مقدمه
زمانی آسایش حرارتی انسان تحقق می یابد که از نظر ذهنی، فکری و جسمی در شرایط آسایش قرار داشته باشد. بسیاری از محققان بر این اعتقادند که خنثی بودن حرارتی تعبیری دقیق تر از آسایش حرارتی است، در چنین محیطی انسان نه احساس سرما می کند و نه احساس گرما و نه احساس ناراحتی موضعی ناشی از کوران هوا، اتاق سرد و لباس ناهمگون
وضعیت حرارتی هوای داخل ساختمان، صرف نظر از عملکرد عناصر حرارت زای داخلی یا سیستم های حرارتی، تابع شرایط اقلیمی است. میزان تأثیر شرایط اقلیمی در وضعیت حرارتی هوای داخل ساختمان، به نوع و مقیاس ساختمان و خصوصیات ساختمانی جدارهای خارجی آن بستگی دارد
از جمله مطالعات انجام شده در این زمینه می توان به مطالعات زیر اشاره نمود: اولگی - 1957 - ، نخستین فردی می باشد که برای تحقیق طرح یک ساختمان با نیازهای انسان و ویژگی های اقلیمی منطقه روشی را پیشنهاد نمود که حاصل قسمتی از مطالعات وی جداول بیوکلیماتیک میباشد. ماهانی و همکاران - 1970 - ، به نقش ساختمان توجه کردند و در این روش با توجه به دما و رطوبت نسبی در هر یک از ماه های سال، وضعیت هوا در ارتباط با آسایش انسان بررسی می شود سپس با بدست آوردن شاخص هایی ویژگی های عناصر ساختمانی تعیین می شود.
گیونی - 1976 - ، منطقه آسایش و شرایط زیست اقلیمی را در ارتباط با دو عنصر دما و رطوبت نسبی مشخص نمود و برای تعیین شرایط زیست اقلیمی و نیازهای ساختمانی متوسط و بیشینه دما و کمینه رطوبت نسبی را مورد بررسی قرار داد.
جانسون - 1996 - ، در ارتباط با کاربرد عناصر اقلیمی در طراحی بیوکلیماتیک، شهر سان جان در آرژانتین را با استفاده از تاثیر دو شاخص دما و نم نسبی در مناطق مسکونی شهری و غیر شهری در دو فصل تابستان و زمستان مورد بررسی قرار داده است و نتیجه گرفته است که در ناحیه شهری در فصل زمستان با ملاحظه ی طرح بیوکلیماتیک شرایط آسایش %70 روز است و بدون ملاحظه ی طرح، زمان آسایش %60 ساعات روز است. اولا و بوگدا - 2003 - ، به منظورتعیین شاخص های قابل اطمینان برای حفاطت از فشارهای حرارتی در نیجریه، شاخص های مختلف از جمله شاخص ماهانی، اوانز، نمودار زیست اقلیم و حرارت موثر را باهم مقایسه کردند.
مورلون گالوز و همکاران - 2004 - ، اطلس زیست اقلیم انسانی مکزیک را بر اساس تعریف و تعیین منطقه آسایش - معادله پیشنهادی آلیسمز - به همراه چارت زیست اقلیمی اولگی و دیاگرام گیونی برای کنترل زیست اقلیم داخل ساختمان تهیه کردند. توی و همکاران - 2007 - ، به مطالعه و تعیین شرایط آسایش بیوکلیماتیک در شهر ارزروم در سه منطقه روستایی، شهری و منطقه شهری جنگلی ترکیه پرداختند و نتیجه گرفتند که مناطق شهری جنگلی سازگاری بیشتری با شاخص های حرارتی مورد استفاده دارد.
بودن و گراب - 2013 - ، نیز به بررسی آسایش حرارتی در پنج شهر تونس از دو منطقه اقلیمی پرداختند. آن ها در تحقیق خود از دویست نفر در خصوص شرایط زندگی طبیعی خود در محل کار و محل زندگی در هر ماه از یک سال سوال کرده و نتایج آن را با شاخص های آسایش حرارتی مقایسه کردند. نتایج مطالعه آنها نشان دهنده وجود ارتباط معنادار بین شرایط آسایش حرارتی اعلام شده با شاخص های آسایش حرارتی بوده است.
علیجانی - 1373 - ، در مقاله ای تحت عنوان نگرشی نو در کاربرد آب و هواشناسی در مدیریت منابع و توسعه کشور با استفاده از روش ماهانی و دمای مؤثر فرآیند طراحی ساختمان های انفرادی و مجتمع را از نظر مکانیابی و طراحی کالبدی از دیدگاه اقلیم شناسی مورد بررسی قرار داده است.
جهانبخش - 1377 - ، ضمن ارزیابی زیست اقلیم انسانی تبریز و نیاز حرارتی ساختمان، دامنه تحریکات بیوکلیمایی تبریز را مشخص کرده و بعد به بررسی شرایط حرارتی با توجه به دمای مؤثر پرداخته و تقویم نیاز حرارتی را برای شهر مذکور تعیین و در نهایت محدوده آسایش را بین 6 تا 12 درجه سانتیگراد مشخص نموده است.
فرج زاده و همکاران - 1387 - ، به بررسی انطباق معماری ساختمان های شهر سنندج با شرایط زیست- اقلیمی آن به روش ماهانی پرداخته اند. نتایج کار آن ها نشان می دهد که بافت قدیم شهر بیشترین سازگاری را با اقلیم محلی و بافت جدید کمترین سازگاری را دارند.
خوشحال و همکاران - 1393 - ، با استفاده از گروه بندی خوشهای پهنه های زیست اقلیم انسانی استان اصفهان را مطالعه نمودند و نتیجه گرفتند که بهترین روش طبقه بندی زیست اقلیمی برای این استان، روش گیونی است و بر اساس روش مذکور استان اصفهان را به پنج منطقه زیست اقلیم انسانی مجزا طبقه بندی کردند. شهر اهواز مرکز استان خوزستان و شهرستان اهواز با ارتفاع متوسط 16 متر از سطح دریا بین Nَ31 23 و Eَ48 32 تا N َ31 13 و Eَ48 47 قرار دارد.
و به دلیل واقع شدن در یک موقعیت مطلق جغرافیایی، شرایط توپوگرافی و سامانه های اقلیمی مؤثر بر منطقه، شرایط زیست اقلیمی ویژه ای را به خود اختصاص داده است. به طوری که دمای هوا در سردترین ماه سال - دی ماه - به 7 درجه سانتیگراد و در گرمترین ماه سال - تیر ماه - نیز گاهی از 47 درجه سانتیگراد نیز فراتر می رود. مدت تابش آفتاب در تیر ماه به 15 ساعت می رسد و در دی ماه به 10 ساعت کاهش می یابد. که گرمای شدید مشکلات زیادی را برای ساکنین این شهر ایجاد می کند.
به همین جهت بر خلاف بسیاری از مناطق سردسیر کشور مسأله اساسی در طراحی ساختمان های مسکونی مقابله با اثرات ناخوشایند گرما در داخل منازل و ایجاد حداکثر آسایش می باشد. لذا لزوم طراحی ساختمان های مسکونی همساز با شرایط اقلیمی برای کاستن مشکلات مربوطه ضروریست. هدف این پژوهش تعیین محدوده آسایش حرارتی ساختمان در شهر اهواز بر مبنای شاخص های بیوکلیماتیک دمای موثر، اولگی، اوانز و نیازهای حرارتی ساختمان در راستای تحقق بخشی از اصول طراحی اقلیمی می باشد.
.2 محدوده مورد مطالعه
شهر اهواز مرکز استان خوزستان و شهرستان اهواز با ارتفاع متوسط 16 متر از سطح دریا بین Nَ31 23 تا Eَ48 32 واقع است. شهر اهواز از طرف شمال به شهرستان باوی، از شرق به شهرستان رامهرمز، از مغرب به شهرستان دشت آزادگان و از طرف جنوب به شهرستانهای خرمشهر و شادگان و بندرماهشهر محدود می شود. اهواز هفتمین کلان شهر ایران و شامل هشت منطقه شهرداری بوده، مساحت آن در حدود 225 کیلومترمربع می باشد. ارتفاع اهواز از سطح دریا 16 متر است
شکل .1 نقشه موقعیت جغرافیایی شهر اهواز در استان خوزستان
.3 روش تحقیق
در این تحقیق به منظور تعیین محدوده آسایش حرارتی ساختمان، از داده های ماهانه و سالانه عناصر اقلیمی ایستگاه هواشناسی سینوپتیک اهواز طی دوره آماری 30 ساله - 1362-1392 - استفاده گردید. بدین منظور ابتدا داده های هواشناسی ایستگاه مطالعاتی از نظر دقت مورد بررسی قرار گرفت، و کمبودهای آماری بازسازی گردید. با توجه به تجزیه و تحلیل عناصر اقلیمی، ویژگی های اقلیمی شهر اهواز بدست آمد. سپس برای تعیین محدوده ی آسایشی از شاخص های زیست- اقلیمی دمای موثر، اولگی، اوانز و نیازهای حرارتی ساختمان بررسی گردید.
محدوده های آسایش اقلیمی بر روی دیاگرام های مزبور راهنمای تصمیم گیری در زمینه طراحی های اقلیمی قرار گرفت و بر اساس آن ها برای فصول مختلف و با توجه به عناصر اقلیمی طراحی ساختمان های مسکونی همساز با اقلیم انجام شد. روش به کار گرفته شده توصیفی- تحلیلی، با استفاده از آنالیز داده های اقلیمی در نرم افزار Climate Consultant، Surfer، Excel و Spss می باشد، همچنین با استفاده از نرم افزار GIS نقشه مورد نیاز تهیه گردید.
.4 نتایج
به منظور بررسی شرایط آسایش انسان در داخل ساختمان و تأثیر شرایط اقلیمی در تعیین خصوصیات کالبدی ساختمان از معیار دمای موثر، اولگی، اوانز و نیازهای حرارتی ساختمان استفاده می شود. با استفاده از این معیارها، به بررسی شرایط بیوکلیمائی ساختمانی در اهواز پرداخته شد.
-1-4 شاخص دمای موثر
دمای موثر یکی از شاخص های تعیین کننده محدوده آسایش محسوب می شود که به دمای خشک و تر وابسته است و شرایط راحتی و آسایش انسان را متناسب با جهت وزیدن باد نشان می دهد - کسمایی، . - 1368 دمای مؤثر عبارتست از: دمای هوای آرام و اشباع شده ای که بتواند بدون وجود تابش همان تأثیری را داشته باشد که هوای مورد نظر دارد. یکی از روش های تعیین دمای مؤثر و ضریب آسایش، استفاده از رابطه و فرمول زیر می باشد
