بخشی از مقاله
فرم ساختمان در اقلیم گرم و خشک
در رابطه با شرایط زمستانی این مناطق فرم ساختمان میتواند در طول محور شرقی غربی گسترش یابد.اما شرایط تابستانی حکم بر فشردگی ساختمان نموده و داشتن فرمی مکعبی شکل را ضروری مینماید.درهر صورت با بریدن قسمتی از این مکعب و پرنمودن حفره ایجاد شده با سایه (سایه دیوار، درخت، پیچک وچفته مو) و هوای خنک شده بوسیله تبخیرآب سطح چمن،برگ درخت، حوض و فواره میتوان اقلیم نسبتاً مطلوبی در ساختمان ایجاد نمود. در اطراف این باغچه داخلی، پلان ساختمان می تواند آزاد باشد. بدین ترتیب پلان کلی ساختمان در این مناطق بطرف داخل معطوف میگردد.
فرم ساختمان در رابطه با اقلیم
در تعیین مناسب ترین فرم ساختمان باید به این نکته توجه نمود که بهترین شکل ساختمان شکلی است که کمترین مفدار حرارت ( کالری) را از دست بدهد و در تابستان نیز کمترین مقدار حرارت را از آفتاب و محیط اطرافش کسب نماید. در این رایطه ساختمانی با پلان مربع بهترین فرم شناخته شده است. این عقیده بر اساس این واقعیت قرار دارد که چنین شکلی کمترین سطح خارجی را در برابر
بیشترین حجم ارائه من نماید. البته این عقیده در مورد ساختمانهای قدیمی که عموماً پنجره هایی کوچک داشته و به همین دلیل نفوذ آفتاب بداخل آنها قابل چشم پوشی است صادق می باشد. اما در مورد ساختمانهای معاصر با قسمت های شیشه خور بزرگ نمی توان چنین حکمی صادر نمود.
ویژگی های معماری بومی مناطق گرم و خشک
ساکنان مناطق گرم و خشک با اتخاذ تدابیر ذیل به مشکلات آب و هوایی این مناطق فائق می آمدند. 1) بطور کلی ساختمانهای اینگونه مناطق با مصالحی از قبیل خشت و گل که ظرفیت
حرارتی زیادی دارند بنا شده اند. 2) پلان ساختمانها تا حد امکان متراکم و فشرده بوده و کوشش گردیده تا آنجا که ممکن است سطح خارجی ساختمانها به نسبت حجم آنها کم باشد. 3) معمولاً ساختمانها در بافتهای متراکم و مجموعه های بسیار فشرده بنا گردیده اند بدین شکل کوشش شده است تا بیشترین سایه ممکن بر سطوح خارجی ایجاد گردد. 4) در بیشتر نواحی اینگونه مناطق بدلیل کمبود بارندگی و در نتیجه کمبود چوب سقف ساختمانها به شکل خرپشته، طاق یا گنبد و بدون هیچگونه اسکلت و از خشت خام و گل ساخته شده است. 5) به منظور تقلیل هر چه بیشتر حرارت ایجاد شده در دیوارها در اثر تابش آفتاب بر آنها، معمولاً سطوح خارجی سفیدکاری شده است. 6) تعداد و مساحت پنجره ساختمانها در اینگونه مناطق به حداقل ممکن کاهش داده شده است و پنجره ها در قسمت های فوقانی دیوارها نصب شده اند. 7) در مناطق گرم و خشک
از ایجاد کوران و ورود هوای خارجی به داخل ساختمان از طریق پنجره ها یا قسمت های باز شو جلوگیری بعمل می آید. 8) استفاده از حیاط های داخلی مشجر و معطوف نمودن فضاهای زندگی به این حیاطها یکی از عمده ترین مشخصات معماری در مناطق گرم و خشک است. 9) جهت
استقرار ساختمانها در این مناطق، جنوبی یا جنوب شرقی است. این جهت از نظر کنترل و به حداقل رساندن نفوذ گرمای ناشی از تابش آفتاب در بعد از ظهر بداخل ساختمان مناسب ترین جهت می باشد.
تأثیر جهت و نوع بازشو پنجره
نوع ، طریقه بازشدن، ارتفاع محل نصب و همچنین نوع و محل سایه بان پنجره ها تأثیر فراوانی در شکل و سرعت هوا در داخل اتاق میگذارد.
موقعیت پنجره و تأثیر آن در وضعیت تهویه طبیعی
موقعیت پنجره نسبت به جهت باد تأثیر قابل ملاحظه ای در وضعیت طبیعی در داخل یک اتاق می گذارد. عمده ترین اصل برای ایجاد یک تهویه مؤثر و قابل استفاده اینست که قسمت های بازشو در دو سمت رو به باد و پشت به باد قرار داشته باشد. بخصوص در مواردی که وجود جریان هوا در تمام نقاط یک اتاق ضرورت داشته باشد. مناسبترین تهویه زمانی ایجاد میشود که جهت وزش باد نسبت به سطح پنجره مایل باشد.
نیاز به تهویه ساختمان در اقلیم گرم و خشک
در مناطق گرم و خشک ضروری است که میزان تهویه روز را به حداقل ممکن رساند، به حدی که بتوان از کثیف شدن هوای داخلی جلوگیری نمود، اگر چه راه حل هایی که در معماری بومی و سنتی این مناطق بوجود آمده است امکان استفاده از تهویه طبیعی را تحت شرایط فوق مهیا نموده است. در این گونه مناطق بدلیل اینکه میتوان در عصر پنجره ها را کاملاً باز نموده و بدین طریق میزان کثیف شدن هوا در داخل را کاهش داد. میزان تهویه مورد نیاز در روز ممکن است حتی از میزان
تهویه در مناطق سرد کمتر باشد. در عصر و شب این مناطق که هوای خارج معمولاً خنک تر از هوای داخل ساختمان است میتوان با ایجاد کوران در داخل ساختمان از تأثیر گرمی سطوح داخل دیوارها ، که در این هنگام گرمای سطوح خارجی به آنها انتقال یافته است و کاملاً گرم هستند در هوای داخلی و در نتیجه گرم شدن هوای داخل ساختمان جلوگیری نمود در این مناطق چون هوا در عصر و شب تقریباً خنک است سرعتی در حدود یک متر بر ثانیه برای جریان هوا در داخل کافی میباشد
سایه بانهای متحرک و ثابت
سایه بان های متحرک و قابل کنترل می توانند بنا به ضرورت، انتقال نور و گرمای خورشید را به نحو دلخواه کنترل نمایند. اما سایه بان های ثابت عملکرد مشخصی دارند که این عملکذد به جهت و شکل هندسی ساختمان و هم چنین تغییر موقعیت خورشید در فصول مختلف بستگی دارد.
سایه بان
سایه بان ها ممکن است اثرات گوناگونی از قبیل کنترل تابش مستقیم آفتاب بداخل ( بطور مداوم یا در مواقع مشخص ) ، کنترل نور، منظره و تهویه طبیعی داشته باشند. اهمیت این اثرات به موقعیت و نوع ساختمان بستگی دارد. مثلاً در یک منزل مسکونی ممکن است نفوذ تابش مستقیم آفتاب بداخل در زمستان ضروری و در تابستان غیر ضروری باشد. اما در یک کلاس درس ممکن است تابش مستقیم آفتاب بداخل در تمام فصول ناراحت کنند باشد. از طرف دیگر در مناطق سرد هدف اصلی اینست که تا آنجا که امکان دارد از تابش مستقیم آفتاب بداخل، برای استفاده از نور و گرمای طبیعی خورشید، استفاده نمود. اما در مناطق گرم، کوشش میگردد تا آنجاغ که ممکن است از تابش مستقیم آفتاب بداخل جلوگیری شود.
تأ ثیر جهت پنجره
تأثیر جهت پنجره در دمای هوای داخلی یک اطاق بمقدار زیادی به وضعیت تهویه طبیعی در آن اطاق و وضعیت سایه بان پنجره بستگی دارد. تأثیر سایه بان ایجاد سایه بر روی نجره ها یا یک دیوار شیشه ای از تابش مستقیم آفتاب به سطح شیشه جلوگیری نموده و در نتیجه حرارت ایجاد شده، ناشی از تابش آفتاب، در فضای پشت شیشه بمقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. مقدار این تقلیل حرارت بخ محل سایه ایجاد شده بستگی دارد. وقتی سایه بر سطح خارجی شیشه ایجاد شود، چون انتقال حرارت در چنین حالتی بشکل هدایت و تابش خواهد بود و انتقال حرارت به شکل هدایت به ندرت از شیشه انجام می شود و نیز اجسام شفاف اشعه با طول موج بلند را از خود عور نمی دهند، مقدار بسیار کمی از انرژی حرارتی خورشید به فضای پشت شیشه انتقال می یابد.
تأ ثیر جهت پنجره
تأثیر جهت پنجره در دمای هوای داخلی یک اطاق بمقدار زیادی به وضعیت تهویه طبیعی در آن اطاق و وضعیت سایه بان پنجره بستگی دارد. تأثیر سایه بان ایجاد سایه بر روی نجره ها یا یک دیوار شیشه ای از تابش مستقیم آفتاب به سطح شیشه جلوگیری نموده و در نتیجه حرارت ایجاد شده، ناشی از تابش آفتاب، در فضای پشت شیشه بمقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. مقدار این تقلیل حرارت بخ محل سایه ایجاد شده بستگی دارد. وقتی سایه بر سطح خارجی شیشه ایجاد شود، چون انتقال حرارت در چنین حالتی بشکل هدایت و تابش خواهد بود و انتقال حرارت به شکل هدایت به ندرت از شیشه انجام می شود و نیز اجسام شفاف اشعه با طول موج بلند را از خود عور نمی دهند، مقدار بسیار کمی از انرژی حرارتی خورشید به فضای پشت شیشه انتقال می یابد.
تابش آفتاب بر پنجره
پنجره های یک ساختمان در تغییر دمای هوای داخل آن تاثیر فراوانی دارند، مخصوصاً وقتی آفتاب بطور مستقیم بداخل بتابد اثر حرارتی پنجره خیلی بیشتر از دیوارها بوده و فضای داخلی بلافاصله پس دریافت تابش مستقیم آفتاب گرم میشود. در صورتیکه ساختمان از مصالح ساختمای سبک ساخته شده باشد این افزایش گرما بیشتر محسوس خواهد بود. یکی از ویژگی های معماری مدرن استفاده زیاد از سطوح شیشه ای در ساختمان است. این موضوع و همچنین استفاده روز افزون از مصالح ساختمانی سبک باعث گردیده تغییر قابل ملاحظه ای در رابطه بین وضعیت هوای داخلی یک ساختمان و هوای محیط اطافش بوجود آمده و در تابستان گرمای بیش از حد در فضای داخلی اکثر ساختمانها حتی در مناطق معتدل و سرد ایجاد شود
تأثیر رنگ خارجی
رنگ سطح خارجی تعیین کننده مقدار انرژی خورشیدی جذب شده در بام در طول روز ، مقدار گرمای تلف شده بشکل ساطع نمودن اشعه با طول موج بلند در شب، و در نتیچه الگوی تغییر دمای سطح خارجی بام و همچنین میزان تبادل حرارتی بین هوای داخل و خارج از طریق بام می باشد. در صورتیکه بام بدون عایق حرارتی باشد، در ساختمانهائیکه هوای داخلی آنها بوسیله دستگاههای مکانیکی کنترل میشود، رنگ سطح خارجی بام بمقدار بسیار زیادی تعیین کننده بار سرمایی در رابطه با مساحت بام بوده و در بقیه ساختمانها، رنگ سطح خارجی بام عامل اصلی تعیین کننده الگوی تغعییرات دماس سقف و در نتیجه وضعیت هوای داخل نسبت به منطقه آسایش است. وقتی رنگ سطح خارجی بام تیره است دمای سطح آن تا 32 درجه سانتیگراد بالاتر از حداکثر دمای هوای خارج افزایش می یابد، در حالیکه این افزایش برای سطح سفید رنگ تنها یک درجه سانتیگراد است. البته باید به این نکته توجه داشت که تاثیر رنگ سطح خارجی بام در دمای سقف به مقاومت و ظرفیت حرارتی مصالح بام نیز بستگی دارد. هر چه ضخامت ، مقاومت و ظرفیت حرارتی مصالح بام افزایش یابد، اختلاف بین حداکثر دمای بام که در اثر بکار بردن رنگ های متفاوت در سطح خارجی ایجاد می شود کاهش می یابد.
تابش آفتاب بر بام
بام یک ساختمان تاثیر پذیرترین جزء آن در برابر عوامل اقلیمی است. تابش آفتاب در تابستان و ریزش برف و باران تاثیر بیشتری بر بام ساختمان میگذارند تا بر اجزاء دیگر آن. در شب و در زمستان ، بام با ساطع نمودن اشعه با طول موج بلند از خود، سریع تر و بیشتر از دیوارها گرمای خود را از دست میدهد. بهمین دلیل در مناطق سرد و یا در فصل زمستان بام یک ساختمان عمده ترین عامل اتلاف گرمای هوای داخل است. البته میزان همچنین بام در فصل زمستان مشکلات خاصی در رابطه با تعرق ایجاد می نماید.
رابطه ضخامت دیوار، ظرفیت حرارتی و وضعیت گرمایی هوای داخل
ظرفیت حرارتی یک دیوار نتیجه وزن مخصوص، ضخامت و گرمای ویژه مصالح آن است. بطور کلی ظرفیت حرارتی تقریبا بوسیله متراکم ساختن مصالح، با افزایش ضریب هدایت گرمایی توام خواهد بود و در نتیجه باعث کاهش مقاومت حرارتی می گردد. میزان نوسان درجه هوای داخلی یک ساختمان با تغییر ضخامت دیوارهای آن تغییر می نماید و در نتیجه با افزایش داخلی پایین آمده
و حداقل آن افزایش ضخامت دیوارهای یک ساختمان حداکثر درجه حرارت هوای داخلی پائین آمده و حداقل آن افزایش می یابد. اما در عمل مشاهده گردیده است که تاثیر ضخامت دیوارها در کنترل دمای سطوح و درجه حرارت هوای داخلی یک ساختمان به شرایط تهویه طبیعی در آن ساختمان و رنگ سطوح خارچی دیوارها نیز بستگی دارد. وقتی رنگ سطوح خارجی دیوارها تیره باشد، با افزایش ضخامت دیوارها ، حداکثر درجه حرارت هوای داخلی ساختمان کاهش می یابد. اما هنگامیکه سطوح خارجی سفید رنگ هستند، چون حدوداً تمام اشعه خورشد از سطح دیوار منعکس شده و تنها مقدار کمی از انرژی حرارتی آن جذب دیوار می شود، ضخامت دیوار تاثیر چندانی در کنترل حداکثر درجه حرارت هوای داخلی ندارد. ولی در هر دو حالت فوق ، با افزایش ضخامت دیوارها حداقل درجه حرارت هوای داخلی ساختمان افزایش یافته و زنگ خارجی دیوارها تاثیری در این افزایش دما نخواهد داشت. همچنین وضعیت گرمائی داخلی ساختمانی که هوای
خارج در آن جریان دارد به دو عامل، یکی انتقال حرارت از دیوارها و دیگری شرایط تهویه طبیعی، بستگی دارد. وقتی رنگ خارجی دیوارها روشن است، تاثیر تهویه طبیعی خاصیت ضخامت دیوار را تحت الشعاع قرار می دهد. و هنگامیکه سطوح خارجی تیره رنگ هستند، امکان انتقال حرارت از دیوارها به هوای داخلی ساختمان بمقدار زیادی افزایش یافته و در نتیجه ضخامت دیوار در کنترل شرایط گرمائی هوای داخلی اهمیت فراوانی پیدا می کند.
ظرفیت حرارتی
در مناطقی که تغییرات روزانه دمای هوا و شدت تابش آفتاب زیاد است، مثل مناطق خشک، یک ساختمان با ظرفیت حرارتی زیاد قادر خواهد بود بمیزان قابل توجه ای وضعیت گرمایی هوای داخلی خود را کنترل نماید. همچنین، با انتخاب مصالح ساختمانی مناسب برای یک ساختمان، می توان نه تنها نوساناتی که در اثر گرم و سرد شدن سطوح خارج در دمای هوای داخلی بوجود می آید بلکه نوسانای که در نتیجه تابش مستقیم آفتاب از خلال پنجره ها و گرمایی که در اثر پخت و پز در دمای هوای داخل ایجاد می شود کنترل نمود.
تابش آفتاب بر انواع دیوار
تاثیر تابش آفتاب در گرمای داخلی یک ساختمان به خصوصیات مصالح بکار رفت در دیوارهای خارجی آن بستگی دارد. وقتی هوای داخالی یک ساختمان بوسیله سیسیتم های مکانیکی کنترل نشود، نوع مصالح بکار رفته در ساختمان تاثیر فراوانی در تامین آسایش ساکنین آن دارد. حتی وقتی هنای داخلی یک ساختمان بوسیله سیستم های مکانیکی کنترل می شود کیفیت مصالح ساختمانی
بکار رفته ، در میزان گرمای تلف شده یا کسب شده ساختمان تاثیر داشته و در نتیجه در آسایش ساکنین و همچنین در راندمان اقتصادی وسایل مکانیکی اثر می گذارد. بنابراین لازم است که در هر صورت درانتخاب مصالح ساختمانی مناسب در رابطه با نوع مصالح ساختمانی مناسب در رابطه با نوع ساختمان و شرایط اقلیمی دقت کامل بعمل آید.
