شرایط محیطی
یکی از ارکانهای مؤثر و کارساز در انواع ساخت و سازها در مناطق مختلف، تنوع آب و هوایی و اقلیم، در عرصه ساخت وساز بوده است، که به عنوان یک پیشنیاز در فعالیتهای ساخت وساز و یا معماری مصرفی شده است، ساز و کار این عنصر آب و هوایی و نیز عناصر فرعی آن هر کدام به نحوی در فعالیتهای ساخت وساز موثر بوده است.
اثر تنظیم شرایط محیطی بر ساخت وساز
- از نظر فرم،ابعاد و در نهایت کالبد ظاهری بنا
- طراحی و ساخت عناصر و جزئیات ساختمان و نوع مصالح ساختمانی
- نیازهای گرمایشی و سرمایشی بنا از آلودگی آب و هوا و اقلیم و حفظ اکوسیستم
تعریف اقلیم
مجموعهای از شرایط غالب آب و هوایی را اقلیم مینامند، که در یک منطقه حاکم است.
اقلیم خرد بخشی از یک شرایط آب و هوایی یکسان را اقلیم خرد می نامند.
تقسیم بندی عوامل اقلیمی
عوامل اصلی
- تابش خورشید
- دمای هوا
- رطوبت
- بارندگی
- باد
عوامل فرعی
- ارتفاع از سطح دریا،
- فاصله از دریا،
- عوارض جغرافیایی مانند کوه ، دشت ، دریا، رودخانه
تابش خورشید
خورشید اصلیترین منبع تولید انرژی است
انواع شعاعهای نورانی خورشید
موج ماوراء بنفش
این پرتوها دارای طول موج کمتر از 28 0/ تا 0/38 میکرون که 7 درصد نور خورشید است.
نور مرئی
این پرتوها با طول موج 0/38 تا 0/76 میکرون که 46 درصد نور خورشید است.
مادون قرمز
این پرتوها با طول موج 0/76 میکرون تا 3 میکرون که 47 درصد نورخورشید است.
نکات با اهمیت در خصوص اثرات پرتوهای الکترومغناطیسی خورشید بر محیط، انسان، اجسام
- اکثر پرتوهای ماورائ بنفش با طول موج کمتر از 0/38 درصد جذب الیه ازون میشود و به همین جهت تبدیل به نورهای آبی و بنفش میگردد که علت آسمان آبی رنگ همین است.
- اگر در جو ذرات گرد وغبار وجود داشته باشد موجب پراکندگی پرتوهای زرد و قرمز شده و موجب سفید رنگی آسمان میشود.
- در هنگام فجر طلوع خورشید و شفق غروب خورشیدآسمان قرمز به نظر میرسد، علتش پراکندگی ذرات گرد و غبار در نورهای با طول موج بلند است.
- از کل امواج ماورائ بنفش خورشید 50 درصد از شیشه معمولی عبور میکند که این باعث رنگ پریدگی اجسام مانند قالی میشود.
- چنانچه حدود نیم ساعت این امواج به بدن انسان بتابد، تولید ویتامین D میکند.
**نکته: اصلیترین و باالترین طول موج خورشید که بر رشد و نمو گیاهان و طبیعت تأثیر میگذارد پرتوهای مادون قرمز است.
بازتاب، انتقال و جذب سطوح بنا در مواجهه باپرتوهای خورشید
- بازتاب: پرتوهای خورشید چنانچه بر سطوح صاف و صیقلی بنا بتابد.
- جذب: چنانچه نور خورشید بر سطوح ناصاف و زبر بنا بتابد جذب نور بیشتری صورت میگیرد.
- انتقال: سطوح شفاف کل نور خورشید را با هم رنگ خود عبور میدهند .
زاویه تابش خورشید
زاویهای است که بین امتداد خورشید و سطح افق تشکیل میشود زاویه انحراف کره زمین مقدار این زاویه 23/5 درجه میباشد و عبارت است از زاویه بین صفحهای که از خط استوا عبور میکند و خطی که خورشید و مرکز زمین را به هم وصل میکند.
عرض جغرافیایی
زاویه ی بین عمود بر مدار گذرنده در هر نقطه و صفحه استوا تابش آفتاب و موقعیت سطوح بنا در فصول مختلف سال
وزش تابش آفتاب بر دیوارهای جنوبی
بنا با توجه به زاویه ی تابش خورشید بر دیوارهای جنوبی ساختمان، این دیوارها در آذرماه بیشترین پرتوهای خورشید و در خردادماه کمترین میزان پرتوهای خورشید را دریافت میکند .
تابش آفتاب بر دیوارهای شرقی و جنوب غربی
این دیوارها در زمستان بیشتر از تابستان نور خورشید را دریافت میکنند، ضمنأ دیوارهای جنوبشرقی بیشترین دریافت نور را بین ساعت 9 تا 10 صبح در زمستان و بین 8 تا 9 صبح در تابستان دریافت میکنند.
تابش آفتاب بر دیوارهای شرقی و غربی ساختمان
این دیوارها در تابستان بیشترین پرتوی نور خورشید را دریافت و در زمستان کمترین میزان نور خورشید را دریافت میکنند.
تابش خورشید بر دیوارهای شمالی
این دیوارها تنها در شش ماه اول سال هنگام طلوع و غروب خورشید ابتدا و انتهای روز مستقیماً آفتاب دریافت میکنند و در سایر ایام به صورت انعکاسی و پراکنده نور دریافت میکنند.
تابش آفتاب بر سطوح شیب دار
اگر شیب شرقی و غربی باشد در تابستان بیشتر از زمستان نور دریافت میکند ولی اگر شیب به سمت جنوب باشد برعکس در زمستان بیشتر از تابستان نور دریافت میکند.
تابش آفتاب بر سطوح افقی این سطوح در تابستان بیشتر از زمستان آفتاب دریافت میکنند.
تابش آفتاب بر کیفیت
بافت بنا هر چه بافت صیقلیتر باشد مقدار بیشتری از نور آفتاب را دریافت میکند.
تابش آفتاب بر رنگ نمای بنا
رنگهای روشن تا 90 درصد انرژی خورشید را منعکس میکنند، در صورتیکه رنگهای تیره فقط 15 درصد نور آفتاب را منعکس میکنند.
تابش آفتاب بر فرم بنا و بام بنا
بام و سقف تأثیرپذیرترین جزء ساختمان در برابر عوامل اقلیمی است، بامهای تخت و فاقد دستانداز که ویژهی مناطق سرد است، بیشترین جذب انرژی خورشیدی را دریافت میکنند و بامهای گنبدی ویژهی اقلیم گرم، حداقل جذب انرژی را دریافت میکنند.
اثر تابش خورشید بر قرارگیری زوایایی پنجره های و سطوح شفاف
نسبت به افق و جنس آنها وقتی پرتوهای انرژی خورشیدیی بر جسم شفاف میتابد به سه بخش تفکیک میشود، بخشی از این انرژی منعکس، بخشی جذب میگردد، بخشیاز شیشه عبور میکند.
اثر تابش پرتوهای انرژی خورشید بر روی ابعاد و اندازههای پنجره
پنجره های عمودی و باریک نور را تا عمق اتاق نفوذ میدهند، اما زمان تابش آنها کم است
پنجرههای افقی و کشیده تابش آفتاب تداوم دارد ولی نفوذ آفتاب در عمق اتاق کاهش مییابد
اثر تابش نور آفتاب بر قراگیری پنجره ها
اثر قرارگیری پنجره ها طبیعتاً در تهویه ی طبیعی اتاق مؤثر است
پنجرههای سمت شرق و غرب بنا موجب افزایش بیشاز حد گرمای داخل نسبت به بیرون میگردد.
پنجرههای سمت جنوب در مقایسه با خارج، داخل را کمی گرم میکند.
راه جلوگیری از تاثیر انرژی گرمایی خورشید
- پنجره ها
چون پنجره ها مهمترین عنصر در جذب انرژی خورشید و گرمترشدن دمای فضای درونی ساختمانها است
- ایوان
استفاده از ایوان یکی از ضروریترین اقدامات در خصوص کاهش گرمای درونی بناها است. لذا در ضلع جنوبی بناها استفاده از ایوانها باعث میشود که در زمستان انرژی گرمایی بیشتری به داخل فضای بناها نفوذ کرده و بالعکس در تابستانها این انرژی کاهش مییابد.
- استفاده از درختان
در مناطق سردسیر کاشت درختان برگریزان در ضلع جنوبی بنا مانع از تابش آفتاب تابستان به داخل ساختمان میشود، در حالیکه در زمستان شرایط نفوذ گرما به داخل ساختمان میسر میشود.
دما یا گرما
گرما کمیتی است نسبی که میزان انرژی حرارتی جسم یا هوا را تعیین میکند و میتواند هم بر معماری بنا و هم مصالح تأثیرگذار باشد.
**نکته: استفاده از مصالح با ظرفیت حرارتی باال موجب انتقال گرمای کمتری به داخل بنا میشود.
مقاومت حرارتی
عبارت استاز مقاومتی که در برابر عبور حرارت مصالح از خود نشان میدهند.
**نکته: هرچه مصالح توپرتر و چگالتر باشد، مقاومت حرارتی کمتری دارد و هرچه متخلخلتر باشد مقاومت حرارتی بیشتری از خود نشان میدهد.
ظرفیت حرارتی
عبارت است از میزان گرمایی که یک جسم میتواند در خود ذخیره کند.
**نکته: هرچه ظرفیت حرارتی یک جسم بیشتر باشد گرمای خارجی با سرعت کمتری میتواند از آن عبور کند و انتقال یابد.
**نکته: اندازه ظرفیت حرارتی مصالح به وزن مخصوص مصالح و گرمای ویژه آن بستگی دارد.
ظرفیت حرارتی
هر چقدر ظرفیت حرارتی مصالح بیشتر باشد انتقال گرما کمتر و ذخیره گرما بیشتر میشود، در روز این مصالح گرما را در خود ذخیره میکنند و در شب گرما را پس میدهند.
در مناطق سرد به طور کلی هوای بیرون از ساختمان از داخل ساختمان بیشتر است لذا ظرفیت حرارتی مصالح فقط نوسان گرمای داخلی ساختمان را کاهش میدهد.
ظرفیت حرارتی مصالح که در آب و هوای ساحلی چندان قابل توجیه نیست.آب به طور کلی دارای ظرفیت حرارتی بالا است لذا به کارگیری آن در دیواره های بنا در رابطه با وزن مخصوص، ضخامت دیوارهها و گرمای ویژه مصالح بستگی دارد.
اثر گرما بر سطوح دیوارههای بنا
اگر سطح دیوارههای بنا دارای رنگ تیره باشند، با افزایش ضخامت دیوارهها حداکثر گرما در داخل بنا کاهش مییابد ولی در صورت دارا بودن رنگ سفید در سطوح بنا تمام پرتوهای خورشید منعکس شده و مقدار کمی گرما به داخل نفوذ میکند لذا وضعیت گرمای داخل بنا به انتقال گرما از دیوارها به داخل و شرایط تهویه هوا بستگی دارد.
اثر گرما بر تعداد و مساحت درها و پنجره ها با فرض یکسان بودن کلی سطوح هر چقدر تعداد پنجرهها بیشتر باشد انتقال گرما بین محیط و خارج بنا بیشتر است ولی در مناطق سرد به نوع مصالح بام بستگی دارد، چون بام اصلیترین عامل کنترل حرارت است.
اثر گرما بر فرم و ساختار بام
بام همانطوری که گفتیم اصلیترین عنصر کنترل کننده گرما است، لذا در روز بیشترین حرارت را جذب کرده و در شب سریع پس میدهد. پس در زمستان این انتقال بستگی به نوع مصالح بام دارد. چنانچه سطح بام تیره باشد، دمای سطحی 32 درجه بیشتر از حداکثر دمای محیط است ولی بامهای با رنگ روشن گرما به یک درجه سیلویوس میرسد. الیه عایق حرارتی در این موضوع مهم است.
اثر گرما بر روی ارتفاع بام
کاهش ارتفاع بام صرف نظر از صرفه جویی در هزینه های بالا موجب کاهش حجم هوای داخل و در نتیجه افزایش گرم کردن فضای داخلی بنا میگردد.
عوامل موثر بر گرمای یک اقلیم
- ارتفاع از سطح دریا: با افزایش ارتفاع از سطح دریا دما کاهش می یابد.
- عرض جغرافیایی: در عرضهای جغرافیایی پایین به دلیل تابش آفتاب بیشتر مناطق دارای آب و هوای گرمترند.
- چرخش زمین: بهدلیل ایجاد انحراف در جریانهای با دو هوا، چرخش زمین بر شرایطاقلیمی با توجه به عوامل جغرافیایی اثر میگذارد.
پوشش گیاهی: آب، درخت، گیاه و خالصه پوشش گیاهی بر شرایط آب و هوا اثر میگذارد.
رطوبت
منظور از رطوبت هوا مقدار آبی است که به صورت بخار در هوا وجود دارد.
بخارآب از طریق تبخیرآب سطح اقیانوسها ودریاها همچنین سطوح مرطوبی چون گیاهان وارد هوامی شود.این بخاربوسیله ی جریان هوا و باد به بقیه ی قسمت های سطح زمین منتقل می شود
هرچه هواگرم ترباشد بخارآب بیشتری را در خود نگه می دارد.به طورمثال ظرفیت پذیرش بخارآب درهوایی بادمای 18درجه ی سانتیگراد سه برابرآن درهوایی بادمای 2درجه ی سانتی گراداست.بنابراین به دلیل اختلاف دمای هوادرمناطق مختلف میزان رطوبت هوانیزدرنقاط مختلف سطح زمین به یک اندازه نیست.حداکثرمیزان رطوبت هوادرنواحی خط استوااست که با حرکت به طرف قطبین کاهش می یابد.
رطوبت عامل بالقوه ای درساختمان است که می تواند سلامتی وآسایش ساکنین آن را به مخاطره اندازد و به زیبایی و مصالح ساختمان لطمه وارد کند.
دیوارهای نمور و مرطوب ممکن است باعث تداوم وتشدیدبیماری هایی چون سرماخوردگی و رماتیسم شود.
رطوبت ایجاد شده درساختمان ممکن است نتیجه ی عواملی چون نفوذ باران دردیوارها وسقف-همچنین نفوذ باران در سطوح داخلی از درز پنجره ها ایجاد تعریق ناشی از وسایل رطوبت زای داخلی بر روی سطوح داخلی و نفوذ آب های زیرزمینی ازکف ودیوارها باشد.
هدف از تهویه طبیعی
عملکردهای تهویه تهویه برای سالمت انسان تامین اکسیژن موردنیاز برای تنفس و بیرون راندن گازهای ناشی از تنفس یا سوختن سوخت ها. این عملکرد اصلی ترین عملکرد تهویه است که در هر شرایط و اقلیمی باید وجود داشته باشد.
▪ تهویه برای آسایش انسانی از طریق بالا بردن میزان کاهش دمای اضافی بدن با تبخیر عرق ایجاد شده بر روی پوست
▪ تامین آسایش از طریق خنک سازی توده مصالح میزان نوسان دمای هوای داخلی به ظرفیت و مقاومت حرارتی مصالح و میزان نوسان دمای سطوح خارجی دیوارها بستگی دارد.
معیارهای ارزشیابی تهویه
برای تعیین مناسب یا نامناسب بودن تهویه در یک فضا باید به موارد زیر توجه کرد
عملکرد تهویه
باید متناسب با شرایط محیط و اقلیم موردنظر باشد مثال در اقلیم گرم و مرطوب از هر۳ عملکرد تهویه استفاده می شود اما در منطقه سردسیر باید تهویه برای سالمت کاهش داد.
سرعت جریان هوا
باید متناسب با شرایط و محیط مورد نظر باشد مثال برای اقلیم گرم و مرطوب سرعت ۲متر بر ثانیه و برای اقلیم گرم و خشک سرعت ۱متر بر ثانیه پیشنهاد می شود. اما باید توجه داشت که باتوجه به نمودار بیوکلیماتیک در فصل اول سرعت حرکت هوا نباید از ۷۰۰ فوت در دقیقه)۳.۵ متر در ثانیه( بیشتر شود زیرا در این صورت اسایش فیزیکی مختل می گردد.
زمان تهویه
زمان مناسب برای تهویه نیز با توجه به اقلیم و شرایط محیطی باید کنترل شود مثال در اقلیم سرد تهویه باید حتما در طول روز انجام شود ودر اقلیم گرم و خشک تهویه باید شبانه انجام پذیرد.
وقتی ساختمانی تهویه شود بین هوای وارد شده به اتاق و هوای داخل اتاق تبادل حرارتی صورت می گیرد. در نتیجه دمای هوای داخل به اندازه ی اختالف بین دو دما تغییر می یابد.
عامل اصلی برقراری تهویه اختالف فشار هوا بین دو نقطه و تمایل به برقراری تعادل
عوامل موثر در ایجاد اختالف فشار در بنا
- باد
- اختالف دما
انواع تهویه طبیعی
- تهویه طبیعی بادزاده منشا آن باد یا جریان هواست
- تهویه طبیعی دمازادهمنشا آن اختالف دماست
