مقاله بررسی آسایش دمایی و معماری متاثر ازاقلیم

بررسی آسایش دمایی و معماری متاثر ازاقلیم
براساس شاخص ماهانی
(مطالعه موردی کاشان)
    چکیده
عوامل اقلیمی به طورمستقیم برمحیط زیست موجودات زنده بخصوص انسانها تاثیر گذار می باشد وازسوی دیگر فعالیت های انسانی در سطح کره زمین درمقیاس و شرایط متفاوت انجام می گیرد.فعالیت هایی مانند کشاورزی ،صنعت ، برنامه ریزی های منطقه ای و شهری جهت اسکان و ایجاد شهرهای جدید و همچنین برنامه ریزی در جهت جاذبه های توریستی ، ورزشی و غیره که همه وابسته به شرایط اقلیمی مناسب جهت انجام این امور می باشند که بشراز ابتدا در جهت یافتن و ایجاد شرایط مناسب برای آسایش کوشش ها و برنامه ریزی هایی بسیاری نموده است.
هدف اين پژوهش، ارزيابي وضعیت آسایش شهرکاشان با استفاده ازشاخص " ماهانی" می باشد.که برای این امر،آمارماهانه ایستگاه سینوپتیکی کاشان طی دوره 45ساله (1390-1346) مورداستفاده قرار گرفت.و نتایج نشان داد که باتوجه به بیابانی بودن منطقه و قرار گرفتن در محدوده خشک ونیمه خشک فقط تعداد کمی از ماههای سال در وضعیت آسایش قرار گرفته اند که لازم است برای ایجاد وضعیت اسایش درماههای دیگر از وسایل گرمایشی و سرمایشی مناسب و مصالح ساختمانی سازگار با محیط استفاده شود.
واژگان کلیدی: شاخص آسایش،ماهانی، کاشان
مقدمه
مجموعه شرایطی که انسان از نظر حرارتی برای خود مناسب می داند آسایش گفته می شود. که در آن شرایط نه احساس گرما ونه احساس سرما داشته باشد. انسان برای رسیدن به آسایش با توجه به امکانات طبیعی و مصنوعی در دسترس خود، خود را با محیط وفق می دهد. که برای رسیدن به آسایش از زمانهای دور که فاقد امکانات علمی و فناوری های لازم بودند از منابع طبیعی مانند پناه بردن به غارها استفاده می نمودند که در آن زمان بهترین مکان برای تعامل با محیط اطراف خود بوده و امروز با توجه به پیشرفت علم و فناوری باز هم همسان سازی مسکن با محیط اطراف خود لازم می نماید. برای شکل گیری آسایش انسان از دیدگاه اقلیمی 4 عنصر دما ، رطوبت ، باد و تابش نقش اساسی را دارند که در این بین دما و رطوبت تاثیر بیشتری در سلامت و راحتی انسان دارند . به این دلیل بیشتر مدل های سنجش آسایش انسان بر این 2 عنصر استوار شده است. (علیجانی،1372).
بشر درهر حالت طبیعی، بر آن است تا آسایش خود را بیشتر تامین کند. و یکی از عوامل مهم طبیعی که آسایش انسان را تحت تاثیر قرار می دهد و با تغییر آن شرایط آسایش نیز تغییر خواهد کرد ، تغییر در اقلیم هاست که هم به صورت بزرگ اقلیم و هم به صورت ریز اقلیم این تاثیر را نشان می دهد و بشر در مقابل این تغییر ها واکنش های متفاوتی دارد و نیز با توجه به تاثیرات زیاد اقلیم بر آسایش همواره در جستجوی استفاده بهینه از اقلیم محل خود بوده است. و با توجه به تنوع شرایط آب و هوایی در کشور ایران و وجود اقلیم های متفاوت ، بررسی شرایط آسایش انسان در آب وهواهای مختلف لازم می نماید.
از آنجا که شهرستان کاشان در منطقه بیابانی و نیمه خشک مرکزی ایران قرار دارد و از طرفی و وجود کوههای پراکنده در اطراف این شهرستان شرایط متفاوتی را ایجاد کرده که با بررسی و شناخت شرایط اقلیمی این منطقه می توان شرایط ایجاد آسایش در زمانهای مختلف در نقاط مختلف را بررسی و پیشنهاد نمود.
در پژوهشهای علمی دربارۀ آسایش، پژوهشگران کوشیده اند عوامل موثر در آسایش حرارتی را به تفکیک مشخص و میزان تأثیر هر یک را مشخص نمایند و از آنجا که تعیین محدوده آسایش حرارتی بر محاسبات حرارتی ساختمان، اندازه دستگاههای حرارتی ، برودتی و ضخامت و جنس مصالح و به طور کلی برمیزان مصرف واتلاف انرژی تاثیر مستقیم دارد. وباتوجه به اینکه افراد در شرایط اقلیمی یکسان احساس آسایش دمایی مشابهی دارند.(فیشمان و پیمبرت،1979: 682) لازم است برای هر منطقه اقلیمی ، محدوده اسایش حرارتی به طور دقیق مشخص شود.در این تحقیق سعی شده براساس معیار ماهانی محدوده آسایش اقلیمی شهر کاشان را تعیین نماییم.
پیشینه تحقیق
شناخت توانایی ها وپتانسیل های محیطی با توجه به محدودیت های موجود و بالقوه ، نقش مهمی در برنامه ریزی محیطی ایفا می کند.
همچنین ازدوره باستان تابه حال تاثیرات آب وهوایی بر پدیده های انسانی همواره مورد توجه و مطالعه فیلسوفان و محققین و حتی عامه مردم بوده است.و در این زمینه حس کنجکاوی علمی بسیاری از آنها را برانگیخته و تحقیقاتی در این زمینه انجام داده اند که به شرح ذیل می باشد:
ارسطو(322-384ق.م)و ابن خلدون(732-808هجری)هردو به تاثیرهای عمیق آب و هوا در همه فعالیت ها و تلاش های انسان اعتقاد داشتند. رکله(1830-1905) جغرافیدان فرانسوی آب و هوا را از عوامل بسیارموثردرهرمحیط جغرافیایی دانست.                                                                                                                  ماهانی (1971)با استفاده از جداول مخصوص معیار آسایش و معماری اقلیمی را مورد توجه قرار داد.
اولگی (1973)نموداری پیشنهاد داد که در آن نقش پدیده های جوی در آسایش انسان به تفکیک روشن بود. دما و رطوبت نسبی مهمترین فاکتور هایی بودند که به جهت اثر مستقیم آنها بر روی آسایش انسان ، در جدول بیوکلیماتیک اولگی بر آنها تاکید شده است.(رازجویان ،1387: 45)
گیونی (1976)منطقه آسایش و شرایط زیست اقلیمی مختلفی را درارتباط با 2 عنصر دما و رطوبت مشخص نمود. وبرای تعیین شرایط زیست اقلیمی و نیازهای ساختمانی ، متوسط بیشینه دما و کمینه رطوبت نسبی مورد استفاده قرار گرفت(کسمایی،1372: 166)
اوانز (1980)در کتاب خود به نام خانه سازی اقلیمی و آسایش بر اساس 4 عنصر رطوبت نسبی ، جریان هوا ، فعالیت انسان و پوشاک ، راهکارهایی را برای تعیین آسایش اقلیمی ارائه نمود. چاندلر (1976)فعل و انفعالات و پیچیده بین ساختمانها و محیط خارج پیرامون آن را شناسایی کرده و وابستگی آن را به اوضاع اقلیمی بررسی نموده است.
بودن و گراب نیز به بررسی اسایش حرارتی در 5 شهر تونس از 2منطقه اقلیمی پرداختند. آنها در تحقیق خود از 200نفر در خصوص شرایط زندگی طبیعی خود در محل کار و محل زندگی در هرماه از یک سال سوال کرده و نتایج را با شاخصهای حرارتی مقایسه کردند و نتایج بدست آمده نشان دهنده وجود ارتباط معنادار بین شرایط آسایش حرارتی اعلام شده با شاخص های آسایش حرارتی بوده است(اولا و بوگا،2003: 63-83).
مورلون گالوز و همکاران (2004) اطلس زیست اقلیمی مکزیک را براساس تعریف و تعیین منطقه آسایش (معادله پیشنهادی آلسیمز) به همراه چارت زیست اقلیمی اولگی و دیاگرام گیونی برای کنترل زیست اقلیم داخل ساختمان تهیه کردند (طاووسی وهمکاران،1387: 98).
توی و همکاران 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.(توی و همکاران،2007: 1315-1318).
در ایران محققان نیز در در این زمینه اقدامات قابل توجهی انجام داده اند که می توان آنها را به شرح ذیل بیان نمود.
عساکره وموحدی(1367)کاربرددمای موثررادرطراحی اقلیمی وآسایش موردمطالعه قرارداده اند.                       .
رازجویان(1367)آسایش و معماری متناسب با اقلیم را در مناطق مختلف ایران بررسی نمود. کاویانی(1372) با استفاده از عناصر اقلیمی همچون دما ،تابش،رطوبت،باد وساعت آفتابی زیست اقلیمی انسانی ایران را بررسی نموده و نقشه مربوط به آن را مورد برسی قرار داده است و با استفاده از داده های 130 ایستگاه سینوپتیکی به بررسی شاخص های دمای موثر در سطح کشور پرداخته است که نتایج این تحقیق بیانگر این است که دمای موثر در نواحی شمالی ، جنوبی و شرق کشور بیشترین تاثیر را از دمای خشک می پذیرد.(کاویانی،1385: 45-62). علیجانی(1372)نقش اقلیم را در طراحی ساختمان و مدیریت منابع ، مورد بررسی قرارداده است. جهانبخش (1377)با استفاده از دمای موثر زیست اقلیم انسانی تبریز را مورد بررسی قرارداده است.معاونی(1380)آسایش اقلیمی را براساس معیار آسایش "استیدمن-تام"برای تعداد زیستگاههای ایران موردبررسی قرارداده است.
ملک حسینی با استفاده از داده های 40ساله ایستگاه سینوپتیک اراک به بررسی اقلیم معماری منطقه بر اساس شاخص های مختلف پرداخته است . نتایج بدست آمده از این تحقیق بیانگر این است که 40درصد از مواقع سال برای ایجاد آسایش به وسایل گرمایشی و 35درصد از مواقع سال برای ایجاد آسایش به وسایل سرمایشی،و فقط 25درصد از مواقع سال شرایط آسایش طبیعی حاکم است (ملک حسینی،1389: 133-155)
مواد و روش ها:
موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
شهرستان کاشان از 4 بخش کاشان، برزک، قمصر و نياسر تشکيل شده و شهر کاشان مرکز آن است مساحت این شهر 8500 هکتار و مختصات آن 51 درجه‌و 27 دقيقه‌ طول جغرافيائي و 34 درجه‌عرض جغرافيایي است (نقشه شماره 1). شهرستان کاشان با شهرستانهاي آران و بيدگل، برخوار و ميمه، قم و نطنز همسايه است. (سازمان امار ایران،1375)
این منطقه از جنوب و غرب در محاصره سلسله کوه های مرکزي ايران قرار گرفته است. شهرها و آباديهاي دامنه اين کوهستان عموماً داراي آب و هوايي لطيف و معتدل مي باشند ولي از جانب شمال و شمال شرق که به زمينهاي شوره زار کوير مرکزي ايران اتصال پيدا مي کند هواي آن بتدريج خشک و سوزان مي شود بطوری که آب و هوا در قسمت جلگه اي کاشان گرم و خشک مي باشد. دليل اصلي خشکي هواي کاشان مجاورت آن با دشت کوير است. در عرصه های بیابانی بارندگی بین 150-50 میلی متر است و حداکثر درجه حرارت مطلق بیش از 40 درجه سانتی گراد می باشد، تبخیر و تعرق سالیانه بیش از 25-20 برابر بارش سالیانه و رطوبت نسبی محیط کمتر از 20 درصد است.گرماي هوا در اين شهر در تابستان از مرز 40 درجه سانتيگراد نيز عبور مي کند.
بادهاي موسوم به باد سرخ، باد شهرياري، باد سام، باد شمال و باد قبله از بادهاي معروف اين منطقه است که اکثراً از کوير به سوي کاشان مي وزد. از نظر پهنه‌بندي اقليمي شهر كاشان در پهنه اقليمي با زمستانهاي نسبتاً سرد و تابستانهاي خيلي گرم و خشك قرار گرفته است.(نیک اندیش،1389)

نقشه شماره1- موقعیت جغرافیایی شهر کاشان
داده ها
به منظور بررسی آسایش در شهرستان کاشان از پارامترهای مورد نیاز در محاسبه شرایط آسایشی که از ایستگاه سینوپتیکی کاشان از طریق سایتهای مربوطه و سالنامه ها و تماس های حضوری به دست آمده اند که طول دورۀ آماری آن از سال 1346 تا 1390 هجری شمسی در نظر گرفته شده است و آمارها به صورت ماهانه در قالب نرم افزار اکسل تنظیم و مورد استفاده قرار گرفته اند (جدول شماره1)
جدول شمارۀ 1- مشخصات ایستگاه کاشان

ردیف	نام ایستگاه	ارتفاع(متر)	مشخصات جغرافیایی	طول دوره آماری	دوره آماری
N طول	E عرض	45ساله	1346 -1390
1	کاشان	955	̕29 ̊ 51	̕58 ̊ 33

روش ها
امروزه تلاشهای بسیاری برای کشف و بررسی نظام احساس گرمایی انسانها از وضعیت محیط انجام می گیرد. در این زمینه چگونگی تاثیر همزمان عوامل اقلیمی محیط و تاثیر حالت های فیزیکی بدن انسان در تعیین میزان آسایش بررسی می گردد در این بررسی ها بسیار کوشش شده تا محدوده آسایش حرارتی منطبق بر احساس انسان مشخص شود.
در فرایند این مطالعه به منظور دستیابی به روابط همساز میان عوامل آب و هوایی محیط و احساس حرارتی بدن انسان از روش ماهانی استفاده شده است .این روش بر اساس مطالعه های تجربی بدست آمده که دارای محدودیت و خطا می باشد که نمی توان از آن در همه وضعیت های محیط فیزیکی و انسانی استفاده شود..
تعيين منطقة آسايش با شاخص ماهاني:
یکی از معیارهای آسایش که جهت ارزیابی دامنه گرمایی آسایش برای روز و شب هرماه در یک منطقه استفاده می شود ،روش ماهانی می باشد که نخستین بار در سال 1971توسط کارل ماهانی ارائه گردید در این روش با استفاده از میانگین دمای سالانه و میانگین رطوبت نسبی چهار گروه رطوبتی ارائه نمود(جدول شماره2)
جدول شمارۀ 2-شاخص رطوبتی ماهانی

رطوبت نسبی %	گروه رطوبتی
R≥30	1
30	2
50	3
R≥70	4

ماهانی علاوه بر تعیین گروه رطوبتی ماهانه حدود آسایش شب و روز ماههای سال را نیز مشخص نموده است و آن را در قالب 4 گروه رطوبتی در 3 منطقه دمایی مجزا به صورت روزانه و شبانه تفکیک نموده است (جدول شماره 3).

جدول شماره 3- شاخص حدود آسایش

محدودۀ دمایی گروه رطوبتی	دما بیش از˚ C 20	دمای ˚ C20 ---15	دمای کمتر از C 15
روز	شب	روز	شب	روز	شب
1	34----36	25----17	32----23	23----14	30----21	31----12
2	31----25	24----17	30----22	22----14	27----20	20----12
3	29----23	23----17	28----21	21----14	26----19	19----12
4	27----22	21----17	25----20	20----14	24----18	18----12

در روش ماهانی علاوه بر تعیین گروه رطوبتی ،شاخصهای ناراحتی اقلیمی را نیز در 6 کروه رطوبتی (H1,H2,H3)و خشکی (A1,A2,A3)ارائه نموده است و راهکارهای رفع این ناراحتی ها را نیز پیشنهاد نموده است.(جدول شماره 4)
جدول شماره 4- شاخصهای ناراحتی ماهانی :

شاخصهای ناراحتی	مشخصات اقلیمی شاخص	راهکارهای رفع ناراحتی
	رطوبتی	H1	وضعیت حرارتی:O- گروه رطوبتی 4	جریان محسوس هوا
	نوسان دما ˃ 10 - گروه رطوبتی 2 یا3
	H2	وضعیت حرارتی:O - گروه رطوبتی4	جریان باد
	H3	بارندگی بیش از 200 میلی متر	مکان یابی و ایمن سازی محل
	خشکی	A1	وضعیت حرارتی:H- نوسان دما ˂10 گروه رطوبتی1 یا 2	استفاده از مصالح با ظرفیت گرمایی بالا
	A2	شب گرم: وضعیت حرارتی:H - گروه رطوبتی1 یا 2	خوابیدن در هوای آزاد
	شب معتدل: دمای حداقل شبانه روز ˂26.5 - گروه رطوبتی1 یا 2 – نوسان دما˂10
	A3	وضعیت حرارتی در روز و شب :C	سیستم گرمایشی مناسب

با توجه به اینکه منطقه مورد مطالعه ما شهرستان کاشان می باشد منطقه آسایش این شهرستان بوسیله شاخص ماهانی به صورت مراحل ذیل تعیین می شود.
در ابتدا ما با توجه به پارامترهای میانگین حداکثر و حداقل دمای ماهانه و متوسط حداکثرو حداقل رطوبت ،گروه رطوبتی هر یک از ماههای سال شهرستان کاشان طبق جدول شماره 1 بدست آورده که با توجه به آن در 6 ماه از سال یعنی فروردین، اردیبهشت، خرداد، مهر، آبان و اسفند در گروه رطوبتی 2 و ماههای تیر،مرداد و شهریور در گروه رطوبتی 1 و ماههای آذر، دی، و بهمن در گروه رطوبتی 3 که رطوبتی بین 50 تا 70 درصد دارند قرار گرفته اند و گروه رطوبتی 4 که نیاز به رطوبت نسبی بیش از 70 درصد دارد در شهرستان کاشان با توجه به نوع اقلیم و دوری از منابع رطوبتی فاقد گروه رطوبتی 4 می باشد.
در مرحله بعدی با استفاده از جدول شماره 3 حدود آسایش شب و روز ماههای منطقه مورد مطالعه مشخص می گردد.جدول شمارۀ5
جدول شمارۀ5- پارامترها و نتایج بدست آمده از مراحل شاخص آسایشی ماهانی

ماهها
شاخص ها

فروردین

اردیبهشت

خرداد

تیر

مرداد

شهریور

مهر

آبان

آذر

دی

بهمن

اسفند

میانگین حداکثر دما ماهانه

23.8

29.9

36.5

40.5

40.3

36.8

29.9

21.3

13.7

10.3

11.7

17.3

میانگین حداقل دما ماهانه

10.1

15.4

20.6

24.6

24.1

20.0

14.2

8.2

2.5

-0.2

0.3

4.7

میانگین دمای ماهانه

16.9

22.6

28.5

32.6

32.2

28.4

22.0

14.7

8.1

5.0

6.0

11.0

نوسان دمای ماهانه

13.7

14.5

15.8

15.9

16.2

16.8

15.6

13.1

11.2

10.5

11.4

12.6

بارش

22.1

16.0

3.1

0.8

0.5

0.3

2.2

10.8

16.9

16.6

23.9

22.3

بادهای غالب

مقاله بررسی آسایش دمایی و معماری متاثر ازاقلیم

مطالب مشابه :

مقاله بررسی آسایش دمایی و معماری متاثر ازاقلیم

وجه تسمیه کاشان

شرکت در همایش راهکارهای توسعه صادرات شهرستان کاشان

سخنرانی دکتر علیجانی و دکتر شایان در همایش کاشان

خانه طباطبایی

معرفی آبشارهای ایران