طراحی اقلیمی ساختمان در جهت کاهش مصرف سوخت

این هدف در این جمله خلاصه می شود . ساختمان باید بگونه ای طراحی شود که در
زمستان ( مواقع سرد ) حرارت مورد نیاز برای آسایش ساکنین را جذب کند و از اتلاف و خروج
حرارت جذب شده جلوگیری نماید . منبع انرژیی که ساختمان آن را جذب می کند از خورشید
است . در این نوشته کاربرد مستقیم ( غیر فعال بدون واسطه ) انرژی خورشیدی بررسی شده
است.
شیوه استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و ساده ترین نوع گرمایش خورشیدی است . در
این شیوه تابشهای خورشیدی مستقیماً داخل بنا را گرم می نماید و اطاق بصورت جذب کننده عمل
می کند . در این شیوه به هیچ وجه از وسایل مکانیکی و تاسیساتی استفاده نمی شود یا بعبارت
دیگر هیچ هزینه ای ندارد و خود ساختمان با عناصر و اجزاء خود این انرژی را دریافت و نگهداری
می کند و تنها نیاز به علم و آگاهی راجع به طراحی اقلیمی است . راهکردها و راه حلها گزارش شده
در این مقاله تشکیل دهنده یک شیوه هماهنگ برای طراحی مرحله به مرحله یک ساختمان در
جهت استفاده از انرژی خورشیدی و حفظ آن است.
این مراحل بدین گونه تقسیم شده:
1 محل قرار گیری ساختمان
2 فرم و جهت گیری ساختمان
3 پلان و مقطع ساختمان
4 جزئیات ساختمان که این راهکردها در قالب این چند فصل مطرح می شود
مقدمه
طراحی اقلیمی روشی است برای کاهش همه جانبه هزینه انرژی در ساختمان . طراحی
ساختمان اولین خط دفاعی در برابر عوامل اقلیمی خارج بنا است . در تمام آب و هواها,
ساختمانهایی که بر طبق اصول طراحی اقلیمی ساخته شده اند . ضرورت گرمایش و سرمایش را به
حداقل می رسانند . و در عوض از انرژی طبیعی موجود در اطراف ساختمان استفاده می کنند .
مبالغی که در دراز مدت صرفه جویی می شود . موجب می شود که تکنیکهای طراحی اقلیمی
بهترین نوع سرمایه گذاری برای مالکین ساختمان ها باشد . خیلی از آنها اصلاً هزینه ای ندارند . و
تنها مستلزم علم و آگاهی معمار راجع به طراحی اقلیمی است و البته نتیجه ای را که در بر دارد در
کاهش مصرف انرژی مخصوصاً فسیلی که مهمترین منبع انرژی است تاثیر بسزایی دارد در این نوع
طراحی منبع اصلی تامین انرژی, انرژی لایزال خورشیدی است .
چون هدف این نوشته صرفه جویی در مصرف سوخت است تلاش بر آن شد که طراحی
بسمت گرمایش طبیعی ساختمان هدایت شود . هر چند که یک بنای اقلیمی باید در تمام فصول
جوابگوی نیاز ساکنین باشد اما این نوشته کوتاه جوابگوی این همه مطالب نیست و تنها آنچه که در
این مقاله دنبال شده چگونگی تامین گرمایش ساختمان با استفاده از تابش مستقیم خورشید است .
یعنی بدون استفاده از وسایل تاسیساتی ,مکانیکی و یا الکتریکی تنها با مصالح و مواد سازنده
ساختمان . یا بعبارت دیگر چگونه فقط طراحی معماری توان آن را داشت که ساختمان هایی را که
ما در آنها ساکن هستیم و بدون وسایل گرمایش و سرمایشی نمی توان در آنها زیست تبدیل به
مکانهایی می کرد که احتیاج به وسایل گرمایشی را به حداقل رساند و یا از بین ببرد . برای نیل به
این هدف به همان روالی که معماران یک طرح ( از کانسپت تا مرحله که یک طرح شکل کلی خود
را می گیرد ) را پیش می برند موضوع بررسی شده است . یعنی ابتدا سایت و چگونگی قرار دهی
ساختمان در آن سپس حجم و فرمی که بنا باید به خود بگیرد . بعد از آن , طراحی پلان و مقطع و
در آخر جزئیات ساختمان.
محل قرارگیری ساختمان
عواملی که خصوصیات اقلیمی یک سایت را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از :
توپوگرافی , جهت , اشراف , ارتفاع تپه ها یا دره های واقع در اطراف آن . در انتخاب محل
ساختمان باید به آنها توجه داشت و در طراحی اثر آنها را جدی گرفت . علاوه بر آن , سطح زمین
چه طبیعی و چه ساخته شده قابلیت نفوذ پذیری , جنس و دمای خاک اهمیت دارد.
برای بکارگیری تابش خورشیدی در ساختمان, لازم است محل آن بر روی زمین طوری
طراحی شود که از بیشترین میزان تشعشات خورشیدی بین ساعات 9 تا 15 شمسی بهره برداری
گردد بنابراین باید اطراف سایت را شناسایی و محلی را تعیین کرد که دید بازی به جنوب داشته و
نقابی بر سر راه نور پایین جنوب در زمستان نباشد ( دیاگرام خورشیدی برای تشخیص نقابهایی که
از ورود نور خورشید بر روی سایت جلوگیری می کنند وجود دارد . ) علاوه بر آن سایتهای شهری
این مشکل را دارند که احتمال سایه اندازی ساختمانهای اطراف بخصوص بلند مرتبه ها بر روی
ضلع جنوبی بسیار زیاد است . در هنگام طراحی مقطع ساختمان, باید به پائین ترین زاویه تابش
خورشید در عرض جغرافیایی سایت ( اول دی ماه ) و موانع موجود چون ساختمانهای اطراف و یا
درختان بلند توجه داشت.
حساسیت بنا برای مشخص نمودن نواحی حفاظت شده از باد باید تجزیه و تحلیل گردد .
در مکان یابی ساختمان بهتر آن است که از مناطق باز بالای تپه ها, کف دره ها و عموماً جاهای
حساس که در معرض باد غالب زمستان است , اجتناب کرد. وجود برآمدگیها و درختان چتردار بلند,
مانعی برای باد هستند . علاوه بر آن مانعهای مصنوعی چون خاکریزها و حصارها هم می توانند
مفید باشند.
شیب پشت به باد برای ایجاد ابنیه مناسب است , زیرا در برابر وزش باد محافظت شده . از
آنجایی که بادهای زمستانی از شمال و شمالغربی می وزد , شیب واقع در سایه باد اغلب از آفتاب
جنوبی برخوردار می شود , لذا هنگام انتخاب سایت باید به دنبال این مناطق گشت و درآخر “مردم
از ادامه فضایی یک فضا به شرطی استفاده می کنند که آفتابگیر باشد و گرنه از آن هیچ استفاده ای
نمی شود مگر در مناطق کویری .“
فرم ساختمان
فرم ساختمان , نقش مهمی را در ایجاد شرایط مناسب برای حفظ انرژی ایفا می کند .
سطح خارجی ساختمان , با هوای بیرون در تماس مستقیم است و انرژی با ارزش را , به هوای
بیرون منتقل می کند . طراحی باید این اطمینان را بدهد که کوچکترین مقدار ممکن از سطح
خارجی در تناسب با حجم ساختمان با سطح هوای خارجی در تماس باشد . شکل کره ایده ال
است با توجه به اینکه شکل کره فقط در تک بنا بهترین است و نحوه چید مان ساختمانها در کنار
یکدیگر میزان افت حرارت را تغییر می دهد . اما در مورد بناهای با شکل مساوی هر چه شکل
ساختمان فشرده تر باشد و میزان اتلاف انرژی حرارتی کمتر است.
تصویر شماره ( 2 ) - بهینه سازی سطح افت حرارت بتناسب با کاهش در سطح
فرم کلی ساختمان باید به گونه ای طراحی شود که دو هدف اصلی یعنی جذب انرژی
بیشتر و اتلاف حرارت کمتر را تامین کند . بهترین فرم بدنه یک ساختمان , چنان فرمی است که
در زمستان حداقل افت حرارتی و در تابستان حداقل جذب حرارتی را داشته باشد . فرم اپتیمم در
جهت این اهداف که در هر حالت و در هر اقلیم بهترین نتیجه را می دهد . فرم کشیده در جهت
شرقی غربی است . در تمام طول و عرض های جغرافیایی , ساختمانهایی که بصورت کشیده در
طول محور شرقی غربی قرار داشته باشد , کارایی بیشتری را دارد . در اقلیم گرم و خشک,
فرمهای کشیده کارایی بیشتری داشته زیرا سطح تماس با محیط خشن را کم می کند . در اقلیم
معتدل فرم یک بنا از آزادی عمل بیشتری برخوردار است . و در اقلیم گرم و مرطوب می توان بدون
محدودیت ساختمان را در محور مطلوب طراحی کرد . و در حالت کلی, بناهایی که در مجاورت
یکدیگر ساخته می شوند و دیوارهای شرقی و غربی آنها مشترک است نتایج بسیار بهتری داشته اند.
یکی از عوامل مهم در طرح فرم ساختمان, کم کردن ارتفاع آن است . بهترین راه حل در برابر
بادهای زمستانی, کم کردن شیب سقف و کاستن از ارتفاع کل ساختمان در برابر باد می شود و
بطور نسبی به عبور یکنواخت هوا کمک می کند . در شکل ایده ال گنبدی شکل گوشه های گرد
ساختمان باعث می شود که از بالا رفتن فشار هوا کاسته شود . بهمین ترتیب سطوح دیوارهای
یکپارچه و صاف نیز کمترین مقاومت در برابر جریان هوا را از خود نشان می دهد . و در نتیجه
میزان فشار هوا در حداقل باقی خواهد ماند . یکی از راه حلها این است که قسمت شمالی در زیر
شیب بام از بین برود . یعنی خانه پشت به شیب جنوبی زمین ساخته شود و یا در پشت نمای
شمالی خاکریزی تهیه کرده تا مقدار تماس این نما با خارج کمتر شود . با کم کردن ارتفاع دیوار
شمالی , مقدار سایه ساختمان بر روی زمین کم یا کاملاً از بین می رود ( مردم از قسمتهایی از
زمین که در زمستان دائماً در سایه قرار دارند, استفاده نمی کنند و این قسمتها معمولاً خالی
هستند ) . چنین خاکریزی بر پشت دیوار شمالی , زمین را بالا می آورد و به آن روشنایی می بخشد
و نیز از افت حرارتی دیوار شمالی در زمستان کاسته و دریافتهای حرارتی تابستانی را به صفر
میرساند . در حقیقت حرارت زمین در فصول سرما بیشتر از حرارت هوای خارج و در فصول گرما
کمتر از حرارت هوای خارج می باشد . با زیر خاک بردن دیوار شمالی , این جبهه سرد ساختمان از
بادهای شمالی در زمستان هم محافظت می شود.
تصویر شماره ( 4 ) و ( 5 ) - افت حرارتی و تفاوت درجه حرارت به عنوان تابعی از موقعیت روی
زمین
وقتی که زیر خاک بردن نمای شمالی میسر نباشد, بازهم می توان نمای شمالی را طوری
طراحی کرد که نور خورشید به مقدار کافی به قسمتهای شمالی ساختمان برسد. برای حفظ حرارت
داخلی مناطق مسکونی ساختمان بهتر آن است که فضای غیر سکونتی که مراجعه کمتری به آنها
می شود و به حرارت آسایش نیاز ندارند. چون انبار, راهروها , ... در مجاورت با فضاهای بیرونی قرار
دارد تا مثل یک حایل سپر حرارتی عمل کند و از اتلاف حرارت از طریق پوسته ساختمان جلوگیری
شود. اتاق زیر بام شیبدار به عنوان یک فضای حایل بین قسمتهای که دمای آن کنترل می شود یا
قسمتی از پوسته ساختمان ( بام ) که آفتاب سوزان تابستان و فشارهای زمستان را تحمل می کند
بکار می رود.
زیر زمین
قرار دهی ساختمان در زمین پاسخگوی بسیاری از نیازها و مشکلات مربوط به اقلیم است, از جمله,
جلوگیری از تبادل حرارتی, حفاظت از باد و تبادل گرمایی . اغلب تصور می شود که ساختمانهای
زیر زمینی با استفاده از انرژی مستقیم خورشیدی ناسازگار می باشد مانند خانه هایی که در دل
زمین ساخته می شوند . عامل انرژی خورشیدی برای ساختمانهای زیر زمینی نیز موضوع قابل توجه
و مهمی است که باید هنگام طراحی و استقرار این خانه ها رعایت شود . در مورد انرژی خورشیدی
قرار داشتن خانه در بالا یا زیر زمین نقش تعیین کننده ای بر عهده ندارد . خاک مجاور ساختمان
منبع ذخیره حرارتی ارزان قیمتی برای ساختمانهایی که جهت گیری مناسب نسبت به خورشید
دارند می باشد . وچون دمای خاک تغییر بسیار ناچیزی در برابر تغییرات دما دارد . باعث جلوگیری
از هدر رفتن حرارت ساختمان می شود و عایق مناسبی برای آن محسوب می گردد.
شکل شماره ( 6 )- شیوه های متفاوت قرار گیری ساختمان در زمین را نشان می دهد.
پلان ساختمان
شرایط اقلیمی که در اطراف یک بنا در زمستان حاکم باشد , ما را در تعیین وضعیت نسبی
فضاهای داخلی یاری می نماید . قسمت شمالی یک ساختمان در زمستان بدلیل اینکه تشعشعات
مستقیم خورشید را دریافت نمی کند , سردتر خواهد ماند . وبدون وسایل گرمایشی قابل سکونت
نیست . نمای شرقی و غربی قاعدتاً باید به مقدار مساوی یکی در صبح و دیگری در عصر , تابش
خورشیدی را دریافت کنند. بدلیل اینکه مسیر خورشید در آسمان نسبت به محور شمالی – جنوبی
قرینه است. ولی حرارتهای مشاهده شده در عرض یک روز در روی نمای غربی بیشتر از نمای شرقی
بوده است که ناشی از غبارهای صبحگاهی و نیز هوای گرمتر در بعد از ظهر می باشد . نمای جنوبی
ساختمان بدلیل اینکه مدت تابش آفتاب بر آن بیشتر است , گرمترین و آفتابگیرترین جهت
ساختمان در زمستان است ( حتی نسبت به بام ) بنابراین باید فضاهایی که بیشتر به نور و گرمای
خورشید احتیاج دارند . در طول نمای جنوبی ساختمان استقرار یابند . قسمت جنوبی ساختمان
بهترین محل برای اتاقهایی است که در عرض روز از آنها استفاده می شود . این اتاقها معمولاً نیاز
شدیدی به نور و گرما دارد . نمای جنوبی به اندازه سه برابر نمای شرقی و غربی از تابش خورشید
بهره مند می شوند . در نتیجه فضاهای واقع در ضلع جنوبی بیشترین استفاده را از تابشهای
خورشیدی دارند . پس طبیعی بنظر می رسد که نمای جنوبی را برای ورود تابشهای خورشیدی باز
و شفاف کنیم . تا حداکثر استفاده از گرمای خورشیدی را داشته باشد . یا بعبارت دیگر در سیستم
کسب انرژی مستقیم خورشید تنها شیوه جذب حرارت خورشید از طریق پنجره هایی است که در
معرض تابش نور خورشید هستند.
تصویر شماره ( 7 ) و ( 8 ) - نمایش تابش آفتاب و جهت باد در زمستان
از جهت دیگر نیز این مسئله قابل بررسی است . بهترین جهت گیری برای اکثر سطوح
ساختمان , جهتی است که حداکثر تابش خورشید در زمستان و حداقل آن را در تابستان دریافت
می کند . بنا بر اطلاعات داده شده نمای جنوبی یک ساختمان در زمستان حدوداً 3 برابر بیشتر از
دیگر نماهای ساختمان در معرض تابش خورشیدی است . در تابستان بر عکس است , نمای جنوبی
کمتر از بام و نمای شرقی و غربی, تشعشعات خورشیدی را دریافت می کند . چون در زمستان
آفتاب در آسمان پایین است و با زاویه کمتر می تابد و تشعشعاتی که به نمای جنوبی برخورد
میکند نزدیک به عمود بر این نما است . در تابستان بیشتر تشعشعات نزدیک به عمود بر بام خانه
است . اما به هر حال تقریبا در تمام اقلیتها , حرارت جذب شده در زمستان از طریق جدارهای
شیشه ای رو به جنوب بیشتر از افت حرارتی از طریق این جبهه شیشه ای است.
برای طرح پلان یک بنا باید فضاهای مهم با استفاده زیادتر رو به جنوب قرار گیرند تا
آفتابگیر باشند . علاوه بر آن , جهت افزایش سطح دیوار و پنجره های رو به جنوب به منظور کسب
بیشتر انرژی خورشیدی می توان عرض ساختمان را زیاد کرد . یکی از روشهای اقلیمی در طراحی
ساختمان گلخانه ها هستند که اغلب علاوه بر پرورش گل و گیاه در گرمایش خانه هم مورد استفاده
قرار می گیرد . تابش خورشید به پوسته کاملاً شفاف گلخانه هوای داخل آن را درروز گرم می کند.
این هوا به داخل ساختمان منتقل شده و توسط مواد جذب کننده نگهداری می شود . ( انباره
سنگی) و در شب نیز این حرارت ذخیره شده انتشار می یابد . ( روش غیر مستقیم ) . این گلخانهها
از لحاظ اجرا سخت و مشکلاتی دارند . و در کشور ما و اغلب کشورهای کم توسعه از استقبال کمی
برخوردار است . بجای آن می توان از نتایج سنتی بناهای ایرانی استفاده کرد . مثلاً حیاطها مرکزی
کوچک که سقف آنها شیشه ای است که در این روزگار تبدیل به پاسیوهایی در نشیمن و یا هال
فضاها شده اند . می توانند بسیار مورد استفاده و بی دردسر باشند . بدین ترتیب که عمدتاً پاسیوها
در فضای مرکزی بنا قرار گرفته اند . اگر سقف آنها با شیشه پوشانده شده باشد و شیب آن به سمت
جنوب باشد . روز هنگام آفتاب توسط نور گیر سقفی هوای داخل پاسیو را گرم می کند . والبته
تابش به دیوارهای اطراف نیز می تابد و آنها حرارت را جذب می کنند . طول روز پنجره های پاسیو
باز است و هوای گرم داخل وارد فضا می شود . شب هنگام که این دریچه ها بسته می شوند هوای
سرد محبوس می گردد همراه با دی اکسید کربنی که گیاهان تولید می کنند . در این زمان
انباشتهای انرژی و حرارت را پس می دهند . این روش منطقی تر از گلخانه های جنوبی است که ما
را از دید و منظر و همینطور تابش مستقیم خورشید بدرون فضاهایمان محروم می کند . علاوه بر
اینکه در کشور ما عمدتاً گلخانه های جنوبی گرمایی بیش از اندازه مورد نیاز تولید می کند . که
مورد نیاز نیست . در روش پاسیو های مرکزی پنجره ها باید دو جداره و یا دارای ایزولاسیون شبانه
باشد . هر چند مقدار پنجره هایی که با فضاهای آزاد مرتبط است کم باشد.
بازشوها :
در زمستان , از طریق ورودی و نیز با هر باز و بسته شدن در, دائما مقدار زیادی از هوای
سرد وارد ساختمان می شوند . نفوذ هوا از طریق تمام حوزه در ورودی انجام شده و باعث جایگزینی
هوای سرد خارج به جای هوای گرم داخل می شود . این نفوذ هنگام باز شدن در شدیدتر است . در
یک خانه معمولی , نفوذ هوای سرد از در ورودی و نیز افت حرارتی ناشی از انتقال حرارتی از طریق
ضخامت در می تواند تا 10 % کل افت حرارتی خانه را تشکیل می شود . این مقدار در یک فروشگاه
یا یک اداره به مراتب زیادتر است . تعبیه یک هشتی و یا هال ورودی , بطور محسوسی از افت
حرارت بوسیله انتقال و نفوذ هوای سرد می کاهد . دو در که یکی به داخل و دیگری به خارج باز
شود . حجم هوای ورودی را محبوس می کند . هر چقدر هوای داخل ورودی ساکن باشد , قرار
هوای گرم کمتر می شود . علاوه بر این , هنگام باز شدن در خارجی ساختمان, فقط حجم کوچک
هوای گرم شده ورودی در تماس با هوای سرد خارج قرار می گیرد . بشرط آنکه در داخلی ورودی
در آن لحظه بسته باشد. بدین ترتیب هر بار که شخصی به ساختمان وارد و یا از آن خارج می شود,
جریان هوای سرد در مجاورت هوای ورودی ایجاد نخواهد شد . علاوه بر آن باید ورودی ساختمان را
خارج از دسترس بادهای زمستان قرار داد و قاب در بخوبی عایق شده باشد تا از افت حرارتی کاسته
شود . در اکثر اقلیمها , ورودی هایی که بر روی نمای جنوبی واقع شده اند از گزند بادها و طوفانها
در امان هستند , ولی اگر ورودی در برابر بادهای مخالف قرار داشته باشد حتماً باید از آن محافظت
شود با بادشکنهای گیاهی و درختکاری ها یا با تو رفته کردن محل ورودی و یا با جلو آمدگیها و
همچنین درز بندی کامل باز شوها .
ترکیب فضاهای داخلی
قسمت جنوبی یک ساختمان بهترین محل برای اطاقهایی است که در عرض روز از آنها
استفاده می شود . این اطاقها معمولاً نیاز شدیدی به نور و گرما دارند . فضاهای اصلی را باید نسبت
به نیازشان به نور مستقیم آفتاب و منطبق با برنامه ریزی در قسمت جنوبی , جنوب شرقی و یا
جنوب غربی قرارداد . یا بعبارتی مسیر حرکت در ساختمان را با مسیر خورشید تطبیق داد . مثال
در یک خانه , قسمتی که در آن صبحانه صرف می شود , بهتر است که در قسمت جنوب شرقی
باشد تا صبح زود از تابش نور خورشید برخوردار باشد . سالن یا نشیمن رو به جنوب قرار گیرد چون
بیشترین فضایی است که در عرض روز از آن استفاده می شود . یا اطاقهای کار در جنوب غربی
باشند چون بیشترین زمان استفاده از آنها در عصر است .
جهت فراهم آوردن آسایش افراد می توان داخل ساختمان را به دو قسمت سرد و گرم
تقسیم کرد .اگر بعضی از قسمتهای ساختمان کمتر استفاده می شوند و یا مورد استفاده فصلی
دارند . آن قسمتها را می توان از نواحی گرم ساختمان جدا کرد و در نتیجه با صرف انرژی کمتری
آسایش را فراهم نمود . حتی قسمتهای مسکونی دائم هم احتیاج ندارند که همگی دارای یک درجه
حرارت باشند . بعنوان مثال اتاق خواب می تواند در زمستان قدری سردتر از اتاقهای دیگر باشد .
استفاده از دیوارهایی که در مقابل انتقال حرارت مقاوم هستند. ودرهایی که کاملا درزگیری شدهاند
جهت مجزا کردن دو قسمت سرد و گرم ساختمان ضروری است . همچنین اتاق هایی که کمتر
مورد استفاده قرار می گیرند . باید در سمتی از بنا باشند که به عنوان فضای حایل عمل کنند در
خانه های دوبلکس جلوگیری از جابجایی هوا در بین طبقات جهت فراهم نمودن شرایط آسایش
لازم است . اگر فضای دور پله کاملاً بسته نباشد , این فضا باعث جابجایی هوای گرم از طبقه پایین
به بالا خواهد بود و در نتیجه طبقه پایین سرد و بالا بسیار گرم می شود . این مطلب مخصوصا در
طی روز اهمیت بیشتری دارد .بدین لحاظ که در این زمان اکثر فعالیت ها در طبقه همکف می
باشد . با قرار دادن یک درب در قسمت پایین یا بالای راه پله حرارت در طبقه پایین حفظ خواهد
شد و در صورت لزوم شب هنگام می توان آن در را باز نمود تا هوای گرم اتاق های پایین به طبقه
بالا انتقال یابد . در فضاهای دو طبقه هوای گرم به زیر سقف صعود می کند و فضای مسکونی در
طبقه اول تا صد و هشتاد سانتیمتری نسبتاً سرد خواهد شد . اگر چه معدل درجه حرارت چنین
فضا های ممکن است در حد آسایش باشد ولی قسمت بالای آن بیش از اندازه گرم و پایین آن سرد
خواهد بود . تقسیم بندی چنین فضایی به وسیله پانل های متحرک یا شیشه می تواند از این
جابجایی هوا جلوگیری نماید . تقسیم بندی درون خانه به فضاهایی که قابل بسته شدن هستند از
جابجایی و نفوذ هوا در داخل ساختمان جلوگیری می نماید . با درزگیری چه در قسمت روبه باد و
چه در قسمت پشت به باد از نفوذ هوای خارج جلوگیری می شود . همچنین باید جلوی جابجایی
عمودی هوا در خانه گرفته شود.
انباشت حرارت در دیوار داخلى
چون در یک ساختمان که از دریافت مستقیم انرژی خورشیدی استفاده می کند . ظرفیت
حرارتی جزیی از ساختمان است مقدار انرژی انباشت شده در دیوارها و کف تغییرات حرارت داخلی
را در عرض شبانه روز تعیین می کنند . در زمستان 65 % کل افت حرارتی در شب است . اگر ابعاد
پنجره های جذب کننده طوری انتخاب شود که در عرض یک روز آفتابی در زمستان به مقدار کافی
تشعشعات خورشیدی را دریافت کند . حال باید به فکر انباشت 65 % انرژی جذب شده بود که در
شب باید پس داده شود .
اگر فقط قسمت کمی انباشت شود. حتماً در عرض روز مازاد حرارت و در شب کمبود حرارت
خواهیم داشت . در نتیجه نوسانات درجه حرارت شدید بوده و شرایط مطبوع گرمایی ایجاد نخواهد
شد . برای حفظ شرایط گرمایی در یک اتاق در عرض روز . باید هر متر مربع از تشعشعات
خورشیدی بر روی 9 متر مربع جدار بنایی بتابد . هنگامی که تمام جدارهایی داخلی با دیوارهای
بنایی توپر ساخته شده باشد . دیوارها و تیغه ها می توانند ضخامتی بین 7 تا 10 سانتی متر داشته
باشد بدون اینکه نوسانات درجه حرارت داخل شدت یابد برای کم کردن نوسانات درجه حرارت
هوای داخل حداقل 10 سانتی متر ضخامت برای دیوارهای داخلی و کف پیش بینی شود .
تشعشعات خورشید را بر روی سطح جذب کننده بر روی دیوارهای بنا توسط شیشه های مات
پنجره پخش گردد . و نیز از خاصیت انعکاس جدارهای داخلی به رنگ روشن که نور به تمام جهات
پخش می کند استفاده کرد . تا تشعشعات به سمت دیوارهای بنایی هدایت شود . از این چند
دستور می توان برای رنگ و پوشش جدارهای داخلی ساختمان استفاده کرد .
1 رنگ تیره برای کف ساختمان
2 رنگ معمولی برای دیوارهای بنایی کم
3 رنگ روشن برای تمام اجزاء سبک ( ظرفیت حرارت ضعیف )
4 تابش مستقیم و با مدت کم برای جدارهای بنایی تیره رنگ
5 کف ساختمان با موکت پوشیده نگردد . ابعاد پنجره جنوبی و ظرفیت حرارت را برای
جذب و انباشت حرارت , کمی بیشتر از معمول تعیین شود تا برای چند روز ابری متوالی ذخیره
حرارت داشته باشد . بسیار مهم است که دیوارهای سنگین نما که آفتابگیر نیستند از خارج عایق
شوند . موقعی که اسکلت بار بر ساختمان استفاده از دیوار بنایی را غیر ممکن می سازد از دیوار آب
داخلی می توان استفاده کرد .
جزئیات
ابعاد دیوار
هنگامی که یک دیوار جذب و انباشت حرارت ابعاد مناسبی داشته باشد . درجه حرارت
هوای داخل در بیشترین مدت زمستان و بدون احتیاج منبع گرمایش کمکی و در محدوده مطبوع
گرمایی ثابت خواهد ماند . اگر این دیوار ابعاد خارج از اندازه داشته باشد . حرارت منتقل شده از
طریق آن بیشتر از حد نیاز است . البته این ابعاد بسته به اقلیم و عرض جغرافیایی و مقدار نیاز به
گرمایش متفاوت است .
مصالح
مقدار کل انرژی نصرف شده در ساختن یک بنا , بیشتر از مقدار انرژی خواهد بود که
ساختمان در طی چند سال بعد از اتمام کار مصرف خواهد کرد . برای ظرفیت حرارت داخلی و
سفت کاری ساختمان بهتر است از مصالحی مانند : گل تثبیت شده یا افشرده , آجر , سنگ , بتن
استفاده شود . برای نازک کاری از مصالحی چون گچ , سیمان , کاه گل و یا چوب و ترجیحاً از
موادی چون ورقهای آلومینیومی , آهنی , مواد پلاستیکی , تیر فلزی استفاده نشود . چون سقف
کاملاً در تماس با فضای بیرون است نیاز است که از انتقال حرارت از این جدار تا حد امکان
جلوگیری شود . برای تامین این هدف بسیار مناسب است که از عایق حرارتی استفاده گردد به غیر
از آن می توان از سقفهایی استفاده کرد که خود بدون احتیاج به مواد ایزولاسیون از جلوی اتلاف
حرارت گرانبها را بگیرد . از بین سقفهایی که در حال حاضر در کشور مورد استفاده قرار می گیرند
سقف تیرچه و بلوک از همه مناسب تر است زیرا ذربین حفره های خالی بلوک هوا حبس شده که
خود عایق حرارتی خوبی است . علاوه بر آن می توان از سقفهای کاذب نیز استفاده شود تا هوایی
که بین دو لایه ذخیره می شود بعنوان سپر حرارتی عمل کند .
جدارهاى شیشه اى
ساختمانهایی که از دریافت مستقیم تابش استفاده می کنند . عامل مهم برای جذب این
تابش سطح و محل قرار گیری جدارهای شیشه ای است . پنجره ای که روبه جنوب قرار داده شده و
مستقیماً اتاقی را روشن می کند خود بخود مانند یک جذب کننده خورشیدی بسیار موثر عمل
میکند . صرف نظر از رنگ و فرم جدارهای داخلی , تشعشعاتی که وارد اتاق می شود شانس کمی
برای خروج بوسیله انعکاس دارند . این به آن معنی است که در عمل تمام تشعشعات خورشیدی که
وارد می شوند بوسیله دیوار , کف و سقفها و کلیه اشیاء موجود در آن جذب و بلافاصله تبدیل به
حرارت می شوند . ابعاد پنجره های جذب کننده مقدار دریافت مستقیم تابشهای خورشیدی را
تعیین می کنند . اگر در یک روز آفتابی زمستان اتاق بیش از حد گرم شود یا ابعاد پنجره ها به
نسبت افت حرارتی بزرگ باشند . و یا بیشتر از مقدار نیاز حرارت جذب شود در این صورت بازدهی
تاسیسات و سیستم خورشیدی کم می شود . هدف باید این باشد که در یک روز آفتابی در آذر ماه
و یا دی انرژی خورشیدی جذب شده در یک اتاق چنان باشد که درجه حرارت داخلی در حد 21
درجه سانتی گراد ثابت بماند . البته محل و ابعاد پنجره به عوامل متفاوتی چون منظر , محرمیت ,
نیاز به نور و یا عملکرد فضا بستگی دارد . در یک طرح اقلیمی باید در حد امکان پنجره ها در سمت
جنوب شرقی , جنوب و جنوب غربی جای داده شوند . اگر در جهات دیگر نیاز به باز شو است باید
از ابعاد آن کاسته شده و آنها را به شیشه دو جداره و عایق شب مجهز کرد . برای محافظت از باد و
در نتیجه کم کردن افت حرارت پنجره ها را در قسمت داخلی ضخامت دیوار قرار داد . البته این
تدابیر برای تمام پنجره ها توصیه می شود .
پنجره هاى سقفى
در بسیاری مواقع جذب انرژی خورشیدی بوسیله پنجره های جنوبی ممکن نیست . سایه
ایجاد شده از طریق ساختمانهای نزدیک و یا دید بسته ساختمان رو به جنوب ,و یا عوامل دیگر .
ارتفاع پنجره نیز , محل قرار گیری ظرفیت حرارتی را محدود می کند . اگر جداره های شیشه ای
ابعاد بزرگی داشته باشد نور خورشید را بخوبی در فضای داخلی پخش کرده , ولی باعث انعکاس
نامطبوع نور و روشنایی غیر عادی داخل فضا می شود . جذب انرژی خورشیدی از طریق بام مزایای
بیشماری دارد . تشعشعاتی که از این طریق وارد ساختمان می شوند . تنها اطاقهای مرکزی بلکه
اطاقهای شمالی را روشن کرده و آزادی عمل بیشتری برای طراحی فضاها و یا انتخاب انباشتهای
حرارتی به معمار می دهد . نور گیر بام اگر طراحی دقیقی داشت باشد . مشکل انعکاس زننده نور را
حل کرده و چون نور از بالا وارد فضای اتاق می شود اختلاف روشنایی بین جدارهای داخلی و
شیشه ای که در معرض دید قرار دارند را کاهش می دهد . در این نوع نور گیرها باید توجه داشت
که در تابستان نور وارد فضا نشود و در شب زمستان نیز از اتلاف حرارت جلوگیری کرد .
استفاده مجدد از گرمای وسایل حرارتی
شومینه ها و بخاری ها حرارت زیادی تولید می کنند که قسمت اعظم آن از طریق دود
کش بهدر می رود . با نصب لوله های آب یا کانالهای هوا در اطراف شومینه با بخاری , میتوان
حرارت را به قسمت پایینی ساختمان انتقال داد . یا اینکه در اطراف شومینه دیواری لوله های آبی
عبور داده شود و این آب گرم شده را به یک تانک که خوب ایزوله شده انتقال دهند . تا در آنجا
ذخیره گردد و منبع آب گرمی برای ساکنین باشد .
مزایا و معایب شیوه استفاده مستقیم از انرژى خورشیدى
برتری های شیوه مستقیم خورشیدی در سه بخش نام برده می شوند . اقتصاد , معماری ,
بهداشت و راحتی , تطابق و هماهنگی برنامه ریزی و طرح با یکدیگر برای بهره گیری هرچه بیشتر
از هر یک از این سه بخش بسیار مهم است . تمام کسانی که در رابطه با این شیوه بوده اند دو مزیت
اساسی را برای آن قائل هستند . اول باعث صرفه جویی زیادی در هزینه گرمایش ساختمان شده و
براحتی قابل تطبیق با آن است , جزئی از سفت کاری ساختمان محسوب شده و هزینه آن قابل
اغماض است. مزیت دیگر گرمایش به این شیوه نگهداری حرارت در سطح زمین می باشد. تاسیسات
حرارتی کلاسیک باعث بوجود آمدن اختلاف حرارت زیادی بین کف و سقف اتاق میشوند,
بطوریکه کف اتاق بطرز نامطبوعی سرد است . اما با استفاده از این شیوه معمولاً کف اتاق گرمتر از
هوای آن می شود . در عوض یکی از معایب عمده , عدم کنترل کامل درجه حرارت می باشد زیرا
تمام تاسیسات دارای یک ظرفیت حرارتی انباشت کننده هستند که جزء ساختمان محسوب شده و
امکانات جوابگویی آنها به تغییرات حرارتی بسیار کم است . از طرفی انباشت حرارت در مصالح
مستلزم بالا رفتن درجه حرارت مصالح است , پس تغییرات درجه حرارت اتاق مطابق با تغییرات
درجه حرارت کف و دیوارها است . اگر تاسیسات این شیوه دارای طراحی و ابعاد نامناسب باشد ,
نوسانات درجه حرارت داخلی در عرض روز زیاد خواهد بود . و در نتیجه شرایط راحتی ساکنین
فراهم نخواهد شد . خوشبختانه این مسائل راه حل های نسبتاً ساده ای دارد . مثلاً کنترل حرارت با
باز و بسته کردن پنجره ها , سایبان و یا براه انداختن منبع حرارت کمکی . با پیدا کردن ابعاد و
محل قرار گیری بهتر برای مصالح انباشت کننده حرارت در داخل ساختمان و می توان نوسانات
درجه حرارت داخلی را کمتر کرد .
فهرست منابع
واتسون, کنت , لب, کنت- طراحی اقلیمی اصول اجرای کاربرد انرژی در ساختمان-
وحید قبادیان, محمد فیض مهدوی – چاپ دوم انتشارات دانشگاه تهران 1376
مزریا, ادوارد- راهنمای کاربرد غیر فعال انرژی خورشیدی در ساختمان- ترجمه علی
مهدوی- چاپخانه کتیبه- 1365
نویفرت, ارنست-نویفرت اطلاعات معماری ویرایش سوم 2000 - ترجمه حسین مظفری
ترشیزی- چاپ اول- انتشارات آزاده- 1381
کسمایی مرتضی – راهنمای طراحی اقلیمی- چاپ اول- انتشارات مرکز تحقیقات
ساختمان و مسکن – 1368طراحی اقلیمی ساختمان در جهت کاهش مصرف سو

طراحی اقلیمی ساختمان در جهت کاهش مصرف سوخت

مطالب مشابه :

فهرست منابع اقلیم و معماری

طراحی اقلیمی مناطق گرم و خشک

خانه اقلیمی

طراحی اقلیمی ساختمان در جهت کاهش مصرف سوخت

فهرستی کامل از منابع مهم و مفید در مباحث اقلیم و معماری،

منابع سودمند در زمینه مطالعات اقلیمی معماری

بررسی معماری برج میلاد تهران

مجموعه فرهنگی عباس آباد تهران

کالبد شهری و معماری همساز با اقلیم

اسکیس اقلیمی