معماری

آفتاب اشعه‌اي الكترومغناطيسي است كه از خورشيد ساطع مي‌شود. اين اشعه داراي طول موجهاي مختلفي بين 28/0 تا 3 ميكرون مي‌باشد. طيف نور خورشيد بطور وسيعي به سه قسمت ماوراءبنفش، قابل رويت و مادون قرمز تقسيم شده است. طول موج قسمت ماوراء بنفش 28/0 تا 4/0 ميكرون، قسمت قابل رويت 4/0 تا 7/0 ميكرون و طول موج اشعه مادون قرمز بلندتر از 76/0 ميكرون مي‌باشد.

وقتي اشعه خورشيد وارد آتمسفر مي‌شود از شدت آن كاسته شده و طيفهاي آن به نسبت طول موجي كه دارند در آتمسفر جذب، منعكس يا پراكنده مي‌گردند. بيشتر اشعه ماوراءبنفش و تمام اشعه‌هائي كه داراي طول موجي كمتر از 28/0 ميكرون هستند بوسيله اوزون و قسمت قابل ملاحظه‌اي از اشعه مادون قرمز بوسيله بخار آب و اكسيد كربن جذب مي‌گردند.

ذرات موجود در هوا باعث انعكاس نور خورشيد مي‌شوند، ولي چون اين انعكاس تغييري در نور نمي‌دهد نور خورشيد همچنان سفيد به زمين مي‌رسد. وقتي آفتاب به مولكولها و ذراتي كه اندازه آنها مساوي يا كوچكتر از طول موج اشعه هستند مي‌تابد، منعكس شده و به اطراف پراكنده مي‌شود. اين اشعه پراكنده شده باعث بوجود آمدن روشنائي در نقاطي كه تابش مستقيم آفتاب وجود ندارد، مي‌گردد.

وقتي ذرات و ملكولهاي موجود در هوا اشعه‌هاي با طول موج كوتاهتر را كه مربوط به نور آبي و بنفش هستند به اطراف پراكنده نمايند آسمان آبي بنظر مي‌رسد. ااما وقتي در آتمسفر ذرات بزرگتري از گرد و غبار وجود داشته باشد، بيشتر اشعه‌هائي با طول موج بلندتر كه مربوط به نورهاي زرد و قرمز هستند در هوا پراكنده شده و در نتيجه آسمان رنگ سفيدتري بخود مي‌گيرد.

مقدار انرژي خورشيدي كه در طول سال به هر نقطه از سطح زمين مي‌رسد به شدت و دوام تابش آفتاب در آن نقطه بستگي دارد و ميزان گرما و سرماي سطح زمين عامل اصلي تعيين‌كننده درجه حرارت هواي بالاي آنست.

هوا عبور دهنده كليه طيف‌هاي نور خورشيد بوده و در اثر دريافت اشعه خورشيد دماي آن بطور مستقيم افزوده نمي‌گردد. اما لايه‌هاي هوا بوسيله تماس با سطح زمين كه در اثر دريافت اشعه خورشيد گرم شده‌اند گرم مي‌شوند، و سپس لايه‌هاي گرم شده هوا، گرماي خود را بوسيله جابجائي به لايه‌هاي ديگر منتقل مي‌نمايند. جريان هوا و باد نيز باعث تماس بيشتر توده‌هاي عظيم هوا با سطح زمين شده و بدين طريق باعث گرمي هوا مي‌شوند. در شب و زمستان كه سطح زمين سردتر از هواي بالاي آنست عكس اين عمل صورت مي‌گيرد و هوا در اثر تماس با سطح زمين گرماي خود را از دست داده و سرد مي‌شود. بنابراين ميزان تغييرات روزانه و سالانه درجه حرارت هوا به تغييرات درجه و حرارت سطح مورد تماس آن بستگي دارد.

ارتفاع از سطح دريا نيز تعيين‌كننده درجه حرارت هوا مي‌باشد و در يك عرض جغرافيائي مشخص مناطقي كه در ارتفاع بيشتري قرار دارند سردتر از مناطق پائين‌تر هستند.

1- رطوبت مطلق (Absolote Humidity)  

رطوبت مطلق بيان‌كننده وزن بخار آب موجود در هر متر مكعب از هوا بوده و واحد آن گرم در مترمكعب است.

2- رطوبت مخصوص (Specific Humidity)

رطوبت مخصوص عبارتست از وزن بخار آب موجود در هر كيلوگرم از هوا و بشكل گرم در كيلوگرم نشان داده مي‌شود.

3- فشار بخار (Vapour Pressure)

فشار بخار عبارتست از فشاري كه در اثر بخار آب در هوا بوجود مي‌آيد و برحسب ميليمتر جيوه اندازه‌گيري مي‌شود.

4- رطوبت نسبي (Relative Humidity)

رطوبت نسبي عبارتست از نسبت وزن بخار آب موجود در يك حجم مشخص از هوا در يك درجه حرارت به حداكثر مقدار بخار آبي كه آن حجم از هوا در همان درجه حرارت مي‌تواند در خود نگه دارد.

بر روي هر نيمكره زمين كمربندها و نقاط مختلفي با فشارهاي جوي متفاوت (كم و زياد) هستند كه بعضي از آنها در تمام طول سال و بعضي ديگر فقط در مدتي از سال وجود دارند. در مناطق نيمه استوائي هر نيمكره يعني بين عرضهاي جغرافيائي 20 تا  يك كمربند با فشار زياد وجود دارد.

بطور كلي در هر نيمكره زمين سه سيستم كلي باد وجود دارد: بادهاي تجارتي، بادهاي غربي و قطبي، و بادهاي موسمي. علاوه بر اين سه سيستم بادهاي ديگري از قبيل بادهاي محلي كه در مناطق كوهستاني و دره‌ها جريان دارند و نسيم شب و روز كه در سواحل دريا مي‌وزد نيز وجود دارند.

بادهاي تجارتي

مركزيت اين بادها در مناطق نيمه استوائي دو نيمكره كه داراي فشار هواي زياد هستند مي‌باشد. اين دو مركز در منطقه استوا بهم نزديك شده و در آنجا كمربند فشار كم را تشكيل مي‌دهند در روي اقيانوسها جهت حركت اين دو جريان هوا در نيمكره شمالي بطرف جنوب غربي و در نيمكره جنوبي بطرف شمال غربي است. جهت حركت اين دو باد معمولاً ثابت بوده و دما و رطوبت آنها بستگي به مناطقي كه از روي آن عبور مي‌كنند دارد.

بادهاي غربي

مركز اين بادها نيز در مناطق نيمه استوائي است اما حركت آنها در جهت مناطق فشار كم اقيانوس منجمد شمالي مي‌باشد. در طول منطقه قطبي اين بادها و بادهاي قطبي بهم نزديك شده و بدليل اختلاف زيادي كه در درجه حرارت اين دو توده هوا وجود دارد جبهه‌هاي جلوئي اين دو سيستم هميشه طوفاني است.

بادهاي قطبي

اين بادها در اثر پراكنده شدن توده‌هاي هواي سرد از مناطق فشار زياد قطبي و اقيانوس منجمد شمالي بوجود مي‌آيند. جهت اصلي اين بادها در نيكره شمالي بطرف جنوب‌غربي و در نيمكره جنوبي بطرف شمال غربي است.

بادهاي موسمي

اختلاف ميانگين درجه حرارت سالانه هواي روي سطح زمين و دريا باعث بوجود آمدن بادهاي زمستاني در روي خشكي و بادهاي تابستاني در روي دريا مي‌شود كه بنام بادهاي موسمي معروف‌اند.

نسيم‌هاي دريا و خشكي

در مناطق ساحلي در روز هواي روي خشكي گرمتر از هواي روي دريا مي‌شود. اين اختلاف دما باعث مي‌گردد كه هواي روي خشكي كه گرمتر است بالا رفته و هواي روي دريا بطرف خشكي آمده و جاي آن را بگيرد. اين عمل باعث بوجود آمدن نسيم در سواحل مي‌شود.

جريان هوا در شب كه هواي روي دريا گرمتر از هواي روي خشكي است بطور عكس انجام گرفته و هوا از روي خشكي بطرف دريا جريان پيدا مي‌كند.

بادهاي محلي

در مناطق كوهستاني اختلاف درجه حرارت باعث بوجود آمدن بادهاي محلي مي‌شود. در روز هوائي كه در مجاورت سطح كوه‌ها قرار دارد گرمتر از هوائي كه در جو آزاد است شده و به طرف بالا حركت مي‌نمايد. در شب عكس اين عمل اتفاق مي‌افتد.

بدين ترتيب در مناطق كوهستاني بزرگ و دره‌ها بادهاي شديدي بوجود مي‌آيند. جهت اين بادها در روز از پائين به بالا و در شب از بالا به پائين است.

هرچه هوا گرمتر باشد مقدار رطوبتي كه مي‌تواند در خود نگاه دارد بيشتر مي‌شود. بنابراين اگر مقدار مشخصي از هوا با درصد مشخصي از رطوبت‌نسبي بمرور سرد شود رطوبت نسبي آن افزايش يافته و در يك درجه حرارت كه به آن نقطه شبنم مي‌گويند رطوبت نسبي هوا به 100% مي‌رسد. اگر اين هوا باز هم سردتر شده و دماي آن به پائين نقطه شبنم برسد ديگر قادر به نگهداري تمام رطوبت موجود در خود نبوده و مقدار بخار آب اضافي بشكل قطرات آب بر روي سطوحي كه دماي آنها از نقطه شبنم كمتر است تشكيل مي‌گردد. در زمستانها در صورتيكه بدليل سردي هواي خارج، دماي سطح داخلي شيشه پنجره اطاقها پائين‌تر از نقطه شبنم هواي داخل باشد، تشكيل قطرات آب بر روي سطوح پنجره‌ها قابل مشاهده است.

اين پديده دليل عمده بوجود آمدن بارندگي است.

در حالت طبيعي دماي دروني بدن 37 و دماي پوست 32 درجه سانتيگراد است. چنانچه بدن در محيطي كه گرمتر از پوست است قرار گيرد شروع به جذب گرما مي‌نمايد و بعكس اگر در محيطي سردتر از پوست بدن واقع شود گرماي خود را به تدريج از دست خواهد داد.

رطوبت نسبي به تنهائي مشخص‌كننده وضعيت هوا از نظر ظرفيت تبخير نبوده و همواره بايد درجه حرارت هوا را در رابطه با آن مورد توجه قرار داد.

در دماي 20 تا 25 درجه سانتيگراد ميزان رطوبت هوا تقريباً تأثيري بر انسان نداشته و رطوبت نسبي بين 30 تا 85 درصد عملاً غيرقابل احساس است. در چنين وضعيت گرمائي تنها وقتي هوا تقريباً اشباع شده است رطوبت زياد و تر بودن آن احساس مي‌شود. در دماي بيش از 25 درجه سانتيگراد تأثير رطوبت هوا بر انسان بمرور قابل توجه مي‌شود، بخصوص تأثير آن بر رطوبت و دماي پوست و در درجه حرارت‌هاي بالاتر بر ميزان عرق و تبخير آن.

هواي گرم و مرطوب (شرجي) بدليل جلوگيري از ايجاد تعرق و تبخير در روي پوست باعث ناراحتي شده و هواي گرم و خشك نيز باعث خشكي لبها و مخاط تنفسي گرديده و بدين طريق ناراحتي‌ ايجاد مي‌نمايد.

عامل ديگري كه در ميزان تأثير رطوبت هوا بر بدن اثر مي‌گذارد جريان هوا يا باد است. در يك درجه حرارت ثابت افزايش سرعت باد، ميزان مجاز و قابل قبول رطوبت نسبي هوا را افزايش مي‌دهد.

نمي‌توان احساس انسان نسبت به محيط اطرافش را از طريق بررسي تنها يكي از عوامل اقليمي چون درجه حرارت، رطوبت نسبي يا جريان هوا بيان نمود، چون تركيب اين عوامل است كه بر انسان تأثير گذاشته و با آسايش فيزيكي او رابطه برقرار مي‌سازد.

اگر حدود تغييرات اين ارقام را در جدولي كه رطوبت نسبي بر محور افقي و درجه حرارت بر محور عمودي آن مشخص گرديده ترسيم نمائيم محدوده‌اي بدست مي‌آيد كه به آن اصطلاحاً «منطقه آسايش» مي‌گويند. اين منطقه مشخص‌كننده وضعيت‌هائي است كه فرد در آن احساس آسايش مي‌نمايد. البته بدليل تفاوتي كه ميان دماي مطلوب هوا در مناطق مختلف وجود دارد، نمي‌توان يك محدوده دقيق براي منطقه آسايش بدست آورد، زيرا دماي مطلوب هوا در يك منطقه مشخص براي افرادي با سنين و جنس‌هاي مختلف متفاوت بوده و به نوع و ميزان فعاليت و نوع و مقدار لباس فرد نيز بستگي دارد.[1]همچنين دماي مطلوب هوا براي يك فرد در تابستان و زمستان نيز متفاوت است.

در تابستان دماي 24 درجه سانتيگراد و رطوبت نسبي 50% براي 98% افراد مطلوب است. در حاليكه در زمستان براي آنكه 97% افراد در آسايش باشند، مي‌بايست با حفظ رطوبت نسبي در حد 50% دما را به 21 درجه سانتيگراد كاهش داد.

در منطقه آسايش، تغييرات رطوبت هوا بيشتر براي انسان قابل تحمل است تا تغييرات دماي آن و به همين دليل لازم است كه دماي هواي داخلي يك ساختمان با دقت بيشتري كنترل شود.

منطقه آسايش پيشنهادي پيشنهادي در شرايط ثابت بودن جريان هوا و در سايه صادق است. حال اگر دو عامل تابش آفتاب و باد نيز دخالت داده شوند هر كدام بنوعي در محدوده‌هاي منطقه آسايش تأثير مي‌گذارند.

تابش آفتاب دو اثر بيولوژيكي و حرارتي بر انسان مي‌گذارد كه اثر بيولوژيكي آن نتيجه تابش اشعه ماوراءبنفش و اثر حرارتي آن نتيجه تابش اشعه مرئي و مادون قرمز بر بدن انسان است.

اشعة ماوراءبنفش بر پوست اثر گذاشته و باعث آفتاب‌سوختگي پوست سفيد مي‌شود.

در شرايطي كه دماي هوا كمتر از 21 درجه سانتي‌گراد است (محدوده پائين خط سايه) تابش آفتاب كه مي‌تواند باعث گسترش منطقه آسايش گردد. بدين ترتيب كه در دماهاي پائين كه بدن گرماي خود را از دست مي‌دهد، اگر گرماي تلف شده با اثر حرارتي تابش آفتاب جبران شود، راحتي انسان تأمين گرديده و شرايط فوق نيز در محدوده منطقه آسايش قرار خواهد گرفت.

رطوبت باعث كاهش دماي هواي خشك مي‌شود. اين كاهش دماي هوا كه در اثر تبخير رطوبت اضافه شده به آن ايجاد مي‌شود باعث مي‌گردد كه محدوده‌هاي بالاي منطقه آسايش نيز قابل تحمل گرديده و بدين ترتيب منطقه آسايش گسترش يابد.

خنك نمودن هوا بوسيله افزايش رطوبت به آن مي‌تواند با وسائل مكانيكي يا بطور طبيعي با گياهكاري يا ايجاد آب‌نما و فواره‌ها صورت گيرد.

تأثير باد بر منطقه آسايش

سرعت جريان هوا بدو طريق بدن انسان را تحت تأثير قرار مي‌دهد. جريان هوا از يكطرف مشخص‌كننده مقدار تبادل حرارتي از طريق كنوكسيون (جابجائي هوا در اثر اختلاف دما) بوده و از طرف ديگر تعيين‌كننده ظرفيت تبخير شدن در هوا و در نتيجه ميزان خنك شدن بدن از طريق تعرق مي‌باشد.

در دماهاي بالا، يك حداكثر مطلوب سرعت باد وجود دارد كه در آن حالت حداكثر ميزان خنك شدن بدن صورت مي‌گيرد. كم شدن سرعت هوا از اين حد باعث افزايش دماي پوست و زياد شدن آن باعث گرمتر شدن بدن از طريق جابجائي خواهد شد. اين حد مطلوب سرعت باد يك مقدار ثابت نداشته و به عواملي چون دما و رطوبت هوا، قدرت بيولوژيكي بدن و پوشش لباس بستگي دارد.

وقتي رطوبت نسبي هوا 75/0 يا بيشتر باشد شرايط گرمائي هواي مورد نظر از محدوده منطقه آسايش خارج خواهد گرديد. اما اگر در چنين وضعيتي هوا جريان داشته باشد اين شرايط مي‌تواند در منطقه آسايش قرار گيرد.

بنابراين وزش باد نيز مي‌تواند باعث گسترش منطقه آسايش گردد.

بنابراين شدت تابش آفتاب و حرارت حاصل از آن در يك نقطه از سطح زمين به فاصله‌اي كه اشعه خورشيد بايد طي نمايد، ضخامت ابر و وضعيت‌ هوا از نظر آلودگي بستگي داد. به همين دليل شدت تابش آفتاب در يك محل با ارتفاع آن محل از سطح دريا متناسب بوده و در نقاط مرتفع، چون اشعه خورشيد فاصله كمتري از آتمسفر را طي مي‌نمايد حرارت بيشتري توليد مي‌كند. همچنين در ظهر محلي هر منطقه، كه خورشيد در عمودي‌ترين حالت نسبت به زمين محل قرار داشته و فاصله آن كمتر است، شدت تابش آفتاب بيشتر از صبح و عصر، كه خورشيد در مايل‌ترين حالت نسبت به زمين محل موردنظر قرار دارد، مي‌باشد.

شدت تابش آفتاب در هر نقطه از زمين به موقعيت خورشيد نسبت به آن نقطه بستگي دارد.

موقعيت خورشيد

نسبت به هر نقطه از زمين، مسير حركت خورشيد در آسمان در روزهاي مختلف سال متفاوت است. بطور مثال حركت خورشيد نسبت به ساختماني كه در نيمكره شمالي و در جهت شمال جنوب قرار گرفته بدين طريق است كه در تابستان خورشيد از شمال شرقي محوطه اين ساختمان طلوع و در شمال غربي آن غروب مي‌نمايد. در زمستان طلوع خورشيد از جنوب شرقي و غروب آن در جنوب غربي محوطه ساختمان فوق صورت مي‌گيرد و تنها در اول فروردين و اول مهرماه خورشيد كاملاً از شرق طلوع كرده و در غرب غروب مي‌نمايد.

موقعيت خورشيد را در هر منطقه و در هر زمان مي‌توان بوسيله دو زاويه يكي «زاويه تابش» و ديگري «جهت تابش» مشخص نمود. «زاويه تابش» زاويه‌اي است كه بين امتداد اشعه خورشيد و سطح افق تشكيل مي‌شود و «جهت تابش» زاويه‌اي مي‌باشد كه بين تصوير امتداد اشعه خورشيد بر صفحه افق و شمال واقعي پديد مي‌آيد. تغييرات روزانه و سالانه اين زوايا به عرض جغرافيائي محل بستگي دارد.

اولين عاملي كه در محاسبه زواياي موقعيت خورشيد تاثير دارد زاويه چرخش زمين، زاويه بين صفحه‌اي كه از خط استوا مي‌گذرد و خطي كه مركز زمين و خورشيد را بهم وصل مي‌كند، بوده و اين زاويه در طول سال از 5/23 درجه بطرف بالاي صفحه استوا تا 5/23 درجه بطرف پائين صفحه استوا يعني 47 درجه تغيير مي‌نمايد. عوامل ديگري كه در تعيين زاويه تابش و جهت تابش تاثير دارند عرض جغرافيائي و زمان موردنظر مي‌باشند.

تابش آفتاب

بطور كلي تابش آفتاب با ساطع شدن پنج نوع اشعه يك ساختمان را تحت تاثير قرار مي‌دهد. اين پنج نوع اشعه بترتيب اهميت عبارتند از:

·        اشعه مستقيم با طول موج كوتاه

·        اشعه پراكنده شده از آسمان با طول موج كوتاه

·        اشعه منعكس شده از سطوح اطراف با طول موج كوتاه

·        اشعه ساطع شده از زمين و اجسام گرم شده با طول موج بلند (بازتاب حرارتي)

·        اشعه ساطع شده از ساختمان به آسمان با طول موج بلند (بازتاب حرارتي)

اشعه مستقيم و پراكنده

اين دو قسمت از اشعه خورشيد مهم‌ترين اجزاء تابش آفتاب را از نظر تامين نور و گرماي طبيعي در ساختمان تشكيل مي‌دهند.

تابش آفتاب و انرژي حاصل از آن در جهات مختلف

شدت تابش آفتاب و حرارت حاصل از آن در زمين به وضعيت هوا، موقعيت خورشيد و ارتفاع محل مورد نظر بستگي دارد. اما مقدار انرژي خورشيدي تابيده شده به يك سطح علاوه بر شرايط فوق به زاويه برخورد، اشعه خورشيد به سطح مورد نظر نيز بستگي دارد. يعني در يك نقطه از زمين و در يك زمان معين مقدار انرژي خورشيدي تابيده شده به سطوحي كه نسبت به اشعه خورشيد زواياي مختلفي دارند كاملاً متفاوت است.

در اين جا به نتايجي كه با استفاده از روش فوق در مورد ميزان تابش آفتاب در سطوح مختلف و در عرض جغرافيائي 47-31 درجه شمالي (معادل تفت يزد) بدست آمده است اشاره مي‌نمائيم.

سطوح قائم

ديوارهاي جنوبي

ديوارهاي جنوبي بيشترين مقدار تابش آفتاب را در آذر ماه و كمترين مقدار آن را در خرداد دريافت مي‌كنند. اين ديوارها از شهريور تا اسفند تابش آفتاب را از طلوع تا غروب دريافت مي‌نمايند. ديوارهاي جنوبي در اواسط تابستان از ساعت 9 صبح تا 3 بعد از ظهر مورد تابش آفتاب قرار مي‌گيرند. حداكثر تابش آفتاب بروي اين ديوارها در ظهر صورت مي‌گيرد.

ديوارهاي جنوب شرقي و جنوب‌غربي

اين ديوارها در زمستان بيشتر از تابستان مورد تابش آفتاب قرار مي‌گيرند. در تابستان حداكثر تابش آفتاب بر ديوارهاي جنوب شرقي بين ساعت 8 و 9 صبح و بر ديوارهاي جنوب‌غربي بين 3 تا 4 بعدازظهر صورت مي‌گيرد. در زمستان اين ساعات بترتيب 9 تا 10 صبح و 2 تا 3 بعدازظهر هستند.

ديوارهاي شرقي، غربي و شمالي

اين ديوارها در زمستان كمتر از تابستان مورد تابش آفتاب قرار مي‌گيرند. ديوار شمالي فقط بين ماههاي فروردين الي شهريور و در صبح زود و آخرين ساعات بعدازظهر مورد تابش آفتاب قرار مي‌گيرد.

سطوح افقي

سطوح افقي و بام‌هاي مسطح در تابستان بيشترين و در زمستان كمترين مقدار تابش مستقيم آفتاب را دريافت مي‌نمايند، اين مقدار در زمستان حتي از مقدار تابشي كه ديوارهاي جنوب‌شرقي و جنوب‌غربي در اين فصل دريافت مي‌نمايند كمتر است.

سطوح شيبدار

سطوح شيبداري كه جهتشان شرقي غربي است، در تابستان تابش بيشتري را دريافت مي‌نمايند تا در زمستان. سطوحي كه شيبشان بطرف جنوب است، در زمستان بيشترين مقدار تابش آفتاب را، نسبت به سطوح ديگر، دريافت مي‌نمايند. در بهار و پائيز سطوح شيب‌دار جنوبي 20% بيشتر از سطوح شيبدار شرقي و غربي مورد تابش آفتاب قرار مي‌گيرند. سطوح شيبداري كه شيبشان بطرف شمال است بطور كلي در تمام فصول سال كمترين مقدار تابش آفتاب را دريافت مي‌نمايند.

كيفيت سطح مورد تابش

مقدار حرارتي كه در اثر تابش آفتاب، در سطح يك جسم ايجاد مي‌شود نه تنها به جهت بلكه به رنگ و بافت (درصد صيقلي بودن) آن سطح و همچنين سرعت جريان هوائي كه در پيرامون آن سطح در جريان است نيز بستگي دارد. ميزان حرارت ايجاد شده، در اثر تابش آفتاب، در يك سطح با روشني رنگ و سرعت جريان هوا در آن سطح نسبت عكس دارد. ضمناً هر چه يك سطح زبرتر و ناصاف‌تر باشد مي‌تواند مقدار انرژي حرارتي بيشتري را جذب نمايد. تاثير سرعت باد در حرارت ايجاد شده در يك سطح تقريباً مستقل از جهت آن سطح بوده و به نسبت سرعت باد تغيير مي‌نمايد.

مهم‌ترين عاملي كه در تعيين حرارت ايجاد شده در يك سطح تاثير دارد رنگ آن سطح مي‌باشد و به همين دليل در اين قسمت با فرض يكسان بودن دو عامل ديگر، يعني بافت و سرعت جريان هوا، به بررسي تاثيراتي كه رنگ سطوح در مقدار انرژي خورشيدي جذب شده در آنها مي‌گذارد اشاره مي‌نمائيم.

تاثير رنگ در مقدار انرژي خورشيدي جذب شده در يك سطح

قبل از طلوع آفتاب، تغييرات درجه حرارت سطوح خارجي ديوارهاي يك ساختمان در تمام جهات با تغيير درجه حرارت هواي خارجي تقريباً هماهنگ است.

پس از طلوع آفتاب، و زماني كه تابش آفتاب بشكل مستقيم، منعكس شده از سطوح ديگر يا پراكنده شده از آسمان وجود داشته باشد، دماي سطوح خارجي ديوارها به نسبت تابشي كه دريافت و جذب مي‌نمايند بالا مي‌رود. وقتي رنگ يك سطح روشن باشد مقدار حرارت جذب شده در آن سطح در اثر دريافت تابش آفتاب كم بوده و درجه حرارت هواي پيرامون آن سطح تاثير بيشتري در حرارت توليد شده در آن سطح دارد. اما وقتي رنگ يك سطح خارجي تيره باشد تاثير تابش آفتاب در حرارت توليد شده در آن بسيار بيشتر از تاثير درجه حرارت هواي پيرامون آن سطح است.

رنگ‌هاي روشن ممكن است تا 90 درصد انرژي خورشيدي را منعكس نمايند در حاليكه رنگ‌هاي تيره فقط 15 درصد يا كمتر خاصيت انعكاس دارند.

تابش آفتاب بر انواع ديوار

تأثير تابش آفتاب در گرماي داخلي يك ساختمان به خصوصيات مصالح بكار رفته در ديوارهاي خارجي آن بستگي دارد. وقتي هوا داخلي يك ساختمان بوسيله سيستم‌هاي مكانيكي كنترل نشود، نوع مصالح بكار رفته در ساختمان تاثير فراواني در تامين آسايش ساكنين آن دارد.

دماي هواي خارج و ميزان تابش آفتاب يك دوره روزانه داشته و الگوي تغييراتشان به موقعيت جغرافيائي محل بستگي دارد.

قبل از طلوع آفتاب هواي آزاد و سطوح خارجي ساختمان‌ها در سردترين موقعيت خود هستند. بعد از طلوع آفتاب هوا شروع به گرم شدن مي‌نمايد و در بعد از ظهر، حدود ساعت 2 تا 4، دماي آن به حداكثر مي‌رسد. ميزان اين افزايش دما بمقدار زيادي به فاصله مكان موردنظر با دريا بستگي دارد. در مناطق ساحلي، بخصوص در نقاطي كه باد در روز از طرف دريا به خشكي جريان دارد، ميزان افزايش دماي هوا كم بوده و نوسان آن در روز به حدود 4 تا 7 درجه سانتيگراد مي‌رسد. اما در نواحي غيرساحلي نوسان دماي هوا در روز ممكن است به 15 تا 20 درجه سانتيگراد يا بيشتر هم برسد.

با فرض ثابت بودن شرايط هواي خارج، حداكثر و حداقل دماي سطوح داخلي و همچنين نسبت نوسان دماي سطوح به ظرفيت و مقاومت حرارتي مصالح ديوار بستگي دارد. هرچه ظرفيت و مقاومت حرارتي يك ديوار افزايش يابد، نوسان دماي سطح داخلي كمتر شده و زمان رسيدن دماي سطوح داخلي به هواي خارج بيشتر به تأخير مي‌افتد. كاهش نوسان درجه حرارت سطوح داخلي يك ساختمان با مقاومت حرارتي مصالح ديوارهاي آن متناسب است. اما بتاخير افتادن زمان ايجاد حداكثر و حداقل دماي سطوح داخلي به ظرفيت حرارتي مصالح ديوار بستگي دارد.

ظرفيت حرارتي

ظرفيت حرارتي مصالح به وزن مخصوص و گرمايه ويژه آنها بستگي دارد. هرچه وزن مخصوص يك جسم بيشتر باشد ظرفيت حرارتي آن بيشتر است. ظرفيت حرارتي ديوارها نيز به ضخامت و فشردگي مصالح آنها بستگي دارد.

بنابراين در مناطقي كه تغييرات روزانه دماي هوا و شدت تابش آفتاب زياد است، مثل مناطق خشك، يك ساختمان با ظرفيت حرارتي زياد قادر خواهد بود به ميزان قابل توجه‌اي وضعيت گرمائي هواي داخلي خود را كنترل نمايد.

ظرفيت حرارتي زياد در مناطقي كه مشكل گرماي هواي داخل معمولاً در شبها نيز وجود دارد، مثل مناطق مرطوب ساحلي، مفيد نمي‌باشد.

وقتي نوسان درجه حرارت هوا زياد باشد ظرفيت حرارتي مصالح اهميت دارد.

بهترين شرايط داخلي از نظر آسايش فيزيكي، در ساختماني ايجاد مي‌شود كه ديوارهاي اطاق نشيمن آن، كه روزها مورد استفاده قرار مي‌گيرد، از مصالح سنگين و ديوارهاي اطاق‌هاي خواب و ساير قسمت‌هائي كه شبها مورد استفاده قرار مي‌گيرند از مصالح سبك ساخته شده باشند.

مقاومت حرارتي

مقاومت حرارتي يك ديوار عبارتست از مقاومتي كه آن ديوار در برابر انتقال حرارت از يك طرف خود به طرف ديگرش ايجاد مي‌نمايد. بنابراين نوسان دماي سطوح داخلي ديوارهاي يك ساختمان به مقاومت حرارتي مصالح آن ديوارها بستگي دارد.

هواي ساكن بهترين عايق حرارتي است.

افزودن مقاومت حرارتي مصالح ديوارها احتمال وقوع تعرق بروي سطح آنها را كاهش خواهد داد. در مناطقي كه رطوبت هوا در زمستان زياد است، جلوگيري از ايجاد تعرق بروي سطح داخلي ممكن است مهم‌ترين عامل در تعيين مقاومت حرارتي مصالح ديوارها باشد.

وقتي براي جلوگيري از عبور گرما از داخل يك ديوار لايه‌هاي عايق حرارتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، هنگانيكه اين لايه‌ها در سطح خارجي ديوار بكار برده شوند تأثيراتشان بيشتر از موقعي است كه در سطح داخلي ديوار نصب گردند.

بطور كلي در مناطق گرم و در شرايط طبيعي، يك حد مطلوب براي مقاومت حرارتي ديوارها و سقف وجود دارد كه مقدار آن را مي‌توان با در نظر گرفتن رنگ خارجي ديوارها و شرايط تهويه طبيعي تعيين نمود. افزايش مقاومت حرارتي بيش از اين حد تأثير چنداني در كنترل و تعديل شرايط گرمائي هواي داخلي ساختمان نخواهد داشت.

در مناطقي كه نوسان روزانه درجه حرارت‌ هوا زياد و دماي آن از 33 درجه سانتيگراد بيشتر است، حتي موقعي كه رنگ سطح خارجي بام سفيد باشد، براي جلوگيري از انتقال بيش از حد حرارت از خارج به داخل كه در اثر اختلاف دماي هواي داخل و خارج ساختمان وجود دارد، افزودن مقاومت حرارتي مصالح بام مفيد خواهد بود.

وجود رنگ روشن براي سطح خارجي بام در مناطق گرم، حتي وقتي بام بطور دقيق عايق شده باشد، ضروري است.

در مناطق سرد پيشنهاد مي‌شود كه كليه اطاقهائي كه با وسايل مكانيكي گرم مي‌شوند داراي عايق حرارتي باشند. اين عايق بايستي روي بتن بام و زير عايق رطوبتي قرار داده شود، بشرط آنكه پيش‌بيني‌هاي لازم براي خارج ساختن بخاري كه بين عايق رطوبتي و عايق حرارتي ايجاد مي‌شود بعمل آمده باشد.

اثر حرارتي تابش مستقيم آفتاب كه از يك ديوار شيشه‌اي يا يك پنجره بدون سايه‌بان بداخل ساختمان نفوذ مي‌نمايد بسيار زياد است. وقتي پنجره‌اي سايه‌بان نداشته باشد يا سايه‌بان آن كاملاً موثر نباشد، اشعه خورشيد از خلال شيشه پنجره عبور نموده و فضاي داخلي را بطور مستقيم تحت تأثير اثرات حرارتي خود قرار مي‌دهد. حرارتي كه بدين طريق در فضاي داخلي ساختمان ايجاد مي‌شود، بدليل خواص شيشه [2]، در داخل انباشته مي‌شود.

تأثير جهت پنجره

تأثير جهت پنجره در دماي هواي داخلي يك اطاق بمقدار زيادي به وضعيت تهويه طبيعي در آن اطاق و وضعيت سايه‌بان پنجره بستگي دارد.

تأثير سايه‌بان پنجره‌ها و تهويه طبيعي در تعيين دماي هواي داخلي يك ساختمان بسيار بيشتر از تأثير جهت پنجره‌ها مي‌باشد. در اطاقي كه پنجره‌هاي آن مجهز به سايه‌بان مؤثر بوده و هوا نيز در آن جريان داشته باشد، جهت قرارگيري پنجره‌ها تأثيري در دماي هواي داخلي آن ندارد. اما اگر پنجره‌ها بدون سايه‌بان باشند، يا سايه‌بان پنجره‌ها بطور مؤثري بروي شيشه آنها سايه ايجاد ننمايد، ولي هوا در اطاق جريان داشته باشد، تغييرات دماي هواي داخلي بمقدار كمي به جهت پنجره‌ها مربوط مي‌شود. در حاليكه پنجره‌ها بدون سايه‌بان باشند و هوا نيز در داخل اطاق جريان نداشته باشد، تغييرات دماي هواي داخلي بمقدار بسيار زيادي به جهت پنجره‌ها بستگي خواهد داشت. در اين حالت ميزان حرارت ايجاد شده در اثر تابش آفتاب، و دامنه نوسان دماي هواي داخلي بسيار زياد است.

در عمل، مقدار تأثير تابش آفتاب در فضاي داخلي به خواص مصالح ساختماني، بخصوص لايه‌هاي داخلي بستگي دارد. مصالح ساختماني سبك حساسيت بيشتري در برابر اثر جهت پنجره‌ها دارند، تا مصالح سنگين.

تأثير سايه‌بان

 ايجاد سايه بروي پنجره‌هاه يا يك ديوار شيشه‌اي از تابش مستقيم آفتاب به سطح شيشه جلوگيري نموده و در نتيجه حرارت ايجاد شده، ناشي از تابش آفتاب، در فضاي پشت شيشه بمقدار قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. مقدار اين تقليل حرارت به محل سايه ايجاد شده بستگي دارد.

سايه‌بان‌هاي خارجي مي‌توانند تا 90% و سايه‌بان‌هاي داخلي (پرده كركره‌اي) تنها 20% تا 25% اثر حرارتي تابش آفتاب را در داخل يك اطاق تقليل دهند.

سايه‌بانهاي متحرك

شكل هندسي سايه‌بان‌هاي متحرك افقي يا عمودي تأثيري در كارآئي آنها از نظر  ايجاد سايه و جلوگيري از تابش مستقيم آفتاب به داخل يك ساختمان ندارد، چون اين نوع سايه‌بان‌ها را مي‌توان بنا به ضرورت بنحو مطلوبي تغيير داد. از طرف ديگر كارائي اين سايه‌بانها متغير بوده و به رنگ و محل نصب آنها نسبت به پنجره و هم‌چنين شرايط تهويه طبيعي در ساختمان بستگي دارد.

در مورد كارآئي انواع مختلف سايه‌بان‌هاي متحرك به خلاصه‌اي از نتايج آنها اشاره مي‌نمائيم.

1- سايه‌بان‌هاي خارجي بسيار موثرتر از سايه‌بان‌هاي داخلي هستند. وقتي سايه‌بان‌هاي متحرك در سطح خارجي يك پنجره نصب شوند فقط 5% از انرژي خورشيد تابيده شده به پنجره را بداخل انتقال مي‌دهد.

2- هرچه رنگ اين سايه‌بان‌ها تيره‌تر باشد اختلاف بين كارآئي انواع داخلي و خارجي اين سايه‌بان‌ها بيشتر خواهد بود.

3- كارآئي سايه‌بان‌هاي خارجي با تيرگي رنگ آنها متناسب بوده و هرچه اين سايه‌بان‌ها تيره رنگ‌تر باشند مؤثرتر خواهند بود.

افزايش كارآئي سايه‌بان‌هاي متحرك خارجي بوسيله تيره كردن رنگ آنها در صورتي امكان‌پذير است كه پنجره‌ها بسته نگاه داشته شوند. در صورتيكه پنجره‌ها باز باشند تاثير رنگ آنها بمقدار  زيادي به موقعيت آنها نسبت به جهت وزش باد بستگي پيدا مي‌كند.

سايه‌بانهاي ثابت

چون اين سايه‌بان‌ها در تمام فصول سال ثابت هستند، كارآئي آنها از نظر تشكيل سايه موثر بروي پنجره‌ها به موقعيت ساختمان و تغييرات روزانه و سالانه موقعيت خورشيد بستگي دارد.

در دو جهت شرق و غرب با استفاده از سايه‌بان‌هاي قاب شكل مي‌توان سايه مناسب بروي پنجره‌ها ايجاد نمود. بخصوص اگر اين قاب‌ها از نوعي باشند كه قسمتهاي عمودي آن‌ها با زاويه 45 درجه بطرف جنوب قرار گيرند در ايجاد سايه موثر بسيار مناسب خواهند بود. در اين دو جهت سايه‌بان‌هاي افقي مناسب‌تر از سايه‌بان‌هاي عمودي هستند.

براي ايجاد سايه مناسب بروي پنجره‌هاي سمت جنوب، جنوب شرقي، و جنوب غربي سايه‌بان‌هاي افقي موثرتر از سايه‌بان‌هاي عمودي هستند. البته سايه‌بان‌هاي قاب شكل موثرترين نوع سايه‌بان براي سه جهت فوق مي‌باشند.

سايه‌بانهاي طبيعي

درخت علاوه بر ارضاء نياز غريزي در امان بودن، تاثير فراواني در محيط فيزيكي خود نيز مي‌گذارد. درختان مي‌توانند عامل موثري در ايجاد فضاهاي خصوصي بوده و در عين حال بطور قابل ملاحظه‌اي از شدت نور آفتاب، كه باعث ناراحتي چشم مي‌شود، بكاهند. سطح چسبنده و زبر برگ درختان گرد و غبار هوا را جذب نموده و آن را تميز مي‌كند. چنانچه درخت‌ها بطور انبوه و فشرده كاشته شوند، در كنترل و كاهش صدا نيز تاثير فراواني خواهند داشت.

اما مهم‌ترين و سودمندترين ويژگي درختان در معماري، تاثير آنها در وضعيت گرمائي ساختمان است. درختان هميشه سبزي چون سرو و كاج ميزان فشار باد بر ساختمان را تقليل داده و بدينوسيله از اتلاف گرماي ساختمان در زمستان جلوگيري مي‌نمايند.

هنگاميكه درختان برگ‌ريز در نزديكي ساختمان كاشته شوند، ارزش بسياري دارد: چون بدين شكل با ريزش برگ درختان در زمستان مشكلي از نظر تابش مستقيم آفتاب بداخل وجود نخواهد داشت و با رويش مجدد برگ‌ها، در تابستان نيز درخت، چون سايه‌باني موثر، از تابش مستقيم آفتاب بداخل جلوگيري خواهد نمود و اين عمده‌ترين اصل در طراحي سايه‌بان‌ها مي‌باشد.

بدليل كم بودن زاويه تابش آفتاب در صبح و عصر، درختان بهترين نوع سايه‌بان براي پنجره‌ها و ديوارهاي شرقي، جنوب‌شرقي، جنوب‌غربي و غربي ساختمانهاي كوتاه مي‌باشند.

تاثير رطوبت بر ساختمان

رطوبت در ساختمان عاملي بالقوه در به مخاطره انداختن سلامتي و آسايش ساكنين ساختمان بوده و نيز منشاء خساراتي است كه به زيبائي و مصالح ساختمان وارد مي‌آيد.

ديوارهاي نمور و مرطوب ممكن است باعث تعدد و شدت يافتن امراضي چون سرماخوردگي و رماتيسم گردند. مقاومت حرارتي ديوارهاي مرطوب نيز، بدليل آب موجود در آنها كاهش يافته و در نتيجه دماي سطوح داخلي ديوارها پائين آمده و امكان بروز تعرق بروي چنين سطوحي افزايش مي‌يابد، كه اين خود مي‌تواند باعث ناراحتي از نظر شرايط گرمائي هواي داخلي ساختمان و يا افزايش ميزان سوخت مصرفي سيستم‌هاي مكانيكي گردد. همچنين رطوبت موجود در ديوارهاي مرطوب باعث مي‌شود املاح نمك موجود در مصالح، حل شده و سپس بصورت شوره و سفيدك در سطح اين ديوارها ظاهر گردد.

راههاي نفوذ رطوبت به ساختمان

رطوبت در ساختمان ممكن است نتيجه عواملي چون نفوذ باران در ديوارها و سقف، نفوذ باران در ديوارها و سقف، نفوذ باران در سطوح داخلي از درز پنجره‌ها، ايجاد تعرق ناشي از وسايل رطوبت‌زاي داخلي، بروي سطوح داخلي و نفوذ آب‌هاي تحت‌الاراضي از كف و ديوارها باشد.

نفوذ آب باران

نفوذ آب باران به سطوح داخلي يك ساختمان ممكن است به شكل‌هاي مختلفي صورت گيرد كه در اين ميان نفوذ در نتيجه فشار اسموزي و فشار باد مهم‌ترين آنها مي‌باشند.

نفوذ رطوبت از ديوارهاي بدون ترك در نتيجه فشار اسموزي

هنگاميكه آب باران به سطح خارجي يك ديوار منفذ دار برخورد نمايد، بوسيله نيروي اسموزي بداخل ديوار جذب مي‌شود. اگر ميزان آب باران برخورد نموده با سطح خارجي ديوار كمتر از قابليت جذب‌كنندگي ديوار باشد، ميزان نفوذ آب باران فقط به شدت باران بستگي داشته و تمام آب باران جذب ديوار مي‌شود. اما اگر ميزان نفوذ آب در ديوار كمتر از ميزان باران برخورد نموده با سطح ديوار باشد، يك لايه نازك آب در سطح ديوار ايجاد شده و باران اضافي به طرف پايين رانده مي‌شود بدون آنكه در ديوار نفوذ نمايد. بنابراين باران‌هاي خفيف و باصطلاح «نم نم» و طولاني ممكن است باعث شوند كه آب بيشتري در ديوار نفوذ نموده و رطوبت زيادتري به سطوح داخلي ديوارهاي يك ساختمان برسد تا باران‌هاي شديد و كوتاه‌مدت.

فشار ناشي از وزش باد، در نفوذ آب باران بداخل ديوار از طريق ترك‌هاي موجود ديوار، بخصوص هنگامي موثر است كه يك لايه آب باران بروي ديوار تشكيل گرديده و از روي ترك‌ها و درزهاي آن در حركت باشد. در چنين حالتي فشار هوا در سطح خارجي لايه آب روي ديوار بيشتر از فشار هواي داخل ترك‌هاي ديوار بوده و بدين طريق باد باعث رانده شدن و نفوذ آب بداخل درزها مي‌گردد.

تركيبي از نيروي جاذبه و فشار ناشي از وزش باد به ديوار، باعث مي‌گردد كه آب باران در طول درزها و ترك‌هاي مايل موجود بر سطح ديوار به داخل ديوار نفوذ نمايد. در ترك‌هاي افقي نيز ممكن است آب تا ارتفاع چندين سانتيمتر بدين طريق به ديوار نفوذ نمايد.

در ديوارهاي آجري يا بلوك سيماني و بدون اندود، نفوذ آب باران بداخل ديوار به تركيب منافذ مصالح بستگي دارد. هنگاميكه مصالح ديوار داراي منافذ و تارهاي متعددي باشد، مانند آجرهاي ماسه آهكي يا خشت‌ها نيروي مكش از تارهاي موئي عمده مي‌باشد. اما در ديوارهاي بلوك بتني كه درزهاي بزرگ‌تري دارند، نفوذ آب بداخل ديوار بيشتر از طريق فشار ناشي از وزش باد به ديوار صورت مي‌گيرد.

عمده‌ترين و بيشترين مقدار نفوذ آب به داخل مصالح ساختمان‌ها هنگامي روي مي‌دهد كه باد و باران با يكديگر توام شوند. در چنين حالتي شدت نفوذ آب باران بداخل ديوارهائي كه روبه باد هستند بسيار بيشتر از بقيه ديوارها مي‌باشد.

تعرق

هنگاميكه توده‌اي هوا خنك شود، بمرور رطوبت نسبي آن افزايش يافته و سرانجام به حدي مي‌رسد كه در آن دما، بخار آب موجود در آن هوا به حد اشباع مي‌رسد. به دمائي كه در آن هوا اشباع مي‌شود اصطلاحاً «نقطه شبنم» مي‌گويند. اگر دماي توده هوا مذكور كم‌تر از نقطه شبنم بشود، چون ديگر قادر به نگاهداري تمام بخار آب موجود در خود نيست، بخار آب اضافي بشكل قطرات آب بر سطوحي كه دمايشان كم‌تر از «نقطه شبنم» است تشكيل مي‌گردد.

تعرق در سطح ديوارها

هنگاميكه هواي اشباع نشده‌اي به سطحي خنك‌تر از «نقطه شبنم» خود برخورد نمايد، لايه هواي نزديك به سطح فوراً اشباع شده و رطوبت اضافي آن باعث تعرق در اين سطح مي‌گردد. در نتيجه اين عمل، فشار جزئي بخار در نزديكي سطح مذكور كم‌تر از متوسط فشار بخار داخل اطاق شده و باعث حركت بخار بطرف منطقه ايجاد تعرق مي‌گردد.

در ساختمانهاي مسكوني، معمولاً بخار آب در نتيجه تنفس، تبخير عرق بدن، شستشو و پخت و پز، بطور پيوسته توليد مي‌گردد. هم‌چنين وسايل گرم‌كننده بدون دودكش‌، مانند بخاري‌هاي نفتي يا گازسوز، نيز مقداري بخار آب توليد مي‌نمايند.

تعرق الزاماً در اطاقهائيكه بخار آب در آنها توليد مي‌شود تشكيل نمي‌گردد بلكه معمولاً در جاهائي تشكيل مي‌شود كه سطوح سردتري دارند. آشپزخانه و حمام معمولاً عمده‌ترين محل توليد بخار آب هستند و جلوگيري از ايجاد تعريق در اين مكان‌ها اغلب بسيار مشكل است. اما بخار معمولاً منبسط شده و به اطاقهاي ديگر پراكنده مي‌شود و بدين طريق فشار بخار در هواي داخلي ساختمان متعادل شده و سپس تعرق بروي سطوحي كه كمترين دما را دارند ايجاد مي‌شود. معمولاً تعرق به روي سطوح ديوارهاي پشت كمدها و تخت‌ها كه در مجاورت هواي گرم اطاق قرار نداشته و سردتر از بقيه سطوح هستند تشكيل مي‌شود.

تعرق در داخل ديوارها

چون هميشه ميزان بخار آب موجود در هواي داخل ساختمانها بيشتر از ميزان بخار آب موجود در هواي خارج است، اگر ديوار ساختماني در برابر رطوبت نفوذپذير باشد، هميشه يك جريان حركت رطوبت از داخل به خارج اين ديوار وجود داشته. در زمستان وقتي كاهش مداومي در دماي ديوار از سطح داخلي به سطح خارجي وجود دارد كه باعث مي‌گردد در عمق مشخصي در داخل ديوار فشار بخار از مقداري كه براي اشباع هوا در آن نقطه و در آن دما لازم است بيشتر شود. در چنين شرايطي تعرق در داخل ديوار صورت گرفته و تجمع قطرات آب در ديوار باعث مي‌گردد ديوار از داخل مرطوب شود.

قطرات آبي كه در اثر تعرق بروي سطوح داخلي ساختمان تشكيل مي‌گردد نيز ممكن است بداخل ديوار نفوذ نموده و ميزان رطوبت ديوار را بالاتر ببرند.

عوامل موثر در تعرق

عمده‌ترين عواملي كه در ايجاد و دوام تعرق در يك ساختمان تاثير دارند عبارتند از: فشار بخار هواي داخلي، دما و نفوذپذيري سطوح داخلي و قابليت انتقال بخار در ديوارها.

نسبت بين فشار بخار هواي داخل و خارج يك ساختمان به شرايط تهويه طبيعي در داخل آن ساختمان بستگي دارد. چون معمولاً فشار بخار هواي داخلي ساختمانهائيكه با وسايل مكانيكي تهويه نمي‌شوند بيشتر از فشار بخار هواي خارج است، لذا هميشه بايد ميزان فشار بخار هوا داخل اينگونه ساختمانها را با ايجاد تهويه طبيعي در داخل آنها كاهش داده و بدين طريق از ايجاد تعرق در داخل آنها جلوگيري نمود.

دماي سطوح داخلي ساختمان به كميت وسايل گرم‌كننده، دماي هواي داخلي و خارجي و همچنين مقاومت حرارتي مصالح ديوارهاي خارجي بستگي دارد. در زمستان هنگاميكه وسايل گرم‌كننده بطور متناوب مورد استفاده قرار گيرند، سطح داخلي ديوارهاي خارجي ساختمان معمولاً سردتر از هواي داخلي آن مي‌شود.

در موارديكه تعرق موردنظر باشد، عامل تعيين‌كننده مقاومت حرارتي سردترين قسمت ديوار است و نه متوسط مقاومت حرارتي آن. وقتي جزئي از يك ساختمان كه داراي مقاومت حرارتي مناسبي است، شامل قسمتهائي با مقاومت كمتر باشد، مانند تير يا ستون بتني در يك ديوار آجري، تعرق نخست بروي اين قسمتها كه اصطلاحاً «پل‌هاي سرد» ناميده مي‌شوند، صورت مي‌گيرد.

بهترين و مفيدترين ديوار كه بتواند پاسخگوي تمام مشكلاتي كه در مورد نفوذ رطوبت در ساختمان در اينجا بيان گرديد باشد، ديواري است دو جداره كه شامل يك جداره ضخيم، سنگين و نفوذپذير داخلي كه مقاومت حرارتي مناسبي داشته، و يك پوشش مقاوم و نفوذناپذير خارجي باشد. در فضاي خالي بين اين دو جداره بايد امكان تهويه كامل هوا و همچنين تخليه آب حاصل از تعرق وجود داشته باشد. بدين طريق تعرق تنها در سطح داخلي لايه خارجي تشكيل گرديده و هيچگونه آسيبي به ديوار اصلي، يعني لايه داخلي نخواهد رساند.

تاثير باد بر ساختمان

بطور كلي ايجاد تهويه طبيعي در ساختمان به اختلاف فشاري كه وزش باد در جداره‌هاي خارجي آن بوجود مي‌آورد بستگي داشته و جريان هوائي كه در اثر اختلاف دماي سطوح مختلف يك ساختمان در فضاي داخلي آن ايجاد مي‌شود ناچيز و قابل اغماض مي‌باشد، و اين تنها وزش باد است كه در چگونگي تهويه طبيعي و دماي هواي داخلي يك ساختمان و در نتيجه آسايش ساكنين آن تأثير مي‌گذارد.

بطور كلي تهويه طبيعي داراي سه عملكرد مختلف در ساختمان است كه به ترتيب عبارتند از:

1- تامين هواي قابل تنفس در داخل ساختمان بوسيله جانشين ساختن هواي تازه خارجي بجاي هواي كثيف و مصرف شده داخلي.

2- ايجاد آسايش فيزيكي بوسيله بالا بردن ميزان كاهش دماي اضافي بدن از طريق تبخير نمودن عرق ايجاد شده بروي پوست، و هم چنين از طريق برطرف نمودن ناراحتي كه در اثر خيس شدن سطح بدن از عرق بوجود مي‌آيد.

3- ايجاد آسايش فيزيكي در داخل ساختمان بوسيله خنك نمودن جسم ساختمان، هنگاميكه هواي داخلي گرمتر از هواي خارج است.

تهويه براي سلامت

عملكرد تهويه براي سلامتي اينست كه اكسيژن مورد نياز، جهت تنفس ساكنين و سوخت وسايل داخل ساختمان را تأمين نموده و از انباشته شدن اكسيد و كربن و همچنين بوجود آمدن بود در داخل جلوگيري نمايد.

تهويه براي ايجاد آسايش

حد مطلوب سرعت جريان هوا در داخل يك ساختمان، بمنظور ايجاد آسايش، به دماي آن هوا بستگي دارد. هر چه هوا گرمتر باشد سرعت بيشتري مورد نياز است. اما اثر نهايي سرعت باد بر بدن به رطوبت هواي در حال جريان، نوع لباس و قدرت متابوليكي بدن بستگي دارد.

تهويه براي خنك نمودن ساختمان

ظرفيت حرارتي هوا بسيار كم است در نتيجه وقتي يك اطاق تهويه نشود، يعني هواي داخلي آن تعويض نشود، هواي داخل آن به اندازه سطوح داخلي اطرافش گرم شده و دماي هواي داخلي اطاق در حدود ميانگين دماي سطوح خارجي ديوارهاي اطاق نوسان مي‌نمايد.

در هر صورت تهويه باعث پايين آمدن حداقل دماي داخلي مي‌شود. البته اين كاهش هنگاميكه رنگ خارجي تيره باشد بسيار بيشتر از موقعي است كه رنگ خارجي روشن است.

هرچه ظرفيت و مقاومت حرارتي ديوار كمتر باشد تأثير تهويه بيشتر خواهد بود. بنابراين مي‌توان چنين نتيجه گرفت كه ديوارهاي بتني خاكستري بيشتر تحت تأثير تهويه قرار مي‌گيرند تا ديوارهائي از جنس بتن سبك و با همان ضخامت.

ساختمانهائي كه رنگ سطوح خارجي آنها سفيد يا نزديك به سفيد بوده و داراي مصالح ساختماني با ظرفيت و مقاومت حرارتي متوسط، پنجره‌هاي نسبتاً كوچك و مجهز به سايه‌بانهاي موثر باشند، دماي هواي داخلي آنها در روز پائين‌تر از دماي هواي خارج قرار مي‌گيرد. اما ساختمانهائيكه رنگ سطوح خارجي ديوارهايشان تيره بوده يا پنجره‌هاي بزرگ بدون سايه‌بان موثر داشته باشند، در روز هواي داخلي گرمتري نسبت به هواي خارج خواهند داشت. بنابراين ميزان اهميت تاثير تهويه در تغيير دماي هواي داخلي يك ساختمان به چگونگي رنگ سطح خارجي ديوارهاي آن و همچنين اندازه پنجره‌ها و كيفيت سايه‌بان‌ آنها بستگي دارد.

نياز به تهويه در ساختمان در رابطه با نوع اقليم

حداقل و حد مطلوب تهويه مورد نياز در يك ساختمان به نوع اقليم بستگي داشته و اين حد در فصول مختلف يك منطقه نيز تغيير مي‌نمايد.

در مناطق سردسير يا در ماههاي سرد كه هوا خيلي سرد و رطوبت آن نيز بسيار كم است، سعي مي‌گردد ورود هواي خارج به داخل ساختمان به حداقل ممكن برسد. وظيفه تهويه (تعويض هوا) در چنين شرايطي اينست كه تعويض‌ هواي داخلي را در حدي كه از كثيف شدن آن جلوگيري نمايد نگاهدارد. افزودن رطوبت به هواي داخلي ساختمانها در ماههاي سرد در مناطق فوق تقريباً ضروري است.

در مناطق گرم يا در ماههائي كه هوا گرم است، وظيفه اصلي تهويه اينست كه با عبور دادن هوا در اطراف بدن باعث تبخير سريع عرق جمع شده بروي پوست شده و بدين طريق، بخصوص در مناطق گرم و مرطوب، باعث كاهش دماي موثر از طريق بخار شدن عرق گرديده و نتيجتاً ايجاد آسايش نمايد. در چنين شرايطي مقدار هواي تعويض اهميت ندارد بلكه سرعت جريان هوا در منطقه‌اي كه افراد فعاليت دارند حائز اهميت است.

در مناطق گرم و خشك ضروري است كه ميزان تهويه در روز را به حداقل ممكن رساند.

معيار ارزيابي شرايط تهويه در داخل يك ساختمان

وقتي درباره تهويه در يك ساختمان صحبت مي‌شود بايد به اين نكته توجه داشت كه سرعت هوا در نقاط مختلف يك اطاق متفاوت بوده همچنين سرعت مطلوب جريان هوا در يك اطاق به نوع فعاليتي كه در آن اطاق انجام مي‌شود و نيز به خصوصيات اقليمي محل آن بستگي دارد. سرعت مورد نياز جريان هوا براي ايجاد آسايش در يك فضا به دما و رطوبت هوا و فعاليت فيزيكي افراد مورد نظر بستگي دارد.

بهترين معيار ارزيابي شرايط تهويه در اتاق نشيمن ميانگين سرعت هوا در ارتفاع يك متري از كف اطاق است.

در اطاق‌هاي خواب، بخصوص در مناطق گرم و مرطوب، لازم است كه جريان اصلي هوا مقداري بالاتر از سطح تختخواب يعني حدوداً در ارتفاع 50 تا 80 سانتيمتري كف اطاق باشد.

در اطاق‌هاي اداري و كلاس‌ها، بايد جريان اصلي هوا در ارتفاع 120 تا 150 سانتيمتري از كف قرار داده شود.

مكانيسم تهويه طبيعي

حركت هوا در داخل يك ساختمان ناشي از اختلاف فشار هوا در سطح خارجي آن است. اين اختلاف فشار ممكن است نتيجه دو عامل، يكي اختلاف دماي هواي داخل و خارج ساختمان و ديگري وزش باد باشد.

وقتي باد به يك ساختمان برخورد مي‌نمايد جريان مستقيم هوا در اطراف و بالاي ساختمان شكسته و پخش مي‌شود. در اين حالت فشار هوا در سطوح رو به باد (منطقه فشار) زياد و در سطوح پشت به باد (منطقه مكش) خيلي كم بوده و بدين ترتيب در سطوح مختلف ساختمان اختلاف فشار ايجاد مي‌شود.

بام ساختمانها هميشه در منطقه مكش قرار مي‌گيرند، البته در مورد بام‌هاي شيب‌دار اين موضوع در حالتي صحت دارد كه شيب بام كم باشد.

هرچه اختلاف فشار بين دو سطح خارجي يك ساختمان بيشتر باشد سرعت جريان هوا در داخل آن ساختمان بيشتر خواهد بود. حتي وقتي قسمت‌هاي بازشو و پنجره‌هاي اين دو سطح بسته هستند، اختلاف فشار بين دو سطح باعث مي‌شود هوا از درزهاي قسمت‌هاي بازشو پنجره‌ها بداخل نفوذ كرده و در اطاق به جريان افتد.

عواملي از طرح كه در تهويه تاثير دارند

شكل و الگوي حركت هوا در داخل يك اطاق تحت تاثير دو عامل، يكي چگونگي فشار هوا در اطراف ساختمان و ديگري اينرسي هواي در حال حركت در داخل ساختمان قرار دارد.

موقعيت پنجره و تاثير آن در وضعيت تهويه طبيعي

موقعيت پنجره نسبت به جهت وزش باد تاثير قابل ملاحظه‌اي در وضعيت تهويه طبيعي در داخل يك اطاق مي‌گذارد. عمده‌ترين اصل براي ايجاد يك تهويه موثر و قابل استفاده اين است كه قسمت‌هاي بازشو در دو سمت رو به باد و پشت به باد قرار داشته باشند.

تا مدتها پيش باور عمومي بر اين بود كه چنانچه بخواهيم حداكثر جريان هوا را در يك اطاق ايجاد نمائيم بايد پنجره‌هاي رو به باد و پشت به باد آن را كاملاً مقابل هم و عمود بر جهت باد قرار دهيم. اين تصور هميشه صادق نبوده و بعضي اوقات، بخصوص در مواردي كه وجود جريان هوا در تمام نقاط يك اطاق ضرورت داشته باشد، مناسب‌ترين تهويه زماني ايجاد مي‌شود كه جهت وزش باد نسبت به سطح پنجره مايل باشد.

تهويه طبيعي مطلوب زماني صورت مي‌گيرد كه جريان هوا در داخل اطاق تغيير جهت نه آنكه مستقيماً پس از ورود از پنجره رو به باد از پنجره به باد خارج شود.

در مناطقي كه بادهاي مطلوب از غرب يا شرق مي‌وزند، با 45 درجه چرخاندن نماي اصلي ساختمان بطرف شمال غرب يا جنوب غرب مي‌توان تهويه طبيعي مناسبي در داخل اطاقها ايجاد نمود. با داشتن چنين جهت استقراري، مي‌توان با استفاده از سايه‌بان‌هاي كم‌عمق، از تابش مستقيم آفتاب بر پنجره‌هاي جنوب‌شرقي و جنوب‌غربي ساختمان جلوگيري نمود.

ايجاد كوران در اطاقهايي كه تنها در يك ديوار خارجي پنجره دارند

در شرايط عادي، وقتي پنجره‌هاي اطاقي تنها در يك ديوار خارجي آن قرار داشته باشند، ميزان تهويه طبيعي در اين اطاق بسيار اندك خواهد بود.

وقتي باد بشكل مايل به ديواري بوزد، هوا در طول و بموازات اين ديوار بجريان افتاده و اختلاف فشار اندكي در طول مسير خود بوجود آورده و باعث ايجاد جرياني از منطقه فشار به منطقه فشار كمتر مي‌گردد. از اين اختلاف فشار مي‌توان استفاده نموده و با تعبيه دو پنجره، يكي در قسمتي كه فشار باد زيادتر و ديگري در قسمتي كه فشار كمتر است، شرايط تهويه داخلي را تا حدودي بهتر نمود. اما چون اختلاف فشار هوا در اين حالت نيز كم است سرعت هوا در داخل اطاق باز هم كم خواهد بود.

اگر در يك طرف سطح خارجي هر يك از دو پنجره فوق يك تيغه عمودي كشيده شود. مي‌توان بطور مصنوعي منطقه فشار و مكش ايجاد نموده و بدين وسيله سرعت جريان هوا در داخل اطاق را تا حد مطلوبي افزايش داد.

وجود چنين تيغه‌هائي در يكطرف هر يك از اين دو پنجره باعث مي‌شود كه هوا از يك پنجره به اطاق وارد و از پنجره ديگر خارج شود، و بدين طريق در داخل اطاق كوران ايجاد شود.

تأثير اندازه پنجره

تأثير اندازه پنجره‌هاي يك اطاق در شرايط تهويه داخل آن بمقدار زيادي به وجود يا عدم وجود كوران در اطاق بستگي دارد (كوران بوسيله باد، زماني در يك اطاق ايجاد مي‌شود كه هر كدام از ديوارهاي رو به باد و پشت به باد اين اطاق داراي يك قسمت بازشو باز باشند). در اطاقهائي كه پنجره‌ها فقط در يك ديوار قرار دارند اندازه پنجره‌ها بمقدار بسيار كمي در سرعت جريان هوا در آن اطاق تأثير دارد.

در اطاقهائي كه در آنها كوران ايجاد شده، افزايش اندازه پنجره‌هاي رو به باد و پشت به باد باعث ازدياد سرعت هواي داخل اطاق مي‌شود. اما در اين شرايط افزايش اندازه تنها يك پنجره تاثير بسيار كمي در سرعت هواي داخل اطاق خواهد داشت.

در صورتيكه پنجره‌هاي اين اطاق بنحوي تغيير داده شوند كه پنجره پشت به باد بزرگتر از پنجره رو به باد باشد، حداكثر و متوسط سرعت جريان هوا در داخل بطور قابل ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد. ميانگين سرعت هواي داخلي عمدتاً به اندازه پنجره كوچك بستگي داشته. حداكثر سرعت جريان هواي داخلي به نسبت اندازه پنجره خروجي به پنجره ورودي بستگي داشته.

تركيب يك پنجره رو به باد كوچك و يك پنجره پشت به باد بزرگ باعث مي‌شود حداكثر سرعت هوا در منطقه كوچكي از اطاق متمركز شده و در بقيه نقاط اطاق سرعت جريان هوا كم شود.

بدليل وجود اينرسي، شكل حركت توده هوا در داخل يك اطاق به جهت ورودن باد به اطاق بستگي دارد. بنابراين ارتفاع يك پنجره و همچنين نوع بازشو پنجره رو به باد اهميت بيشتري در تعيين جهت و سرعت حركت باد در داخل اطاق دارد تا مشخصات محل خروج باد. و به همين دليل ارتفاع كف پنجره پشت به باد تاثير اندكي در شكل و سرعت حركت هوا در داخل دارد.

تأثير جهت و نوع بازشو پنجره

نوع، طريقه باز شدن، ارتفاع محل نصب و همچنين نوع و محل سايه‌بان پنجره‌ها تأثير فراواني در شكل و سرعت هوا در داخل اطاق مي‌گذارد. البته همانگونه كه قبلاً توضيح داده شد محل پنجره خروجي باد تاثيري در الگوي حركت هواي داخل اطاق نداشته و تنها ارتفاع محل نصب پنجره ورودي هوا است كه تعيين‌كننده الگوي حركت هوا در داخل اطاق مي‌باشد.

نوع بازشو پنجره‌ها نيز در شكل حركت هوا در داخل اطاق تاثير مي‌گذارد. وقتي بازشود پنجره‌اي لولائي يا ريلي بوده و در سطح افقي باز شود، اين بازشود هيچگونه تغييري در شكل اصلي حركت هوا، كه در نتيجه اختلاف فشار در سطح ديوار رو به باد بوجود مي‌آيد نخواهد گذاشت. اما پنجره‌هائي كه حول يك محور افقي باز مي‌شوند هوا را بطرف بالا هدايت مي‌نمايند مگر آنكه بازشو آنها كاملاً بطور افقي قرار داده شود. بنابراين مناسب‌ترين محل نصب چنين پنجره‌هائي قسمت‌هاي پائين‌تر از مكاني كه جريان هوا مورد نياز است مي‌باشد. با استفاده از پنجره‌هائي كه حول يك محور افقي كه در وسط قاب قرار دارد، بطرف بالا يا پائين باز مي‌شوند، مي‌توان جريان باد را بطرف بالا يا پائين هدايت نمود. چنين پنجره‌هائي وقتي درست در وسط ديوار قرار داده شده و بتوانند تا حدود 10 درجه از خط افق در قسمت پائين و به داخل باز شوند، مناسب‌ترين نوع پنجره از نظر هدايت جريان هوا به ارتفاع‌هاي مورد نظر خواهند بود.

بادشكن‌ها

يك بادشكن جريان هوا را بطرف بالا منحرف مي‌نمايد، و در فاصله‌اي كه اين جريان هنوز بطرف زمني برنگشته است، يك محوطه نسبتاً آرام و حفاظت شده‌اي را بوجود مي‌آورد. قسمت عمده اين محوطه حفاظت شده، در نزديكي بادشكن و در سمت پشت به باد آن قرار مي‌گيرد. در اين مكان هرچه از قسمت پشت به بادشكن دورتر شويم، بيشتر در معرض وزش باد قرار خواهيم گرفت، تا آنكه دوباره در يك منطقه، باد سرعت اوليه خود را بدست مي‌آورد.

گرچه با استفاده از درختان نمي‌توان 75/0 از سرعت باد را كاهش داد، اما وسعت محدوده حفاظت شده در برابر باد، هنگاميكه درخت بعنوان بادشكن مورد استفاده قرار گيرد، بيشتر است.

پس از درخت صفحات عمودي بهترين نوع بادشكن محسوب گرديده و حدود 44/0 بيشتر از بادشكن‌هاي استوانه‌اي، وقتي در نزديكي محدوده مورد نظر باشند، از سرعت باد مي‌كاهند. اين صفحات همچنين 10% بيشتر از بادشكن‌هاي مثلثي شكل، چه در فواصل نزديك و چه در فواصل دورتر، سرعت باد را كاهش مي‌دهند.

تقسيمات اقليمي در ايران

اساساً اقليم در بسياري از مناطق دنيا بوسيله عرض جغرافيايي و ارتفاع از سطح دريا مشخص مي‌شود. ايران با قرار گرفتن بين 25 و 40 درجه عرض جغرافيايي شمالي در منطقه گرم قرار گرفته است و از نظر ارتفاع نيز فلاتي است مرتفع كه مجموع سطوحي از آن كه ارتفاعشان از سطح دريا كمتر از 475 متر است درصد بسيار كمي از سطح كل كشور را تشكيل مي‌دهند.

با وجود آنكه ايران داراي دو حوزه بزرگ آبي، درياي خزر و خليج فارس، مي‌باشد اما بدليل وجود و نحوه قرار گيري رشته كوههاي البرز و زاگرس اثرات اين دو حوزه محدود به نواحي بسيار نزديك به آنها بوده و بندرت مشاهده گرديده است كه اين حوزه‌ها اثري در تعديل درجه حرارت هواي قسمت‌هاي داخلي داشته باشند.

مي‌توان تقسيمات چهارگانه اقليم ايران را كه توسط دكتر حسن گنجي پيشنهاد شده است مورد استفاده قرار داد. نامبرده تقسيم‌بندي كوپن را با مختصر تغييراتي و با توجه به عوارض جغرافيائي كشور، بشرح ذيل پذيرفته است.

1- اقليم معتدل و مرطوب (سواحل جنوبي درياي خزر)

2- اقليم سرد (كوهستانهاي غربي)

3- اقليم گرم و خشك (فلات مركزي)

4- اقليم گرم و مرطوب (سواحل جنوبي ايران)

اقليم معتدل و مرطوب (سواحل درياي خزر)

سواحل بحر خزر با اعتدال هوا و بارندگي فراوان جزو مناطق معتدل محسوب مي‌گردند. منطقه فوق كه بصورت نواري بين رشته كوههاي البرز و درياي خزر محصور شده از جلگه‌هاي پستي تشكيل مي‌شود كه هر چه بطرف شرق پيشروي مي‌كند از رطوبت و اعتدال‌ هواي آن كاسته مي‌گردد. در حقيقت رشته كوههاي البرز جلگه‌هاي پست خزر را از فلات مركزي جدا ساخته و حد فاصل دو آب و هواي متضاد مي‌باشد. از ويژگيهاي اين اقليم رطوبت زياد هوا و اعتدال درجه حرارت آنست.دماي هوا در روزهاي تابستان معمولاً بين 25 و 30 درجه سانتيگراد و در شب‌ها بين 20 تا 22 درجه سانتيگراد بوده و در زمستان معمولاً بالاي صفر است. بارندگي در اين منطقه بسيار زياد و در تابستان بشكل رگبار است.

اقليم سرد (كوهستانهاي غربي)

كوهستانهاي غربي كه دامنه‌هاي غربي رشته كوههاي مركزي ايران را شامل مي‌شوند، با توجه به اينكه در اين منطقه متوسط دماي هوا در گرمترين ماه سال بيش از 10 و متوسط حداقل دماي هوا در سردترين ماه كمتر از 3- درجه سانتيگراد است، جزو مناطق سردسير محسوب مي‌گردند. سلسله كوههاي غربي چون سدي مانع نفوذ هواي مرطوب مديترانه بداخل فلات ايران شده و رطوبت هوا در دامنه‌هاي خود نگه مي‌دارند. از ويژگي‌هاي اين اقليم گرماي شديد دره‌ها در تابستان و اعتدال آنها در فصل زمستان است. مقدار و شدت تابش آفتاب در تابستان اين منطقه زياد و در زمستان بسيار كم است. زمستانها طولاني، سرد و سخت بوده و چندين ماه از سال زمين پوشيده از يخ است. در سراسر اين منطقه از آذربايجان تا فارس زمستانها بشدت سرد بوده و سرما از اوائل آذرماه شروع شده و كم و بيش تا اواخر فروردين ماه ادامه مي‌يابد. مقدار بارندگي در تابستان كم و در زمستان زياد و اكثراً بصورت برف است. برفهاي پياپي اكثر قلل را پوشانده و در ارتفاعات بيش از 3000 متر همواره برف دائمي وجود دارد. بطور كلي در اين منطقه، بهاري كوتاه زمستان و تابستان را از هم جدا مي‌سازد.

اقليم و گرم و خشك (فلات مركزي)

در اين اقليم كه اكثر مناطق نيمه استوائي را شامل مي‌شود در اثر وزش بادهاي مهاجر كه از جنوب غرب و شمال‌غرب بطرف استوا در حركت هستند، هوا بسيار خشك است. اين بادها بيشتر رطوبت خود را هنگام عبور از روي قاره‌هاي بزرگ از دست مي‌دهند. علاوه بر اين در مناطق نيمه استوائي كه جزو مناطق با فشار هواي زياد هستند، هوا بدليل حركت از قسمتهاي بالايي آتمسفر به پائين گرم و خشك مي‌شود. توجه به خشكي هوا در اين مناطق كه با ويژگي‌هاي ديگر همراه است از نظر تأمين آسايش انسان و در نتيجه طراحي ساختمان اهميت فراواني دارد.

رطوبت كم و نبودن ابر در آسمان باعث مي‌شود كه دامنه تغييرات دماي هوا در اين مناطق بسيار زياد شود. در تابستان تابش آفتاب سطح زمين را در روز تا 70 درجه سانتيگراد گرم مي‌كند، در حاليكه در شب دماي سطح زمين بسرعت كاهش يافته و به 15 درجه سانتيگراد يا پائين‌تر مي‌رسد. البته نوسان دماي هوا كمتر از اين است اما در هر حال ميزان تغييرات آن به 20 درجه سانتيگراد و در شبها به 25 تا 15 درجه سانتيگراد مي‌رسد.

با توجه به وضع پراكندگي عوارض جغرافيائي در فلات مركزي مي‌توان دو نقطه متمايز آب و هوائي نيمه بياباني و بياباني در آن تشخيص داد.

منطقه نيمه‌بياباني

دامنه‌ها و پيش كوههاي ارتفاعات شمالي، غربي و جنوبي كه به داخل فلات ختم مي‌شوند و كوههاي منفرد مركزي و ارتفاعات نامنظم شرقي فلات كه حوضه‌هاي مستقل يا نيمه مستقلي بوجود آورده‌اند بعلت ارتفاع نسبت به چاله‌هاي مركزي يا محلي از رطوبت بادهاي مرطوبي كه از فراز آنها مي‌گذرند تا حدي استفاده نموده و اقليم تقريباً معتدلي نسبت به چاله‌هاي اصلي بوجود مي‌آورند.

منطقه بياباني

چاله‌هاي پست مركزي، شرقي و جنوب شرقي ايران داراي آب و هواي خشك بياباني مي‌باشند. از مشخصات آب و هوائي اين منطقه اختلاف زياد درجه حرارت هواي تابستان و زمستان و همچنين اختلاف زياد درجه حرارت هواي شب و روز در تابستان است.

بطور مثال مي‌توان از شهرهاي تهران، مشهد، اصفهان و شيراز بعنوان مناطق نيمه‌بياباني و از شهرهائي چون زاهدان و يزد بعنوان مناطق بياباني نامبرد.

اقليم گرم و مرطوب (سواحل جنوبي)

سواحل جنوبي ايران كه بوسيله رشته كوههاي زاگرس از فلات مركزي جدا شده‌اند. اقليم گرم و مرطوب كشور را تشكيل مي‌دهند. از ويژگي اين اقليم تابستانهاي بسيار گرم و مرطوب و زمستانهاي معتدل است. رطوبت هوا در اين اقليم در تمام فصول سال زياد بوده و به همين دليل اختلاف درجه حرارت هوا در شب و روز و در فصول مختلف كم است.

تفاوت دماي هواي روي خشكي و روي دريا در اين مناطق باعث بوجود آمدن نسيم‌هاي دريائي و خشكي مي‌شوند، اما اين نسيم‌ها به نوار باريك ساحلي محدود شده و هوا در مناطق داخلي آرام و سرعت باد، در صورتيكه وجود داشته باشد، بسيار كم است.

از خصوصيات ديگر اين اقليم شدت زياد تابش آفتاب است كه در هواي مرطوب اين ناحيه باعث خيرگي و ناراحتي چشم مي‌شود.

بطور كلي ميزان بارندگي در سواحل خليج فارس بيشتر و منظم‌تر است. در حاليكه سواحل درياي عمان كه تحت تأثير بادهاي موسمي اقيانوس هند قرار دارند داراي بارانهاي نامنظم و خشك ساليهاي فراوان مي‌باشند.

تقسيمات اقليمي و تيپولوژي معماري

با توجه به شكل‌گيري و تركيب معماري بومي مناطق مختلف ايران به اين واقعيت پي مي‌بريم كه خصوصيات متفاوت هر يك از اقليم‌هاي ياد شده بطور قابل ملاحظه‌اي در شكل‌گيري‌ شهرها و تركيب معماري اين مناطق تاثير داشته‌اند. بنابراين تعيين دقيق حوزه‌هاي اقليمي در سطح كشور و بدست آوردن مشخصات اقليمي مناطق مختلف، در ارائه طرح‌هاي مناسب و هم آهنگ با اقليم هر منطقه از اهميت فراواني برخوردار است.

ويژگي‌هاي معماري بومي مناطق معتدل و مرطوب

معماري بومي اينگونه مناطق، كه بيشتر كرانه‌هاي درياي خزر و دامنه‌هاي شمالي كوههاي البرز را شامل مي‌شود، بطور كلي از ويژگي‌هاي ذيل برخوردار مي‌باشد.

1- در نواحي خيلي مرطوب، كرانه‌هاي نزديك به دريا، براي محافظت ساختمان از رطوبت بيش از حد زمين، خانه‌ها بروي پايه‌هاي چوبي ساخته شده‌اند اما در دامنه كوه‌ها كه رطوبت كمتر است، معمولاً خانه‌ها بروي پايه‌هائي از سنگ و گل و در پاره‌اي موارد بروي گربه‌روهائي بنا گرديده‌اند.

2- بمنظور حفاظت اطاقها از باران، بالكن‌هاي عريض و سرپوشيده‌اي در اطراف اطاقها ايجاد گرديده‌اند. اين فضاها در بسياري از ماههاي سال براي كار و استراحت و در پاره‌اي موارد براي نگاهداري محصولات كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

3- اكثر ساختمانها با مصالحي با حداقل ظرفيت حرارتي بنا گرديده‌اند. و در صورت استفاده از مصالح ساختماني سنگين، ضخامت آنها در حداقل ممكن نگاهداشته شده است ( استفاده از مصالح ساختماني سبك در اين مناطق بسيار منطقي است.)

4- استفاده از كوران و تهويه طبيعي بدون استثناء در تمام ساختمان‌هاي اينگونه مناطق بچشم مي‌خورد. بطور كلي ساختمانها داراي پلان‌هائي گسترده و باز بوده و بيشتر اشكال هندسي، طويل و باريك هستند. بمنظور حداكثر استفاده از وزش باد در ايجاد تهويه طبيعي در داخل اطاقها، جهت استقرار ساختمانها با توجه و در رابطه با جهت وزش نسيم‌هاي دريا انتخاب گرديده‌اند. در نقاطي كه وزش باد شديد و طولاني است، قسمت‌هاي رو به باد ساختمانها كاملاً بسته هستند.

5- از نظر سازمان‌يابي بناها در مجموعه نيز بمنظور استفاده هرچه بيشتر از جريان هوا و همچنين بدليل فراواني آب و امكان دسترسي به آن در هر نقطه، ساختمانها غيرمتمركز و پراكنده هستند.

6- بدليل وجود بارندگي زياد در اين مناطق بام‌ها شيب‌دار بوده و اكثراً شيبشان تند است.

ويژگي‌هاي معماري بومي مناطق گرم و خشك

ساكنين مناطق گرم و خشك با اتخاذ تدابير ذيل به مشكلات آب و هوائي اين نواحي فائق گرديده‌اند.

1- بطور كلي ساختمانهاي اينگونه مناطق با مصالحي از قبيل خشت و گل، كه ظرفيت حرارتي زيادي دارند بنا شده‌اند. در مناطقي كه شرايط آب و هوائي بسيار حاد است، كوشش گرديده تا با قرار دادن خانه‌ها در دل تپه‌ها يا زير زمين زمان تاخير را به بي‌نهايت رسانده و بدين شكل از شرايط گرمائي متعادل عمق زمين بهره‌گيري نمود.

2- پلان ساختمانها تا حد امكان متراكم و فشرده بوده و كوشش گرديده تا آنجا كه ممكن است سطح خارجي ساختمان به نسبت حجم آن كم باشد. اين تراكم و فشردگي پلان خانه‌ها ميزان تبادل حرارت از طريق جداره‌هاي خارجي ساختمان را چه در تابستان و چه در زمستان به حداقل رسانده و در نتيجه از نفوذ حرارت بداخل ساختمان در تابستان و اتلاف آن در زمستان بطور قابل ملاحظه‌اي جلوگيري مي‌نمايد.

3- معمولاً ساختمانها در بافت‌هاي متراكم و مجموعه‌هاي بسيار فشرده بنا گرديده‌اند، و بدين شكل كوشش شده است تا بيشترين سايه ممكن بر سطوح خارجي ايجاد گردد. در نتيجه اين تراكم و فشردگي مجموعه، توده كل مصالح ساختماني افزايش يافته و زمان تأخير به حد مطلوب رسيده است.

4- در بيشتر نواحي اين گونه مناطق، بدليل كمبود بارندگي و در نتيجه كمبود چوب، سقف ساختمانها به شكل خرپشته، طاق‌ يا گنبد و بدون هيچگونه اسكلت و از خشت خام و گل ساخته شده است. البته در مناطق نيمه بياباني بدليل اعتدال نسبي هوا، و وجود چوب بميزان نسبتاً كافي، اكثر بام‌ها با استفاده از چوب و بشكل مسطح ساخته شده‌اند.

5- بمنظور تقليل هرچه بيشتر حرارت ايجاد شده در ديوارها در اثر تابش آفتاب بر آنها، معمولاً سطوح خارجي سفيدكاري شده‌اند.

6- تعداد و مساحت پنجره ساختمانها در اينگونه مناطق به حداقل ممكن كاهش داده شده و بمنظور جلوگيري از نفوذ اشعه منعكس شده از سطح زمين اطراف، پنجره‌ها در قسمت‌هاي فوقاني ديوارها نصب شده‌اند.

7- در مناطق گرم و خشك، برعكس مناطق معتدل و مرطوب، كوشش گرديده، بخصوص در اوقاتي كه هوا گرم است، تا از ايجاد كوران و ورود هواي خارجي بداخل ساختمان از طريق پنجره‌ها يا قسمت‌هاي بازشو جلوگيري بعمل آيد. اما در عوض تدابير ديگري، از قبيل ايجاد بادگير، براي خنك نمودن هواي داخلي بشكل طبيعي اتخاذ گرديده كه بسيار موثر مي‌باشند.

8- استفاده از حياط‌هاي مركزي مشجر و معطوف نمودن فضاهاي زندگي به اين حياط‌ها يكي از عمده‌ترين مشخصات معماري در مناطق گرم و خشك است. حياط‌هاي مركزي كه شامل درخت، حوض و سطوح گياهكاري شده هستند، يكي از موثرترين عوامل ايجاد رطوبت، كه در مناطق خشك اهميت فراواني دارد، مي‌باشند. اطاقها كه فقط به اين حياط‌ها باز مي‌شوند در برابر باد و طوفان شن كه معمولاً در مناطق كويري در جريان است و هم‌چنين در برابر بادهاي سرد زمستاني حفاظت مي‌شوند.

9- جهت استقرار ساختمانها در اين مناطق، جنوبي يا جنوب‌شرقي است. اين جهت از نظر كنترل و به حداقل رساندن نفوذ گرماي ناشي از تابش آفتاب در بعد از ظهر بداخل ساختمان مناسب‌ترين جهت مي‌باشد.

ويژگي‌هاي معماري بومي مناطق سرد

با آنكه ميزان سرما و دوام آن در مناطق سرد متفاوت است اما بطور كلي اصولي كه بمنظور جلوگيري از اتلاف گرماي ساختمان در اين‌گونه مناطق رعايت گرديده يكسان و عمدتاً مشابه اصولي است كه در معماري مناطق گرم و خشك مورد توجه بوده است. با اين تفاوت كه در مناطق سرد منبع ايجاد حرارت در داخل ساختمان قرار داشته و هم‌چنين كوشش گرديده است تا آنجا كه ممكن است بشكل طبيعي يا با استفاده از بخاري‌هاي بزرگ، گرماي ناشي از افراد، گرماي ناشي از پخت و پز يا حتي حيوانات، ساختمان را گرم نمود. اصول عمده‌اي كه در معماري بومي اين مناطق رعايت گرديده بشرح ذيل مي‌باشند.

1- استفاده از پلان‌هاي متراكم و فشرده

2- به حداقل رساندن سطح خارجي در برابر حجم مورد پوشش

3- استفاده از مصالحي كه داراي ظرفيت و عايق حرارتي خوب هستند.

4- به حداقل رساندن ميزان تعويض هواي داخلي و تهويه طبيعي و در نتيجه جلوگيري از ايجاد سوز در داخل و فرار گرماي داخلي به خارج.

5- انتخاب بام‌هاي مسطح و نگاهداري برف بروي بام‌ها بعنوان عايق حرارتي.

تنها تفاوتي كه ممكن است بين معماري اين مناطق و مناطق گرم و خشك وجود داشته باشد ضرورت و تمايل بهره‌گيري از گرماي ناشي از تابش آفتاب در داخل ساختمان و در زمستان است، كه البته اين نياز معمولاً بوسيله عامل باد و سرماي ناشي از وزش آن بر ساختمان تحت‌الشعاع قرار گرفته و در كل سعي گرديده سطح خارجي در حداقل ممكن نگاهداشته شود. اما در هر صورت بمنظور استفاده از انرژي حرارتي تابش آفتاب پوشش سطوح خارجي، تيره رنگ انتخاب گرديده و ابعاد پنجره‌ها نيز در مقايسه با مناطق گرم و خشك افزايش يافته است.

ويژگي‌هاي معماري بومي مناطق گرم و مرطوب

اصولي كه در معماري اين مناطق رعايت گرديده تا حدودي مشابه اصول مطرح شده در مناطق معتدل و مرطوب بوده و بطور خلاصه عبارتند از:

1- استفاده از مصالح ساختماني با ظرفيت حرارتي كم.

2- در سايه كامل قرار دادن ساختمان. در اينجا نيز ايوان‌هاي عريض و سرپوشيده‌اي كه هم از نفوذ باران بداخل جلوگيري نموده و هم سايه‌اي كامل بروي ديوار اطاقها ايجاد مي‌نمايند مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

3- در نقاط نزديك به دريا، بمنظور استفاده از نسيم‌هاي خنك دريا بادگيرهائي بزرگ مورد استفاده قرار گرفته و اكثر ساختمانهاي اين نقاط داراي بادگير هستند. اما در مناطق دور از دريا كه كمتر تحت تأثير نسيم دريا قرار دارند، بادگيرها بسيار كوچك و كوتاه بوده و در بسياري از نقاط نيز از ساختمان‌ حذف گرديده‌اند.

4- در اين مناطق بدليل گرمي و رطوبت زياد هوا، ميزان تهويه طبيعي از اهميت زيادي برخوردار نبوده و به همين دليل پيش‌بيني‌هاي لازم در مورد ايجاد كوران در داخل ساختمان بعمل نيامده است.

اصول رعايت شده در معماري بومي مناطق اقليمي چهارگانه ايران