آموزش :: اقليم ، انرژي ، طراحي ساختمان

[armin.eleman 5393]

«بهرام بختياري» از كارشناساني است كه انجام مطالعات در زمينه معماري هم*ساز با اقليم در كشوري مانند ايران را به دليل وجود تنوع اقليمي، الزامي مي*داند. بر همين اساس بختياري داده*هاي اقليمي را مورد ارزيابي قرار داده و كيفيت داده*هاي اقليمي مورد استفاده در طراحي*هاي مربوط به انرژي ساختمان و مشكلات بسط دادن آنها را مورد بررسي قرار مي*دهد.

 

وي همچنين براي بهره*وري از بيشترين بازده وضعيت اقليمي اين منطقه، چگونگي استفاده از اطلاعات اقليمي در طراحي*هاي معماري و شبيه*سازي مربوط به انرژي ساختمان را مورد توجه قرار مي*دهد.

 

به عقيده اين پژوهشگر، يكي از زيربنايي*ترين اصول در طراحي ساختمان و معماري هم*ساز با اقليم، در نظر گرفتن پارامترهاي هواشناسي در هنگام طراحي است. بدون اطلاعات صحيح و دقيق هواشناسي، امكان طراحي موثر و كارآمد سرويس*هاي مختلف ساختمان وجود نداشته و نمي*توان ميزان بهره*وري از انرژي را پيش*بيني كرد.

 

چنانچه بختياري مي*گويد ،اگر چه علوم مختلف در جهان رو به پيشرفت است، اما گفته اخير از سيزده سال پيش تاكنون همچنان معتبر مانده است. براي تعيين داده*هاي اقليمي موردنياز در طراحي يك ساختمان و استفاده موثر و كارآمد از آنها، يك درك كلي از وضعيت اقليمي منطقه و شرايط محلي و همچنين شرايط طراحي ساختمان ضروري است.

در سال هاي اخير در كشورهايي مانند آمريكا و انگلستان از معماري*هاي مدرن با در نظر گرفتن موضوعات مختلف محيطي و بهره*وري از انرژي*هاي طبيعي، استفاده مي*كنند و در اين امر بيشتر از اطلاعات دقيق و جديد هواشناسي بهره مي*گيرند.

 

در عين حال در برخي از كشورهاي در حال توسعه در آسيا نيز كاربرد اطلاعات اقليمي در بحث ساختمان مورد توجه قرار گرفته است.

 

بختياري، با بيان اين مطلب مي*افزايد: «از طرفي طي سال*هاي اخير در ايران، با افزايش جمعيت، توسعه ساختمان*سازي و تقاضاي انرژي به سرعت رو به افزايش گذاشته است. از اين*رو براي پاسخ به اين تقاضا،* نياز به اطلاعات هواشناسي براي كارآمد كردن انرژي در طراحي*هاي مدرن ساختمان بيش از پيش احساس مي*شود.»

 

گرچه اندازه*گيري*هاي هواشناسي چند دهه*اي است كه در بسياري از شهرهاي ايران انجام مي*شود، اما تحقيقات كمي در زمينه تكميل جزييات داده*هاي هواشناسي براي طراحي ساختمان و بررسي خصوصيات اقليمي با توجه به معماري و توسعه شهري انجام شده است. به نحوي كه داده*هاي اقليمي در بيشتر نقاط ايران محدود بوده و بايد گسترش داده شوند.

 

بختياري داده*هاي اقليمي و هواشناسي كرمان را به عنوان نمونه مورد توجه قرار داده و خصوصيات اقليمي مهم براي طراحي انرژي ساختمان و شبيه*سازي آن را تشريح مي*كند.

 

 

كيفيت داده*هاي اقليمي

 

براي اطمينان ازهمگني زماني و داخلي بين داده*هاي هواشناسي به طور معمول بايد از يك سيستم كنترل كيفيت استفاده شود.

 

بختياري، در اين باره مي گويد: «منظور از كيفيت داده*هاي اقليمي، تست خطا و همگني كه توسط هواشناسان انجام مي*گيرد، نيست، بلكه منظور گستردگي و تنوع داده*هاي هواشناسي است كه توسط محققان و طراحان ساختمان مورد استفاده قرار مي*گيرد.»

 

تنوع داده*هاي هواشناسي

 

تنوع داده*هاي اقليمي به طور معمول توسط تعداد سال*هاي آماري داده*هاي موجود تعيين مي*شود. به طوركلي با افزايش طول دوره آماري داده*هاي ثبت شده و استفاده از آمار جديد، مطلوب*ترين نتيجه حاصل مي*شود. براي مثال سازمان هواشناسي جهاني،* يك دوره 30 ساله از درجه حرارت هوا را به عنوان يك شاخص درازمدت اقليمي و يك نرمال دمايي توصيه كرده است. در حالي كه معماران بيشتر يك دوره 10 تا 15 ساله را به عنوان طول دوره آماري پديده*هاي عمده اقليمي در زمان طراحي مدنظر قرار مي*دهند.

 

در هر حال داده*هاي هواشناسي كه در مكان*هاي مختلف به ثبت مي*رسند، از لحاظ طول مدت و كيفيت آماري متفاوت هستند.

 

به گفته اين كارشناس، در بسياري از ايستگاه*هاي هواشناسي برخي پديده*ها مانند دماي هوا و فشار جوي،* تاريخچه اندازه*گيري به نسبت طولاني دارند. در حالي كه بعضي از عناصر ديگر مانند تشعشع خورشيدي، در چند دهه اخير ثبت شده و اطلاعات ناچيزي در اين مورد موجود است.

 

بعضي از اندازه*گيري*هاي ديگر مانند تشعشع غيرمستقيم خورشيد در بسياري از ايستگاه*هاي هواشناسي انجام نمي*شود. به اين لحاظ داده*هاي اقليمي مورد احتياج در طراحي انرژي ساختمان در بسياري از مكان*ها محدود بوده و يا اصلا موجود نيست.

 

داده*هاي هواشناسي و تعداد سال*هاي آماري موجود براي طراحي ساختمان در كرمان نشان مي*دهد، اگر چه تعداد بسياري از پارامترها تاريخچه اندازه*گيري به نسبت طولاني و نرمال دارند (بيش از 30 سال)، اما مي*توان گفت اطلاعات به علت كمبود داده*هاي تشعشع خورشيدي ناقص هستند، به گونه*اي كه تشعشع خورشيدي روزانه از سال 1370 ثبت شده و اندازه*گيري*هاي ساعتي مربوط به شدت تابش خورشيد در شش سال اخير انجام گرفته است.

 

تشعشعات مستقيم و غيرمستقيم خورشيد كه در طراحي سيستم تابش ساختمان كاربرد دارند، در بعضي مكان*ها به طور معمول توسط ايستگاه*هاي هواشناسي اندازه*گيري نمي*شوند. همچنين مشتقات اطلاعات خورشيدي مانند ميزان ابرناكي و طول مدت تابش آفتاب نيز در طراحي، حايز اهميت هستند كه در صورت فقدان وسيله اندازه*گيري، مي*توان با استفاده از مدل*هاي رياضي آنها را برآورد كرد. لازم به ذكر است كه به علت گستردگي حجم وسيع اندازه*گيري*ها در سال*هاي اخير، نياز به تشكيل بانك اطلاعاتي پارامترهاي هواشناسي در ايستگاه*ها احساس مي*شود.

 

پارامترهاي هواشناسي و طراحي انرژي ساختمان

 

تنوع داده*هاي هواشناسي مورد نياز در معماري ساختمان وابستگي نزديكي به روش*هاي آناليز طراحي و توسعه علم طراحي ساختمان دارد. در روزگاران اوليه براي طراحي ساختمان، فقط وضعيت اقليمي منطقه از نظر دمايي مورد آناليز قرار مي*گرفت.

 

بعدها كدهاي هواشناسي دو رقمي و سپس داده*هاي ساعتي هواشناسي براي محاسبات ساده مربوط به انرژي ساختمان مورد استفاده قرار گرفتند. در حال حاضر از آنجايي كه اقليم با آسايش انسان در ارتباط است. معماران و مهندسان براي اجراي جزييات آناليزهاي مربوط به انرژي و شبيه*سازي نرم*افزاري، احتياج به داده*هاي كامل اقليمي ساعتي دارند تا بتوانند روش*هاي شبيه*سازي انرژي در طراحي ساختمان را گسترش دهند.

 

به گفته بختياري، نوع داده*هاي هواشناسي مورد استفاده ممكن است با توجه به وضعيت طراحي محلي تغيير يابند. به طور مثال در كشور چين، داده*هاي اقليمي براي طراحي دمايي ساختمان به شكل* كدهاي طراحي، تهيه و به صورت استاندارد در مي*آيند.

 

 

در هر حال، يكي از مشكلات كشورهاي در حال توسعه، تعداد كم يا فقدان داده*هاي ساعتي هواشناسي ثبت شده است.

 

علاوه بر اين مشكل قرار دادن داده*هاي هواشناسي در دسترس عموم نيز وجود داشته و استفاده از اطلاعات به چند اداره دولتي محدود مي*شود و دسترسي به داده*ها در شرايط خاصي امكان*پذير است. به همين دليل بختياري تشريح تمامي داده*هاي هواشناسي كرمان را امكان*پذير نمي*داند. اما تلاش مي*كند يك ديد كلي از وضعيت اقليمي و فاكتورهاي هواشناسي موثر در طراحي انرژي ساختمان ارايه كند.

 

 

كرمان همسايه كوير

استان كرمان واقع در جنوب شرقي ايران، داراي وسعت پهناور و توپوگرافي پيچيده*اي است. يكي از خصوصيات اقليمي كرمان، تنوع گوناگون آن است كه خود باعث به وجود آمدن اقليم*هاي گوناگون در اين استان مي*شود.

 

بختياري به منظور طراحي دمايي ساختمان، اقليم كرمان را به پنج قسمت خيلي سرد، سرد، تابستان گرم، زمستان سرد، تابستان گرم، زمستان گرم و گرم طبقه*بندي مي*كند.

وي همچنين ميانگين دما در سردترين ماه سال (cma) و ميانگين دما در گرم*ترين ماه سال (hma) در اين منطقه را مورد بررسي قرار مي*دهد و نتايج آن را به اين شكل گزارش مي*كند.

 

در ايستگاه كرمان، ميانگين دما در سردترين ماه سال پنج و ميانگين دما در گرم*ترين ماه سال 26 و نيم درجه سانتي*گراد بوده است. از اينرو كرمان داراي تابستان گرم و زمستان سرد قرار مي*گيرد و تعداد روزهايي كه ميانگين دماي روزانه كمتر از پنج درجه سانتي*گراد بوده، حدود 76 روز مي*رسد.

 

از سوي ديگر كرمان به دليل اينكه در جنوب شرقي ايران قرار گرفته تحت تاثير بادهاي موسمي، توده هواي هند و پاكستان قرار مي*گيرد. بنابراين مي*توان گفت نياز گرمايي زمستان در كرمان به خصوص در نقاط سردسير بسيار اهميت دارد و با توجه به رشد استاندارد زندگي مردم، عايق*بندي ساختمان براي جلوگيري از هدر رفتن گرما، فاكتور مهمي در طراحي انرژي ساختمان محسوب مي*شود.

 

خصوصيات طراحي و ويژگي* مصالح به كار رفته در هر ساختمان در عكس*العمل*هاي آن در برابر عوامل اقليمي پيرامونش، تاثير بسزايي دارد. ميزان انرژي خورشيدي جذب شده يا نفوذ يافته در ساختمان، دماي هوا، دماي سطوح افقي و غيره به اين ويژگي*ها بستگي دارد. از آنجايي كه جمع*آوري، تهيه و آناليز اين اطلاعات نياز به تلاش بسيار دارد، اين امر در هنگام طراحي ساختمان نبايد ناديده گرفته شود.

 

روش*هاي مختلف ثبت اطلاعات، حذف نقاط پرت و ناسازگار و فقدان داده*هاي همگن، اين امر را مشكل مي*كند. همچنين فقدان داده*هاي تشعشع خورشيدي يكي از مهم*ترين مشكلاتي است كه بايد توسط اندازه*گيري*هاي اقليمي و مدل*بندي رياضي آنها، رفع شود. در هر حال، مطالعات اقليمي در مقياس شهري و منطقه*اي جز و علوم جديد محسوب شده و كاربرد داده*هاي اقليمي در طراحي انرژي ساختمان رو به توسعه گذاشته است. به طوري كه شكل ساختمان تاثير مهمي در تعديل انتقال شرايط بحراني اقليم خارج به داخل و هماهنگ كردن ساختمان و اقليم دارد.

از اينرو معماران و مهندسان ساختمان هنگام طراحي، بايد ذهنيت خود را نسبت به اقليم منطقه گسترش داده و آناليز داده*هاي هواشناسي براي رسيدن به انرژي كارآمد را در راس كار خود قرار دهند.