بررسی جامع تهویه مطبوع در دو اقلیم گرم و خشک و گرم و مرطوب ( 368 اسلاید )

این پاورپوینت بسیار کامل از هفت بخش زیر تشکیل شده است :

• بخش اول : اصول وکلیات طراحی تهویه مطبوع
• بخش دوم : پوشش ساختمان و اجرای آن
• بخش سوم : طراحی  بام
• بخش چهارم : طراحی  دیوار
• بخش پنجم : طراحی  کف
• بخش ششم : طراحی  گشودگی ها و  تامین نور و تهویه طبیعی
• بخش هفتم : ویژگی های گرمایی  عناصر و مصالح ساختمانی

بعضی از مطالب بیان شده در این پاورپوینت :

دانش واژه ی " طراحی فعال "  به تدابیر شکل گیری طراحی ای اطلاق می شود که برای دستیابی به شرایط آسایش درونی و بیرونی دلخواه از تمهیدات غیر فعال ( مانند طراحی پوشش ساختمان ، شرایط اقلیمی و منابع انرژی طبیعی ) سود می جویند.

تدابیر تجربه شده و بومی را می توان در ساختمان ها گنجاند . بادگیرهای سنتی باعث می شوند که انرژی طبیعی باد ، همچون موتوری ، فضاهای درونی را خنک سازند.

از آنجا که بدن انسان تمایل دارد با آزاد کردن گرمای اضافی به محیط ، دمای درونی بدن را ثابت نگه دارد، در نتیجه تبادلی پیوسته میان بدن و محیط صورت می پذیرد . این تبادل به چهار شیوه ی فیزیکی مختلف روی می دهد که هر مکانیسم مطابق با محیط گرمایی تغییر می کند :

• رسانش
• همرفت
• تابش
• تبخیر

به منظور احساس راحتی باید دمای درونی بدن را در گستره ی محدود ۳۷ - ۳۶/۵ درجه سانتیگراد نگه داریم. منطقه آسایش محدوده‌ای است که اکثریت افراد در آن احساس آسایش می‌کنند. این محدوده ترکیب مطلوبی از موارد زیر است:

• دمای هوا
• رطوبت نسبی
• حرکت هوا
• دمای متوسط تابشی

اگر هوا بیش از حد گرم و خشک باشد ، در خارج از ساختمان افراد به سایه و سطوح خنک پیرامونی نیاز پیدا می کنند. با وجود این چنانچه هوا با تمهیداتی ساده مرطوب شده باشد ، دمای هوا می تواند بسته به سطح رطوبت و دما به گونه ای قابل توجه کاهش یابد .

اگر هوا بیش از حد گرم و مرطوب باشد ، برای خنک کردن بدن و همچنین سطوح پیرامونی که بدن با انتقال گرما به آنها دست رفت گرما دارد ، به سایه و حرکت هوا نیاز پیدا خواهیم کرد .

هدف باید ایجاد چنان شرایط اقلیمی درونی ای باشد که بیشتر پاسخ به نیازمندی های معمولی تنش را در سر لوحه دارند تا برآوردن تمام یا حداکثر ترکیبات مولفه های تنش گرمایی را .

 انتخاب میانگین داده های هواسنجی و شرایط مناسب آسایش در شبیه سازی گرمایی مهم است. بهتر است بخاطر بسپاریم اثر دمای هوا و پرتوهای پیرامونی در تجربه ی گرما نقشی یکسان بازی می کنند. چنانچه تابش شدید دیوارها غیر قابل اجتناب باشد ، تنها راه حصول آسایش ، پائین بردن دمای هواست.

جهت گیری ساختمان ها و فرم های شهری باید بر مبنی تاثیر خورشید و بادهای غالب قرار گیرد.

فاصله گذاری میان ساختمان های شخصی و به همان اندازه ی پهنای جاده، بر میزان پرتوی خورشیدی تابیده یا بازتابنده به ساختمانها ، حرکت هوا در پیرامون و بین ساختمان ها و کیفیت و کمیت تابش نور بر نماها تأثیر گذار است.

در طراحی شهری نواحی گرم و خشک بایستی چنین اموری را هدف گیری کرده باشیم :

• بیشینه سازی سایه و کمینه سازی دستیافت گرما ( جهت مناسب آفتاب ، مهمتر از جهت باد است . )
• کمینه سازی بازتابش و خیره کنندگی پرتو خورشیدی غیر مستقیم در خیابان ها و فضاهای باز و تعدیل تأثیرات بادهای ناخوشایند.

به منظور جلوگیری از نفوذ گرما و سرمای شدید تابستان و زمستان و بادهای ناموفق به داخل بافت مسکونی، ایجاد بافت متراکم ، یکی از  اصول معماری پایدار در شهرهای مرکزی ایران می باشد. در جهت کاهش سطح تماس با تابش تند آفتاب تابستان و به ویژه ایجاد سایه شکل گرفته است.

کوچه های باریک و محصور ، باعث سهولت حرکت بین بلوک های ساختمانی شده و دیوارهای بلند خانه هایی که کوچه ها را محصور کرده اند؛ سایه اندازی کرده و افراد را در تابستان های گرم از گزند آفتاب محفوظ داشته است

اهداف کلی طراحی شهری در نواحی گرم و مرطوب بایستی متوجه امور زیر باشد:

• بیشینه سازی سایه و کمینه سازی دستیافت گرما
• بیشینه سازی پتانسیل هر گونه حرکت هوا برای ایجاد تهویه ی طبیعی . جهت باد مهمتر از جهت خورشید است .

اصول کلی طراحی محیط ساختمانی در نواحی گرم و خشک بدین قرارند :

• ساختمان ها باید متراکم و درون گرا باشند ، تا از مساحت سطوحی که در معرض پرتو خورشیدی قرار می گیرند ، کاسته شود.
• سطوح گسترده باید در جهت شمال - جنوب قرار گیرند ، چرا که این سطوح کمترین میزان پرتو خورشیدی را دریافت خواهند کرد .
• سطوح غرب نما از همه بحرانی ترند ، زیرا بیشینه شدت پرتو خورشیدی همزمان با بالاترین دمای بعد از ظهر می باشد.
• ساختمان های خصوصی باید بخاطر سایه اندازی متقابل سطوح نمایان ، بدقت با یکدیگر گروه بندی شوند.
• دسترسی به بادهای بی غبار و خنک بایستی تقویت شود.
• برای ایجاد فضاهای بیرونی محافظت شده و قابل استفاده میتوان حیاط مرکزی محصور و کوچکی طراحی کرد .
• سایه اندازی ساختمان ها و فضاهای بیرونی حیاتی است . پیش روی بام ها، ایوان های سراسری ، سایبان ها ، درختان ، دیوارها و ساختمان های پیرامونی تنها برخی از چندین شیوه ی دستیابی به این هدف است.

اصول کلی طراحی محیط ساختمانی در نواحی گرم و مرطوب بدین قرارند :

• ساختمان ها باید باز ، برون گرا و کشیده باشند تا از تمامی حرکت هوا سود جویند.
• نسبت مساحت سطح به حجم بایستی بیشتر باشد.
• ساختمان ها باید بر حسب جهت خورشید در طول محور شرق - غرب کشیده شوند.
• فاصله گذاری عریض میان ساختمان ها ، تهویه ی فضاهای درونی و برونی را میسر می سازد.
• گستردگی و سایه سازی باید از ویژگی های برجسته ساختمان باشد .
• از تمامی گشودگی ها و سطوح عمودی بایستی بدون انسداد حرکت هوا، محافظت به عمل آید.
• بهره گیری از باد ، بطور کلی با ارتفاع ساختمان فزونی می یابد.
• عناصر معماری و معماری منظر باید ادغام گردند تا محیط های درونی و برونی راحتی فراهم آید.
• برای ایجاد سایه بدون قطع جریان حرکت هوا، می توان از بام هایی پیش آمده، ایوان سراسری ، سایبان ها ، گیاه کاری و غیره سود جست.

تاثیر پوشش ساختمان در شرایط اقلیمی گرم :

با پوشش ساختمان روابط درونی میان شرایط معین خارجی و شرایط دلخواه داخلی تعیین می شود. پوشش ساختمان بایستی پاسخگوی طیف وسیع و متغیری از شرایط خارجی باشد.

دستیافت گرمای پرتوی خورشید توسط پوشش ساختمان و متعاقباً انتشار این گرما بوسیله ی پدیده ی تابش، از سطوح درونی به سمت ساکنین ساختمان را مهم ترین عنصر در اقلیم گرم می دانیم.ضروری است پوشش ساختمان در انتشار گرمای درونی کسب شده نیز توانا باشد. این گرما می تواند از سطوح گرم درونی، انسانها و فعالیت ها ، وسایل خانگی ، تجهیزات برقی و منابع نور مصنوعی گسیل شود.

به منظور تامین نیازمندی های کاربردی ساختمان ، دستیابی به نیازمندی های مناسب گرمایی ، نیازمندی های تهویه و سطوح روشنایی روز ، وجود برخی سازش ها ضروری بنظر می رسد.

• طراحی بام  :

مهمترین بخش پوشش ساختمان بام است ، چرا که در برابر بیشترین میزان پرتو خورشیدی قرار گرفته ، حفاظتش سخت تر از بقیه است. کارایی آن به فرم ساختمان و مصالحش بستگی دارد.

هنگامی که دمای هوای بیرون بالاتر از دمای هوای درون باشد ، سطح بیرونی بام پرتو را جذب می کند و گرم می شود. این گرما به سطح درونی هدایت می شود . در اینجاست که بام دمای هوای مرتبط با خودش را از طریق رسانش افزایش می دهد. در ادامه این گرما نیز گسیل شده، جذب افراد یا اشیاء درون ساختمان می شود.

در بام های مرکب با سقف و بام مجزا ، بخشی از انتقال گرما میان دو سطح بصورت تابش است و بخشی نیز بصورت رسانش . چنانچه فضای میان سقف و بام محصور باشد، هوای محبوس ممکن است به دماهای بسیار بالا رسیده ، انتقال گرما را افرون تر سازد.

بام بایستی به گونه ای طراحی شود که خود به منبعی از دستیافت گرما تبدیل نشود؛ استفاده از بام مرکب راه نیل به این مقصود است.  در این حالت باید بام و سقف را از مصالحی سبک وزن ساخت. نباید بگذاریم هوایی که از فضای بام می گذرد وارد فضای مسکونی شود .

بام در نواحی گرم و مرطوب بسان چتر عمل می کند. بام باید سبک وزن بوده ، قرنیزهای پاشیب گسترده و پیش آمده ای داشته باشد تا مطمئن شویم که دستیافت گرما کمینه شده ، آب باران به آسانی سرازیر می شود. می توان از دو بام مجزا استفاده کرد؛ هر دو باید سبک وزن باشند.

• طراحی دیوارها در نواحی گرم و خشک :

عموماً ، دیوارهای غرب نما و شرق نما بایستی کمینه شوند ، چرا که بیش از همه در معرض پرتو خورشیدی قرار می گیرند . بیشتر مشکلات خاستگاهی در دیوارهای شرق نما وجود دارند ، زیرا به هنگام صبح با دستیافت گرما مواجه اند. باید از تمهیداتی سود جست تا از انتشار نابهنگام این گرما به درون ساختمان پرهیز کرد؛ یعنی در ابتدای بعد از ظهر که دمای هوای بیرون در بالاترین میزان خود است.

• طراحی دیوار در نواحی گرم و مرطوب :

به طور کلی در نواحی گرم و مرطوب بایستی دیوارها سبک وزن باشند. این اصل در راستای کاهش میزان گرمای ذخیره ی شده در دیوارها ، ضروری است. دیوارها باید به گونه ای طراحی شوند که حرکت درونی هوا بیشینه شده ، همزمان در برابر دستیافت گرمای درونی و پرتو خارجی محافظت به عمل آورند.

دیوارهای تو پر ، را بایستی کمینه ساخت . در این حالت مشخصه ی غالب سازه «گستردگی» آن خواهد بود.  دیوارها میتوانند به فرم سایه اندازهای تنظیم شو در آیند.

بیشینه میزان پرتو خورشیدی بر دیوارهای شرق نما و غرب نما خواهد تابید ، بنابراین باید تا سر حد امکان کوتاه نگهداشته شوند. از آنجا که سطوح رطوبت در صبح ، بالاتر از بعد از ظهر است و نظر به اینکه آسمان تا نیم روز ابری باقی خواهد ماند ، دیوارهای غرب نما بیشتر از دیوارهای شرق نما پرتو خورشیدی دریافت می دارند. دیوارهای غرب نما از همه بحرانی ترند.

• اصول طراحی کف در نواحی گرم و خشک :

در نواحی گرم و خشک نیازمند کفی هستیم که گرما را ذخیره سازد. طبقه ی همکف بایستی یکپارچه و با زمین در تماس مستقیم باشد ، تا از ویژگی های گرمایی اش استفاده شود. کف باید مصالحی سنگین چون سنگ ، خاک رس یا دال بتنی بر روی زمین داشته باشد.  در نواحی گرم و خشک معمول است که مخدع و فرش را روی زمین قرار دهند. این حرکت نشان دهنده ی آگاهی فرهنگی و گرمایی از پتانسیل سرمایشی کف است. برای بهره گیری هر چه بیشتر از ویژگی های گرمایی زمین، می توان ساختمان را کاملاً در زیر زمین بنا کرده یا زیر زمینی برای آن تدارک دید  .

• اصول طراحی کف در نواحی گرم و مرطوب :

طبقه ی همکف نباید هیچگونه تماسی با زمین داشته باشد. بدین ترتیب اطمینان حاصل می شود که کف گرما ذخیره نمی کند. افراشتن کف بر زمین ، باعث قرارگیری مناسب تر در معرض نسیم های غالب خواهد شد و هوا را خنک می سازد ، زیرا عبور هوا از روی گیاهان زیر ساختمان به خنک شدن هوا و در نتیجه کف می انجامد.

بایستی تنها حدود ۶۰-۵۰ سانتی متر از زمین فاصله داشته باشد تا از سرمایش گیاهان بهره جوید. با وجود این چنانچه قرارگیری در معرض باد بسیار تعیین کننده باشد و یا شاید هم به دلایل کاربردی میتوان کف را تا حد ارتفاع یک طبقه ی کامل نیز بالا برد.  کف برآمده در کاهش اثر باران های سنگین سودمند خواهد بود. این کف در مقابله پوسیدگی و موریانه ایمن است.

• طراحی گشودگی ویژه روشنایی روز :

شرایط خارجی و نیازهای داخلی سطوح خاص کیفی و کمی ، بر طراحی گشودگی های روشنایی روز نافذ خواهد بود؛ درست بر خلاف نورپردازی مصنوعی که می توان آن را مستقل از مکان اقلیم یا حتی پوشش ساختمان طراحی کرد. مکان ، اندازه و کارکرد گشودگی ها بر میزان دستیافت و دفع گرما در ساختمان و همچنین کیفیت و کمیت نوری که وارد آن می شود اثر گذار است .

• اصول طراحی گشودگی های نورگیری در نواحی گرم و خشک :

بدلایل گرمایی بایستی از نور مستقیم خورشید پرهیز کرد و گشودگی ها تا سر حد امکان کوچک باشند.  گشودگی ها را باید به گونه ای قرار داد که منظره ی اصلی بیشتر رو به سوی آسمان داشته باشد تا افق یا زمین . اغلب نور بازتابیده از زمین و دیگر سطوح رنگی ، منبعی از نور خیره کننده است.

 از طریق شیشه گیر ، مانند مشربیه یا گشودگی هایی رو به حیاط مرکزی سبز و سایه دار، می توان به نور پراکنده ی درونی دست یافت تا از نور خیره کننده پرهیز شود و خلوت حاصل آید.  استفاده ی بیشینه از نور بازتابیده ی درونی و غیر مستقیم ، مناسب ترین فرم بهره گیری از روشنایی روز است. بطور نمونه ، گشودگی مرتفع ، نور را بسوی سقف باز می تاباند. چنانچه سقف با رنگ سفید نقاشی شده باشد ، حتی از میان گشودگی های نسبتاً کوچک نیز می توان به روشنایی درونی خوش پخشی رسید.

گشودگی های پایینی هم قابل قبول اند ، ولی بشرط آنکه بسوی سطوحی نادرخشنده یا فضایی سبز و سایه دار باز شوند. بایستی توجه شود که سایبان ها به منبعی از نور خیره کننده تبدیل نشوند .

اصول طراحی گشودگی های نورگیری در نواحی گرم و مرطوب :

از آنجا که آسمان منبع اصلی نور خیره کننده است، گشودگی ها نبایستی رو به آسمان نصب شوند.

چون برای تهویه ی تقاطعی به گشودگی هایی بزرگ نیاز داریم، می توان از بام های پیش آمده ی پست یا ایوان های سراسری پهن برای انسداد منظره ی آسمان سود جست.

 می توان از سایبان برای حذف نور ناخواسته سود جست.

سایبان های تنظیم شو یا کرکره ای به شرط آنکه به گونه ای طراحی شوند که نور زمین را به سوی سقف باز بتابانند، کارا هستند .

• تهویه طبیعی چیست ؟

تهویه ی طبیعی یعنی استفاده از فرآیند جابه جایی هوای داخل ساختمان با هوای تازه ی بیرون آن ، بدون بهره گیری از دستگاه های مکانیکی که موجب صرفه جویی در مصرف انرژی های فسیلی  می شود .

تهویه ی طبیعی را می توان به دو شیوه فراهم ساخت:

• حرکت هوا به علت اختلاف فشار باد زاده
• حرکت هوا به علت اختلاف فشار دما زاده

اصول طراحی گشودگی های تهویه در نواحی گرم و خشک :

گشودگی های تهویه و روشنایی روز بایستی ترجیحاً ، مجزا باشند و مستقل عمل کنند. ضروری است گشودگی های تهویه ، قابل انعطاف باشند تا بر نوسانات دمای روزانه نظارت کنند. دماهای بالای روزانه ، گشودگی های تهویه را در بیشتر ساعات روز بسته نگه می دارد تا بدین طریق دستیافت گرما کاهش یابد.  برای بهره گیری از دماهای خنک شبانه ، گشودگی های تهویه باید باز بوده تا به رفع گرمای ذخیره شده در سازه کمک شود.

• گشودگی های تهویه در نواحی گرم و مرطوب :

به دلیل اختلافات نسبتاً كم دما در طی روز و شب به تهویه ی پیوسته و بادزاده ی فضای درونی نیازمندیم ( تهویه افقی ) ؛ مگر در خلال ساعات نیم روز فصل گرم

تمامی گشودگی ها بایستی تا سر حد امکان بزرگ بوده ، هر گونه حرکت هوای بیرونی را بیشینه سازند.

گشودگی ها باید در نماهای روبرو قرار گیرند ، تا تهویه ی تقاطعی اتاق ها تسهیل شود.

گشودگی های بزرگ را باید نه تنها در دیوارهای خارجی ، بلکه در دیوارهای درونی نیز گماشت.

گشودگی ها باید به گونه ای قرار گیرند که حرکت هوا در سطح بدن نیز میسر شود. این امر به سرمایش تبخیری بدن یاری خواهد رساند.

گشودگی ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که از باد و یا اثر دودکشی سود جویند.

• ویژگی های گرمایی مواد :

کارایی پوشش ساختمانی به گزینش گونه ی مصالح و ساختمان وابستگی مستقیم دارد، به بیان دیگر به ویژگی های گرمایی هر ماده و ویژگی های ترکیبی آنها ، به هنگام شکل دهی عناصر ساختمانی وابسته است.

• ویژگی گرمایی بام ها ، دیوارها ، کف ها نواحی گرم و خشک :

سطوح خارجی برخوردار از ویژگی های بازتابندگی خوب در خلال روز ، دست یافت گرما را کاهش خواهند داد . سطوح خارجی برخوردار از ویژگی های گسیل کنندگی خوب ، انتشار شبانه ی گرمای بدست آمده در طول روز را توسط سازه ممکن می سازند.

مصالح متراکم بام ، کف و دیوار ، نوسانات روزانه ی دما را متعادل می کنند. دیوار، پرتویی بازتابیده از جانب زمین و سطوح ساختمان مجاور را دریافت خواهد کرد. سطوح دیوار باید از ویژگی های بازتابندگی خوبی برخوردار بوده ، دارای رنگ روشن باشند.

• ویژگی گرمایی بام ها ، دیوارها ، کف ها نواحی گرم و مرطوب :

برای اطمینان از کمینه تابش بسوی درون ، بهتر است از موادی استفاده کنیم که سبک وزن بوده ، جذب گرمایشان پایین است.

برای کاهش دستیافت گرما ، میتوان از سطوح بازتابنده و بیرونی بام سود جست. از مصالحی بازتابنده مانند سطوح براق فلزی ، نباید در دیوارها استفاده کرد ، زیرا به علت نور خیره کننده ی بازتابیده ، محیط بیرونی ناخوشایندی پدید می آورند.

تا مادامی که به انسداد سرمای شبانه ی احتمالی توجه نمی شود و برای اطمینان از عدم حضور گرما درون ساختمان ، میتوان از مصالح نارسانا در بام و دیوار استفاده کرد ، مصالح نارسانا نباید از طریق ایجاد اختلاف دما در سطوح عنصر ساختمانی مشکلات چگالش را پیش کشند. چگالش در خود ماده ی نارسانا نیز رطوبت تولید کرده از نارسانایی اش به گونه ای قابل توجه می کاهد.