اقلیم و عوامل موثر بر شرایط اقلیمی ( 106 اسلاید )

اقليم تا آنجا كه به آسايش انسان مربوط مي شود ، نتيجه تاثيرات متقابل یا بر هم کنش عناصري چون : تابش آفتاب ، دما ، رطوبت هوا ، وزش باد و ميزان بارندگي است  .

خورشید مهمترین منبع تامین انرژی و پایه شکل گیری دیگر عناصر اقلیمی است .

زمانی که پرتو خورشید وارد اتمسفر می شود ، شدت آن کاهش می یابد و طیف های آن به نسبت طول موج آنها در اتمسفر جذب ، منعکس و یا پراکنده می شود. پرتو های پراکنده شده ، قسمت هایی را که آفتاب بصورت مستقیم بر آن نمی تابد ، روشن می کند .

مقدار انرژی تابیده شده به هر نقطه از سطح زمین در طول سال ، به شدت و دوام تابش آفتاب در آن نقطه بستگی دارد .  میزان گرما و سرمای سطح زمین، عامل تعیین کننده درجه حرارت هوای بالای آن است که متاثر از تابش آفتاب است. (لایه های هوا در تماس با سطح زمین گرم می شوند و از طریق همرفت انرژی خود را به لایه های دیگر منتقل می کنند)

میزان تغییرات روزانه و سالانه ی درجه حرارت هوا به تغییرات درجه حرارت سطح مورد تماس بستگی دارد .

تعادل حرارتی بین بدن و محیط اطراف از جمله نیازهای اولیه برای تامین سلامتی و آسایش انسان است.

برای برقراری تعادل ، علی رغم تغییرات زیاد درجه حرارت هوای اطراف بدن، دمای پوست باید ثابت بماند و یا کمی تغییر کند.

اگر بدن در تبادل حرارتی با محیط به تعادل نرسد  ، برای جبران دما ، حرارت درونی خود را کاهش و یا افزایش می دهد.

• تاثیر عوامل اقلیمی مختلف بر آسایش انسان :

تابش آفتاب از طریق اشعه فرابنفش مسبب تاثیرات بیولوژیکی و از طریق اشعه مرئی و فروسرخ ، سبب ایجاد گرما و توسعه منطقه آسایش می شود .

رطوبت به صورت مستقیم بر بدن تاثیر نمی گذارد ، بلکه موثر بر ظرفیت تبخیر و تعرق است (جهت تبخیر ، گرما از سطح پوست جذب و این امر سبب خنک شدن می شود)

هوای گرم و مرطوب (شرجی) از تعریق و تبخیر بر روی پوست جلوگیری می کند و البته در هوای گرم و خشک نبود رطوبت باعث خشکی لب ها و مخاط تنفسی می گردد. رطوبت باعث کاهش دمای هوای خشک می شود زیرا در اثر تبخیر، رطوبت اضافه موجود در محیط به بخار تبدیل و این امر گرمای محیط را جذب می کند.

جریان باد (جریان هوا) از طریق همرفت (جابجایی) سبب افزایش تبادل دما و کاهش دما می گردد. جریان هوا از طریق ایجاد فرصت برای تبخیر بیشتر نیز سبب خنک شدن می شود. در رطوبت نسبی 75% و یا بیشتر ، بسته به میزان دما می توان از طریق ایجاد جریان هوا (باد) منطقه آسایش را گسترش داد. بیشتر شدن سرعت جریان هوا از حد مورد نظر ، تاثیری بر خنک شدن ندارد. (باد پنکه در هوا گرم)

عوامل موثر بر شرایط اقلیمی :

• زاویه تابش و جهت تابش
• شدت جریان و جهت بادهای فصلی
• وجود آب رطوبت و گیاه در منطقه
• عرض جغرافیایی (دوری یا نزدیکی از خط استوا)
• ارتفاع از سطح دریا و ناهمواری ها

زاویه تابش : زاویه ایست که شعاع تابش خورشید با تصویر آن بر روی سطح زمین می سازد (0 تا 90 درجه)

جهت تابش : زاویه ای که تصویر شعاع تابش خورشید بر روی زمین با خط شمال و جنوب می سازد (0 تا 180 درجه)

هر چه آفتاب نسبت به سطحی عمودی تر بتابد ، مقدار انرژی کسب شده توسط آن سطح بیشتر خواهد بود.

در فصل تابستان که خورشید تقریبا عمودی می تابد ، بام ساختمان بیش از سایر سطوح انرژی کسب می کند.

در فصل زمستان نیز چون خورشید مایل می تابد ، دیوار جنوبی ساختمان بیش از سایر سطوح انرژی کسب می کند.

در تابستان قسمت هایی از ساختمان که بیشتر در مقابل تابش آفتاب قرار دارند (پشت بام و دیوارهای شرقی و غربی) باید در مقابل انرژی حرارتی خورشید  محافظت شوند.(حفاظت بام در مقابل آفتاب تابستان در مناطق گرمسیر)

در زمستان که امکان کسب بیشترین انرژی از طریق دیوار جنوبی و پشت بام می باشد ، باید به وسیله پنجره و دیگر وسایل حداکثر استفاده از انرژی خورشیدی صورت گیرد. (در مناطق سردسیر، استفاده از انرژی خورشید که به سطح بام می تابد.)

دیوارهای شرقی – غربی که در تابستان مقدار بسیاری انرژی کسب می کنند ، باید حتی المقدور سطح کمتری داشته باشند. بهتر است این دیوارها زیر سایه درختان و یا ساختمان های جانبی قرار گیرند.

به غیر از سواحل دریای خزر, در شهر ها و روستاهای سایر مناطق اقلیمی ایران, فرم ساختمان های حیاط مرکزی, بارزترین شکل ابنیه سنتی بوده است. مرحله بعدی تکامل حیاط مرکزی, استفاده از ایوان در جوانب حیاط بوده است.

قرار دادن اکثر بازشو ها و پنجره های بزرگ در قسمت جنوبی ساختمان و حفاظت از این پنجره ها در مقابل آفتاب تابستان به وسیله سایه بان و یا ایوان از خصوصیات اکثر ساختمان های سنتی و جدید ایران است.

توجه به دیوار جنوبی ساختمان و استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین حرارت در ساختمان ، اساس کار بناهایی است که به نام ساختمان های خورشیدی معروف است. در این ساختمان ها در طی روز ، از آفتاب ، انرژی حرارتی کسب می شود. این انرژی در اجسام یا مایعاتی مانند آب ، که ظرفیت حرارتی بالایی دارند ، جذب حرارت نموده و به تدریج حرارت پس می دهند.

دیوار ترومب نوعی دیوار خورشیدی است که در بالا و پایین آن دریچه های تهویه قابل کنترل در نظر گرفته می شود تا انتقال گرما از طریق همرفت امکان پذیر گردد. با تابش خورشید به دیواره ، گرما در فضای بین جدار و شیشه محبوس می شود و باعث افزایش جذب گرما توسط دیوار می گردد. شب هنگام دریچه ها بسته میشوند و در اثر تأخیر زمانی ، تابش گرما از دیوار به فضای داخل صورت می گیرد  .

فضای خورشیدی یکی از انواع سیستم های غیر فعال خورشیدی است که تابش خورشید را به طور مستقیم دریافت می کند و آن را در دیوارهای خود جذب و ذخیره می نماید. سپس در زمان های مناسب گرمای جذب شده را به فضاهای مجاور خود انتقال می دهد.

بستر سنگی روشی است برای افزایش توده ی حرارتی و به تبع آن افزایش توان ذخیره ی انرژی در ساختمان. حرارت جذب شده از دیگر سامانه ها بوسیله ی دمنده یا بطور طبیعی برای ذخیره شدن به بستر سنگی وارد می شود.  گرمای ذخیره شده در بستر سنگی معمولاً کف بتنی، با تأخیر زمانی چند ساعته از طریق رسانش و تابش به فضای داخلی منتقل می شود.

باد : اختلاف درجه حرارت و فشار هوا ، به علاوه دوران کره زمین، باعث جابجایی هوا و در نتیجه باد می شود.

با قرار دادن درختان سوزنی برگ (مانند کاج و سرو) ، بادشکن، پستی و بلندی زمین و یا ابنیه مجاور می توان جلوی باد مزاحم را گرفت و به همین طریق با استفاده از عوارض زمین ، گیاه و ابنیه مجاور ، می توان باد مطلوب و مساعد را به سمت دلخواه هدایت نمود .

در اقلیم سرد باید ساختمان کاملا در مقابل باد سرد محافظت شود. از این رو باید باد سرد حداقل اصطکاک را با بدنه بنا داشته باشد و به سرعت دور شود. در این قسمت استفاده از عایق حرارتی ضخیم و یا مصالحی که در برابر انتقال حرارت مقاوم باشند ، مهم است. همچنین باید از تعبیه بازشوهای بزرگ احتراز شود.

تهویه ی طبیعی با بهره گیری از اختلاف فشارهایی که در اطراف ساختمان وجود دارد و توسط باد و بر اساس پدیده ی«خاصیت دودکشی» صورت می گیرد. هنگامی که باد در اطراف یک ساختمان جریان می یابد ، یا از یک طرف آن وارد و از طرف دیگر آن خارج می شود ، باعث تهویه ی طبیعی می شود.

بادخورها، برای «گرفتن» باد و هدایت هوای تازه به داخل ساختمان طراحی شده اند .  می تواند هوای بیرون را جمع کرده، آن را در فضای داخلی ساختمان وارد کنند.

بادخان ها را می توان برای بیرون راندن هوا از ساختمان و به دنبال آن، فراهم ساختن شرایطی جهت ایجاد یک جریان طبیعی هوا، مورد استفاده قرار داد.

بادخورها را می توان در ترکیب با بادخان ها به کار برد. بدین ترتیب، هوای خنک از طریق بادخورها تأمین می شود و هوای دم دار، از مجرای بادخان ها خارج می گردد. این روش، ابتدا در ایران به کار گرفته شد که در طراحی به آن «بادگیر» می گویند.

عملکرد بادگیر بدین صورت است که باد مطلوب را گرفته و آن را به داخل اتاق های اصلی ساختمان , آب انبار و یا سرداب هدایت می کند.

بعضی از بادگیرها فقط از طریق جابجائی هوا ، داخل بنا را خنک می سازند و بعضی دیگر هم از طریق جابجائی هوا و هم از طریق تبخیر این عمل را انجام می دهند. سیستم برودتی بادگیر باغ دولت آباد از طریق روش دوم است  .

ظرفیت حرارتی و گرمای ویژه آب نسبت به سایر اجسام در روی کره زمین بیشتر است. (به این دلیل قابلیت ذخیره حرارت بیشتری دارد)وجود منابع آب باعث اعتدال دمای هوا می شود و لذا در سواحل دریاها و دریاچه ها ، اختلاف درجه حرارت شب و روز بسیار کمتر از مناطقی است که از این سواحل دور است.

ظرفیت حرارتی هوا بسیار کم است و هوا قدرت ذخیره حرارتی بسیار اندکی دارد ، ولی هوای مرطوب به دلیل وجود ذرات بخار آب ، بهتر می تواند حرارت را در خود ذخیره کند. لذا در مناطق مرطوب اختلاف درجه حرارت در طی شبانه روز کمتر از نواحی با آب و هوای خشک است.

از دلایل وجود حوض آب و درخت در حیاط اغلب  خانه های حاشیه کویر ، این است که به رطوبت هوا اضافه شود و فضای داخل بنا معتدل گردد. (آب پاشی حیاط و درختان که بعد از ظهر مرسوم بود به دلیل همین کاهش خشکی هوا بود.)

همچنین گیاهان به دلیل ایجاد سایه در تابستان ، سبب کاهش حرارت و ایجاد جریان هوا به دلیل اختلاف دما می شوند. درختان در کاهش گرد و غبار و انتقال صوت و تصفیه هوا موثر هستند. بدین سبب در مناطق حاشیه کویری که باد از سمت کویر به شهر می وزد ، معمولا در همان سمت درخت کاری می کنند.

هچنین یکی از بهترین روش ها برای تثبیت شن های روان کاشتن گیاهان کویری است .

کرویت زمین و انحنای محور زمین در حرکات وضعی و انتقالی ، سبب شده است که عرض های مختلف جغرافیایی دارای اقلیم های متفاوتی باشند .

ارتفاع از سطح دریاها ، به دلیل ایجاد تغییر در فشار سبب تغییر در غلظت هوا می گردد. (جهت کسب حرارت از تابش خورشید نیاز به ماده است) در ارتفاعات فواصل بین مولکول ها زیاد و سبب می گردد دمای هوا کم شود ، اما در کنار دریا بدلیل افزایش غلظت دمای هوا بیشتر می گردد. البته در هنگام شب هوا مانند یک عایق ، باعث کاهش تابش حرارت ذخیره شده در زمین گرم شده به آسمان نیز می گردد.

عوارض زمین در جلوگیری و یا هدایت باد به سمت ساختمان بسیار موثرند . ناهمواری های زمین نباید مانع دید مناسب گردد. همچنین می بایست از این موانع به عنوان مانع در برابر دید نامناسب و یا آلودگی صوتی استفاده نمود. در مناطق شیب دار باید فاصله کافی از مسیل ها و محل های عبور آب در نظر گرفته شود.