تابش خورشیدی و راه های هدایت و کنترل اثرات آن بر ساختمان

سطوح زیر تابش یکی از سه خاصیت انعکاس ، جذب یا عبور را از خود بروز می دهند .

این سطوح بسته به جنس و سطح پوشش خارجی ، ممکن است نسبت به اشعه ی خورشید یا بخشی از طیف آن به صورت جسم کدر ، نیمه شفاف یا شفاف عمل کنند :

• جسم کدر بیش تر اشعه را جذب و قسمتی از آن را منعکس می کند. اشعه ی جذب شده به گرما تبدیل می شود و به صورت تابش موج بلند به محیط بازتابش میکند .
• سطوح نیمه شفاف قسمتی از اشعه را جذب می کنند ، قسمتی را از خود عبور می دهند و قسمتی را منعکس می کنند.
• سطوح شفاف قسمت اعظم اشعه را از خود عبور می دهند، قسمتی از آن را منعکس و قسمتی را جذب می کنند.

با در نظر گرفتن خاصیت جذب ، انعکاس و عبور سطوح می توان در مورد انتخاب مصالح روکار تصمیم گیری کرد :

• سطوح جاذب گرما در زمان های سرد
• و سطوح دور کننده ی گرما در زمان های گرم مناسب هستند.

میتوان از خاصیت جذب ، انعکاس و عبور سطوح مختلف در انتخاب مصالح نما، مصالح بام، مصالح فضاهای باز یا فضاهای عمومی که برای رفت و آمد عابرین پیاده طراحی می شوند ، استفاده کرد.

جذب انرژی خورشیدی توسط سطوح خارجی ساختمان ، موجب افزایش دمای جداره نسبت به دمای محیط می شود که آن را دمای خورشید و هوا می نامند.

سطح منعکس کننده ، استفاده از حرارت خورشید را افزایش می دهد .

سطح نامنظم یا " خشن" بوته کاری به جلوگیری از تابش آفتاب کمک می کند و باعث انعکاس کمتری حتی از یک سطح گیاهی مانند چمن می شود . قرار دادن بوته ها یا خاک زمین به صورت شیب دار ، انعکاس تابش خورشید در زوایای کم را به حداقل می رساند. ( به عنوان مثال در نمای غربی)

صفحات منعکس کننده را می توان به صورت متحرک طراحی کرد ، به صورتی که :در زمستان باعث انعکاس نور خورشید به داخل ساختمان شوند. اما در تابستان می توان آنها را در حالتی قرار داد که موجب وزش باد به داخل و دفع گرما شوند .

درب های چوبی خارج که دارای سطوح انعکاسی باشند ، می توانند جذب نور ، از طریق پنجره های نمای جنوب شرقی و جنوب غربی را افزایش دهند.

در هنگام صبح و بعد از ظهر که زاویه تابش آفتاب کم است ، صفحات انعکاسی عمودی از صفحات افقی موثرترند.

سفید کاری سطح خارجی یک دیوار به طور قابل ملاحظه ای می تواند از کسب حرارت خورشیدی بکاهد. بیشترین مزیت در مقاطعی خواهد بود که عایق کاری دیوار به مقدار کم باشد .

در تابستان که زاویه تابش خورشید زیاد است ، بیشترین بار حرارتی بر روی بام و دیوارهای شرقی و غربی خواهد بود (دیوارها تقریبا نصف بام مسطح حرارت دریافت می کنند) . دیوار جنوبی مقدار نسبتا کمی حرارت دریافت می کند ، بخصوص اگر از سایبان کوچکی در بالای آن استفاده شده باشد.

در زمستان که زاویه تابش خورشید کم است ، بام فقط حدود یک دوم دیوار جنوبی حرارت کسب می کند.  دیوارهای شمالی ، شرقی و غربی حرارت بسیار کمی دریافت می کنند. استفاده از رنگ های تیره بر روی دیوار جنوبی باعث کسب حرارت بیشتری از خورشید خواهد شد .

شکل بام اثرهای متفاوتی در جذب انرژی خورشیدی در ظهر ( زمانی که زاویه تابش خورشید زیاد است) دارد .

پنجره های سقفی بر روی بام های شیب دار ، نور خورشید را در زمستان و تابستان بدون هیچ تفاوتی وارد خانه می کنند. اگر زاویه بام مساوی عرض جغرافیایی آن ناحیه باشد، در ظهر زمستان و ظهر تابستان اشعه خورشید با وسعت یکسان وارد ساختمان می شود.

طراحی غلط پنجره سقفی ممکن است آن را به بازشویی برای اتلاف حرارتی تبدیل کند ، بدون آنکه حرارتی از طریق آن کسب شود.  همچنین این احتمال وجود دارد که پنجره سقفی باعث ایجاد حرارت بیش از حد در تابستان و اتلاف زیاد حرارت در زمستان شود.

عملکرد پنجره های سقفی را می توان با توجه به مسیر حرکت خورشید و نیز پیش بینی حفاظ هایی در مقابل اتلاف حرارتی به طور موثری بهبود داد .

• بهینه ترین جهت استقرار ساختمان با توجه به تابش خورشید :

دیاگرام مسیر حرکت خورشید نشان می دهد که تنها جبهه ای که در زمستان بطور مطلوبی در معرض تابش قرار می گیرد ، جبهه جنوبی است. در تابستان تابش از سمت غرب و شرق به نحو نامطلوبی به گرم شدن ساختمان کمک می کند .

• ضرورت ایجاد سایه بان در جبهه جنوبی :

جبهه های مختلف ساختمان شرایط متفاوتی از نظر دریافت گرمای خورشید دارند. جبهه ی رو به جنوب و جهت های نزدیک به آن معمولاً بهترین شرایط استفاده از گرمای خورشید را در روزهای گرم و سرد دارند. با توجه به زوایه های تابش خورشید ، ایجاد سایبان مناسب برای بازشوهای این جبهه ساده تر از سایر جبهه ها است.

یک سایبان افقی با عمق مناسب ، میتواند برای بازشوهای موجود در این جبهه ، سایه ی مناسب روزهای گرم را تامین کند و مانع از آفتاب گیری آن در روزهای سرد نیز نشود.

عمق این سایبان بسته به نوع اقلیم متفاوت خواهد بود. عمق سایبان معمولاً نباید در اقلیم های سرد زیاد باشد. به این ترتیب پنجره های مرتفع امکان آفتاب گیری بیشتری را در روزهای سرد فراهم می کنند. هر چه وضعیت اقلیمی از شرایط معتدل به شرایط گرم پیش برود، به تدریج عمق سایبان مناسب نیز افزایش خواهد یافت  .

• استفاده از درختان برای سایه اندازی در تابستان :

درختان بلند در سمت جنوب خانه جهت سایه اندازی روی دیوار و سقف مناسب می باشند.زیر درخت را خلوت نگاه دارید تا مانع جریان هوا جهت تهویه نشود . درختان همیشه سبز در سمت غرب و شمال غربی اغلب می توانند مانعی در مقابل باد زمستان باشند . سایر رستنی ها و نرده ها و دیوارها می توانند نقش باد شکن داشته باشند. در سمت غرب خانه از گیاهان زیاد، بوته ها و پرچین ها استفاده کنید ، تا مانعی در مقابل آفتاب بعد از ظهر باشند .

پیچک و گیاهان رونده جهت کنترل نور خورشید بر روی نمای غربی ساختمان بسیار مناسب هستند، خصوصا انواع با دوام آنها در تمام فصول می توانند مفید فایده باشند و برخلاف درها و پنجره های ضد طوفان، این نوع گیاهان خود بر روی بنا نصب می شوند .

• استفاده از پوشش گیاهی برای خنک کردن محوطه :

کاشت هدفمند درختان، بوته ها و تاک ها در ساختمان و ساختارهایی نظیر آلاچیق ها می تواند نه تنها نیاز به وسایل آفتاب گیر داخلی و خارجی را کاهش دهد، بلکه در ساختار شهری نیز به تغییر آب و هوا کمک نماید.  بوته های همیشه سبز و پوشش گیاهی زمین برای جلوگیری و یا کاهش انعکاس تابشی جاده، مناطق آسفالت شده و ساختمان ها مفید هستند.