-1- خصوصيات اقليم گرم و خشك

قسمت اعظم از سرزمين ايران يا به عبارت ديگر بيش از دو سوم از وسعت خاك كشور كه فلات مركزي ايران را تشكيل مي دهد از سوي شمال به كوهپايه اي جنوبي البرز و از سوي غرب به كوهپايه هاي شرقي زاگرس مي رسد و در جنوب به كناره ها منتهي شده و در شرق بخش وسيعي از سرزمينهاي شرقي ايران را در بر مي گيرد . اقليم اين ناحيه كه شامل كليه سرزمين هاي داخل فلات اعم از چاله ها و دشت مي باشد خشك و بياباني است .

از ويژگيهاي كلي آب و هواي آن يكي طولاني بوده مدت گرماي خشك كه گاهي بيش از 7 ماه در سال است ، ديگري باران كه مقدار ريزش آن در سال از 30 تا 250 ميليمتر تجاوز نمي كند و بيشتر آن در كوهپايه هاي جنوبي البرز و كوهپايه هاي جنوب غربي زاگرس مي بارد.

در بيابان و چاله هاي پست داخلي (مركزي ، شرقي ، جنوب شرقي) آب و هواي خشك بياباني حكم فرماست . اگر نظري به وضع ساختمان طبيعي ايران بيافكنيم خواهيم ديد كه قسمت عمده از مركز و شرق ايران و بيابان و كويرهاي شور تشكيل مي دهد و در حقيقت ربعي از مساحت ايران از بيابان پوشيده شده است . در كويرها جز در فصل زمستان آبي نمي توان يافت و در تابستان به جاي آب ورقه نمكي در سطح كوير ديده مي شود .

بادها عموما از جنوب غربي – جنوبي شرقي و شمال شرقي مي وزد بادهاي جنوب غربي و جنوب گرم و خشك و در تابستان با خود خاك و ماسه همراه دارند . بادهاي شمال شرقي بخصوص باد 120 روزه سيستان كه خشك است با خود ماسه هاي نرم حمل  مي كند .

بادها هنگام وزش مقداري از ذرات ريز خاك و شن را به شكل ريگ روان با خود از نقطه اي به نقطه ديگر حمل مي كند و براي عابرين و كاروانان حتي خانه ها و بناهاي مرتفع و دهكده و مزارع خطر ايجاد مي نمايند ، گاهي شدت اين بادهاي حامل خاك بقدري است كه مانند ابري در مقابل نور خورشيد قرار گرفته عبور نور را تا حدي مشكل مي سازند ، اما بادهاي موسمي اقيانوس هند كه در تابستان به سوي ايران مي وزند قسمتي از نواحي جنوب شرقي ايران را تحت تاثير قرار مي دهند ، چون حامل رطوبت مي باشند موجب ريزش باران تابستاني در ناحيه بياباني جنوب شرقي ايران
مي شود ، بطوريكه گاهي بارانها موجب جاري شدن سيل در اين نواحي مي شود .

هر چه از دشتها و چاله هاي داخلي بسوي كوهپايه ها خصوصاً كوهپايه هاي البرز و زاگرس پيش برويم در آب و هواي گرم و خشك و بياباني داخلي تغييراتي پديد مي آيد ، دامنه ها و پيش كوههاي ارتفاعات شمالي و غربي و جنوبي كه بداخل فلات ختم مي شوند به علت ارتفاع نسبت به چاله هاي مركزي يا محل ، از نم بادهاي مرطوب كه از فراز آنها مي گذرد تا حدي استفاده مي كنند و اقليم تقريباً معتدلي نسبت به چاله هاي اصلي بوجود مي آورند به اين ترتيب كه در كوهپايه ها مدت گرما تقليل مي يابد در مقابل مقدار باران و ريزش برف بيشتر بوده و كمتر است . چون عامل اين نوع آب و هوا در حقيقت دامنه ها و پيش كوههاي ارتفاعات مي باشند به آن نوع آب و هواي كوهپايه اي و به علت مشابهي كه با اندك تفاوت با آب و هواي بياباني دارد و به آن نيمه بياباني مي گويند .

علت اين تفاوت خصوصاً افزايش نسبي باران در نواحي كوهپايه اي حاصله در غرب جريان هواي حامل رطوبت غرب است كه از اقيانوس اطلس و درياي مديترانه به سوي ايران مي آيد و در ناحيه كوهستاني غرب ايران موجب ريزش باران بيشتري مي شود ولي هرچه بداخل كشور پيش مي رود از مقدار آن به علت بالا بودن دماي هوا در دشت لوت و نواحي شرقي ايران كاسته مي شود . تا اينكه در زابل ميزان بارندگي سالانه به 50 ميليمتر (1962- 1975) و در ميرجاوه (مرز ايران و پاكستان) به 30 ميليمتر در سال تنزل پيدا مي كند .

1-2-ويژگيهاي معماري منطقه گرم و خشك :

ساكنين مناطق گرم و خشك با اتخاذ تدابير ذيل به مشكلات آب و هوايي اين نواحي فائق گرديده اند.

بطور كلي ساختمانهاي اينگونه مناطق با مصالحي از قبيل خشت و گل ظرفيت حرارتي زيادي دارند بنا شده اند . مناطقي كه شدت گرما بسيار زياد است كوشش شده تا با قرار دادن خانه ها در دل تپه ها يا زيرزمين زمان تأخير حرارت را به بي نهايت رسانده و بدين شكل از شرايط گرمايي متعادل عمق زمين بهره گيري نمايند .

گل را مي توان ماده ساختماني اصيل و قديمي ايران در مناطق گرم و خشك دانست . در دسترس بودن خاك و ارزاني و شكل پذيري اين ماده و عايق بودن آن در برابر سرما و گرما از ديرباز روستائيان اين مناطق را به بهره برداري از گل به شكل چينه ، خشت و كاهگل هدايت نموده است .

در مناطق گرم و خشك ساختمانهايي براي سكونت مطلوبتر است كه از ديوارها و سقفهاي سنگين ساخته شده باشند اين ديوارها و سقفها باعث جذب و دفع كند حرارت تابش آفتاب خواهد شد .

حرارت ناشي از تابش خورشيد بر سطوح خارجي به هنگام روز از ميان مصالح عبور نمي كند و حداقل تا پس از مدت زماني ، تشعشع دوباره در ساختمان ايجاد نخواهد شد . ديوارها و سقفهاي نازك و سبك با سرعت بيشتري گرم و سرد مي شود .

در اين مناطق پلان ساختمانها تا حد امكان متراكم و فشرده است و كوشش گرديده تا آنجا كه ممكن است سطح خارجي ساختمان به نسبت حجم آن كم باشد .اين تراكم و فشردگي پلان خانه ها ميزان تبادل حرارت از طريق جداره هاي 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 درزمستان بطور قابل ملاحظه اي جلوگيري مي نمايد .

معمولا ساختمانها در بافت متراكم و مجموعه هاي بسيارفشرده بنا گرديده اند و بدين شكل كوشش شده است تا بيشترين سايه ممكن به 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 .

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

به منظود تقليل هر چه بيشتر حرارت ايجاد شده در ديوارها در اثر تابش آفتاب بر آنها، معمولا سطوح خارجي سفيد كاري شده اند .

مهمترين عوامل تعيين كننده مصالح ساختماني مناسب در مناطق گرم و خشك ، حداكثر و دامنه نوسان دماي روزانه هوا مي باشند . مقدار اشعه خورشيدي جذب شده در ديوار نيز يكي ديگر از عوامل مهمي است كه به جهت و رنگ خارجي ديوار بستگي دارد . مقاومت حرارتي يك ديوار در تعديل انتقال حرارت از سطح خارجي به سطح داخلي آن مؤثر است . البته ميزان انتقال حرارت ، به حداكثر دماي سطح خارجي ديوار كه خود تابع دماي هوا و مقدار اشعه خورشيدي جذب شده در ديوار مي باشد بستگي دارد . پس سطوح بايد رنگي روشن داشته باشند و تا آنجا كه ممكن است متمايل به سفيد باشد .

تعداد و مساحت پنجره ساختمانها در اينگونه مناطق به حداقل ممكن كاهش داده شده و به منظور جلوگيري از نفوذ اشعه منعكس شده از سطح زمين اطراف پنجره ها در قسمت فوقاني ديوارها نصب شده اند .

در اين مناطق سعي شده كه از ورود هواي خارجي بداخل ساختمان جلوگيري بعمل آيد . از اختلافات زياد حرارت در شب و روز مي توان بهره گيري نمود . هواي خنك شب را مي توان از طريق بستن درها و پنجره ها در طول روز و باز كردن آنها به هنگام شب ذخيره سازي و حفظ نمود .

ساكنين اين منطقه براي قابل تحمل كردن هواي اين منطقه و استفاده از باد تدابيري اتخاذ كرده اند از جمله ايجادبادگير .

نمونه كامل بادگير را مي توان در شهرهاي كاشان و يزد مشاهده كرد . اين بادگيرها كه بر بام مناطق مسكوني ساخته مي شود راه هواكش آن مستقيماً به سردابه ، زير زمين و يا اطاق نشيمن منتهي مي شود . در شهرهایی كه باد مطلوب جهت مشخصي دارد و به بادگير يك طرفه  برخورد مي كنيم مانند بادگيرهاي شهر طبس كه در اين شهر ايوانها و بادگيرها به سمت باد مطلوب كه از طرف شمال مي وزد ساخته شده و شهر جهت محسوسي به خود گرفته است . در حاليكه وجود بادهاي مطلوب از طرف كركس كوه در كاشان ساختن بادگيري هاي بلند و جهار طرفه را مطرح نموده است ، در آرادان كه از توابع شهرستان گرمسار است ، و به فاصله كمي از آن در طرف شمال شرقي شهر واقع شده به ندرت به بادگير برمي خوريم و بادگيرهاي موجود نيز اغلب كوتاه است . در اينجا بخاطر وجود بادهاي پرگرد و خاك كويري ، بادگير خوب كار نمي كند . در عوض مكشهايي كه به جاي بادگير پيش بيني شده هواي سرد آبها را خنكتر مي كند . جريان هوا در خانه بدين صورت است كه دهانه سرداب زير ايوان گشاد ساخته مي شود و مختصر جريان هوا در حياط از راه دهانه سرداب به سرداب و بوسيله دو يا يك مكش بالا كشيده مي شود .

در مناطق گرم و خشك همانطور كه ذكر شد بايد ميزان تهويه طبيعي در روز را به حداقل ممكن رساند . چون در اثر ورود هواي گرم خارج دماي هوا و سطوح داخلي نيز افزايش مي يابد بخصوص در طول روز كه سرعت باد زياد و در نتيجه ميزان تهويه طبيعي نيز زياد است ، تغييرات دماي هواي داخلي در سطحي نزديك به دماي هواي خارج تغيير مي نمايد.

از طرف ديگر چون رطوبت هواي اينگونه مناطق كم است حتي با جريان هوايي با سرعت كم امكان سرد شدن بدن از طريق تبخير عرق بدن وجود داشته و در نتيجه احتياج به سرعت زياد هوا براي خنك سازي از راه تبخير لازم نمي باشد . سرعت هوا براي ايجاد چنين وضعيتي مي تواند 15 سانتي متر در ثانيه باشد و اين سرعتي است كه در نتيجه اختلاف دماي سطوح و همچنين در نتيجه نفوذ هواي خارج بداخل از طريق درز پنجره ها در هواي اطاق بوجود مي آيد و بدين ترتيب نيازي به باز بودن پنجره ها نخواهد بود . در عصر و شب بدليل پايين بودن دماي هواي خارج نسبت به دماي هوا و سطح داخلي تهويه طبيعي امكان سريع خنك شدن هواي داخلي را بوجود مي آورد . نياز به كوران در عصر و شب وجود پنجره هاي باز شو را ضروري مي سازد .

بهترين جهت ساختمان در اين مناطق براي اطاقهاي قابل سكونت شمالي – جنوبي  مي باشد .

 فرم ساختمان بايد بطريقي باشد كه كمترين مقدار حرارت را در زمستان از دست بدهد و در تابستان نيز كمترين مقدار حرارت را از آفتاب و محيط اطرافش كسب نمايد .

استفاده از حياط هاي داخلي مشجر و معطوف نمودن فضاهاي زندگي به اين حياط ها يكي از عمده ترين مشخصات معماري در مناطق گرم و خشك است . حياط هاي داخلي كه شامل درخت ، حوض و سطوح گياهكاري شده هستند يكي از مؤثرترين عوامل ايجاد رطوبت كه در مناطق خشك اهميت فراواني دارد ، مي باشد .

اطاقها كه فقط به اين حياط ها باز مي شوند در برابر باد و طوفان شن كه معمولاً در مناطق كويري در جريان است و همچنين در برابر بادهاي سرد زمستاني حفاظت مي شوند . بطور كلي ساختمانهاي حياط دار قديمي بهترين فرم و تركيب ممكن اجزاء يك ساختمان براي تعديل اقليم بشمار مي روند .

اطاقهاي اينگونه منازل كه فقط به داخل حياط باز مي شوند در برابر سرماي زمستان باد و طوفان شن كه معمولاً در مناطق كويري در جريان است حفاظت مي شوند ، در زمستان اطاقهاي رو به جنوب و در تابستان اطاقهاي رو به شمال اين مجموعه مورد استفاده قرار گرفته و بدين ترتيب محل زندگي نيز با اقليم هماهنگ مي گردد .

در شب هواي سرد مجاور پشت بام به طرف پايين حركت نموده و در داخل حياط و جسم ديوارها مي ماند و بدين ترتيب باعث افت حداكثر دماي هواي داخل حياط در روز مي شود . در نتيجه در روز هنگاميكه دماي خارجي و شدت تابش آفتاب به حداكثر مي رسد ، هواي داخل ساختمان نسبتاً معتدل خواهد ماند .

1-3-عناصر ويژه معماري در منطقه گرم و خشك و عملكرد آنها در برابر عوامل آب و هوايي :

1-3-1- حياط :

حياط در خانه هاي يزد به خاطر تنگي و بلندي ديوار اطاقها چهار طرف گود است و در ساعت گرم روزهاي تابستان سايه مي گردد و شبها نيز خنك است . حياط گود هواي سرد را مي گيرد و به اصطلاح هواي سرد در حياط پايين مي آيد و تا ساعاتي از روز كه هنوز آفتاب كاملاً بالا نيامده هواي حياط خنك است . با بالا آمدن آفتاب حياط گرم مي شود ولي درجه حرارت قسمت تابستان نشين با درجه حرارت خارج هنوز اختلاف فاحشي دارد.

آن قسمت كه به طور حيرت انگيزي حرارتش پايين و خنك است ، سردابي است كه معمولا زير قسمت تابستان نشين قرار دارد . سردي هواي اين قسمت آنچنان است كه غير از ساعات گرم بعدازظهر تابستان ، انسان در آن سردش مي شود .

به جريان در آوردن هواي خانه در مجموعه اي كه اين چنين بسته است و در مقابل جريان هوا قرار ندارد از طريق بادگيري صورت مي گيرد كه پشت قسمت تابستان نشين قرار دارد . اين بادگير به قسمت تابستان نشين و در بعضي خانه ها به سرداب زير راه دارد .

وجود حوض آبي در حياط و پوشش گياهي (باغچه و درخت) به نحوي مطلوب به كمك جريان هواي بادگير اثر تبخير ، رطوبت هوا را در داخل خانه بالا مي برد و بر شرايط راحتي مي افزايد .

1-3-2-گذر :

گذر به صورت سرپوشيده و كوچه هاي باريك با ديوارهاي بلند راههاي عبوري خنكي در تابستان مي باشد و در بيشتر ساعات روز بخصوص در بعدازظهرهاي گرم تابستان سايه مي گيرد.

1-3-3- ايوان :

ايوان در قسمت تابستان نشين فضاي نيمه بازي را تشكيل مي دهد كه عصرهاي تابستان همينكه آفتاب از ديوار مقابل بالا مي رفته مورد استفاده قرار مي گرفته است .

سرداب معمولا زير ايوان و پنج دري وسط پيش بيني مي شده و در بعدازظهرهاي گرم تابستان اين قسمت مطلوب ترين محل براي استراحت بوده است .

جهت ايوان در زير معمولا پشت به قبله است .

 

1-3-4- بام گنبدي :

بامهاي گنبدي به علت برجستگي كه دارند ، همواره در معرض وزش نسيم قرار مي گيرند که اين خصوصیت در كم كردن گرمايي كه بام در اثر تابش شديد آفتاب  مي گيرد مؤثر است . هنگام شب نيز گرمايي كه بام پس مي دهد به ترتيبي كه گفته شد سريعتر برطرف مي گردد .

در بامهاي گنبدي چون شدت تابش آفتاب بر تمام رويه بام يكسان نيست هميشه قسمت 3 گرماي كمتري نسبت به قسمت 1 دريافت مي كند و اين در تقليل درجه حرارت زير گنبد تاثير دارد بخصوص كه اگر گنبد داراي ساقه نيز باشد .

در معماري ايران با اختراع گنبد دو پوسته اي مسئله بالا را به طريق جالبي حل كرده اند . بدين معني كه عمل عايق سازي فضاي بين دو پوسته باعث مي شود كه پوسته داخلي نسبت به پوسته خارجي سرد باشد . اين طرز عمل در معماري اماكن عمومي بيشتر به چشم مي خورد ، جائيكه ازدحام جمعيت زياد بود . از نظر هندسي ، گسترده يك طاق نيمكره اي شكل تقريبا سه برابر سطح قاعده اثر است . بنابراين شدت پرتو افكني آفتاب تند به روي بدنه مدور كن ميشود و قسمت پايين طاق گنبدي درجه حرارت كمتري پيدا مي كند .

از طرفي چون بدنه گنبدي به علت برجستگي در معرض وزش نسيم قرار دارد از اينرو نسبت به بام مسطح كمتر گرماي تابشي در آن اثر دارد . شكل مدور همچنين براي خارج نمودن تشعشع گرماي بيرون رونده هنگام شب و آماده نمودن عمل خنك شدن در شب مناسب است يعني گرمايي را كه بدنه ساختمان پس مي دهد بهتر بيرون مي راند .

طاق زني به سرعت و در اثر مهارت آن در ايران تكميل شده است . پوشانده دهنه هاي قابل توجه با پوسته هاي نازك طاق استواني نشان خبرگي بنايان قديمي است .

معماران قديمي كلفتي بين سقف طاقي شكل و بام مسطح را كه معمولا زياد مي شد مجوف كار مي كرده اند . به اين ترتيب از نفوذ گرماي تابشي به داخل جلوگيري مي شد و بام مسطح موقعيت خوبي براي خواب در شبهاي خنك تابستان بود . در ضمن بام با وزن كمتري روي ديوارها فشار مي آورد .

روزنه بر بالاي گنبد عمل هواكشي روشني رساني انجام مي دهد . از طريق آن گرمايي كه پوسته گنبد در روز گرفته و در شب بداخل پس مي دهد بسرعت خارج مي شود .

1-3-5- بادگير :

بادگير نشان ويژه اي در اين منطقه مي باشد .

شكل معماري آن به گونه اي است كه بر بام مناطق مسكوني ساخته مي شود و راه هواكش آن مستقيما به سردابه زيرزمين و يا اطاق نشيمن منتهي مي شود ، طرز كار كردن آن بدين ترتيب است كه هواي گرم كه در روي هواي سرد قرار مي گيرد از دريچه هواكش روئين آن داخل شده صعود مي نمايد و متقابلاً از طرف ديگر آن هواي سرد نسبتا آزاد و سنگين بطرف لوله هواكش كشيده شده. به طرف محل نشيمن نزول نموده و در كف مكان مورد نظر وارد مي گردد و اين عمل باعث تهويه هوا مي گردد .

در برخي از مناطق بادگيرها از چهار طرف دهانه دارند تا از هر طرفي باد بوزد .

آب انبارها ممكن است يك يا شش بادگير داشته باشند .

در تابستان ، شب هنگام كه معمولا پشت بام و حياط را براي خواب مورد استفاده قرار مي دهند بادگير باد خنك شب را مي گيرد و در داخل خانه پخش مي كند ، اين هواي خنك در ساعات زيادي از روز به خاطر بسته بودن همچنان هواي خانه را خنك نگاه مي دارد .

از نمونه هاي بادگيرهاي چند طرفه ، بادگير چند طرفه باغ دولت آباد يزد مي باشد كه ارتفاع آن از سطح زمين 34 متر و از سطح بام 26 متر است .

1-4- عوامل اقليمي و نحوه تاثير آن بر ساختمان :

تركيب متفاوت مسكن در نواحي اقليمي مختلف اهميت تاثير عوامل آب و هوايي را در شكل دادن به مسكن بخوبي نشان مي دهد . اطلاعات و آمار آب و هوايي مربوط به يك ناحيه در زمينه هاي حرارت ، رطوبت نسبي ، تشعشع و اثرات بادها بايد مورد تجزيه و تحليل قرار گيرد . بنابراين ابتدا اثرات هر كدام از عوامل اقليمي و چگونگي تاثير آن بر ساختمان مورد تجزيه و تحليل قرار مي گيرد .

1-4- تابش آفتاب

1-4-1- تأثير تابش آفتاب بر ساختمان و محيط اطراف :

نور خورشيد هميشه براي ايجاد روشنايي طبيعي در يك ساختمان مورد نياز است . اما از آنجا كه اين نور سرانجام به حرارت تبديل مي شود بايد ميزان تابش مورد نياز براي هر ساختمان با توجه به نوع آن ساختمان و شرايط اقليمي محل آن تعيين گردد .

زمين مقدار حرارت كمتري را از خورشيد دريافت مي كند زيرا مقداري از اشعه خورشيد در اثر برخورد با سطح ابرها دوباره بطرف بالا منعكس گرديده و قسمتي نيز بوسيله اكسيد كربن ، بخار آب و اُزن موجود در اتمسفر جذب مي شود . همچنين مقدار مشخصي از اشعه در اثر برخورد با ملكول هاي هوا به اطراف پخش مي شود كه البته قسمتي از اين اشعه پخش شده در آسمان دوباره به طرف زمين تابيده مي شود . بنابراين شدت تابش آفتاب و حرارت حاصل از آن در يك منطقه از سطح زمين به فاصله اي كه اشعه خورشيد بايد طي نمايد ضخامت ابر و وضعيت هوا از نظر آلودگي بستگي دارد ، بهمين 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 اتمسفر را طي
مي كند حرارت بيشتري توليد مي كند.

همچنين در ظهر محلي ، هر منطقه كه خورشيد در عمودي ترين حالت خود نسبت به زمين قرار داشته و فاصله آن كمتر است شدت تابش آفتاب بيشتر از صبح و عصر كه خورشيد در مايل ترين حالت نسبت به زمين محل مورد نظر قرار دارد مي باشد . با توجه به اين مطالب نتيجه مي شود كه شدت تابش آفتاب در هر منطقه از زمين به موقعيت خورشيد نسبت به آن نقطه بستگي دارد . از آنجا كه بدليل خركت وضعي و دوراني زمين ، موقعيت خورشيد در ساعات ، روزها و فصول مختلف متفاوت است لذا براي آنكه بتوان شدت تابش آفتاب بر سطوح مختلف و حرارت حاصل از آن را بررسي نمود لازم اسن كه موقعيت خورشيد نسبت به محل مورد نظر در زمانهاي مختلف مشخص باشد

جدول 1

مقدار حرارتي كه در اثر تابش آفتاب در سطح يك جسم ايجاد ميشود نه تنها به جهت بلكه به رنگ و بافت آن سطح و همچنين سرعت جريان هوايي كه در پيرامون آن سطح در جريان است 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 هرچه يك سطح زبرتر و ناصاف تر باشد مي تواند مقدار انرژي حرارتي بيشتري را جذب نمايد ولي مهمترين عاملي كه در تعيين حرارت ايجاد شده در يك سطح تاثير دارد رنگ آن سطح مي باشد.

قبل از طلوع آفتاب تغييرات درجه حرارت سطوح خارجي تقريبا هماهنگ است . در اين حالت تنها دماي بام به دليل آنكه بيشتر حرارت خود را بوسيله ساطع نموده اشعه با طول موج بلند به طرف آسمان از دست داده چندين درجه كمتر از دماي هواي خارجي است .

اما پس از طلوع آفتاب و زماني كه تابش آفتاب به شكل مستقيم منعكس شده از سطوح ديگر پراكنده شده از آسمان وجود داشته باشد دماي سطوح خارجي ديوارها به نسبت تابشي كه دريافت و جذب مي نمايند بالا مي رود . 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 بسيار از تاثير درجه حرارت هواي پيرامون آن سطح است . (جدول
شماره 2)


جدول 2

1-4-2- تأثير تابش آفتاب در گرماي داخلي ساختمان :

سقف و ديوارهاي جانبي يك ساختمان فضاي داخلي آن را از محيط اطرافش جدا مي سازد و بدين طريق از تأثير مستقيم عوامل اقليمي چون دما و رطوبت هوا ، تابش آفتاب و برف و باران بر فضاي داخل آن جلوگيري مي كند اما در هر صورت هر يك از اين عوامل از طريق تأثير جداره هاي خارجي ساختمان هواي داخل آنرا تحت تأثير قرار مي دهند .

بطور مثال حرارتي كه در اثر تابش آفتاب در سطوح خارجي يك ساختمان جذب مي شود با تغييراتي به سطوح داخلي و سرانجام به هواي انتقال يافته و باعث افزايش دماي اين هوا مي شود . انتقال حرارت به چهار طريق صورت مي گيرد .

 الف : هدايت conduotion : با گذشتن از يك ملكول هم جوار حرارت مي تواند در داخل اجسام يا از جسمي به جسم ديگر كه با آن تماس دارد عبور كند معمولاً هر چه مصالح يك ديوار متراكم تر باشد ، حرارت سريع تر بشكل هدايت از آن عبور مي كند مثلاً بتن كه متراكم تر از چوب است ، ضريب هدايت بيشتري از چوب دارد .

ب : جابجايي convection  : جريان هوا مي تواند حرارت را از سطوح گرم به سطوح سرد انتقال دهد اين نوع انتقال حرارت جابجايي نام دارد . در يك فضاي بسته مانند فضاي يك اطاق ، گرما باعث به جريان افتادن هواي گرم از پائين به بالا و هواي سرد از بالا به پائين مي گردد . وقتي چنين جريان هوائي بين جداره هاي يك ديوار يا سقف و جداره بوجود آيد مقدار قابل توجهي حرارت از سطوح داخلي ديوارها و بام به سطوح خارجي يا به عكس ، در صورت گرم بودن هواي خارج ، از سطوح خارجي بداخل انتقال مي يابد .

ج : تابش radiation  : با ساطع شدن نور كه بشكل امواج الكترومغناطيسي مي باشد ، حرارت از يك جسم گرم به اجسام سرد انتقال مي بايد بدون آنكه در دماي هواي بين دو سطح اثري بگذارد (البته ساطع شدن امواج الكترومغناطيسي با طول موج بلند) .

 

د : تبخير evaporation : عبارتند از تغيير دما و انتقال حرارت در نتيجه تغيير شكل مايع به بخار مي باشد . اين تغيير شكل باعث مي شود دفع گردد .

1-4-3- ظرفيت حرارتي :

ظرفيت حرارتي مصالح به وزن مخصوص و گرماي ويژه آنها بستگي دارد . هر چه وزن مخصوص يك جسم بيشتر باشد ظرفيت حرارتي آن بيشتر است و ظرفيت حرارتي آن بيشتر است . ظرفيت حرارتي ديوارها نيز به ضخامت و فشردگي مصالح آن  بستگي دارد . مثلاً زماني كه طول مي كشد تا گرماي ناشي از تابش آفتاب و گرمي هوا از سطح خارجي به سطح داخلي انتقال يابد براي يك ورق آهني حدود چند دقيقه اي و براي يك ديوار سنگي چندين ساعت است .

هرچه ظرفيت حرارتي يك ديوار بيشتر باشد گرماي خارجي با سرعت كمتري به طرف داخل انتقال مي يابد و در نتيجه تأخير بيشتري در زمان رسيدن سطوح داخلي به حداكثر دماي خود نسبت به سطوح خارجي روي مي دهد . اين زمان تأخير باعث        مي شود در ساعاتي كه هوا در حداكثر درجه حرارت است گرماي نفوذ كرده در ديوارهاي خارجي در همانجا ذخيره شده و در عصر و شبكه هوا نسبتاً خنك است از آن خارج شود .

در شب حرارت ذخيره شده در مصالح يك ساختمان يا ظرفيت حرارتي زياد آزاد شده و باعث كاهش ميزان انتقال گرماي هواي داخل به خارج مي گردد يعني چنين ساختماني در شب به آرامي سرد شده و حداقل دماي شبانه هواي آن به طور قابل ملاحظه اي بيشتر از حداقل دماي شبانه هوا در ساختمان هاي با ظرفيت حرارتي كم مي شود .

در زمستان و به خصوص در مناطق سرد كه بطور كلي دماي هواي خارج كمتر از دماي هواي گرم شده داخلي است ، ظرفيت حرارتي مصالح يك ساختمان فقط دامنه نوسان دماي هواي داخلي را كاسته و تأثيري در جهت حركت حرارت و متوسط دماي هوا ندارد . اما در تابستان و در مناطق گرم كه سطوح خارجي ساختمان در روز گرمتر و در شب سردتر از هواي داخل و خارج تأثير دارد در جهت حركت حرارت نيز اثر مي گذارد .

با توجه به مطالب بالا مي توان نتيجه گرفت كه ظرفيت حرارتي زياد در مناطقي كه مشكل گرماي هواي داخل معمولا در شبها نيز وجود دارد مثل مناطق مرطوب ساحلي مفيد نمي باشد .

1-4-4- تابش آفتاب بر بام :

بام يك ساختمان تأثيرپذيرترين جزء آن در برابر عوامل اقليمي است . تابش آفتاب در تابستان و ريزش برف و باران تأثير بيشتري بر بام ساختمان مي گذارد تا بر اجزاء ديگر آن . در شب و در زمستان بام با ساطع نمودن اشعه با طول موج بلند از خود سريع تر و بيشتر از ديوارها گرماي خود را از دست مي دهد به همين دليل در مناطق سرد و يا در فصل زمستان بام يك خانه عمده ترين عامل اتلاف گرماي هواي داخل است . البته ميزان انتقال گرما به مقاومت حرارتي مصالح بام بستگي دارد .

در مناطق گرم نيز هواي داخلي ساختمان تحت تاثير گرماي بام قرار مي گيرد . ميزان اين تأثير به جزئيات طرح ساختمان بستگي دارد . درمناطق خيلي گرم اين باور بوجود آمده است كه بام عامل اصلي گرم كننده هواي ساختمان است . البته اين باور در بيشتر موارد صحيح مي باشد ، اما به دليل صحت اين امر ناصحيح بودن طرح بام است .

سطح خارجي بام معمولاً تحت تأثير بيشترين ميزان نوسان دماي هوا و تابش آفتاب قرار دارد كه البته ميزان تأثير اين نوسان تا حدود زيادي به نوع بام و رنگ سطح خارجي آن بستگي دارد .

1-4-5- تابش آفتاب بر پنجره :

پنجره هاي يك ساختمان در تغيير دماي هواي داخل آن تأثير فراواني دارند مخصوصاً وقتي آفتاب به طور مستقيم بداخل بتابد اثر حرارتي پنجره خيلي بيشتر از ديوارها بوده و فضاي داخلي بلافاصله پس از دريافت تابش مستقيم آفتاب گرم مي شود . وقتي آفتاب به سطوح شفاف مي تابد اشعه آن به سه جزء تقسيم مي شود . قسمتي از اشعه منعكس مي شود كه اين قسمت هيچگونه تأثير حرارتي به روي جسم شفاف ندارد .

قسمت ديگر بوسيله شيشه جذب و بعداً به صورت انرژي حرارتي به اطراف انتقال مي يابد . قسمت سوم بطور مستقيم از داخل شيشه يا جسم شفاف عبور نموده و فضاي پشت آن را تحت تأثير قرار مي دهد . ويژگي بي نظير شيشه در تفاوت ميزان شفافيت آنها در برابر اشعه هاي با طول موج كوتاه و بلند است .

شيشه در حاليكه طيف هاي انرژي زاي خورشيد را كه طول موجشان بين 4/0 تا 5/2 ميكرون است از خود عبور مي دهد در برابر امواج ساطع شده از اجسام گرم كه طول موجشان حدود 10 ميكرون است كدر بوده و آنها را از خود عبور نمي دهد بنابراين در اطاقي كه پنجره رو به آفتاب دارد اشعه خورشيد از شيشه پنجره ها عبور نموده و با تابش بر ديوار ، كف و ساير سطوح داخلي باعث بالا رفتن دماي آنها ميشود .

اين اجسام پس از گرم شدن حرارت خود را به صورت ساطع نمودن اشعه با طول موج بلند به اطراف انتقال مي دهند و چون شيشه و اجسام شفاف اشعه با طول موج بلند را از خود عبور نمي دهند تمام حرارت ناشي از تابش آفتاب در داخل باقي مانده و به مرور در صورت تداوم تابش آفتاب به داخل دماي هواي داخلي به مرور گرمتر و گرمتر مي شود.

 

1-5- تأثير رطوبت بر ساختمان :

رطوبت در ساختمان عامل بالقوه در به مخاطره انداختن سلامتي و آسايش ساكنين ساختمان بوده و نيز منشاء خساراتي است كه به زيبايي و مصالح ساختمان وارد مي آيد . 

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 پايين آمده و امكان بروز تعرق بروي چنين سطوحي افزايش مي يابد كه اين خود مي تواند باعث ناراحتي از نظر شرايط گرمايي هواي داخلي ساختمان گردد .

همچنين رطوبت موجود در ديوارهاي مرطوب باعث مي شود املاح نمك موجود در مصالح حل شده و سپس به صورت شوره و سفيدك در سطح اين ديوارها ظاهر گردد . خساراتي كه در اثر رطوبت به مصالح ساختماني وارد مي شوند شامل تغيير ابعاد و پوسيدگي چوب ، زنگ زدگي فلزات ، نرم شدن اندودهاي گچي و آهكي و همچنين جدا شده صفحات چوبي بهم چسبانده مي باشند .

رطوبت در ساختمان ممكن است در نتيجه عواملي چون نفوذ باران در ديوارها و سقف ، نفوذ باران در سطوح داخلي از درو پنجره ها ايجاد تعرق ناشي از وسائل رطوبت زاي داخلي به روي سطوح داخلي و نفوذ آبهاي تحت الارضي از كف و ديوارها باشد .

در عمل نفوذ آب باران در ديوارها نتيجه اثرات عوامل گوناگوني از قبيل فشار اسمزي ، وزش باد و نيروي جاذبه مي باشد كه نسبت اهميت هر يك از اين عوامل براي ديوارهاي مختلف متفاوت است .

هنگاميكه آب باران به سطح خارجي يك ديوار منفذ دار برخورد مي نمايد بوسيله نيروي اسمزي بداخل ديوار جذب مي شود در شروع يك بارندگي و اولين برخورد آب باران به سطح يك ديوار ، ميزان نفوذ آب در ديوار حداكثر بوده و با ادامه بارندگي اين ميزان كاهش مي يابد . هنگاميكه بارندگي براي مدتي طولاني ادامه مي يابد ، در اين دوران بارندگي ، آب باران در داخل ديوار جمع مي شود . در چنين حالتي پس از اشباع شدن مصالح ديوار ، ادامه بارندگي يا فشار ناشي از وزش باد ممكن است باعث خيس و مرطوب شدن سطوح داخلي گردد.

از طرف ديگر فشار ناشي از وزش باد در نفوذ آب باران به داخل ديوار از طريق تركهاي موجود ديوار بخصوص هنگامي موثر است كه يك لايه آب باران بر روي 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 به داخل درزها مي گردد .

وقتي سطح خارجي ديوارها اندود يا رنگ شده باشد جذب آب در ديوار به مقدار زيادي به نفوذپذيري اين لايه خارجي بستگي دارد .

 

1-6- تاثير باد بر ساختمان :

تأثير وزش باد در ساختمان بطور كلي ايجاد تهويه طبيعي در ساختمان است كه به اختلاف فشاري كه وزش باد در جداره هاي خارجي آن بوجود مي آورد بستگي داشت و جريان هوايي كه در اثر اختلاف دماي سطوح مختلف يك ساختمان در فضاي داخلي آن ايجاد مي شود ناچيز و قابل اغماض مي باشد .

و اين تنها وزش باد است كه در چگونگي تهويه طبيعي و دماي هواي داخلي يك ساختمان و در نتيجه آسايش ساكنين آن تاثير مي گذارد .

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

در مناطق سردسير يا در ماههاي سرد كه هوا خيلي سرد و رطوبت آن بسيار كم است سعي مي گردد ورود هواي خارج بداخل ساختمان به حداقل ممكن برسد . وظيفه تهويه در چنين شرايطي اين است كه تعويض هواي داخلي را در حدي كه از كثيف شدن آن جلوگيري مي نمايد نگاهداري اين مقدار تعويض هوا معمولا اكسيژن مورد نياز براي تنفس را نيز تأمين مي نمايد .

در اين مناطق ورود بدون كنترل هواي سرد به داخل اطاق ايجاد سوز نموده و رطوبت نسبي هواي داخلي را نيز تاحدي كه باعث سوزش و خارش پوست بدن مي شود پايين مي آورد . بنابراين افزودن رطوبت به هواي داخلي ساختمان در ماههاي سرد در مناطق فوق تقريبا ضروري است .

در مناطق گرم يا در ماههايي كه هوا گرم است وظيفه اصلي اين است كه ميزان تهويه در روز را به حداقل ممكن رساند به حدي كه بتوان از كثيف شدن هواي داخلي جلوگيري نمود . در عصر و شب اين مناطق كه هواي خارج معمولا خنكتر از هواي داخل ساختمان است مي توان با ايجاد كوران در داخل ساختمان از تاثير گرمي سطوح داخلي ديوارها كه در اين هنگام گرماي سطوح خارجي به آنها انتقال يافته است و كاملا گرم هستند در هواي داخلي و در نتيجه گرم شدن هواي داخل ساختمان جلوگيري نمود .

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

هنگاميكه باد بطور عمودي بر يك ساختمان مستطيل مي وزد ديوارهاي مقابل باد تحت فشار و ديوارهاي پشت به باد تحت مكش يا فشار منفي قرار مي گيرند . اگر باد به شكل مايل به اين ساختمان بوزد دو سطح مقابل باد تحت فشار و دو سطح ديگر تحت مكش قرار خواهند گرفت .

بام ساختمان ها هميشه در منطقه مكش قرار مي گيرند البته در مورد بامهاي شيب دار اين موضوع در حالتي صحت دارد كه شيب بام كم باشد . سطوح رو به باد بام هاييكه شيبشان تند است در منطقه فشار و سطوح پشت به باد اين بامها در منطقه مكش قرار مي گيرند .

موقعيت پنجره نسبت به جهت وزش باد تأثير قابل ملاحظه اي در وضعيت تهويه طبيعي در داخل يك اطاق مي گذارد . عمده ترين اصل براي ايجاد يك تهويه موثر و قابل استفاده اين است كه قسمت هاي باز شو در دو قسمت رو به باد و پشت به باد قرار داشته باشند آزمايشات زيادي ثابت كرده است كه اگر وزش باد بطور مايل به پنجره رو به باد برخورد نمايد تقريبا تمام نقاط اطاق تحت تاثير جريان هوا قرار گرفته و باد با يك برخورد نمايد تقريبا تمام نقاط اطاق تحت تاثير جريان هوا قرار گرفته و باد با يك حركت دايره اي شكل در طول ديوارها و گوشه هاي اطاق به جريان مي افتد (تا مدت ها پيش چنين تصور مي شد كه اگر جهت وزش باد بر پنجره رو به باد عمود باشد باعث حداكثر جريان هوا مي شود البته بايد پنجره اي رو به باد و پشت به باد آن كاملا مقابل هم باشند . در اين حالت جريان باد از يك طرف وارد و از طرف ديگر بدون تغيير جهت خارج مي شود) . در صورتيكه پنجره اي اطاقي در ديوارهاي مجاور هم قرار داشته باشند وضعيت تهويه طبيعي زماني مطلوب خواهد بود كه جهت وزش باد عمود بر سطح پنجره رو به باد باشد .

در گذشته در مقابل اثرات ناراحت كننده باد اقدامات حفاظتي به عمل مي آورند . در عين حال طوري ساختمان را مي ساختند كه انسان از جنبه هاي مفيد باد سود ببرد . در جاهاي پر باد كمترين ديد به طرف خارج به خصوص در مقابل بادهاي مزاحم ، قانوني عمومي بوده است .

درهم فرورفتن خانه ها به خاطر پيدا كردن حالت حفاظت در مقابل باد انگيزه تنگي شهرها و روستاهاي مناطق بادخيز است . در مناطق گرمسيري و مرطوب كوران هوا در مقابل درجه حرارت شديد و رطوبت زياد به عنوان راه حل و چاره اهميت خاصي دارد . در مناطق گرم و خشك خانه ها با تو رفتگي هاي بازي بنام ايوان مشخص ميشود .

ايوانها عموما در جهت جريانهاي خنك باد قرار دارند . به هر صورت در بيشتر مناطق اقليمي در هر زمان خصوصيات فرق مي كند . در بعضي مناطص براي جلوگيري از باد مزاحم اقدام به ايجاد بادشكن مي كنند . اطراف ساختمانهاي كم ارتفاع تاثير قطعي روي جريان هوا و سرعت باد دارد اين نكته ساختمان را تا حدي از قيد نياز به جهت قطعي و مشخص آزاد مي كند باد شكن ها به صورت ديوار يا درختان هستند .

1-7- منطقه آسايش (COMFORT ZONE) :

تمام عوامل اقليمي ياد شده بايد به نحوي بر ساختمان اثر بگذارد كه آن ساختمان را براي انسان قابل سكونت كند و انسان در آن احساس آرامش كند . تركيب اين عوامل (درجه حرارت ، تابش آفتاب ، رطوبت نسبي و جريان هوا) است كه بر انسان اثر گذاشته و با آسايش فيزيكي او رابطه دارد . بطور مثال اگر سرعت هوا را ثابت فرض نموده و تابش آفتاب را ناديده بگيريم ، يعني بفرض آنكه افراد در سايه و در فضاي داخلي قرار داشته باشند مشاهده گرديده كه اكثر آنها در دماي 21 تا 26 درجه سانتگراد و رطوبت نسبي 30 تا 60 درصد ازنظر فيزيكي راحت هستند.

حال اگر شرايط هواي داخل اين اطاق را تغيير داده يعني رطوبت آن افزايش و دماي آن كاهش داده شود افراد مذكور به مرور احساس ناراحتي خواهند كرد . البته مناسب بودن دما و رطوبت براي زندگي انسان در نواحي مختلف متفاوت است .

اگر حدود تغييرات دما و رطوبت را در جدولي كه رطوبت نسبي بر محور افقي و درجه حرارت بر محور عمودي آن مشخص شده ترسيم كنيم محدوده اي بدست مي آيد كه اصطلاحاً به آن منطقه آسايش مي گويند كه منطقه اي است كه فرد در آن احساس آرامش وآسايش مي كند.