تنظیم شرایط محیطی 2

جزوه جلسه اول – درس تنظیم شرایط محیطی ۲
موضوع: مرور مفاهیم پایه و مقدمه‌ای بر طراحی اقلیمی
۱. مقدمه درس

درس «تنظیم شرایط محیطی ۲» به بررسی رابطه‌ی میان اقلیم و معماری می‌پردازد و هدف آن آشنایی دانشجویان با روش‌های طراحی اقلیمی برای ایجاد آسایش حرارتی، نور مناسب، تهویه طبیعی و کاهش مصرف انرژی در ساختمان است. این درس ادامه‌ی مباحث پایه‌ای در «تنظیم شرایط محیطی ۱» است اما با تمرکز بیشتر بر کاربردهای طراحی و تحلیل اقلیم.

۲. اهمیت تنظیم شرایط محیطی در معماری

ساختمان بدون توجه به اقلیم، مصرف انرژی بسیار بالاتری خواهد داشت.

طراحی اقلیمی می‌تواند تا ۳۰–۶۰٪ مصرف انرژی را کاهش دهد.

شرایط محیطی بر سازمان فضایی ساختمان، شکل حجم، مصالح، بازشوها، سایه‌اندازها و تهویه اثر مستقیم دارد.

معماری سنتی ایران بهترین مثال از هماهنگی معماری و اقلیم است (بادگیر، حیاط مرکزی، ایوان، جرزهای ضخیم و …).

۳. مفاهیم پایه‌ای که دانشجو باید بداند
۳–۱. اقلیم چیست؟

اقلیم مجموعه‌ای از شرایط میانگین جوی در یک منطقه در طول زمان است (حداقل ۳۰ سال).
عوامل اصلی:

دما

رطوبت

تابش خورشید

باد

بارش

۳–۲. عوامل تأثیرگذار بر اقلیم یک منطقه

عرض جغرافیایی

ارتفاع و توپوگرافی

فاصله از دریا

پوشش گیاهی

جهت‌گیری زمین

الگوهای باد غالب

۴. یادآوری مهم از درس تنظیم شرایط محیطی ۱

(این بخش برای هم‌سطح‌سازی دانشجویان است)

۴–۱. آسایش حرارتی

آسایش حرارتی یعنی شرایطی که فرد احساس گرما یا سرما نمی‌کند.
عوامل موثر بر آسایش:

دمای هوا

رطوبت

جریان هوا

دمای تشعشعی

فعالیت بدن و نوع پوشش

۴–۲. رفتار حرارتی مصالح

مصالح سنگین (جرم حرارتی بالا) → نوسانات دمایی را کاهش می‌دهند (مثل خشت و آجر).

مصالح سبک → سریع گرم و سرد می‌شوند.

۵. مفهوم طراحی اقلیمی (Climate Responsive Design)

طراحی اقلیمی یعنی استفاده از شرایط طبیعی محیط برای تأمین آسایش در داخل ساختمان با کمترین اتکا به سیستم‌های مکانیکی.

اصول پایه طراحی اقلیمی:

بهره‌گیری از خورشید در زمستان و محافظت در برابر تابش در تابستان

کنترل باد و استفاده از باد مطلوب برای تهویه

انتخاب مصالح مناسب اقلیم

سازمان‌دهی فضاهای داخلی و خارجی بر اساس شرایط آب‌وهوایی

تحلیل جهت‌گیری مناسب ساختمان (Orientations)

۶. اقلیم‌های اصلی ایران (بر اساس کوپن و اوانز)
نوع اقلیم ویژگی‌ها راهبردهای طراحی
گرم و خشک (یزد، اصفهان) تابستان‌های داغ، رطوبت کم سایه، جرم حرارتی زیاد، حیاط مرکزی
معتدل و مرطوب (رشت) رطوبت بالا، بارش زیاد تهویه قوی، افزایش ارتفاع از زمین، بام شیبدار
گرم و مرطوب (بندرعباس) گرما + رطوبت شدید ایجاد سایه، بادگیری، پرهیز از جرم حرارتی زیاد
سرد و کوهستانی (تبریز، همدان) زمستان‌های طولانی جرم حرارتی بالا، کاهش سطح تماس با محیط، پنجره جنوبی

(این جدول در جلسات بعد به تفصیل بررسی می‌شود)

۷. مسیر درس در طول ترم

در این جلسه، فقط معرفی می‌کنیم که در ادامه چه مباحثی یاد خواهند گرفت:

تحلیل اقلیم با نمودارهای ماهونی، بیکر، اولگی

طراحی اقلیمی برای اقلیم‌های مختلف ایران

نور طبیعی و کنترل روشنایی

تهویه طبیعی و طراحی برای باد

سایه‌اندازی و طراحی بازشوها

نمونه‌های معماری بومی

انرژی‌های تجدیدپذیر در معماری

پروژه نهایی تحلیل اقلیم یک شهر + پیشنهادهای طراحی

۸. تمرین جلسه اول
هر دانشجو باید بنویسد:

به نظر شما اقلیم چگونه بر سازمان فضایی یک خانه تأثیر می‌گذارد؟

یک مثال از معماری بومی ایران که حاصل انطباق با اقلیم است را ذکر کنید.

منابع انرژی در تنظیم شرایط محیطی
منابع انرژی یکی از مهم‌ترین مباحث در تنظیم شرایط محیطی در ساختمان است، زیرا نوع انرژی مورد استفاده مستقیماً بر مصرف انرژی ساختمان، آسایش حرارتی، هزینه‌ها، آلودگی محیط‌زیست و طراحی معماری اثر می‌گذارد.

دسته‌بندی کلّی منابع انرژی
منابع انرژی به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

1.1 منابع انرژی تجدیدناپذیر

1.2 منابع انرژی تجدیدپذیر

عوامل اقلیمی نقش اساسی در تنظیم شرایط محیطی ساختمان دارند، چون به طور مستقیم بر نیازهای گرمایشی، سرمایشی و تهویه‌ی ما تأثیر می‌گذارند.

هندسه خورشید یکی از مهم‌ترین مباحث درس تنظیم شرایط محیطی است، چون تعیین می‌کند خورشید در هر لحظه از سال و روز از کدام جهت و با چه ارتفاعی بر ساختمان می‌تابد. این موضوع برای طراحی سایه‌بان، جهت‌گیری ساختمان، نورگیری و بهره‌گیری از انرژی خورشیدی ضروری است.

آسایش حرارتی یکی از بنیادی‌ترین مباحث تنظیم شرایط محیطی است و مستقیماً تعیین می‌کند فرد در یک فضا احساس راحتی، گرما یا سرما داشته باشد. در معماری اقلیمی، تمام تصمیمات طراحی (نور، تهویه، سایه، مصالح، فرم و جهت‌گیری ساختمان) در نهایت بهبود همین شاخص را هدف می‌گیرند.

مبانی محاسبات انتقال حرارت در ساختمان، پایهٔ طراحی اقلیمی، تعیین بار حرارتی و انتخاب سیستم‌های گرمایش/سرمایش است. در این مبحث سه سازوکار اصلی انتقال حرارت بررسی می‌شوند: رسانش، جابجایی و تشعشع. سپس روش محاسبه‌ی مقدار انتقال حرارت از هر بخش ساختمان (دیوار، سقف، پنجره، کف) بیان می‌شود.

سامانه‌های غیرفعال گرمایشی و سرمایشی، رویکردهایی در معماری هستند که با استفاده از اصول طبیعی و پایدار (مانند نور خورشید، باد، و خواص مصالح)، نیاز به انرژی فعال (برق، گاز) را برای کنترل دمای ساختمان به حداقل می‌رسانند. این رویکردها، بخشی اساسی از معماری اقلیمی و پایدار محسوب می‌شوند.

جلسه دهم: مصالح بومی و رفتار حرارتی آن‌ها

مبحث “گردآورنده های خورشیدی” (Solar Collectors) به طور مستقیم به سامانه‌های غیرفعال گرمایشی مرتبط است، به خصوص در بخش بهره‌برداری از انرژی خورشید. این گردآورنده‌ها دستگاه‌هایی هستند که انرژی تابشی خورشید را جذب کرده و آن را به صورت گرما (در بیشتر موارد) یا گاهی برق (در سلول‌های فتوولتائیک) تبدیل می‌کنند.

در زمینه ساختمان و با تمرکز بر گرمایش، ما عمدتاً با گردآورنده‌های خورشیدی حرارتی سروکار داریم.

پس از بررسی مبانی انتقال حرارت، سامانه‌های غیرفعال (Passive) و گردآورنده‌های حرارتی، اکنون به سراغ سامانه‌های فتوولتائیک (Photovoltaic - PV) می‌رویم. این سامانه‌ها برخلاف گردآورنده‌های حرارتی که گرما تولید می‌کنند، مستقیماً تابش خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

در دنیای معماری مدرن، این سامانه‌ها به دلیل پیشرفت در فناوری و کاهش هزینه‌ها، نقشی حیاتی در رسیدن به “ساختمان‌های با انرژی صفر” (Net Zero Energy Buildings) ایفا می‌کنند.

https://class255.tehranserver.net/playback/presentation/2.3/ba6f3d310ef3f7cd1fa9c049467d7bdbd7c6689b-1776505104204

https://class255.tehranserver.net/playback/presentation/2.3/ba6f3d310ef3f7cd1fa9c049467d7bdbd7c6689b-1775883153148

دانشجویان گرامی، لطفاً پروژه نهایی خود را بر اساس سرفصل‌های تدریس‌شده، تا موعد مقرر در سامانه بارگذاری نمایید.