چاپ ايميل
 
اهميت تاثير نوع اقليم بر طراحي ساختمان، لزوم بررسي و تحقيقات جامعي را در اين زمينه ايجاب كرده است. از اين‌رو بايد داده‌هاي اقليمي، خوداقليمي و هواشناسي به منظور استفاده از انرژي، در طراحي ساختمان مورد توجه قرار گيرند.

صحت و دقت ظرفيت طراحي،‌ بازده طراحي و محاسبات مربوط به انرژي ساختمان، به كيفيت داده‌ها و اطلاعات اقليمي بستگي دارد. از همين‌رو به كارگيري دقيق اطلاعات هواشناسي براي به دست آوردن بازده انرژي بيشتر در ساختمان و جلوگيري از هدر رفتن آن، در كشورهاي در حال توسعه مانند ايران ضروري است.

«بهرام بختياري» از كارشناساني است كه انجام مطالعات در زمينه معماري هم‌ساز با اقليم در كشوري مانند ايران را به دليل وجود تنوع اقليمي، الزامي مي‌داند. بر همين اساس بختياري داده‌هاي اقليمي را مورد ارزيابي قرار داده و كيفيت داده‌هاي اقليمي مورد استفاده در طراحي‌هاي مربوط به انرژي ساختمان و مشكلات بسط دادن آنها را مورد بررسي قرار مي‌دهد.

وي همچنين براي بهره‌وري از بيشترين بازده وضعيت اقليمي اين منطقه، چگونگي استفاده از اطلاعات اقليمي در طراحي‌هاي معماري و شبيه‌سازي مربوط به انرژي ساختمان را مورد توجه قرار مي‌دهد.

به عقيده اين پژوهشگر، يكي از زيربنايي‌ترين اصول در طراحي ساختمان و معماري هم‌ساز با اقليم، در نظر گرفتن پارامترهاي هواشناسي در هنگام طراحي است. بدون اطلاعات صحيح و دقيق هواشناسي، امكان طراحي موثر و كارآمد سرويس‌هاي مختلف ساختمان وجود نداشته و نمي‌توان ميزان بهره‌وري از انرژي را پيش‌بيني كرد.

چنانچه بختياري مي‌گويد ،اگر چه علوم مختلف در جهان رو به پيشرفت است، اما گفته اخير از سيزده سال پيش تاكنون همچنان معتبر مانده است. براي تعيين داده‌هاي اقليمي موردنياز در طراحي يك ساختمان و استفاده موثر و كارآمد از آنها، يك درك كلي از وضعيت اقليمي منطقه و شرايط محلي و همچنين شرايط طراحي ساختمان ضروري است.
در سال هاي اخير در كشورهايي مانند آمريكا و انگلستان از معماري‌هاي مدرن با در نظر گرفتن موضوعات مختلف محيطي و بهره‌وري از انرژي‌هاي طبيعي، استفاده مي‌كنند و در اين امر بيشتر از اطلاعات دقيق و جديد هواشناسي بهره مي‌گيرند.

در عين حال در برخي از كشورهاي در حال توسعه در آسيا نيز كاربرد اطلاعات اقليمي در بحث ساختمان مورد توجه قرار گرفته است.

بختياري، با بيان اين مطلب مي‌افزايد: «از طرفي طي سال‌هاي اخير در ايران، با افزايش جمعيت، توسعه ساختمان‌سازي و تقاضاي انرژي به سرعت رو به افزايش گذاشته است. از اين‌رو براي پاسخ به اين تقاضا،‌ نياز به اطلاعات هواشناسي براي كارآمد كردن انرژي در طراحي‌هاي مدرن ساختمان بيش از پيش احساس مي‌شود.»

گرچه اندازه‌گيري‌هاي هواشناسي چند دهه‌اي است كه در بسياري از شهرهاي ايران انجام مي‌شود، اما تحقيقات كمي در زمينه تكميل جزييات داده‌هاي هواشناسي براي طراحي ساختمان و بررسي خصوصيات اقليمي با توجه به معماري و توسعه شهري انجام شده است. به نحوي كه داده‌هاي اقليمي در بيشتر نقاط ايران محدود بوده و بايد گسترش داده شوند.

بختياري داده‌هاي اقليمي و هواشناسي كرمان را به عنوان نمونه مورد توجه قرار داده و خصوصيات اقليمي مهم براي طراحي انرژي ساختمان و شبيه‌سازي آن را تشريح مي‌كند.


كيفيت داده‌هاي اقليمي

براي اطمينان ازهمگني زماني و داخلي بين داده‌هاي هواشناسي به طور معمول بايد از يك سيستم كنترل كيفيت استفاده شود.

بختياري، در اين باره مي گويد: «منظور از كيفيت داده‌هاي اقليمي، تست خطا و همگني كه توسط هواشناسان انجام مي‌گيرد، نيست، بلكه منظور گستردگي و تنوع داده‌هاي هواشناسي است كه توسط محققان و طراحان ساختمان مورد استفاده قرار مي‌گيرد.»


تنوع داده‌هاي هواشناسي

تنوع داده‌هاي اقليمي به طور معمول توسط تعداد سال‌هاي آماري داده‌هاي موجود تعيين مي‌شود. به طوركلي با افزايش طول دوره آماري داده‌هاي ثبت شده و استفاده از آمار جديد، مطلوب‌ترين نتيجه حاصل مي‌شود. براي مثال سازمان هواشناسي جهاني،‌ يك دوره 30 ساله از درجه حرارت هوا را به عنوان يك شاخص درازمدت اقليمي و يك نرمال دمايي توصيه كرده است. در حالي كه معماران بيشتر يك دوره 10 تا 15 ساله را به عنوان طول دوره آماري پديده‌هاي عمده اقليمي در زمان طراحي مدنظر قرار مي‌دهند.

در هر حال داده‌هاي هواشناسي كه در مكان‌هاي مختلف به ثبت مي‌رسند، از لحاظ طول مدت و كيفيت آماري متفاوت هستند.

به گفته اين كارشناس، در بسياري از ايستگاه‌هاي هواشناسي برخي پديده‌ها مانند دماي هوا و فشار جوي،‌ تاريخچه اندازه‌گيري به نسبت طولاني دارند. در حالي كه بعضي از عناصر ديگر مانند تشعشع خورشيدي، در چند دهه اخير ثبت شده و اطلاعات ناچيزي در اين مورد موجود است.

بعضي از اندازه‌گيري‌هاي ديگر مانند تشعشع غيرمستقيم خورشيد در بسياري از ايستگاه‌هاي هواشناسي انجام نمي‌شود. به اين لحاظ داده‌هاي اقليمي مورد احتياج در طراحي انرژي ساختمان در بسياري از مكان‌ها محدود بوده و يا اصلا موجود نيست.

داده‌هاي هواشناسي و تعداد سال‌هاي آماري موجود براي طراحي ساختمان در كرمان نشان مي‌دهد، اگر چه تعداد بسياري از پارامترها تاريخچه اندازه‌گيري به نسبت طولاني و نرمال دارند (بيش از 30 سال)، اما مي‌توان گفت اطلاعات به علت كمبود داده‌هاي تشعشع خورشيدي ناقص هستند، به گونه‌اي كه تشعشع خورشيدي روزانه از سال 1370 ثبت شده و اندازه‌گيري‌هاي ساعتي مربوط به شدت تابش خورشيد در شش سال اخير انجام گرفته است.

تشعشعات مستقيم و غيرمستقيم خورشيد كه در طراحي سيستم تابش ساختمان كاربرد دارند، در بعضي مكان‌ها به طور معمول توسط ايستگاه‌هاي هواشناسي اندازه‌گيري نمي‌شوند. همچنين مشتقات اطلاعات خورشيدي مانند ميزان ابرناكي و طول مدت تابش آفتاب نيز در طراحي، حايز اهميت هستند كه در صورت فقدان وسيله اندازه‌گيري، مي‌توان با استفاده از مدل‌هاي رياضي آنها را برآورد كرد. لازم به ذكر است كه به علت گستردگي حجم وسيع اندازه‌گيري‌ها در سال‌هاي اخير، نياز به تشكيل بانك اطلاعاتي پارامترهاي هواشناسي در ايستگاه‌ها احساس مي‌شود.


پارامترهاي هواشناسي و طراحي انرژي ساختمان

تنوع داده‌هاي هواشناسي مورد نياز در معماري ساختمان وابستگي نزديكي به روش‌هاي آناليز طراحي و توسعه علم طراحي ساختمان دارد. در روزگاران اوليه براي طراحي ساختمان، فقط وضعيت اقليمي منطقه از نظر دمايي مورد آناليز قرار مي‌گرفت.

بعدها كدهاي هواشناسي دو رقمي و سپس داده‌هاي ساعتي هواشناسي براي محاسبات ساده مربوط به انرژي ساختمان مورد استفاده قرار گرفتند. در حال حاضر از آنجايي كه اقليم با آسايش انسان در ارتباط است. معماران و مهندسان براي اجراي جزييات آناليزهاي مربوط به انرژي و شبيه‌سازي نرم‌افزاري، احتياج به داده‌هاي كامل اقليمي ساعتي دارند تا بتوانند روش‌هاي شبيه‌سازي انرژي در طراحي ساختمان را گسترش دهند.

به گفته بختياري، نوع داده‌هاي هواشناسي مورد استفاده ممكن است با توجه به وضعيت طراحي محلي تغيير يابند. به طور مثال در كشور چين، داده‌هاي اقليمي براي طراحي دمايي ساختمان به شكل‌ كدهاي طراحي، تهيه و به صورت استاندارد در مي‌آيند.


در هر حال، يكي از مشكلات كشورهاي در حال توسعه، تعداد كم يا فقدان داده‌هاي ساعتي هواشناسي ثبت شده است.

علاوه بر اين مشكل قرار دادن داده‌هاي هواشناسي در دسترس عموم نيز وجود داشته و استفاده از اطلاعات به چند اداره دولتي محدود مي‌شود و دسترسي به داده‌ها در شرايط خاصي امكان‌پذير است. به همين دليل بختياري تشريح تمامي داده‌هاي هواشناسي كرمان را امكان‌پذير نمي‌داند. اما تلاش مي‌كند يك ديد كلي از وضعيت اقليمي و فاكتورهاي هواشناسي موثر در طراحي انرژي ساختمان ارايه كند.


كرمان همسايه كوير

استان كرمان واقع در جنوب شرقي ايران، داراي وسعت پهناور و توپوگرافي پيچيده‌اي است. يكي از خصوصيات اقليمي كرمان، تنوع گوناگون آن است كه خود باعث به وجود آمدن اقليم‌هاي گوناگون در اين استان مي‌شود.

بختياري به منظور طراحي دمايي ساختمان، اقليم كرمان را به پنج قسمت خيلي سرد، سرد، تابستان گرم، زمستان سرد، تابستان گرم، زمستان گرم و گرم طبقه‌بندي مي‌كند.
وي همچنين ميانگين دما در سردترين ماه سال (CMA) و ميانگين دما در گرم‌ترين ماه سال (HMA) در اين منطقه را مورد بررسي قرار مي‌دهد و نتايج آن را به اين شكل گزارش مي‌كند.

در ايستگاه كرمان، ميانگين دما در سردترين ماه سال پنج و ميانگين دما در گرم‌ترين ماه سال 26 و نيم درجه سانتي‌گراد بوده است. از اينرو كرمان داراي تابستان گرم و زمستان سرد قرار مي‌گيرد و تعداد روزهايي كه ميانگين دماي روزانه كمتر از پنج درجه سانتي‌گراد بوده، حدود 76 روز مي‌رسد.

از سوي ديگر كرمان به دليل اينكه در جنوب شرقي ايران قرار گرفته تحت تاثير بادهاي موسمي، توده هواي هند و پاكستان قرار مي‌گيرد. بنابراين مي‌توان گفت نياز گرمايي زمستان در كرمان به خصوص در نقاط سردسير بسيار اهميت دارد و با توجه به رشد استاندارد زندگي مردم، عايق‌بندي ساختمان براي جلوگيري از هدر رفتن گرما، فاكتور مهمي در طراحي انرژي ساختمان محسوب مي‌شود.

خصوصيات طراحي و ويژگي‌ مصالح به كار رفته در هر ساختمان در عكس‌العمل‌هاي آن در برابر عوامل اقليمي پيرامونش، تاثير بسزايي دارد. ميزان انرژي خورشيدي جذب شده يا نفوذ يافته در ساختمان، دماي هوا، دماي سطوح افقي و غيره به اين ويژگي‌ها بستگي دارد. از آنجايي كه جمع‌آوري، تهيه و آناليز اين اطلاعات نياز به تلاش بسيار دارد، اين امر در هنگام طراحي ساختمان نبايد ناديده گرفته شود.

روش‌هاي مختلف ثبت اطلاعات، حذف نقاط پرت و ناسازگار و فقدان داده‌هاي همگن، اين امر را مشكل مي‌كند. همچنين فقدان داده‌هاي تشعشع خورشيدي يكي از مهم‌ترين مشكلاتي است كه بايد توسط اندازه‌گيري‌هاي اقليمي و مدل‌بندي رياضي آنها، رفع شود. در هر حال، مطالعات اقليمي در مقياس شهري و منطقه‌اي جز و علوم جديد محسوب شده و كاربرد داده‌هاي اقليمي در طراحي انرژي ساختمان رو به توسعه گذاشته است. به طوري كه شكل ساختمان تاثير مهمي در تعديل انتقال شرايط بحراني اقليم خارج به داخل و هماهنگ كردن ساختمان و اقليم دارد.
از اينرو معماران و مهندسان ساختمان هنگام طراحي، بايد ذهنيت خود را نسبت به اقليم منطقه گسترش داده و آناليز داده‌هاي هواشناسي براي رسيدن به انرژي كارآمد را در راس كار خود قرار دهند.