طراحی معماری ساختمان باید حتی الامکان سازگار با اقلیم باشد، تا ساختمان از شرایط و امکان های مطلوب طبیعی بهره گیری نماید و در برابر شرایط نامطلوب اقلیمی محافظت گردد. این رویکرد در طراحی معماری ساختمان موجب میشود تا مقدار انرژی مورد نیاز برای تأمین شرایط آسایش حرارتی به حداقل برسد و بخشی از آن، از طریق طبیعی و در اکثر موارد با استفاده از سیستم های غیرفعال، تأمین شود. علاوه بر عایقکاری حرارتی، برخی از تدابیر مؤثر در بهره گیری از انرژیهای طبیعی در ساختمان عبارتند از:
– جهت گیری ساختمان
– حجم و فرم کلی ساختمان
– جانمایی فضاهای داخلی
– جدارهای نورگذر
– سایبانها
– اینرسی حرارتی جدارها
– تهویه طبیعی
۱۹-۳-۳-۱ جهت گیری ساختمان
جهت گیری ساختمان به سمت جنوب در بهره گیری ساختمان از انرژی خورشیدی بسیار مؤثر است. جهت گیری مناسب به این معنی است که جدارهای نورگذر جنوبی، برای بهره برداری بیشتر از انرژی تابشی خورشید در کوتاه ترین روز سال، از 9 صبح تا 3 بعدازظهر، در معرض تابش خورشید قرار گیرند. به علاوه، ساختمان به نحوی قرار گیرد، که در طول سال از بادهای نامطلوب محفوظ باشد و ضمناً، در فصل گرم سال، بتوان از نسیمها و بادهای مطلوب برای تهویه طبیعی و حفظ شرایط آسایش حرارتی استفاده کرد.
۱۹-۳-۳-۲ حجم و فرم کلی ساختمان
حجم و فرم کلی ساختمان در انتقال انرژی حرارتی بسیار مؤثر است. هر قدر نسبت سطح پوسته خارجی ساختمان به زیربنای آن کمتر باشد، انتقال حرارت ساختمان نیز کمتر خواهد بود. توصیه میشود در مناطق با نیاز انرژی زیاد (مطابق پیوست ۳) ، ساختمان به صورت متراکم طراحی شود و از مقدار سطح پوسته خارجی نسبت به سطح زیربنای آن کاسته گردد. در اقلیمهای گرم و مرطوب و یا با نیاز سرمایی زیاد (مطابق پیوست ۳) ساختمان باید به شکلی طراحی شود که امکان استفاده از تهویه طبیعی برای تمام فضاهای داخلی فراهم گردد.
۱۹-۳-۳-۳ جانمایی فضاهای داخلی
فضاهای داخلی ساختمان به دو دسته فضاهای اصلی و فضاهای حایل تقسیم میشوند. فضاهای اصلی فضاهایی هستند که در بیشتر اوقات شبانه روز مورد استفاده قرار می گیرند و افراد در آن سکونت دارند. فضاهای حایل ساکن ندارند و به طور مستمر مورد استفاده قرار نمیگیرند.
بهتر است فضاهای اصلی و فضاهای حایل به نحوی جانمایی شوند که فضاهای حایل بین فضاهای اصلی و جبهه های نامطلوب ساختمان (از نظر حرارتی) قرار گیرند، تا انتقال حرارت از فضاهای اصلی به خارج در اوقات سرد سال (یا از خارج به فضاهای اصلی در اوقات گرم سال) به حداقل برسد.
فضاهای اصلی باید حتی الامکان رو به جبهه های مطلوب ساختمان قرار داشته باشند. جبهه های مطلوب ساختمان به ترتیب اهمیت عبارتند از: جنوبی، شرقی، شمالی. با استقرار فضاهای اصلی رو به جنوب، در اوقات سرد بخشی از گرمای مورد نیاز ساختمان از طریق تابش آفتاب به داخل تأمین میشود.
۱۹-۳-۳-۴ جدارهای نورگذر
جدارهای نورگذر، شامل پنجره ها، نورگیرها و مانند آنها، باید از قاب های مرغوب و بدون درز مستقیم و دارای حداقل نشت هوا باشند. از طرف دیگر، این جدارها باید جوابگوی انتظارات تعریف شده در دیگر مباحث مقررات ملی، نظیر مقاومت در برابر باد و ایمنی در مقابل حریق نیز باشند. استفاده از شیشه های معمول، یا با مشخصات حرارتی برتر (کم گسیل، …)، به صورت چندجداره و یا با دو قاب موازی برای این سطوح، به ویژه در مورد پنجره ها، توصیه میشود.
قاب های این جدارها باید از جنس مناسب، مانند چوب، پلیمرهای مرغوب و یا فلز، با حداقل پل های حرارتی، باشد. در صورت مناسب نبودن درزبندی دور قابها، باید با استفاده از نوارهای انعطاف پذیر از نشت هوا جلوگیری شود. قبل از انجام عملیات درزبندی، باید اطمینان حاصل شود که دریچه های مخصوص ورود هوای تازه، به تعداد و اندازه مناسب، در تمامی فضاهای اصلی وجود دارد، و اقدامات درزبندی شرایط بهداشت فضاهای داخل ساختمان را تحت الشعاع قرار نمیدهد.
در مورد پنجره های کشویی ساده، که فاقد یراق آلات مخصوص درزبندی هستند، امکان بهبود درزبندی منتفی است. استفاده از این نوع بازشوها در ساختمان های واقع در مناطق بادخیز و همچنین در ساختمانهای بلند به هیچ وجه توصیه نمیشود.
مقدار سطوح نورگذر از نظر انتقال حرارت در ساختمان بسیار مؤثر است. به علت مقاومت حرارتی اندک سطوح نورگذر نسبت به دیگر اجزای پوسته خارجی، هر قدر مقدار سطوح نورگذر نسبت به سطح پوسته خارجی کمتر باشد، اتلاف حرارت از ساختمان کاهش خواهد یافت. در نتیجه، در نظر گرفتن مقدار کافی و مناسب سطوح نورگذر، ضمن تأمین نور مناسب برای فضاهای داخل، موجب کاهش انتقال حرارت به خارج خواهد شد.
البته در بین نماهای مختلف یک ساختمان، سطوح نورگذر جنوبی عملکرد حرارتی بهتری دارند و به جذب انرژی تابشی خورشید، برای تأمین بخشی از گرمای مورد نیاز در اوقات سرد کمک میکنند. بهتر است در جبهه های نامطلوب و سرد ساختمان، مقدار سطوح نورگذر، به حداقل میزان مورد نیاز برای تأمین روشنایی طبیعی کاهش یابد. مشخصات حرارتی برخی از انواع جدارهای نورگذر در پیوست 9 آمده است.
۱۹-۳-۳-۵ سایبانها
سایبانها برای کنترل میزان تابش آفتاب به سطوح نورگذر ساختمان به کار میروند. در همه مناطق اقلیمی لزوماً به سایبان نیاز نیست. برای معلوم ساختن این نیاز، باید اقلیم منطقه به طور دقیق مطالعه شود. زاویه سایبان افقی یا عمودی۱ باید با توجه به اوقات گرم سال و زوایای تابش خورشید در این اوقات تعیین شود. به این ترتیب، در اوقات گرم تمامی سطح پنجره در سایه قرار می گیرد و سایبان مانع از ورود تابش مستقیم خورشید به داخل و افزایش دما و ایجاد شرایط نامطلوب حرارتی در فضای داخل میشود.
ابعاد سایبان باید به اندازه ای باشد که، در اوقات گرم سال، از تابش خورشید به داخل جلوگیری کند و در اوقات سرد، برای استفاده از گرمای تابشی خورشید، امکان ورود تشعشع خورشید را به داخل فراهم کند.
در پیوست ۱۰ این مبحث، زوایای مناسب برای سایه بان پنجره ها، برای ۲۱۶ شهر کشور، ارائه شده است. در جدولهای مندرج در این پیوست، برای هر شهر، زاویه سایه بان افقی و زاویه سایه بان عمودی، برای حالت های مختلف جهت گیری پنجره، تعیین شده است. با استخراج این زوایا و آگاهی از ابعاد پنجره، عمق سایه بانهای افقی و عمودی مشخص میگردد.
۱۹-۳-۳-۶ اینرسی حرارتی
برخی عناصر ساختمان، مانند کف، سقف یا دیوارها، که دارای اینرسی حرارتی یا ظرفیت حرارتی زیاد (جرم زیاد) هستند، توانایی ذخیره سازی حرارت را دارند. گرما یا سرمای موجود در فضا بر اثر وجود ظرفیت حرارتی، به آن عناصر منتقل می گردد و در ساعاتی که گرما یا سرما مورد نیاز است به محیط بازگردانده میشود. در نتیجه، به کمک ظرفیت حرارتی عناصر ساختمان، از نوسان شدید دما در فضای داخل کاسته می شود. میزان نیاز به عناصر حرارتی با ظرفیت حرارت زیاد بستگی به نوع استفاده از فضا دارد. در فضاهایی که در طول شبانه روز به طور مداوم از آنها استفاده میشود اینرسی حرارتی زیاد مطلوب است و عایقکاری حرارتی در سمت خارجی پوسته ساختمان توصیه می گردد. اما در فضاهای با استفاده منقطع در طول شبانه روز، اینرسی حرارتی بهتر است تا حد ممکن کم باشد و عایقکاری حرارتی در سمت داخلی پوسته ساختمان صورت گیرد. جزییات مربوط به محاسبه اینرسی حرارتی در پیوست ۱ آمده است.
۱۹-۳-۳-۷ تهویه طبیعی
فراهم ساختن امکان تهویه طبیعی در ساختمانها موجب تأمین بهتر آسایش حرارتی و کاهش مصرف انرژی سیستم های مکانیکی می شود. این موضوع، به خصوص در اقلیم های مرطوب، اهمیت زیادی دارد.
در طراحی ساختمان در اقلیم های مرطوب، توصیه میشود که با تعبیه بازشوهای روبرو و مسدود نکردن مسیر جریان هوا با عناصر داخلی، امکان ایجاد کوران در فضاها فراهم شود. در اقلیم گرم و مرطوب، بهتر است با تمهیداتی، مانند ایجاد سایه، دمای هوا، پیش از ورود به فضاهای داخلی ساختمان، کاهش یابد.
در اقلیم گرم و خشک، در اوقات گرم، تهویه طبیعی شبانه ساختمان موجب خنک سازی توده مصالح میشود. در طول روز نیز، تهویه فضاهای داخلی، با هوای خنک شده از طریق سیستمهای ساده تبخیری، بخش قابل توجهی از نیازهای سرمایی ساختمان را تأمین میکند.
