دانلود تحقیق راهنمای طراحی اقلیمی

اقلیم (از کلمه یونانی کلیما) در فرهنگ لغات آکسفورد، منطقه‌ای با شرایط مشخصی از دما، خشکی، باد، نور و غیره معنی شده است. تعریف کمی علمی‌تر اقلیم چنین است: ترکیب زمانی وضعیت فیزیکی محیط جوّی، که ویژگی یک محل جغرافیایی مشخص است. چون هوا وضعیت لحظه‌ای جوّی یک محل معین است، اقلیم را می‌توان چنین تعریف نمود: ترکیب زمانی اوضاع هوا.

زمین تقریباً تمام انرژی خود را به صورت اشعه از خورشید دریافت می‌کند. بنابراین، خورشید عمده‌ترین عامل موثر در شرایط اقلیمی است.

وسعت طیف اشعه خورشید از 290 تا 2300 نانومتر است. این طیف را بنا به آنچه انسان درک و احساس می‌کند، می‌توان بشرح ذیل تشخیص داد:

الف). اشعه ماوراء‌بنفش، که دارای طول موجی بین 290 تا nm380 بوده و موجب اثرات فتوشیمیایی از قبیل رنگ‌زدایی، آفتاب سوختگی و غیره می‌شود.

ب)0 اشعه مرئی یا قابل رؤیت، که طول موج آن بین nm 380 (بنفش) تا nm700 (قرمز) است.

ج)0 اشعه موج کوتاه مادون قرمز، که طول موج آن بین 700 تا nm2300 است و حرارت تابشی و برخی اثرات فتوشیمیایی دارد.

توزیع انرژی طیف اشعه خورشید به دلیل ضخامت تصفیه‌کنندگی جوّ، بسته به ارتفاع محل تغییر می‌کند. برخی از امواج که طول موج کوتاهتری دارند، در جوّ جذب شده و دوباره با طول موج بلندتری، مثل امواج بلند مادون قرمز با طول موجی تا nm10000، بازتاب می‌شوند.

اقلیم شهری

محیط‌های مصنوعی، اقلیمی خاص خود در مقیاس خُرد به وجود می‌آورند، تفاوت میان این اقلیم خُرد و اقلیم کلان ناحیه‌ای، تا حدودی به درجه مداخله انسان بستگی دارد. در شهرها یا شهرکهای بزرگ، مداخله انسان در محیط طبیعی به حداکثر خود می‌رسد، بنابراین، صحبت از «اقلیم شهری» قابل توجیه است.

عواملی که باعث تفاوت بین اقلیم شهری به اقلیم ناحیه‌ ای می‌شوند عبارتند از:

الف)0 تغییر کیفیت سطوح (راههای فرش شده و ساختمانها) افزایش یافتن ضریب جذب تابش آفتاب و کاهش یافتن تبخیر.

ب)0 ساختمانها باعث ایجاد سایه شده و چون مانعی در مقابل باد عمل می‌کنند، بادها را احتمالاً با سرعت بیشتری در محل کانالیزه می‌نمایند یا حرارت جذب شده را در توده مصالحشان ذخیره ساخته، در شب آن را به آرامی آزاد می‌سازند.

ج). نشت انرژی از دیوارها و در نتیجه تهویه ساختمانهای گرم شده، حرارت خروجی سیستمهای خنک‌کننده و تهویه مطبوع (حرارت گرفته شده از فضاهای کنترل شده به فضای خارجی انتقال می‌یابد)، حرارت خروجی موتورهای درون‌سوز وسایل الکتریکی، حرارت تلف شده از صنایع، بخصوص کوره‌ها و کارخانه‌های بزرگ.

د)0 آلودگی جوّی فضولات مربوط به دیگها و دودکشهای معمولی و صنعتی، هوای خارج شده از موتور اتومبیل‌ها، دود و بخار که هر دو باعث کاهش اشعه مستقیم آفتاب شده اما اشعه پراکنده را افزایش پراکنده را افزایش می‌دهند و مانعی در برابر خروج اشعه بازتاب شده ایجاد می‌کنند. وجود ذرات جامد در جوّ شهری ممکن است در شرایط مناسب به تشکیل مه کمک نموده موجب بارندگی شود.

مقدار این تفاوتها ممکن است کاملاً قابل توجه باشد.

هوای گرم با جریانی آرام و رطوبت متوسط

در اقلیم معتدل و در فضای داخلی، هنگامی که دمای هوا 18 درجه سلسیوس و حرکت آن آرام یعنی سرعت آن از 25/0 متردرثانیه تجاوز ننماید و هنگامی که رطوبت نسبی بین 40 و 60 درصد باشد، فردی که مشغول انجام کاری در حالت نشسته است، در صورتی که دمای سطوح اطرافش با دمای هوا تقریباً مساوی باشد، حرارت اضافی بدنش را به سهولت به طرق زیر دفع می‌نماید:

از طریق تشعشع   40 درصد

از طریق جابجایی 40 درصد           

از طریق تبخیر                  20 درصد

هدایت                            به مقدار ناچیز

این دوره را می‌توان به صورت زیر بیان نمود:

الف) کمپرسور

1- فشار را افزایش می‌دهد.

2- بدون هیچ‌گونه تغییری در حرارت موجود

3- دما مثلاً از صفر درجه به 30 درجه سلسیوس تغییر می‌نماید.

ب) تقطیرکننده

1- بدون هیچ‌گونه تغییری در فشار

2- در تقطیرکننده، حرارت نهانی آزاد شده به محیط انتقال می‌یابد.

3- دما از 30 درجه به مثلاً 26 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد.

ج) سوپاپ اطمینان

1- مایع را تنها در بالای فشار تنظیم شده وارد می‌کند و در نتیجه فشار کم در تبخیرکننده را تأمین می‌نماید.

2- بدون هیچ‌گونه تغییری در حرارت موجود

3- دما از 26 درجه به مثلاً 4 درجه سلسیوس می‌رسد.

د) تبخیرکننده

1- بدون هیچ‌گونه تغییری در فشار

2- در تبخیرکننده، حرارت نهانی جذب می‌شود.

3- حرارت از محیط گرفته می‌شود

4- دما از 4 درجه به مثلاً صفر درجه سلسیوس می‌رسد.

اگر کویل (یا مارپیچ) تبخیرکننده در داخل کانال تهیه هوا قرار داده شود (به جای قرار گرفتن در کانال یخچال) هوایی که از مقابل آن جریان می‌یابد خنک می‌شود.

تدارک برای برقراری تهویه. تأثیر دودکش

تهویه، یعنی تهیه هوای تازه و خنک‌سازی از طریق جابجایی، هر دو شامل جریان نسبتاً آرام هوا هستند. نیروی محرکه این جریان می‌تواند حرارتی یا حرکتی (باد) باشد.

تأثیر دودکش به نیروی حرارتی، که ناشی از اختلافِ جرم (در اثر اختلاف دما) بین هوای داخل و خارج است ارتباط دارد. این جریان ممکن است از داخل یک پنجره باز (وقتی هوا ساکن است) صورت گیرد: هوای گرم و سبکتر داخلی از بالا به خارج و هوای سرد و سنگین‌تر خارجی از پایین به داخل جریان می‌یابد. اصول این حرکت همان اصول مولد باد می‌باشد.

برای انجام این عمل می‌توان دودکشهایی مخصوص تهویه پیش‌بینی نمود. هرچه این دودکشها بلند‌تر، سطح مقطع آنها بیشتر و اختلاف دما بیشتر باشد، نیروی محرکه قوی‌تر خواهد بود و در نتیجه، مقدار هوای بیشتری به جریان خواهد افتاد.

عبور هوا از سطح پوست دفع حرارت را به دو صورت زیر افزایش می‌دهد:

1- افزایش اتلاف حرارت از طریق جابجایی (هَمرفت)

2- افزایش تبخیر

در رطوبتهای کم (زیر 30 درصد) این تأثیر خنک‌کنندگی زیاد نیست. چون میزان تبخیر حتی در صورت کم بودن جریان هوا نامحدود است. در رطوبتهای زیاد (بالای 85 درصد) تأثیر خنک‌کنندگی به دلیل زیاد بودن فشار بخار، که مانعه از تبخیر می‌شود محدود می‌گردد، اما سرعتهای زیادتر (بالای 5/1 تا 2 متر برثانیه) تا حدودی مؤثر خواهند بود. تأثیر خنک‌کنندگی جریان هوا در رطوبتهای متوسط (35 درصد تا 60 درصد) بیشترین اهمیت را دارد.

می‌توان عوامل زیر را که در شکل و سرعت جریان هوا در داخل ساختمان تأثیر دارند مشخص نمود:

الف) جهت استقرار

ب) خصوصیات خارجی

ج) کوران

د) محل بازشوها

ه) اندازه بازشوها

و) کنترل بازشوها

اگر چه کالبد ساختمان مانعی است بین شرایط کنترل شده داخلی و شرایط احتمالاً نامناسب خارجی، اما باید توجه داشت که این کالبد می‌بایست مانعی اختیاری باشد، یا بهتر است مانند یک صافی عمل نماید، یعنی در عین جلوگیری از تأثیرات نامناسب، امکان بهره‌گیری از شرایط مناسب را فراهم سازد. یکی از این تأثیرات مناسب، روشنایی طبیعی است.

بینایی، احتمالاً مهمترین کانال ارتباطی انسان و محیط اطراف او است. چشم به وسیله نور منعکس‌شده از سطح اجسام، تحریک می‌شود، بنابراین نور شرط لازم برای دیدن است. نور را می‌توان بطور مصنوعی (مثلاً نور الکتریکی) ایجاد نمود، اما در صورتی که نور طبیعی وجود داشته باشد چون هزینه‌ای در برندارد بهتر است مورد استفاده قرار گیرد.

در نورپردازی مصنوعی، خود منبع نور تحت کنترل طراح (استفاده کننده) است. اما در نورپردازی طبیعی، منبع نور (خورشید و آسمان) موجود است، بنابراین در صورتی که کنترل نور ضرروت داشته باشد، باید این کنترل را از طریق انتقال یا توزیع نور انجام داد. نورپردازی مصنوعی، عملاً مستقل از موقعیت، اقلیم و حتی کالبد ساختمان است، اما نورپردازی طبیعی شدیداً وابسته به شرایط خارجی است و کنترل آن تنها به وسیله خود ساختمان امکان‌پذیر است. به همین دلیل، فصل حاضر به نورپردازی طبیعی و نور خورشید اختصاص یافته است. به نورپردازی الکتریکی، تنها در رابطه با اثرات حرارتی آن یا در مواردی که به نورپردازی طبیعی مربوط می‌شود اشاره خواهد شد.

انتقال

بعضی مصالح وقتی در مقابل نور قرار بگیرند، مقدار زیادی از نور را از خود انتقال می‌دهند، این نوع مصالح «شفاف» نامیده می‌شوند. دیگر مصالح، یعنی «مصالح کِدر» مانع از عبور نور می‌شوند. در پشت یک شی‌ء کدر، هیچ نوری (نور مستقیم) وجود نخواهد داشت، یعنی این شی‌ء سایه ایجاد می‌کند. واژه «نیمه شفاف» برای مصالحی به کار می‌رود که قسمتی از نور تابیده شده را منتقل می‌نماید، اما باعث شکستگی در مسیر مستقیم آن می‌شود و نور را به تمام جهات پراکنده می‌کند و «نور پخش شده» به وجود می‌آورد.

نور تابیده شده به یک شی‌ء می‌تواند به سه طریق توزیع شود: انعکاس، جذب و انتقال، برخی از ویژگیهای مهم اشیاء و مصالح آنها به وسیله نسبت این سه جزء بیان می‌شوند:

قابلیت انعکاس (r)

قابلیت جذب (a) 

قابلیت انتقال (t)

در تمام موارد حاصل جمع این سه جزء یک است: (1=t+a+r). در مورد اشیاء کدر (t=0) و در نتیجه 1= a+r است.

انعکاس

چنانچه پرتو های موازی نوری که به یک سطح تابیده شده، پس از انعکاس از آن سطح نیز موازی باقی بمانند، چنین سطحی «آینه مسطح) و این نوع انعکاس «بازتاب آینه‌ای» نامیده می‌شود. قواعد هندسی مربوط به بینایی، در مورد چنین سطوحی صدق می‌کنند. براساس این قواعد، زاویه برخورد پرتوها، مساوی زاویه انعکاس آنها است، پرتوهای منعکس شده از آینه محدب از یکدیگر دورو پرتوهای منعکس شده از آینه مقعر به یکدیگر نزدیک می‌شوند.

نور منعکس شده از سطح مات پراکنده خواهد شد. اکثر اوقات مخلوطی از این دو نوع انعکاس اتفاق می‌افتد که بسته به نسبت مقدار دو جزء آن، انعکاس «نیمه پراکنده» یا «منتشر شده» نامیده می‌شوند.

برخی مصالح، عملاً در مقابل تمام طول موجهای نور ، قابلیت انعکاس مشابهی دارند. چنین مصالحی ترکیب طول موج نور را پس از انعکاس تغییر نمی‌دهند. سطوحی که چنین خصوصیتی از نظر انعکاس دارند، در نور سفید به صورت زیر دیده می‌شوند:

در صورتیکه r کمتر از        75/0                 باشد      سفید

در صورتیکه r بین             5/0 و 75/0        باشد      خاکستری

در صورتیکه r کمتر از        5/0                   باشد      سیاه

سایر مصالح نسبت به انعکاس طول موجهای مختلف، خصلت متفاوتی دارند. این نوع مصالح ممکن است طول موج بخصوصی از نور تابیده شده را جذب نمایند، در نتیجه بقیه طول موجهای منعکس شده رنگ بخصوصی را نشان می‌دهند. مواد رنگی چنین جذب‌کننده‌هایی هستند که رنگ آنها حاصل عملی نقصانی است. در مواد رنگی مخلوط، جذب، عملی اضافی و انعکاس عملی نقصانی است، به طور مثال:

رنگ زرد، آبی را جذب می‌کند، قرمز، زرد و سبز را منعکس می‌نماید.