طراحي اقليمي، رويكردي از طراحي است كه تلاش مي‌كند با استفاده و بهره‌گيري هرچه بيشتر از انرژي‌هاي تجديد پذير موجود در طبيعت، تا حد امكان شرايط محيطي مناسبي در فضاهاي زيستي مورد استفاده انسان ايجاد نمايد. این طرح تحقیقاتی به‌منظور تدوين راهنما يا توصيه‌نامه طراحي اقليمي براي شهرهای مختلف استان آذربايجان شرقي و ساير نقاط هم‌اقليم آن، در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن انجام و تحت عنوان پهنه‌بندي و راهنماي طراحي اقليمي- اقلیم سرد (استان آذربایجان شرقی) به‌صورت گزارش تحقیقاتی شماره 387 در سال 1384 به‌چاپ رسیده است. هدف از این مطالعات كمك به‌ايجاد هويت محلي برای معماري مسكن منطقه مورد مطالعه، ايجاد فضاهاي سالم‌تر برای ساکنین ساختمان‌های واقع در این منطقه و بهينه‌سازي مصرف سوخت است. پيشنهادها و توصيه‌هاي ارائه شده درنتایج این تحقیقات شامل نحوه انتخاب سايت و محوطه‌سازي، سازماندهي پلان و فرم كالبدي ساختمان، بافت مجموعه‌هاي ساختماني، جهت استقرار ساختمان، جهت معابر و خيابان‌ها، اندازه و موقعيت پنجره‌ها، اندازه سايبان‌ها، نحوه ارتباط ساختمان با زمين، نوع مصالح ساختماني و رنگ سطوح خارجي می‌شود که خلاصه‌ای از آن در زیر ارائه شده است. برای اطلاعات از جزئیات این تحقیقات و استفاده از دیگرام‌ها، جداول و نمودارهای مربوط، به‌این گزارش مراجعه نمایید.
شرايط آب و هوائي استان
در مطالعات طراحي اقليمي در اختيار داشتن معدل اطلاعات بلند مدت مربوط به‌تغييرات حداقل 4 عنصر آب و هوايي شامل 7 جزء اطلاعات (متوسط حداكثر دماي هوا، متوسط حداقل دماي هوا، متوسط حداكثر رطوبت نسبي، متوسط حداقل رطوبت نسبي، بارندگي، جهت و سرعت وزش باد، دوام و شدت تابش آفتاب در جهات مختلف جغرافيايي) و براي هريك از ماه‌هاي سال ضرورت دارد. به‌همين دليل براي انجام مطالعات مورد نظر، اطلاعات موجود در سالنامه‌هاي سازمان هواشناسي كشور مورد استفاده قرار گرفته است. به‌منظوراستفاده از نتايج مطالعات حاضر، در طراحي اقليمي مناطق سردسير، ايستگاه‌هاي هواشناسي مورد بررسي به‌محدوده جغرافيايي استان آذربايجان شرقي محدود نشده و تا حد امكان آمار و اطلاعات مربوط به‌ايستگاه‌هاي هواشناسي استان‌هاي هم‌جوار نيز مورد استفاده قرار گرفته است. ايستگاه ليقوان با ارتفاع 2100 متر مرتفع‌ترين و ايستگاه جلفا با ارتفاع 736 متر پست‌ترين ايستگاه استان آذربايجان شرقي است، ارتفاع عمده ايستگاه مورد بررسي و ايستگاه‌هاي داخل استان بين 1000 تا 1500 متر است.
دماي هوا مهم‌ترين عاملي است كه آسايش حرارتي انسان را تحت تاثير قرار مي‌دهد. متوسط حداكثر دماي هوا نشان دهنده وضعيت هوا در گرمترين مواقع و متوسط حداقل دماي هوا بيان كننده وضعيت حرارتي هوا در سردترين مواقع سال است. در بين نقاط مختلف استان، جلفا با دماي متوسط حداكثر 35.3 درجه سلسيوس در تيرماه گرمترين و ليقوان با متوسط حداكثر دماي 24.2 درجه سلسيوس در اين ماه، سردترين نقطه استان بوده است.
رطوبت نسبي هوا از دیگر عناصر مهم اقليمي موثر در آسايش انسان است. از آنجايي كه با گرم شدن هوا ميزان پذيرش رطوبت در آن افزايش مي‌يابد، متوسط حداقل رطوبت نسبي هوا (ميزان رطوبت نسبي هوا در ساعت 12:30 يا زمان به‌حداكثر رسيدن دماي روزانه) در ماه‌هاي مختلف سال شاخص مناسبي از نظر وضعيت رطوبتي هوا يا خشك و مرطوب بودن آن است. حداقل رطوبت نسبي هوا در فصل تابستان، در تمام ايستگاه‌هاي استان، بين 26 تا 55 درصد است. درگرم‌ترين ساعت از گرمترين ماه سال، ايستگاه تبريز با رطوبت نسبي26 درصد داراي خشك‌ترين هوا و ايستگاه بندر شرفخانه با رطوبت نسبي 54 درصد داراي مرطوبترين هواست. با سرد شدن هوا ميزان رطوبت نسبي آن افزايش مي‌يابد و در ماه‌هاي سرد فصل زمستان به‌حداكثر خود مي‌رسد. در بين ايستگاه‌هاي مختلف استان، ايستگاه بندر شرفخانه با رطوبت نسبي 85 درصد مرطوبترين، و ايستگاه ليقوان با رطوبت نسبي 72 درصد خشك‌ترين ايستگاه در سردترين ماه سال (ژانويه) بوده است.
چگونگی تابش آفتاب در این استان، براساس دياگرام انرژی خورشيد تابیده شده در عرض جغرافيايي 38 درجه شمالي بررسی شده است. زواياي موقعيت خورشيد يا زواياي تابش آفتاب در هر زمان، مشخص كننده ميزان سايه‌اي است كه در پشت هر مانع ايجاد مي‌شود. هم‌چنين اين زوايا مشخص كننده ميزان انرژي حرارتي تابيده شده به‌سطوح افقي و سطوح قائم واقع در جهت‌های مختلف جغرافيايي است. هرچه زاويه تابش آفتاب كوچك‌تر باشد، انرژي كسب شده در سطوح قائم رو به‌خورشيد زيادتر و سايه ايجاد شده در پشت آنها طولاني‌تر خواهد بود. در سردترين ماه‌هاي سال بيشترين انرژي خورشيدي بر سطوح قائم رو به‌جنوب مي تابد در حالي كه ميزان انرژي خورشيدي تابيده شده بر همين ديوار در ماه تير يا گرمترين ماه سال بسيار كم‌تر است. ميزان انرژي تابيده شده بر ديوارهاي شرقي و غربي در گرمترين ماه سال حدود دو برابر ميزان اين انرژي در سردترين ماه سال است. سطوح قائم رو به‌شمال يا ديوارهاي رو به‌شمال به‌طور كلي انرژي خورشيدي بسيار كمي در طول سال آنهم تنها در فصل تابستان دريافت مي‌كنند. مقايسه ميزان انرژي خورشيدي تابيده بر سطوح قائم واقع در جهات مختلف و در طول ماه‌هاي سال نشان مي‌دهد كه در سردترين ماه سال ميزان انرژي خورشيدي تابيده شده بر ديوارهاي رو به‌جنوب حدود 3.5 برابر انرژي خورشيدي تابيده شده بر ديوارهاي رو به‌شرق يا غرب است اما اين نسبت در گرمترين ماه سال بر عكس مي‌شود.
بررسي‌هاي انجام شده در مورد وزش باد در تبريز نشان مي‌دهد كه در اين شهر سرعت متوسط سالانه باد حدود 3 تا 5 متر بر ثانيه در جهت‌های مختلف است. هم‌چنين، در شهر تبريز جهت‌هاي شرقي- غربي و شمال شرقي-جنوب غربي، مهم‌ترين جهات وزش باد محسوب مي‌شود. نتايج بررسي‌هاي انجام شده در خصوص درصد فراواني و سرعت وزش باد درجهت‌های مختلف جغرافيايي در شهرهاي مهم استان، نشان مي‌دهد كه شهر تبريز بادخيزترين شهر استان است. نكته جالب توجه اينكه در كليه ايستگاه‌هاي مورد بررسي، بادهاي شرقي غربي عمدهترين باد محلي در كل سال محسوب مي‌شود.
ويژگيهاي اقليمي مسكن بومي استان
در شكل‌گيري ساختمان‌هاي مسكوني سنتي يا بومي هر منطقه، شرايط اقليمي آن منطقه مهم‌ترين نقش را داشته است، زيرا در اين نوع ساخت و سازها تنها نيرو يا انرژي قابل استفاده در گرم كردن، سرد كردن يا تهويه فضاهاي داخلي، نيروهاي طبيعي يعني آفتاب، باد و آتش بوده است. لذا با مطالعه و بررسي معماري سنتي مناطق مختلف مي‌توان به‌نحوه سازگاري معماري آن مناطق با شرايط اقليمي پي‌‌برد چون اين نوع معماري ناگزير بيشترين سازگاري را با شرايط آب و هوايي حاكم بر منطقه داشته است. بررسي‌هاي انجام شده در خصوص معماري مسكن بومي شهرهاي تبريز و مراغه ويژگيهاي اقليمي مسكن بومی در مناطق سرد را به‌شرح زير نشان مي‌دهد.
- خانه‌هاي سنتي تبريز بافتي درونگرا دارد و غالباً فضاهاي اصلي به‌حياط مشرف شده و نور و تهويه آن از حياط تامين مي‌شود. بخش اصلي خانه در بيشتر موارد در جبهه شمالي حياط قرار دارد و به‌اين ترتيب در زمستان از نور آفتاب به‌خوبي استفاده مي‌شود. غالباً فضاهايي كه اهميت كم‌تري دارد در جبهه‌هاي شمالي يا شرقي و غربي قرار گرفته است. برخي از خانه‌ها يك طبقه و بعضي از آنها دو طبقه است. بسياري از خانه‌هاي يك يا دو طبقه، يك زيرزمين نيز دارد كه سقف آن حدود يك متر بالاتر از سطح حياط قرار دارد تا نورگيري و تهويه فضاي آن به‌سادگي صورت پذيرد.
- در اكثر قريب به‌اتفاق خانه‌ها ورود از حياط به‌درون اتاق‌ها به‌طور مستقيم از حياط صورت نمي‌گيرد بلكه از يك فضاي ارتباطي واقع در كنار اتاق انجام مي‌شود.
- ديوارها ضخيم و معمولاً از آجر و خشت ساخته شده است. پشت بام از كاه گل است. در بسياري از خانه‌ها جرز مابين پنجره‌ها ذوزنقه اي شكل است تا در زمستان مانع ورود آفتاب به داخل ساختمان نگردد. در برخي خانه‌ها براي حفاظت اتاق‌ها از سرماي زمستان تمام پنجره‌ها به‌صورت مضاعف ساخته شده است، يعني از دو پنجره باز شو تشكيل يافته كه پنجره داخلي رو به‌داخل اتاق و ديگري به‌سمت خارج باز مي‌شود.
- شكل‌گيري خانه‌هاي سنتي به‌صورت دو بلوك ساختماني كه در دوسمت حياط قرار گرفته يا يك ساختمان يك‌طرفه مشرف به‌جنوب و واقع در سمت شمال حياط و ايجاد ارتباط غير مستقيم به‌حياط و فضاي آزاد از طريق سرسرا يا راهرو واقع در سمت شمال پلان، مشخص‌ترين ويژگي معماري بومي مسكن مناطق سردسير است. اين وجه مشخص نه تنها در خانه هاي قديمي بلكه در اغلب ساختمان‌ها و به‌ويژه ساختمان‌هاي آموزشي (مدارس) نيز مشهود است.
راهنماي طراحي اقليمي
منظور از طرح اقليمي، طرحي است كه بتواند با استفاده و بهره‌گيري هرچه بيشتر از انرژي‌هاي تجديد پذير موجود در طبيعت، تا حد امكان شرايط محيطي مناسبي در فضاهاي مسكوني ايجاد نمايد، يا در شرايط آب و هوايي سخت بتواند با حداقل استفاده از انواع مختلف انرژي‌هاي تجديد ناپذير و به‌كمك سيستم‌هاي كنترل كننده مكانيكي، شرايط مورد نياز در فضاهاي زيستي را فراهم سازد. بدين ترتيب، در ساختمان‌هاي هماهنگ با اقليم فضاهاي مورد استفاده ساكنين، با مصرف انرژي كم‌تري سرد يا گرم مي‌شود و با به‌حداقل رساندن ميزان آلودگي ناشي از مصرف انواع سوخت‌هاي فسيلي، آسيب كم‌تري به‌محيط زيست وارد مي‌آيد. مواردي كه لازم است در طراحي اقليمي مسكن و محيط‌هاي مسكوني در شهرهاي مختلف استان آذربايجان شرقي و به‌طور كلي مناطق سردسير كشور رعايت شود به‌شرح زير است.
انتخاب سايت
از نظر اقليمي، در اكثر قريب به‌اتفاق شهرها و آبادي‌هاي استان، زمين‌ها و سايت‌هايي براي ايجاد محيط‌هاي مسكوني مناسب‌تر است كه در شيب‌هاي منفي (شيب‌هاي پشت به‌آفتاب) و فرورفتگي‌ها واقع نشده باشد. مناسب‌ترين محل براي احداث واحدهاي مسكوني در زمين‌هاي شيب‌دار، بخش‌هاي مياني شيب‌هاي رو به‌جنوب است. در نقاط بادخيز، توصيه مي‌شود قسمت فوقاني تپه‌ها براي احداث ساختمان انتخاب نشود. هم‌چنين توصيه مي‌شود، در صورت امكان، شيب‌هاي رو به‌شرق يا غرب براي احداث مجموعه‌هاي ساختماني در نظر گرفته نشود.
محوطه سازي
در طراحي و آرايش سايت و هم‌چنين در جانمايي عناصر مختلف مجموعه بايد به‌موارد زیر توجه داشت:
- در جانمايي عناصر مختلف مجموعه، بايد به‌جهت وزش بادهاي موجود در محل توجه شود. درتبريز كه يكي از بادخيزترين شهرهاي استان محسوب مي‌شود و عمدهترين جهت وزش باد در سال باد شرقي غربي و پس از آن بادهاي شمال شرقي به‌جنوب غربي است، بايد فضاي سبز مجموعه در قسمت‌هاي شرقي و شمال شرقي قرار داده شود و عناصر آلوده كننده در قسمت‌هاي جنوبي كه كم‌ترين ميزان وزش را دارد قرار گیرد.
- به‌منظور كاهش تاثير بادهاي سرد زمستاني، لازم است در جبهه‌هاي رو به‌چنين بادهايي نيز درختان هميشه سبز كاشته شود. در اين ارتباط براي تبريز پيشنهاد مي‌شود در بخش‌هاي شرقي و شمال شرقي محوطه، علاوه بر ساير گونه‌ها از گونه‌هاي هميشه سبز نيز استفاده شود. بخشي از فضاهاي كم اهميت مثل انبار و گاراژ نيز مي‌تواند به‌عنوان بادشكن در مقابل عمدهترين بادهاي زمستاني قرار داده شود.
- در جانمايي عناصر مختلف مجموعه در سايت، بايد توجه داشت كه اين عناصر (ساير ساختمان‌ها يا درختان هميشه سبز) در جبهه جنوبي ساختمان و در محدوده 30 درجه اين جبهه واقع نشود.
- از آنجايي كه هدايت تابش آفتاب به‌فضاهاي آزاد در مواقع سرد سال عمدهترين هدف طراحي اقليمي در فضاهاي آزاد به‌شمار مي‌رود، بايد در بخش‌هاي آفتاب‌گير محوطه (قسمت‌هاي رو به‌جنوب) فضاهايي را براي استفاده ساكنان خانه در نظر گرفت. نكته حائز اهميت اينكه، فضاي آزاد ياد شده بايد در مقابل بادهاي سرد زمستاني محافظت شود.
- به‌لحاظ پايين بودن رطوبت نسبي هوا در فصل تابستان، بايد در محوطه عناصر رطوبت زايي چون آبگير، حوض، آب‌نما، فواره و سطوح سبز پيش‌بيني و با تمهيداتي مانع از خروج رطوبت ايجاد شده در محوطه به‌خارج شد.
- با توجه به‌اينكه بهره‌گيري از انرژي خورشيدي در گرمايش ساختمان در مواقع سرد يكي از عمدهترين اهداف طراحي اقليمي در كليه نقاط استان است، بايد در بخش‌هاي جنوبي محوطه ساختمان از درختان خزان پذير استفاده كرد تا در زمستان امكان نفوذ آفتاب به‌داخل فضاها وجود داشته باشد.
- كف‌هاي مشرف به‌پنجره‌هاي آفتاب‌گير بهتر است سطحي منعكس كننده داشته باشد تا در مواقع سرد سال اشعه حرارت‌بخش خورشيد از اين سطوح به‌فضاهاي داخلي منعكس شود.
سازماندهي پلان
منظور از سازماندهي پلان، نحوه تركيب و جايگزيني فضاهاي پيش‌بيني شده در يك طرح در قسمت‌هاي مختلف پلان آن طرح است. در اين ارتباط، موارد زیر پيشنهاد مي‌شود:
- توصيه مي‌شود سازماندهي پلان ساختمان براي نقاط مختلف استان به‌نحوي باشد كه به‌پلاني فشرده و گسترش يافته در جهت محور شرقي غربي منتهي گردد. در چنين پلاني، بهتر است فضاهاي گرمازا در مركز پلان ساختمان و فضاهاي كم اهميت مثل انبار به‌عنوان عايق حرارتي در قسمت‌هاي سرد، شمال، يا سمت غرب پلان قرار داده شود.
- در طراحي پلان ساختمان بايد توجه داشت كه فضاهاي اصلي در سمت جنوب پلان واقع شود.
- از نظر بهره‌گيري از انرژي خورشيدي در گرمايش ساختمان، فضاهاي مختلف ساختمان بايد به‌نحوي در پلان سازماندهي شود كه امكان نفوذ آفتاب زمستاني به‌داخل آنها وجود داشته باشد. در اين ارتباط، لازم است فضاهاي اصلي ساختمان در بخش جنوبي پلان در نظر گرفته شده و عمق فضاها در حدي پيش‌بيني شود كه آفتاب زمستاني به‌آنها بتابد.
- استفاده از گلخانه هاي متصل به فضاهاي داخلي در نماي جنوبي ساختمان، از نظر گرمايش طبيعي آن و تعديل شرايط حرارتي فضاهاي داخلي در هر دو فصل بحراني سال مفيد خواهد بود.
فرم كالبدي ساختمان
در شرايط اقليمي استان آذربايجان شرقي، ساختمان‌هاي مسكوني بايد فرمي فشرده و در عين حال گسترش يافته در جهت محور شرقي غربي داشته باشد تا علاوه بر ممانعت از تبادل حرارت ناخواسته بين فضاهاي داخلي و محيط خارج، امكان نفوذ آفتاب زمستاني به‌فضاهاي داخل را فراهم سازد. بالا بردن سطح ورودي اصلي ساختمان نسبت به‌كف تمام شده نيز مانع از نفوذ هواي سرد خارج به‌فضاهاي داخلي مي‌شود.
بافت مجموعه هاي ساختماني
منظور از بافت مجموعه‌هاي ساختماني نحوه قرار گيري و اتصال ساختمان‌هاي مسكوني مختلف در يك مجموعه است. براي كليه نقاط استان آذربايجان شرقي و به‌طور كلي نقاط سردسير كشور، بافت‌هاي فشرده و متراكم مناسب‌تر است. لذا در مجموعه هاي ساختماني طراحي شده براي نقاط مختلف استان بهتر است از طريق ايجاد ديوارهاي مشترك بين واحدهاي هم‌جوار، بافت فشرده‌اي را به‌وجود آورد. طرح ريزي ساختمان‌ها به‌صورت گروهي، به‌ايجاد تراكم و فشردگي بيشتر كمك مي‌كند. فاصله بين دو ساختمان در جهت شمالي جنوبي بايد در حدي باشد كه امكان نفوذ آفتاب به فضاهاي داخلي در فصل سرد وجود داشته باشد. براي كسب حداقل 4 ساعت آفتاب در طي روزهاي زمستان، فاصله مورد نياز در جهت شمالي جنوبي حدود 2 برابر ارتفاع ساختمان مقابل است، در جهت هاي 15 درجه شرقي يا غربي، اين فاصله به 1.8 برابر ارتفاع ساختمان مي‌رسد. در جهت‌هاي 30 درجه شرقي اين فاصله زیاد می‌شود و در جهت‌های بیش از جنوب شرقی یا جنوب غربی دوام تابش آفتاب به‌فضاهای داخلی کم‌تر از 4 ساعت و فاصله مورد نیاز بسیار زیاد می‌شود.
جهت استقرار ساختمان
جهت استقرار ساختمان يكي از مهم‌ترين عوامل موثر در كيفيت شرايط محيطي فضاهاي داخلي است. از نظر هماهنگی با اقلیم، جهت استقرار ساختمان بايد با توجه به‌تاثيرات دو عنصر اقليمي تابش آفتاب و وزش باد تعيين شود. استفاده هرچه بیشتر از انرژي خورشيدي در گرم كردن فضاهاي داخلي و جلوگيري از گرم شدن اين فضاها در مواقع گرم، به‌وضعيت استقرار ساختمان نسبت به‌موقعيت سالانه خورشيد در آسمان مربوط مي‌شود. در این ارتباط، جهت ساختمان باید به‌گونه‌اي باشد كه در مواقع سرد سال، حداكثر و در مواقع گرم، حداقل انرژي خورشيدي به‌نماي اصلي آن بتابد. به‌علاوه، از اين نظر جهتي مناسب‌تر است كه بتواند با سايبان‌هاي كوچك يا عناصر ساده كنترل كننده تابش آفتاب، نفوذ اشعه خورشيدي به‌فضاهاي داخلي در فصل گرم را كنترل نمايد. همان‌طوري كه در اين شكل ملاحظه مي‌شود، در جهت‌های 15 درجه شمال شرقي تا 15 درجه غربي (خط عمود بر نماي اصلي، 15 درجه از جنوب به‌سمت غرب چرخيده است) ميزان انرژي خورشيدي كسب شده در مواقع سرد بيش از ميزان انرژي خورشيدي كسب شده در مواقع گرم است. لذا چنين جهت‌هایي از نظر استقرار ساختمان در تبريز مناسب است. برعكس در جهت‌های 15 درجه غربي تا شمال ميزان انرژي خورشيدي كسب شده در مواقع گرم سال بيشتر از ميزان انرژي خورشيدي كسب شده در مواقع سرد سال است و چنين جهت‌هایي از نظر كسب انرژي خورشيدي مناسب نيست. در ميان جهت‌های مناسب، جهت‌هاي 15 درجه شرقي تا جنوب شرقي مناسب‌ترين جهت استقرار ساختمان محسوب مي‌شود. خلاصه نتايج بررسي‌هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه در اكثر نقاط استان، جهت‌های 30 درجه يا 15 درجه شرقي مناسب‌ترين جهت استقرار ساختمان از نظر كسب انرژي خورشيدي به‌شمار مي‌رود.
در ارتباط با كاهش اتلاف حرارت ساختمان از جدارهاي خارجي و هم‌چنين به‌حداقل رساندن نفوذ هواي سرد به‌فضاهاي داخلي، نماي اصلي ساختمان (پنجره هاي اصلي) بايد تا آنجا كه ممكن است زاويه كوچك‌تري با جهت وزش بادهاي سرد داشته باشد. هرچه سرعت چنين بادهايي شديد تر باشد، تاثير خنك كنندگي آنها بيشتر خواهد بود. بنابراین از نظر كاهش تاثير خنك كنندگي بادها، جهتي مناسب‌تر است كه زاويه كوچك‌تري بين نماي اصلي ساختمان و جهت وزش بادهاي سرد زمستاني ايجاد نمايد یا جهت باد در حوزه بی اثر آن باشد. در تبريز و در فصل زمستان جهت وزش بادها در درجه اول از شرق به‌غرب و در درجه بعد از شمال شرقي به‌جنوب غربي است. به‌عبارت ديگر، محور شرق غربي عمدهترين محور وزش بادهاي سرد زمستاني در تبريز است. بنابراين و با توجه به‌اينكه در اين شهر مناسب‌ترين جهت‌هاي استقرار ساختمان از نظر كسب انرژي خورشيدي 30 و 15 درجه شرقي است، مي‌توان نتيجه گرفت كه اين جهت‌ها از نظر كاهش تاثير بادهاي سرد زمستاني نيز مناسب است چون در چنين جهت‌هایي تاثير اين بادها بر ساختمان به‌حداقل ممکن كاهش مي‌يابد.
اندازه و موقعيت پنجره
پنجره يكي از عمدهترين عناصر كالبدي ساختمان در ايجاد ارتباط بصري و فيزيكي بين فضاهاي داخل و خارج ساختمان است. اما شيشه پنجره كه جزء اصلي آن در ايجاد ارتباط بصري است، ضعيف‌ترين جزء ساختمان از نظر تبادل حرارت و مهم‌ترين عضو كالبدي ساختمان از نظر هدايت تابش آفتاب به‌فضاهاي داخلي محسوب مي‌شود. به‌همين دليل، پنجره‌اي كه اندازه، موقعيت و طرحي نامناسب داشته باشد، مي‌تواند موجب وخيم‌تر شدن شرایط حرارتی فضاهاي داخلي شود. برعكس با طراحي صحيح پنجره ساختمان مي‌توان شرايط حرارتي فضا را در جهت انطباق با نيازهاي حرارتي ساكنين فضاها كنترل نمود. برای دستيابي به‌اهداف عمده طراحي اقليمي در نقاط مختلف استان، اندازه پنجره‌ها، به‌ويژه در نماي شمالي نبايد خيلي بزرگ باشد. حتي از نظر محافظت ساختمان در برابر تابش آفتاب و هواي گرم خارج، توصيه شده است كه اندازه پنجره ها كوچك و تعداد آنها كم باشد. برای بهره‌گيري از انرژي خورشيدي، لازم است در نماهاي جنوبي پنجره هاي عمودي پيش‌بيني شده، يا از نور گيرهاي فوقاني استفاده شود. براساس نتايج حاصل از جداول ماهاني، مناسب‌ترين اندازه براي پنجرههاي ساختمان‌هاي مسكوني واقع در استان آذربايجان شرقي، حدود 25 تا 40 درصد مساحت نماي مربوط است.
اندازه سايبان‌ها
نفوذ مستقيم آفتاب به‌فضاهاي داخلي عمدهترين عامل گرم شدن اين فضاها در مواقع گرم است. ايجاد سايه بر روي پنجره‌ها يا ديوارهاي شيشه‌اي از تابش مستقيم آفتاب به‌سطح شيشه جلوگيري نموده و در نتيجه حرارت ايجاد شده ناشي از تابش آفتاب در فضاهاي پشت شيشه به‌مقدار قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. از آنجايي كه بهره‌گيري از انرژي خورشيدي در گرمايش فضاهاي داخلي در مواقع سرد عمدهترين هدف طراحي اقليمي در كليه نقاط استان محسوب مي‌شود، لازم است براي پنجرههاي ساختمان، سايبان‌هايي در نظر گرفته شود كه در عين محافظت آنها در مقابل تابش آفتاب تابستان، به‌هيچ وجه مانع از نفوذ اشعه خورشيد به‌فضاهاي داخلي در مواقع سرد سال نشود. نتایج بررسي‌های انجام شده در این مورد، نشان دهنده اين واقعيت است كه در بسياري از جهت‌های جغرافيايي، كه از نظر استقرار ساختمان جهت‌های مناسبي نيستند، كنترل تابش آفتاب بر سطح پنجره با استفاده از سايبان‌هاي خارجي منطقي نيست، زيرا در چنين جهت‌هایي، گرچه سايبان مانع از نفوذ آفتاب تابستاني به‌فضاهاي داخلي در مواقع گرم مي‌شود، اما از نفوذ آفتاب به‌فضاهاي داخلي در بسياري از مواقع سرد سال نيز جلوگيري به‌عمل مي‌آورد. بنابراین پيشنهاد مي‌شود در نقاط مختلف استان آذربايجان شرقي، به‌ويژه در نقاط سردتر و به‌طور كلي در مناطق سردسير، عمق سايبان در حداقل ممكن به‌منظور محافظت پنجره در برابر بارندگي حفظ شود و به‌منظور كنترل نفوذ آفتاب تابستاني به‌فضاهاي داخلي از انواع مختلف پرده‌‌ها يا سايبان‌هاي داخلي استفاده به عمل آيد.
نحوه ارتباط ساختمان با زمين
در كليه نقاط استان آذربايجان شرقي به‌استثناء مناطق مجاور درياچه اروميه (بندر شرفخانه) به‌لحاظ خشك بودن نسبي هوا در طول سال و هم‌چنين عدم ضرورت ايجاد كوران در فضاهاي داخلي، نيازي به‌جداسازي ساختمان از سطح زمين نيست. برعكس در صورتي‌كه كف ساختمان با سطح زمين تماس كامل داشته باشد وحتي در داخل خاك قرار گيرد، تاثير شرايط حرارتي هواي خارج به‌بخش قرار گرفته در داخل خاك يا تماس يافته با سطح زمين به‌حداقل ممكن مي‌رسد. بنابراین در احداث ساختمان در نقاط مختلف استان، توصيه مي‌شود كف ساختمان در تماس كامل با سطح زمين باشد يا آنكه يك يا نيم طبقه از ساختمان در داخل زمين قرار داده شود. در غيز اينصورت، عايقكاري كف هاي مشرف به‌فضاي آزاد ضروري است.
مصالح ساختماني جدارهاي خارجي
مهم‌ترين وظيفه مصالح ساختماني جدارهاي خارجي ساختمان، جلوگيري يا كاهش اتلاف حرارت فضاهاي داخلي در مواقع سرد و جلوگيري از عدم گرم شدن اين فضاها در مواقع گرم است. براي دستيابي به‌اهداف عمده طراحي اقليمي در كليه نقاط استان، مصالح ساختماني مورد استفاده در ساختمان‌ها، به‌ويژه ساختمان‌هاي مسكوني، بايد داراي مقاومت و ظرفيت حرارتي به‌ميزان كافي باشد. در ارتباط با جلوگيري يا كاهش اتلاف حرارت، كه از عمدهترين اهداف طراحي اقليمي در كليه نقاط استان محسوب‌مي شود، لازم است مصالح ساختماني جدارهاي خارجي مقاومت حرارتي مناسبي داشته باشد و در ارتباط با جلوگيري از گرم شدن فضاهاي داخلي در فصل گرم، مصالح ساختماني لازم است علاوه بر مقاومت حرارتي داراي ظرفيت حرارتي نيز باشد. در نتايج مطالعاتي كه به‌منظور تعيين ميزان بهينه عايق حرارتي ساختمان از نظر اقتصادي صورت گرفته، توصيه شده كه در شهرهاي مختلف استان آذربايجان شرقي (منطقه اقليمي IV) براي بهينه‌سازي مصرف انرژي جهت سرمايش و گرمايش ساختمان ضريب انتقال حرارت مصالح بام (از نوع تيرچه بلوك) و ديوارهاي خارجي (از نوع آجر به ضخامت 33 سانتي‌متر) 0.35 وات بر مترمربع بر درجه سلسيوس در نظر گرفته شود. براين اساس لازم است ضخامت لايه عايق حرارتي از نوع يونوليت يا مشابه با ضريب انتقال حرارت 0.036 وات بر مترمربع بر درجه سلسيوس، براي بام و ديوارهاي خارجي 9 سانتي‌متر باشد. درمبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان (صرفه جویی در مصرف انرژی) که توسط دفتر تدوين و ترويج مقررات ملي ساختمان وابسته به وزارت مسكن و شهرسازي انجام شده، توصيه‌هاي مشخصي به‌دو روش «كاركردي» و «تجويزي» جهت تعيين ضريب انتقال حرارت مجاز اجزاء پوسته خارجي ساختمان و ضخامت لايه عايق حرارتي اين اجزاء پيشنهاد شده است. به كارگيري اين توصيه‌ها در طراحي و احداث ساختمان براي نقاط مختلف استان آذربايجان شرقي، به‌لحاظ اهميت كاهش اتلاف حرارت ساختمان در اين نقاط، امري ضروري است. شرکت بهینه سازی مصرف سوخت نیز نرم افزار مبحث 19 را در اختیار عموم قرار داده که می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
