ضرورت پیش‌بینی سایبان

انرژی حرارتی حاصل از تابش آفتاب بر سطح کره زمین، تنها عامل پدید آورنده شرایط اقلیمی است. البته تاتیر سایر عوامل اقلیمی (عرض جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریاهای آزاد و دوری یا نزدیکی به حوزه‌‌های وسیع آب) تعیین کننده شرایط اقلیمی متفاوت است.

گرچه تابش مستقیم آفتاب بر جدارهای خارجی ساختمان امکان گرمایش طبیعی فضاهای داخلی آن را به‌وجود می‌آورد، اما همین تابش می‌تواند موجب گرمایش بیش از حد و ناراحت کننده فضاهای داخلی ساختمان در مواقع گرم باشد. این موضوع در مورد تابش مستقیم آفتاب بر جدارهای خارجی شفاف ساختمان، به لحاظ تاثیر گلخانه‌ای تابش آفتاب بر  سطوح شفاف اهمیت ویژه‌ای می یابد.[1] به همین دلیل، کنترل تابش آفتاب برسطوح جدارهای خارجی شفاف ساختمان و به‌خصوص پنجره‌ها بسیار مهم است.

نتیجه مطالعات انجام شده در پروژه تحقیقاتی «پهنه‌ بندی اقلیمی ایران – مسکن و محیط‌های مسکونی» نشان دهنده این واقعیت است که در کلیه پهنه های اقلیمی ایران، محافضت ساختمان در برابر تابش آفتاب در مواقع گرم سال یکی از اهداف عمده طراحی اقلیمی است. همان گونه که در جدول حاشیه نقشه پهنه بندی مربوط به این پروژه نشان داده شده است، درجه اولویت یا اهمیت کنترل تابش آفتاب بر ساختمان، در مناطق جنوبی و گرمسیر کشور بسیار بیشتر از مناطق سردسیر شمالی است.

عناصر کنترل کنده تابش آفتاب همواره یکی از عناصر مهم معماری ایران بوده و در پهنه‌های مختلف اقلیمی کشور شکل و اهمیت متفاوتی داشته است. در معماری مناطق سردسیر، محافظت ساختمان در برابر تابش آفتاب با آویختن پرده‌های کتانی در پشت پنجره‌ها به سادگی انجام می‌گرفته است. شکل 1 عناصر کنترل کننده تابش آفتاب در یک ساختمان مسکونی در شهر تبریز را نشان می دهد.

1-1

شکل 1 پرده‌های داخلی جهت محافظت فضاهای داخلی –  تبریز

در مناطق کویری با توجه به گرم بودن هوا درتابستان کنترل تابش آفتاب به‌طور جدی تری مورد توجه قرار گرفته است. همان‌طور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، در یک واحد مسکونی قدیمی در دامغان، عنصر کنترل کننده تابش آفتاب بر جدارهای خارجی ساختمان به ایوانی سر پوشیده تبدیل شده است. اما در نائین که شرایط گرم‌تری نسبت به دامغان دارد، پشت دری‌های چوبی یکپارچه مورد استفاده قرار گرفته است (شکل 3).

2-1

شکل 2 ایوان سرپوشیده جهت ایجاد سایه بر سطوح خارجی – دامغان

3-1

شکل 3 خانه پیرنیا – نائین

در مناطق بسیار گرمی چون اهواز، که هوا از اوآخر فروردین که ارتفاع خورشید کم است گرم می‌شود و جلوگیری از تابش آفتاب بر سطوح خارجی ساختمان ضرورت می یابد، عمق سایبان پنجره‌ها و عرض ایوان‌های سرپوشیده اطراف ساختمان افزایش می‌یابد (شکل‌ 4).

4-1

شکل 4  ایوان‌های عریض جهت کنترل تابش آفتاب بر جدارهای خارجی – اهواز

در اقلیم گرم و مرطوب که جنوبی ترین مناطق کشور را در بر می گیرد، عناصر کنترل کننده تابش آفتاب مهم‌ترین عامل در شکل دهی و هویت بخشی به معماری محلی بوده است. ساختمان‌های قدیمی موجود در شهرهای واقع در این مناطق تائید کننده چنین واقعیتی هستند ( شکل 5 و6 ).

5-1

شکل 5  ساخنمان شورای شهر – بوشهر

6-1

شکل 6  عناصرکنترل کننده تابش آفتاب بر جدارهای خارجی – بوشهر

گرچه در معماری اخیر کشور متاسفانه این عنصر مهم به فراموشی سپرده شده است، در معماری نه چندان دور کشور ما اجزاء و عناصر کنترل کننده تابش آفتاب، نقش مهمی در شکل دهی به ساختمان‌ها داشته است. ساختمان مرکزی وزارت نفت واقع در خیابان طالقانی و ساختمان هتل لاله واقع در خیابان دکتر فاطمی، نمونه‌هایی از ساختمان‌های شهر تهران است که سایبان پنجره‌های آنها معرف وجهه معماری آنها محسوب می‌شود (شکل‌های 7 و8).

7-1

شکل 7  ساختمان وزارت نفت – تهران

8-1

شکل 8  ساختمان هتل لاله – تهران

هتل هما (گامرون) در بندرعباس نیز از نمونه ساختمان‌های مربوط به چندین دهه گذشته است که در طراحی آن، در کنار توجه و به‌کارگیری عناطر ساختمانی سازگار با اقلیم گرم و مرطوب، به نقش سایبان‌ها در کنترل تابش آفتاب بر جدارهای خارجی ساختمان نیز توجه شده است (شکل 1-9).

9-1

شکل 9  ساختمان هتل هما (گامرون) – بندرعباس

عناصر کنترل کننده تابش آفتاب بر ساختمان، به لحاظ نقش بسیار موثری که در کاهش بارهای برودتی ساختمان و در نتیجه کاهش مصرف سوخت دارد، از نظر صرفه جوئی در مصرف سوخت در بخش ساختمان و کاهش صدمات زیست محیطی حاصل از تولید گازهای گلخانه‌ای ناشی از مصرف سوخت های تجدید ناپذبر، در معماری مطرح امروز جهان نیز جایگاه خاصی یافته است. شکل 10 طرح پیشنهادی دانشجویان دانشگاه کلورادو در مسابقات ده‌گانه طراحی و ساخت خانه‌های خورشیدی در سال 2005 است که به‌عنوان بهترین طرح معرفی شده است. شکل 11 نیز نمای جنوبی ساختمان خورشیدی دانشگاه مریلند را که در سال 2007 به‌عنوان بهترین طرح از نظر معماری و در مجموع به‌عنوان دومین طرح از میان 20 طرح ارائه شده توسط دانشگاه‌های شرکت کننده در این دوره از مسابقات معرفی شده است نشان می دهد. همان‌گونه که ملاحظه می‌شود، در این ساختمان‌ها که در آنها برای استفاده از نرژی خورشیدی در تامین نیازهای حرارتی، برودتی، و روشنائی فضاهای داخلی از پیشرفته‌ترین شیوه‌ها استفاده شده است، ایجاد سایه برسطوح خارجی در مواقع گرم، که علی‌رغم تاثیر بسیار در کاهش میزان نیاز به سرمایش ساختمان، به سادگی و بدون صرف هزینه زیاد قابل دسترسی است، نادیده گرفته نشده است.

11-1

شکل 10 طرح اول در مسابقات ده‌کانه خانه های خورشیدی سال 2005

12-1

شکل 11 طرح دوم در مسابقات ده‌کانه خانه های خورشیدی سال 2007

نتایج بررسی‌های انجام شده در مور تاثیر کنترل تابش آفتاب در ایجاد شرایط مناسب در فضاهای داخلی ساختمان نشان می دهد که عناصر کنترل کننده تابش آفتاب بر ساختمان  یکی از مهم‌ترین عناصر معماری در معماری دوره‌های مختلف بوده است. لذا، لازم است این موضوع در معماری اخیر کشور، به‌لحاظ تاثیر قابل توجهی که در کاهش مصرف سوخت سیستم‌های خنک کننده ساختمان و در نتیجه در کاهش گازهای گلخانه‌ای و آلاینده می‌گذارد، با تاکید فراوان مورد توجه قرار ‌گیرد.

به‌عبارت دیگر، برای بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در گرمایش فضاهای داخلی، پنجره‌های ساختمان باید در جهتی قرار گیرند که در مواقع سرد سال[2] قادر به دریافت تابش مستقیم آفتاب باشد. همچنین، پنجره‌های ساختمان باید دارای جزئیاتی باشد که علی‌رغم فراهم ساختن امکان دریافت تابش آفتاب در مواقع سرد، با ایجاد سایه برسطح خارجی آنها، از تابش مستقیم آفتاب به فضاهای داخلی در مواقع گرم جلوگیری نماید.

شاید در وهله اول تامین این دو مورد، یعنی هدایت تابش آفتاب به فضاهای داخلی در مواقع سرد و جلوگیری از تابش آفتاب به این فضاها در مواقع گرم مشکل یا غیرممکن به‌نظر رسد، اما تغییر موافق موقعیت خورشید نسبت به سطح زمین در طول ماه‌های مختلف سال این امکان را به سادگی فراهم می سازد. یكی از ساده ترین راه‌های جلوگیری از نفوذ مستقیم آفتاب به فضاهای داخلی در مواقع گرم سال، استفاده از سایبان‌های خارجی افقی یا عمودی است.

نفوذ مستقیم آفتاب به فضاهای داخلی عمده ترین عامل گرم شدن این فضاها در مواقع گرم است. ایجاد سایه بر روی پنجره ها یا دیوارهای شیشه‌ای از تابش مستقیم آفتاب به سطح شیشه جلوگیری نموده و در نتیجه حرارت ایجاد شده ناشی از تابش آفتاب در فضاهای پشت شیشه به مقدار قابل ملاحظه‌ای كاهش می یابد. این تقلیل حرارت، به محل سایه ایجاد شده بستگی دارد. وقتی سایه بر سطح خارجی شیشه ایجاد شود، مقدار بسیار كمی از انرژی حرارتی خورشید به فضای پشت شیشه انتقال می یابد. اما هنگامی كه برای جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به فضاهای ‌داخل از كركره های داخلی استفاده شود، اشعه حرارتی ساطع شده از این کرکره‌ها خود باعث گرم شدن فضای داخلی می‌شود. در نتیجه، سایبان‌های خارجی می‌تواند تا 90 درصد و سایبان‌های داخلی تنها 20 تا 25 درصد اثر حرارتی تابش آفتاب را تقلیل دهد[3].

در اكثر شهرهای ایران هوا در زمستان سردتر و در تابستان گرمتر از حد آسايش است. بنابراين در زمستان‌ به آفتاب نياز داريم، اما عليرغم اين نياز، لازم است در تابستان از نفوذ آفتاب به فضاهاي داخلي ساختمان جلوگيري شود. با توجه به این‌که بهره گیری از انرژی خورشیدی در گرمایش فضاهای داخلی در مناطق سردسیر  یکی از عمده ‌ترین اهدف طراحی اقلیمی در این مناطق محسوب می‌شود، لازم است برای پنجره‌ها سایبان‌هایی در نظر گرفته شود كه در عین محافظت آنها در مقابل تابش آفتاب تابستان، به هیچ وجه مانع از نفوذ اشعه خورشید به فضاهای داخلی در مواقع سرد سال نشود.

برای اطلاع از نحوه محاسبه عمق سایبان‌ مناسب در جهت‌های مختلف جغرافیایی، به این صفحه مراجعه  کنید. اطلاعات کامل   در این مورد در کتاب مبانی طراحی سایبان‌های ثابت در پهنه‌های مختلف ایران (کار مشترک با خانم دکتر ریما فیاض)، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تهران، 1389 گ – 577 موجود است.

[1] – برای اطلاع بیشتر ر. ک. اقلیم و معماری، مرتضی کسمایئ، ص. 48

[2]– منظور زمانهایی از سال است که برای گرم کردن فضاهای داخلی به حرارت اضافی نیاز است. این دوره زمانی به شرایط اقلیمی محلی بستگی دارد. در مناطق سردسیر ممکن است در چند فصل سال به حرارت اضافی نیاز باشد، در حالی که در ناطق کرمسیر ممکن است مواقع سردوجود نداشته باشد یا به یک یا دو ماه از فصل زمستان محدود شود.

[3] – برای اطلاع بیشتر ر. ک. اقلیم و معماری، مرتضی کسمایئ، ص. 50

Advertisements