پهنه‌بندی اقلیمی ایران – ساختمان‌های آموزشی

توجه به‌شرايط اقليمي در مراحل مختلف طراحي ساختمان‌ها به‌خصوص ساختمان‌هايي كه به‌نحوي مورد استفاده مستقيم انسان قرار مي‌گيرند امري ضروري است. اين توجه از دو جهت يكي بالا بردن كيفيت آسايش و بهداشت در فضاهاي داخلي و ديگري صرفه جويي در مصرف سوخت وسايل كنترل كننده اين فضاها حائز اهميت است. ساختمان‌هاي مختلف، بسته به‌مقياس و عملكردشان و بسته به‌امكانات اقتصادي حاكم در ساخت آنها، تاثيرپذيري متفاوتي از شرايط اقليمي دارند. هم‌چنين اقليم‌هاي مختلف با شرايط آب و هوائي متفاوت، تاثيرات متفاوتی بر شكل‌گيري ساختمان مي‌گذارند.

در مطالعاتي كه به‌طور معمول به‌منظور بررسي تاثير شرايط اقليمي در شكل‌گيري ساختمان انجام مي‌شود، معيار سنجش و نتيجه‌گيري، تاثير عناصر اقليمي  در آسايش انسان و عملكرد حرارتي عناصر معماري و ساختمان در تعديل شرايط سخت آب و هوايي يا بهره‌گيري از شرايط مناسب است. در اين گونه مطالعات، فرض بر استفاده دايمي از فضاهاي ساختمان و ناچيز بودن بارهاي داخلي است. منظور از بار داخلی حرارتي است كه در نتيجه حضور افراد، روشن بودن چراغ‌ها يا ديگر وسايل حرارت زا در فضاهاي داخلي ايجاد مي شود. بنابراين پيشنهادهاي عمومي ارائه شده در زمينه طراحي اقليمي را تنها مي توان در مورد ساختمان‌هاي مسكوني كه خصوصيات مشابهي با ويژگي‌هاي فضاهاي مفروض در اين مطالعات دارند، به كار بست.

در مورد ساختمان‌هايي كه الگوي اشغال يا زمان استفاده متفاوتي با ساختمان‌هاي مسكوني دارند، يا در مورد ساختمان‌هايي با بار داخلي خيلي زياد، مثل سالن اجتماعات، لازم است پيشنهادهاي عمومي ارائه شده در زمينه طراحي اقليمي، با توجه به‌خصوصيات فضاهاي موردنظر، بازنگري و در صورت لزوم تعديل شوند. ساختمان‌هاي آموزشي، به‌دليل ويژگي كاملاً متفاوتي كه از نظر الگوی اشغال فضا و عملكرد، نسبت به‌ساختمان‌هاي مسكوني دارند، به‌نحو متفاوتي تحت تاثير شرايط اقليمي قرار مي‌گيرند. ساختمان‌هاي آموزشي معمولاً درطول روز مورد استفاده قرار دارند و بار داخلي آنها در زمان اشغال فضاها زياد است. به‌علاوه، در طراحي و ساخت ساختمان‌هاي آموزشي، آزادي عمل بيشتري نسبت به‌ساختمان‌هاي مسكوني وجود دارد. به‌همين دليل، در تامين نيازهاي حرارتي ساختمان‌هاي آموزشي (کلاس‌های درس)، به‌خصوص در فصل سرد، مي توان از نيروهاي طبيعي حداكثر استفاده را به‌عمل آورد. در مناطق مختلف جهان نمونه‌هاي موفقي از اين ساختمان‌ها وجود دارد كه در كل دوره تحصيلي، نيازهاي حرارتي فضاهاي داخلي را به‌صورت طبيعي تامين مي‌نمايند.

دلايل فوق و توجه به‌اين نكته كه شرايط محيطي فضاهاي آموزشي در كنار شرايط فيزيكي اين فضاها تاثير بسيار زيادي در فرآيند تدريس و يادگيري دارد، ضرورت انجام مطالعات خاصي در خصوص ميزان و نحوه تاثير پذيري و شكل‌گيري ساختمان‌هاي آموزشي از شرايط اقليمي را نشان مي‌دهد. بدين منظور طی سال‌های 1367 تا 1373 مطالعاتي تحت عنوان «پهنه بندي اقليمي ايران ـ ساختمان‌هاي آموزشي» توسط نگارنده براي سازمان نوسازي، توسعه و تجهيز مدارس كشور انجام شده است. نتايج مقدماتي این مطالعات در سال 1368 به‌صورت دو جـلد گزارش ارائه شد. در جـلد اول این گـزارش، ابتدا با استفاده از مدارك مـوجود، ويـژگي‌ها و نـيازهاي حـرارتي فـضاهاي آمـوزشي – نور، حرارت، رطوبت … – مورد مطالعه قرار گرفته، سپس با استفاده از آمـار آب و هـوايي ايـستگاه‌هاي هواشناسي موجود در كشور، مناطق مـختلف ايـران در ارتـباط بـا فضاها و ساختمان‌هاي آموزشي تقسيم بندي شده‌اند. اين تقسيم بندي در مورد شرايط حرارتي فضاهاي آزاد آمـوزشي يـا هـواي خـارج سـاختمان و شـرايط حـرارتي فضاي داخلي سـاختمان‌هاي آمـوزشي به‌طور جداگانه انجام شده است. در انتهاي اين مطالعات نقشه پهنه بندي اقليمي ايران در ارتباط با فضاها و سـاختمان‌هاي آمـوزشي ارائـه و ويـژگي هـر يك از اقليم‌هاي مختلف تـوصيف شـده اسـت. البته در اين مرحله از مطالعات به‌دليل پيچيدگي موضوع، در دست نبودن معياري مشخص و نياز به‌مطالعات، مـحاسبات و بررسي‌هاي مفصل‌تر، تاثير بارهاي داخلي‌، يا به‌عبارت ديـگر تـاثير حـرارت تـوليد شـده تـوسط دانـش آموزان در فضاهاي آمـوزشي، در پهنه‌بندي ياد شده منظور نگرديده بود‌.

در جـلد دوم، مـطالعات اقـليمي جـامع و مـفصلي بـراي شهر كـرمانشاه بـه عـنوان شـهري نمونه از اقليم خيلي سرد – مناسب، انـجام شـده است. در اين مرحله، با استفاده از آمار و اطلاعات آب و هـوايي ايـستگاه هـواشناسي كـرمانشاه، ابـتدا دوام و شدت شـرايط آب و هـوايي مـختلف در طول سال مورد بررسي قرار گرفته‌، سپس شرايط حرارتي و نيازهاي حرارتي فضاهاي آزاد و فضاهاي داخلي سـاختمان‌هاي آمـوزشي در طول سال تحصيلي تعيين شده و سرانجام با تـوجه بـه‌ويـژگي‌هاي اقليمي اين شهر، دستورالعمل‌هايي در زمينه طراحي اقليمي ساختمان‌هاي آموزشي در اين منطقه پيشنهاد شده است. در مراحل مختلف مطالعات اين مرحله، تاثير بارهاي داخلي فضاهاي آمـوزشي نـيز مـورد توجه قرار گرفته است. در انتهاي اين گزارش چنين نتيجه گيري شده است كه بار داخلي ساختمان‌هاي آموزشي، نقش مـهمي در تعيين شرايط حرارتي فضاهاي داخلي و در نتيجه در تعيين خصوصيات لازم براي اين ساختمان‌ها، از جمله فرم، ميزان نورگيري و حتي جهت استقرار دارد. به‌همين دليل پيشنهاد شده است كه اين مـطالعات بـا توجه به‌تاثير بارهاي داخلي و عملكردي كه جدارهاي داخلي ساختمان در جذب و تعديل حرارت توليد شده در فضاهاي داخلي دارند ادامه يابد.

با مورد قبول واقع شدن این پیشنهاد توسط مسئولان محترم وقت سازمان نوسازي، توسعه و تجهيز مدارس كشور، در سال 1370 ادامه و تكميل مطالعات ياد شده در چـارچوب قرارداد «مطالعات تكميلي پهنه‌بندي اقليمي ايران – سـاختمان‌هاي آمـوزشي» به‌نگارنده در مهندسین مشاور نوی واگذار شد. نتايج اين مطالعات تكميلي، در سال 1371 تحت همين عنوان و در 8 فصل و 11 ضـميمه تـدوين شـد. فصل اول اين مطالعات به‌بررسي ويـژگي مـصالح سـاختماني از نـظر جذب و ذخيره سازي حرارت داخلي ســاختمان اخــتصاص يــافته و در فـصل دوم در مـورد بـرنامه‌هاي كـامپيوتري و فـايل‌هاي اطلاعـاتي تـهيه شـده در جهت بررسي شرايط داخلي كـلاس‌هاي درس توضيح داده شده است. در فصل سوم نتايج بررسي و بـازديد چند مدرسه نمونه در شهرهاي تهران و كرج و نتايج حاصل از انـدازه‌گيري دماي كـلاس‌هاي اين مدارس مورد مطالعات قرار گرفته و در فـصل چـهارم، از طريـق مقايسه اين نتايج و نتايج حاصل از برنامه‌هاي كامپيوتري، برنامه نهايي جهت بررسي شرایط هوای داخلی كـلاس‌هاي مختلف در كـليه ايستگاه‌هاي هواشناسي منتخب تهيه شده است. در فصل پنجم، بـا اسـتفاده از نرم‌افزار و فـايل‌هاي اطلاعاتي تهيه شده و از طريق بررسي وضعيت حرارتي فضاهاي آموزشي در كليه پهنه‌هاي اقليمي كـشور، گـروه‌هاي مـختلف اقليمي تعيين شده‌اند. در فصل ششم نقش سـرانه زيـربنا در وضـعيت حـرارتي كـلاس‌هاي درس مورد مطالعه قرار گرفته و در فصل هفتم پهنه‌هاي مختلف اقليمي كشور تعيين شده ‌است . در فـصل هشتم كه به‌توصیه‌هاي طراحي اقليمي اختصاص يافته، پس از تعيين عمده‌ترين ويژگي‌هاي اقليمي ساختمان‌هاي آموزشي در هر يـك از پـهنه‌هاي كـشور، موارد حائز اهميت در طراحي معماري اين ساختمان‌ها مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است.

مـشخصات و اطلاعـات آب و هوايي 201 ايستگاه هواشناسي، نام فـايل‌هاي اطلاعـاتي دمـاي هـوا، مـوقعيت خـورشيد و شـدت انـرژي خورشيدي، ضريب عبور انرژي خورشيدي از سطوح شفاف، پرسشنامه‌ها و آمــار جـمع آوري شـده از شـرايط حـرارتي كـلاس‌هايي درس، خـروجي برنامه‌هاي كامپيوتري، دماي هواي داخل و خارج كـلاس‌ها در ساعت‌هاي 8 صـبح و 2 بعدازظهر در كليه ايستگاه‌هاي هواشناسي، نتايج حاصل از انـواع مـختلف گـروه بـندي و تـغييرات شرايط داخلي كـلاس‌ها در نـتيجه تـغيير انـدازه پـنجره ضمايم این گزارش را تشكيل مي‌دهند.

كـتاب «پهنه‌بندي اقليمي ايران – سـاختمان‌هاي آمـوزشي» كه در سال 1373 توسط سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور چاپ و منشر شده، خلاصه‌اي از نتايج كليه مـطالعاتي اسـت كه در اين زمينه انجام شده است. پنج فصل اول اين كتاب در برگيرنده خلاصه مطالعات و نتايج مندرج در مطالعات انجام شـده در مراحل قبلي است و در فصل ششم، به‌تفكيك براي هر يك از گــروه‌ها يـا پـهنه‌هاي اقـليمي بـدست آمـده، در مـورد مـوقعيت جـغرافيايي، ويـژگي‌هاي اقـليمي، نيازهاي حرارتي و موارد حائز اهـميت در طراحـي سـاختمان‌هاي آموزشي بحث شده و پيشنهادهايي در زمـينه تـعيين جـهت اسـتقرار ساختمان، فـرم كـالبدي، سازماندهي پلان، انـدازه پـنجره‌ها، اندازه سايبان پنجره‌ها، مصالح ساختماني، رنگ سطوح خارجي و نوع سيستم مكانيكي ارائه شده است. بـراي كـاربرد سـاده و سريع نتايج اين مطالعات، توصيه‌هاي طراحـي و تـوضيحات مـربوط به موارد حائز اهميت در طراحي معماري سـاختمان‌هاي آموزشي به‌صورت يك برگ نقشه در مقیاس یک چهار میلیونیم تحت عنوان نقشه پهنه بـندي اقـليمي ايـران – ساختمانهاي آموزشي نیز چاپ و منتشر شده است.

در ارتباط با نقشه ياد شده و به‌طور كلي نتايج مطالعات پهنه‌بندي و تـوصيه‌هاي پـيشنهاد شـده در زمـينه طراحي اقليمي، توضيحات زير ضروري است:

1- به‌طوركلي نقشه‌ پهنه‌بندي و دستورالعمل‌ها يا توصيه‌هاي طراحي اقـليمي، بـراي اسـتفاده در مـراحل مـختلف طراحـي معماري سـاختمان‌هاي آمـوزشي تـهيه و ارائه شده است، بنابراین پهنه‌هاي اقـليمي پـيشنهاد شـده و شرايط مربوط به‌آنها ممكن است در ارتـباط بـا مـحاسبات بـارهاي حـرارتي و بـرودتي و انتخاب سـيستم‌هاي مـكانيكي مـورد نياز براي اين فضاها كاملا» صادق نباشد.

2- نـام گـذاري زيـر گـروه‌هاي مختلف اقليمي نيز براساس شرايط ميانگين و باهدف گروه بندي در ارتباط با نحـوه شكـل گيـري معماري ساختمان‌هاي آموزشي بوده است. بنابراين براي تعيين نياز يا عدم نياز فضاهاي آموزشي به‌سيستم‌هاي حـرارتـي يـا بــرودتي، انــجام مـحاسباتي جـداگانه از ديـدگاه مـسائل تاسيساتي ضروري است.

3- در تهيه و تنظيم دستورالعمل‌ها يا توصيـه‌هاي طراحي اقليمـي بـراي سـاختمان‌هاي آمـوزشي، صـرفا» شرايط اقليمي و بهينه سـازي سـاختمان در اين ارتباط مدنظر بوده است. بديهي است شـرايط اقـتصادي، اجتماعي و فرهنگي و هم‌چنين امكانات مـحلي مـربوط بـه‌هر طرح نقش كاملا» موثري در انتخاب سيستم نـهايي بـراي آن طرح، چـه از نـظر مـعماري و چـه از نـظر تــاسيساتي دارد. بــنابراين در مـراحل انـتخاب روش‌ها ، پـيشنهادها و الـگوهاي مـختلفي كه در اين مطالعات پيشنهاد شـده بـايد به‌كليه عوامل حاكم بر طرح مورد نظر توجه كامل داشت.

     بررسي نتايج حاصل از مطالعات پهنه‌بندي اقليمي ايران – سـاختمان‌هاي آمـوزشي موارد زير را به‌عنوان مهم‌ترين عوامل تاثيرگذار و قابل توجه در طراحي ساختمان‌هاي آموزشي مطرح مي‌سازد كه در كتاب و نقشه پهنه‌بندي پيشنهادهاي كاملاً مشخصي براي آنها در نقاط مختلف كشور ارائه شده است.

1ـ حضور دانش آموزان عامل كاملاً قابل توجهي در گرم شدن هواي كلاس‌هاي درس است و بار داخلي ناشي از حرارت توليدشده توسط دانش آموزان مهم‌ترين عامل در تعيين وضعيت حرارتي كلاس‌ها محسوب مي‌شود.

2ـ تامين روشنايي طبيعي در كلاس‌هاي درس مهم‌تر از نیازهای حرارتي است، اما از آنجا كه اشعه خورشيد که روشنایی طبیعی را در فضاهای داخلی ایجاد می‌کند حرارت زاست، نفوذ اشعه مستقيم خورشيد به‌داخل كلاس‌ها، پس از بار داخلي مهم‌ترين عامل در گرم شدن هواي داخلي کلاس‌ها به‌شمار می‌رود و به‌همين دليل پيش‌بيني سايبان موثر براي اين پنجره‌ها ضرورتي اجتناب ناپذير است.

3ـ به‌طور كلي براي ساختمان‌هاي آموزشي واقع در نقاط مختلف كشور پنجره‌هايي با مساحت 30 تا 60 درصد مساحت نماي مربوط يا حدود 15 تا 30 درصد مساحت كلاس مناسب است. اما به‌لحاظ ويژگي شيشه پنجره در انتقال اشعه و حرارت، محافظت پنجره در برابر تابش آفتاب در مناطق گرم و پيش‌بيني تمهيداتي جهت كاهش اتلاف حرارت كلاس‌ها در مناطق سرد خيلي بيش‌تر از اندازه پنجره در شرايط حرارتي كلاس‌ها تاثير مي گذارد.

4ـ تامين هواي تازه و تميز از نظر حفظ سلامت و بهداشت در كلاس‌هاي درس بسيار مهم و حتي مهم‌تر از حفظ دماي هوا در حد آسايش است و به‌همين دليل روش‌هاي معمول و مترادفی که برای تهويه كلاس‌ها از طريق بازگذاشتن پنجره ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، مهم‌ترين عامل در اتلاف حرارت فضاهای آموزشی به‌شمار مي‌رود. بنابراین تامين كنترل شده هواي تازه در داخل كلاس‌ها مي‌تواند نقش كاملاً موثري در بهينه‌سازي مصرف سوخت در ساختمان‌هاي آموزشي داشته باشد.

برای اطلاع از ویژگی‌های اقلیمی هریک از گروه‌های اقلیمی و پیشنهادهای ارائه شده در زمینه طراحی اقلیمی فضاهای آموزشی در این گروه‌ها به نقشه پهنه‌بندی مراجعه کنید.

Advertisements