به‌مـنظور نشان دادن ميزان اهميت تاثير توجه به‌شرايط آب و هوايي در طراحـي و احداث ساختمان و هـم‌چنين فـراهم سـاختن ابـزار يا مجموعه اطلاعاتي در زمينه طراحـي ساختمان‌هايی هماهنگ با شرايط محيطي يا به‌اصطلاح براي «طراحي اقليمی ساختمان» به‌ويژه ساختمان‌هاي مـسكوني در مـناطق مـختلف كـشور، مـطالعاتي تحت عنوان پهنه بندي اقليمي ايران – مسكن و محيط هاي مسكوني توسط نگارنده به‌مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن پیشنهاد و طی سال‌های 1368 تا 1371 به‌اجرا گذاشته شده و نتایج آن در سال 1372 منتشر شده است. نتایج این مطالعات در خرداد سال 1370 به‌عنوان جایگزین مطالعات اقلیمی در کلیه طرح‌های جامع، تفصیلی، هادی و آماده سازی به‌تصویب شورای عالی شهرسازی و معماری ایران رسیده است. توجه به ویژگی‌های اقلیمی مناطق مختلف و تاثیری که این ویژگی‌ها در شکل‌گیری ساختمان و محیط‌های مسکونی می‌گذارد از نظر افزایش عمر مفید ساختمان، بالا بردن سطح کیفی آسایش و بهداشت فضاهای داخلی و هم‌چنین از نظر صرفه‌جویی در مصرف سوخت مورد نیاز جهت کنترل شرایط محیطی این فضاها حایز اهمیت است. صرفه‌جویی در مصرف سوخت از نظر کاهش گازهای گلخانه‌ای و سالم سازی محیط زیست اهمیتی ویژه و بعدی جهانی یافته است. در این مطالعات ابتدا میزان اهمیت هر یک از عناصر اقلیمی در تعیین شرایط حرارتی فضاهای داخلی ساختمان تعیین شده که در ينجا تنها به چند نمونه اشاره مي‌شود.
1) در اكـثر نقاط كشور ما هوا در زمستان‌ها سردتر و تابستان‌ها گرم‌تر از حد آسـايشدر اين مطالعات ابتدا ميزان اهميت هر يك از عناصر اقليمي در تـعيين شـرايط حـرارتي فضاهاي داخلي تعيين شده است. است. بنابراين در زمستان‌ها به‌آفتاب نياز داريم، اما علي‌رغم ايـن نـياز، لازم اسـت در تابستان‌ها از نفوذ آفتاب به‌فضاهاي داخلي ساختمان جلوگيري‌شود. البته نكته مهم اينجاست كه مشخص شود در نقاط مـختلف كـشور ميزان نياز به‌آفتاب و نياز به‌سايه در طول سال چقدر است تا بتوان به‌ميزان اهميت كنترل تابش آفتاب در طول سال و در نقاط مختلف پي برد.
2) معمولا» در اكثر نقاط وقتي هوا خوب است بازگذاشتن پنجره‌هاي ساختمان باعث بـه‌جـريان درآمـدن هوا در فضاهاي داخلي و در نتيجه خنك شدن هواي داخل سـاختمان مـي‌شـود. در اين مورد هم اين سئوال مطرح مي‌شود كه در نقاط مختلف كشور ميزان نياز به‌جريان هوا براي خنك كردن ساختمان چقدر است؟
3) در مناطق سردسير يا در مواقع سردسال كه اختلاف بـين دماي هواي داخل و خارج ساختمان زياد است اين اختلاف دما باعث اتلاف حـرارت ايجاد شده در فضاهاي داخلي ساختمان مي‌شود. اما بايد مشخص شود كه نياز یا میزان اهمیت جلوگيري از اتلاف حرارت ساختمان در نقاط مختلف كشور چقدر است.
بـراي پاسخگويي به‌اين سئوال‌ها يعني براي به‌دست آوردن ميزان اهميت عـناصر مـختلف اقـليمي در ايـجاد شـرايط مناسب در داخل ساختمان و در نقاط مـختلف كـشور از آمـار آب و هـواي 216 ايستگاه هواشناسي كه معرف 216 نقطه مـختلف كـشور است استفاده شده است. با استفاده از اين آمار و به‌كارگيري روش‌هـاي مـختلف، حدود تغييرات دما و رطوبت نسبي هوا در طي ماه‌هاي مختلف سال در ايستگاه‌هاي مختلف هواشناسي با محدوده آسايش انسان در فضاهاي داخلي و حـدود عـملكرد اقلیمی عناصر مختلف ساختمان مقايسه شده و سپس با استفاده از آمار تغييرات دو ساعت به‌دو ساعت دماي هوا در ماه‌هاي مختلف سال و در نقاط مـختلف كـشور مـيزان نـيازهاي حـرارتي سـاختمان در اين نقاط و در طول سال (8760 ساعت) محاسبه شده است.
به‌طور مثال نتايجي كه براساس اين محاسبات براي منطقه سعدآباد تهران و براساس آمار ايستگاه هواشناسي سعدآباد به‌دست آمده به‌شرح زیر است:
– نياز به گرمايش مكانيكي: 32 درصد سال، يعني در 32 درصد از مجموع 8760 ساعت سال براي گرم كردن فضاهاي داخلي ساختمان بايد از نوعي وسيله گرم كننده كه نوعي انرژي تجديد ناپذير مصرف مي‌كند استفاده شود.
– امـكان گـرمايش خـورشيدي: ٢١ درصد سال، يعني در صورت صحيح بودن طرح مـعماري سـاختمان مي‌توان در 1840 ساعت از سال براي گرم كردن فضاهاي داخلي ساختمان از انرژي خورشيدي استفاده كرد.
- شرايط مناسب در فضاهاي بسته: ٢١ درصد سال، در صورتي‌كه امكان كاملا محصور شدن فضاهای داخلي ساختمان (بسته نگهداشتن در و پنجره‌هاي ساختمان) وجود داشته باشد در٢١ درصد سال این فضاها از نظر حرارتي مناسب خواهد بود.
– شرايط مناسب در فضاهاي باز: 18 درصد سال، در صورتي‌که امكان باز شدن پنجره‌هاي ساختمان و عبور هواي خارج از داخل ساختمان وجود داشته باشد، در 18 درصد از سال شرايط فضاهاي داخلي از نظر آسايش انسان مناسب خواهد بود.
– شرايط مناسب در صورت استفاده از مصالح ساختمان مناسب: 8 درصد سال، در صورتي‌كه جدارهاي خارجي غير شفاف ساختمان (ديوارها و بام) با مصالح ساختمان مناسبي از نظر ظرفيت و مقاومت حرارتي احداث شده باشد، در 8 درصد از سال علي‌رغم گرم بودن هواي خارج نسبت به‌محدوده آسايش، شرايط حرارتي فضاهاي داخلي از نظر آسايش انسان مناسب خواهد بود.
با توجه به مواردی که در بالا اشاره شد نتیجه مي‌شود كه در سعدآباد در صورتي‌كه ساختمان طرحي سازگار با شرايط اقليمي داشته باشد، در 68 درصد از کل سال (در 5957 ساعت از سال) شرايط حرارتي مناسبي در فضاهاي داخلي آن ايجاد خواهد شد و در 32 درصد از سال (2803 ساعت) به‌گرمايش مكانيكي نياز خواهد بود. اما چنانچه ساختمان طرحي ناسازگار با شرايط اقليمي داشته باشد نيازهاي سالانه حرارتي آن به‌شرح زیر خواهد بود:
- نياز به گرمايش مكانيكي: 53 درصد سال
- شرايط مناسب به‌صورت طبیعی: 21 درصد سال
- نياز به سرمايش مكانيكي: 26 درصد سال
نتايج به‌دست آمده از بررسي وضعيت حرارتي هوا در خرمشهر و نيازهاي سالانه حرارتي ساختمان در اين شهر به‌شرح زير است:
- گرمايش مكانيكي: نيازي ندارد
- امكان گرمايش با استفاده از انرژي خورشيدي: 15 درصد سال
- شرايط مناسب در فضاهاي بسته: 23 درصد سال
- شرايط مناسب در فضاهاي باز: 21 درصد سال
- شرايط مناسب در صورت استفاده از مصالح مناسب: 8 درصد سال
- نياز به سرمايش مكانيكي: 33 درصد سال
بدين ترتيب در ساختمان‌هاي سازگار با شرايط اقليمي در خرمشهر، امكان كنترل شرايط محيطي فضاهاي داخلي ساختمان به‌طور طبيعي، در 67 درصد از سال وجود دارد و به‌لحاظ شدت حرارت هوا در فصل تابستان در 33 درصد سال بايد براي خنك كردن فضاهاي داخلي از نوعي وسيله خنك كننده كه نوعي انرژي تجديد ناپذير مصرف مي‌كند استفاده كرد. در ساختمان‌هاي ناهماهنگ با شرايط اقليمي خرمشهر نيازهاي سالانه حرارتي ساختمان به‌شرح زير خواهد بود:
- نياز به‌گرمايش مكانيكي: 15 درصد سال
- شرايط مناسب: 23 درصد
- نياز به‌سرمايش مكانيكي: 62 درصد سال
مقايسه نتایج محاسباتی که به‌شرح بالا برای تعیین نيازهاي حرارتي ساختمان و برای 216 ايستگاه هواشناسي مورد بررسي انجام شده نشان داده است‌كه براساس درصد سالانه نیازهای حرارتی ساختمان، نقاط مختلف کشور در 36 گروه مختلف اقليمي قرار مي‌گيرد.
اقدام ديگري كه در مطالعات پهنه‌بندي اقليمي ايران- مسكن و محيط‌هاي مسكوني انجام شده اين است‌كه نتايج به‌دست آمده در مورد نيازهاي حرارتي ساختمان، به‌طراحي معماري ارتباط داده شده است. مرور مجدد درصد سالانه نيازهاي حرارتي ساختمان در تهران (سعدآباد) و در خرمشهر اين ارتباط را نشان مي دهد:
در سعدآباد، در 33 درصد از سال گرمايش مكانيكي ساختمان‌ها ضروري است و در 21 درصد از سال امكان گرمايش خورشيدي وجود دارد. بنابراين، مجموعاً در 54 درصد سال يا در بيش‌تر از نيمي از سال براي گرم كردن فضاهاي داخلي ساختمان به‌نوعي حرارت اضافي نياز خواهد بود. لذا مهم‌ترين موضعي كه در طراحي ساختمان در اين محل بايد مورد توجه قرار گيرد، حفظ حرارت ايجاد شده در داخل ساختمان و جلوگيري از اتلاف اين حرارت است. در درجه بعد، ساختمان بايد به‌نحوي طراحي و احداث شود كه امكان كسب انرژي خورشيدي وجود داشته باشد. اين دو مورد يعني كاهش اتلاف حرارت ساختمان و بهره‌گيري از انرژي خورشيدي در گرمايش فضاهاي داخلي كه مهم‌ترين موارد از نظر طراحي اقليمي ساختمان در سعدآباد محسوب مي‌شود، «اهداف عمده طراحي اقليمي» در سعدآباد ناميده شده است.
اما در خرمشهر و در شرايط ايده‌آل، ساختمان نيازي به‌گرمايش مكانيكي ندارد، اما در عوض در 33 درصد سال سرمايش مكانيكي و در 8 درصد سال سرمايش طبيعي ساختمان از طريق جلوگيري از انتقال حرارت هواي گرم خارج به‌فضاهاي داخلي ضروري است. به‌عبارت ديگر در 41 درصد از سال بايد از طريق دفع حرارت اضافي ايجاد شده در فضاهاي داخلي، هواي داخل ساختمان را خنك كرد. لذا اولين هدف عمده طراحي اقليمي در خرمشهر، جلوگيري از انتقال حرارت هواي گرم خارج به‌فضاهاي داخلي و هدف بعد، محافظت ساختمان در برابر تابش آفتاب در مواقع گرم است.
همان‌طور كه نتايج به‌دست آمده از دو مثال فوق نشان مي‌دهد، راه حـل‌هاي مـناسب بـراي پاسخگويي به‌نيازهاي حرارتي انسان در فضاهاي داخلي ساختمان‌هاي واقـع در ايـن دو مـحل مـتفاوت است. ساختماني كه منطبق بر شرايط اقليمي خرمشهر طراحي شده باشد، شكل و شمايل متفاوتي با ساختماني خواهد داشت كه سازگار با شرایط اقلیمی سعدآباد است.
مـحاسباتي‌كه بدين طريق براي 216 ايستگاه هواشناسي مستقر در نقاط مـختلف كـشور انجام شده نشان مي‌دهد كه به‌طور كلي در ارتباط با هماهنگ سـازي و انـطباق ساختمان‌هاي مسكوني با شرايط اقليمي‌نقاط مختلف كشور، مـجموعاً 12 هـدف عـمده طراحي اقليمي وجود دارد. و براساس تشابه اهداف عـمده طراحـي اقليمي، نقاط مختلف كشور به 8 پهنه بزرگ اقليمي تقسيم مي‌شـود. نقاط و اقع در هر يك از اين پهنه‌ها اهداف عمده طراحي اقليمي مشابه با یکدیگر و متفاوت نسبت به‌نقاط و اقع در ساير پهنه‌ها دارد. به‌عبارت ديگر، از نظر معماري يا از نظر معماري سازگار با اقليم، 8 اقـليم مـختلف در كـشور وجـود دارد كـه هر يك از اين اقليم‌ها ويژگي‌هاي متفاوتي از نظر تاثير شرايط آب و هوايي در شكل گيري ساختمان دارد.
مـحدوده اين 8 پهنه يا گروه اقليمي بر روي نقشه جغرافيايي كشور با مقياس 000’000’1:4 ترسيم شده و تحت عنوان نقشه پهنه‌بندي اقليمي ايران – مـسكن و محيط‌هاي مسكوني در اختيار علاقه مندان و دست اندركاران طراحي و احـداث ساختمان‌هاي مـسكوني قرار گرفته است. در حاشيه اين نقشه، درصد نـيازهاي حـرارتي سـاختمان در زيـرگروه‌هاي مختلف اقليمي و هم‌چنين ترتيب اولـويت اهـداف عمده طراحي اقليمي در هر يك از 216 نقطه كشور نشان داده شـده و علاوه براین روش‌هاي دستيابي به‌اهداف عمده طراحي اقليمي نيز توضیح داده شده است. به‌بیان ديگر، براي دستيابي به‌هر يك از 12 هدف عمده طراحي اقـليمي راه حـل‌هـايی عـملي پـيشنهاد شده است كه طراح مي‌تواند بسته به‌شـرايط اقـتصادي، اجـتماعي، فني و فرهنگي محل مورد نظر، از بين روش‌هاي پيشنهاد شده مناسب‌ترين روش را انتخاب نماید. ويژگي‌هاي هر يك از اين 8 پهنه اقليمي يا 8 اقليم مختلف كشور به‌شرح زير است:
گروه اقليمي 1
گروه اقليمي 2
گروه اقليمي 3
گروه اقليمي 4
گروه اقليمي 5
گروه اقليمي 6
گروه اقليمي 7
گروه اقليمي 8
