طراحی معاری براساس ویژگی های اقلیمی

شرایط اقلیمی در معیارهای طراحی ساختمان بسیار پر اهمیت است
و بر اساس میانگین اثرات ناشی از وقایع اتمسفر در بخشی از زمین در طی سال ها مشخص می شود.
لازم به ذکر است که شکل گیری، دوباره تولید کردن و ادامه فعالیت های زندگی همه موجودات زنده بستگی به شرایط آب و هوایی مناسب دارد.

متغیرهای اقليمی را می توان در سه گروه اصلی:

  1. الگوی کلان آب و هوایی
  2. الگوی میانه آب و هوایی
  3. الگو های خرد آب و هوایی مورد بررسی قرار داد.

آب و هوایی که با جغرافیا تعامل دارد، کلان اقلیم نامیده می شود.
آب و هوايي كه بر اساس گیاهان و محيط زیست منطقه اي است، به عنوان آب و هوای مرزي نامیده می شود .
محیط زیست در محدوده محلی قرار دارد.

تغییرات در محیط مصنوعی که شامل تصمیمات حفاظتی یا بهره برداری برای اقلیم میانه وکلان می باشد ، اقلیم های خرد را شکل می دهند.
آب و هوای کلان و میانه در منطقه ای که هیچ زیست گاهی ( مسکن ) وجود ندارد یکسان می باشد.
طراحی منظر پس از ساخت یک ساختمان در زمین، شامل تصمیم گیری در مورد
فضای اطراف ساختمان و در مرحله طراحی شامل تصمیم گیری در مورد فرم ساختمان
می باشد و خرده اقلیم ساختمان و محیط اطراف آن را تشکیل می دهد.
آب و هوا یکی از مهم ترین عوامل است که بر طراحی معماری و برنامه ریزی شهری تأثیر می گذارد.

شناسایی، درک و کنترل اثرات آب و هوایی در محل ساختمان حتی قبل از تصمیم گیری های طراحی نیز اهمیت دارد.
ویژگی های اقلیمی یک لوکیشن (موقعیت جغرافیایی) بر روی زمین با توجه به :

  • میزان ارتفاع بالاتر از سطح دریا
  • توپوگرافی
  • گیاهان پیشرفت می کند که در نتیجه مناطق مختلف اقلیمی و معیارهای مختلف در طراحی اقلیمی ایجاد می شود.

شرایط اقلیمی در تنظیم طرح های ساختمان، تعیین الزامات، انتخاب تجهیزات و روش ساخت و ساز و به تبع آن شکل گیری موثر است.
سیستم های مختلف اقلیمی ویژگی های معماری منطقه ای را تولید می کنند.

برنامه ریزی و ساخت ساختمان با  توجه به مطابقت داده های منطقه ای ،
بر اساس امکان ایجاد ساختمان برای دریافت حداقل گرما در طول گرم ترین فصل سال
و کاهش حداقل دما در سردترین فصل سال است.
با این حال، بسیاری از ساختمان ها در کشور ما امروز بدون توجه به داده های منطقه ای آب و هوایی طراحی شده اند.

شرایط آسایش اقلیمی در یک ساختمان باید با استفاده از مصالح ساختمانی و سیستم های مکانیکی به دست آید.
به منظور دستیابی به این هدف، شرایط  اقلیمی موجود باید به عنوان داده
مورد استفاده قرار گیرد و در راستای استفاده از تأثیرات مثبت اقلیمی در شکل ساخت و ساز ساختمان
و حذف اثرات منفی اقلیمی تحلیل شود.

در مرحله طراحی ساختمان، اجزای اقلیمی که باید حفظ شود، ابتدا باید مشخص شود
و سپس الزامات باید مطابق با آن مشخص شود.
اجزای خارجی که بر تشکیل شرایط محیطی تأثیر می گذارند، عبارتند از :

  • اشعه خورشید
  • دمای هوا
  • رطوبت نسبی
  • بارش و اعمال جوی

مقادیر آسایش حرارتی مورد نیاز باید تعیین شود، طول روزانه و سالانه استفاده ساختمان
باید براساس میزان و میزان فعالیت کاربران ساختمان مشخص می شود.
از این داده ها باید در تصمیم گیری های مربوط به:

  1. موقعیت
  2. جهت
  3. فرم
  4. برنامه ریزی داخلی
  5. طراحی پوسته ساختمان
  6. و در برنامه ریزی شهری استفاده شود.

متغیرها و نیازمندی های اقلیمی که موثر در طراحی هستند باید به صورت کامل برای جلوگیری از :

  • تولید گرمای بیش از حد
  • بهینه سازی جریان هوای سرد
  • استفاده از روش های طبیعی خنک سازی در آب و هوای گرم
  • اطمینان از منابع تولید گرما
  • و صحیح پخش شدن آن در آب و هوای سرد، شناخته شوند.

از دیدگاه علمی، عوامل و اجزای اقلیمی که آب و هوا را به عنوان اثرات یکپارچگی
تمام جنبه های هواشناسی در بلند مدت مشخص میکند، میتواند به سه گروه زیر تقسیم شود:

خورشید و دما 

خورشید و در نتیجه گرما یکی از مهمترین اجزای محيطی است، زیرا شاخصی که معمولا
برای آسایش اقلیمی استفاده می شود، دمای هوا و رطوبت نسبی است.
خورشید مهمترین منبع انرژی در نورپردازی و حرارت دادن فرمها و سطوح در معماری است.
خورشید تنها منبع گرمایشی نیست بلکه یک منبع نور قابل توجه است که کیفیت آن در طول روز و با توجه به فصول متفاوت است.
اعمال کردن راه حل های معماری برای استفاده از حداکثر توان خورشید در زمستان
و همچنین استفاده از اجزای که نور را بازتاب می کنند برای حفاظت از گرمای زیاد خورشید در تابستان لازم است.

فشار و باد

شکل گیری یک منطقه فشار قوی در جهت باد اجتناب ناپذیر است.
امکان افزایش یا کاهش میزان فشار از طریق راهروی ایجاد شده بین ساختمان ها وجود دارد.
در حالی که جریان هوا در مناطق گرم و مرطوب مورد نیاز است، اقدامات جهت ایجاد سایه در مناطق گرم و خشک باید انجام شود.
به همین دلیل جهت ساختمان ها براساس زاویه تابش خورشید در بعضی از مناطق
تعیین می شود در حالیکه برنامه ریزی با توجه به جهت باد در تابستان در برخی مناطق دیگر لحاظ می شود.
تعیین نیاز به شدت باد در هر منطقه اقلیمی متفاوت است.
نیاز به باد در تمام طول سال در عرض های پایین بسیار مهم است، اما حفاظت در عرض های بالا مورد نیاز است.
تصمیم گیری در مورد برنامه ریزی (ارتفاع داستان و فاصله بین ساختمان ها) باید با توجه به شرایط اقلیمی  مورد نیاز در نظر گرفته شود.

بارش و رطوبت

نوع بارش و میزان که براساس ویژگی منطقه جغرافیایی متفاوت است، بر طراحی معماری تاثیر می گذارد.
از آنجایی که میزان بارش بر میزان رطوبت اثر می گذارد، ممکن است لازم باشد
بعضی از اقدامات برای حفظ آسایش در ساختمان و محیط اطراف آن انجام شود.
در مناطق مختلف اقلیمی مشاهده می شود، که کم بودن رطوبت در اقليم های خشک
ترجیح داده می شود در حالي که در ناحیه های آب و هوایی گرمسیری باعث ناراحتی می شود.

برنامه ریزی و طراحی شهری با توجه به تفاوت اقلیمی منطقه ای (منطقه اقلیمی سرد)

اصل حداکثر استفاده از گرما و حداقل تلفات گرما، به دلیل آب و هوای بارانی و سرد، در طرح های ساختمان در این مناطق برجسته می باشد.
فضاهای داخلی چند لایه که گرما را درون خود حفظ می کنند و هوای سرد را در بیرون نگه می دارد، باید در مناطق آب و هوایی سرد طراحی شود.
از دست دادن حرارت باید با استفاده از حداقل سطح زمین در ساختمان های مسکونی کاهش یابد.
ازمعماری بتنی باید در مقیاس شهری و بافت های فشرده که در نزدیکی یکدیگر قرار دارند و اجازه نمی دهند در داخل باد مشاهده شود اجتناب شود.
کانال های ارتباطی بسته زیرزمینی ،چه به طور کامل چه قسمتی، از دمای زمین استفاده میکند و در زیر زمین یا بالای آن قرار گرفته  اند.
خیابان ها و کوچه هایی انحنایی شکل شامل شده اجزایی از بافت معماری هستند که با هدف جلوگیری از کوران باد طراحی می شوند .
در انتخاب مناطق مسکونی به منظور استفاده بهینه از خورشید، تپه هایی که در جنوب و جنوب شرقی قرار دارند، باید انتخاب شوند.
علاوه بر این، بخش های متوسط این تپه ها می تواند برای کاهش اثر باد و محافظت از جریان هوای سرد مناسب باشد.
مواد طبیعی مانند آجر و سنگ آجر که دارای ظرفیت ذخیره سازی بالا هستند
اغلب در ساخت و سازهای ساختمانی در چنین مناطق اقلیمی دیده می شود.
مواد مورد استفاده باید دارای ظرفیت جذب گرمایی بالا باشند.
سطح بیرونی صاف و تاریک (جذب کننده) است و سقف ها به صورت شیبدار هستند.
جهت گیری بهینه خورشید ۱۲ درجه شرقی است.

منطقه معتدل اقلیمی

این نوع اقلیم مناسب ترین اقلیمی است که محدوده ی آسایش را با حداقل اختلاف دما بین تابستان و زمستان فراهم می کند.
ویژگی اقلیمی معتدل شامل شرایط آب و هوایی مختلفی است که فصل ها را  به وجود آورده است.
حفاظت در برابر آب و هوای سرد و استفاده از خورشید باید در زمستان تامین شود
و در تابستان نیز  استفاده از تاثیرات باد خنک کننده باید سودمند باشد.
در این نوع مناطق آب و هوایی، جهت گیری در ۵/۱۷ درجه شرقی از جنوب تعادل را در پراکندگی گرما ایجاد می کند.
جهت ساختمان های بلند نیز باید با توجه به اثر باد تعیین شود.
فرم ساختمان باید از کوران  باد جلوگیری کند و امکان تابش خورشید در فصل سرد را مهیا کند و همچنین در طی فصل گرم مانع تابش خورشید شود .
متریال پوشش سطحی مانند چمن، خاک، آسفالت، سنگ و غیره باید در فضاهای بین ساختمان ها استفاده شود.
متریال مورد استفاده بین ساختمان ها باید برای جلوگیری از جریان باد در فصل سرد انتخاب شوند
و  همچنین در فصل گرم باد را شتاب دهند، تابش خورشید را بازتاب دهند و تعادل سطحی جذب را فراهم کنند.
در طول زمستان،  برای کنترل خورشید باید از سوراخ های دیوار و سقف به منظور استفاده از خورشید در حداکثر سطح استفاده شود.
ابعاد و خواص پنجره ها با توجه به مناطق متفاوت است. سقف های شیب دار به طور کلی در این نوع مناطق آب و هوایی استفاده می شود.

منطقه اقلیمی گرم و مرطوب

در مناطق گرم و مرطوب، علاوه بر گرمای بیش از حد ، رطوبت بیش از حد نیز مشاهده می شود.
به همین دلیل، از سقف های عایق شده برای حفاظت از خورشید و باران استفاده می شود و محوطه ساختمان باز می باشد.
بنابراین، با استفاده از گردش هوا، مشکل رطوبت به طور طبیعی کاهش می یابد.
فضاهایی با عملکرد اصلی در ساختمان ها معمولا در سطح بالاتری از زمین ساخته شده اند تا باد از پایین به جریان داشته باشد.
همچنین،  مانع  تابش و رطوبت بیش از حد در فضا می شود.
عنصر معماری دیگری که به صورت  گسترده استفاده می شود حیاط است که اجازه کنترل باد و با سایه را می دهد.
در چنین مناطقی، یک بافت غیر فشرده  (غیر متراکم) غالب است که کاملا خلاف مناطق گرم و خشک است.
دلیل این است که قرار دادن ساختمان ها به گونه ای است که باد یکدیگر را مسدود نکنند
تا اثرات خورشید و رطوبت بیش از حد کاهش یابد ساختمان ها به درستی قرار گرفته اند تا باد خنک را از هر دو جهت فراهم کنند.
جریان هوا از طریق ترک فضاهای بین سقف و ساختمان ها به منظور کاهش اثر
تابش خورشید و رطوبت در مناطق گرم و مرطوب تولید می شود طبقه همکف
معمولا دارای دیوارهای ضخیم و پنجره های کمتری است در حالی که طبقه های بالایی پنجره های بیشتری دارند.
پنجره ها در جهت باد با هدف کنترل اثر  تابش آفتاب و رطوبت از طریق تهویه قرار می گیرد.
بالکن های که رو به باد هستند از اجزا آرامش بخش در معماری هستند
یکی دیگر از ویژگی های این نوع مناطق سقف گسترده ای است که به نظر می رسد مانند کلاه برای محافظت از باران در نظر گرفته شده است
در مناطق گرم و مرطوب، مناطق با وزش باد زیاد باید ترجیح داده شوند.
در جهت گیری خورشید، انحراف ۵-۱۰ درجه از جنوب به سمت شرق می تواند مناسب باشد.

به عنوان یک نتیجه گیری، لازم است که راه حل های مناسب برای حل و فصل و طراحی
با توجه به استفاده و حفاظت از آب و هوا را با در نظر گرفتن ساختمان های همسایه و
محیط اطراف در ساخت و ساز در نظر بگیریم، به عنوان یکی از اصول اصلی معماری ایجاد محیط مصنوعی است که فضاهای راحت برای کاربران فراهم می کند.

طرح هایی که مطابق با آب و هوا هستند نه تنها می توانند نیازهای آسایشی کاربران را
برآورده کنند، بلکه از لحاظ نگهداری انرژی پایدار برای مسائل زندگی و محیط زیست نیز
اهمیت دارند و فضای داخلی با کیفیت بالا با استفاده از حداقل منابع را به وجود می آورد.

به عنوان یک نتیجه از رشد سریع جمعیت و  عدم برنامه ریزی شهری،
محیط های نامناسبی بدون توجه  به نیاز فیزیولوژیکی و اقلیمی در مخالفت با سیستم های معماری سنتی ایجاد می شوند .
این فرایند کیفیت زندگی شهری را منفی می کند و به عنوان یک مشکل برنامه ریزی و طراحی برجسته می شود.

اقلیم و معماری

مسئله اقلیم و معماری و همچنین جغرافیای فرهنگی بسیار مهم است،
زیر سوال بردن نفش تعیین كننده اقلیم در فرم ساختمان ، به معنای بی اهمیت
جلوه دادن اقلیم نیست ، بررسی تفاوت های جدی میان الگو های شهری و گونه های
مسكونی در منطقه ایی واحد ، مانند دهلی قدیم و جدید و دیگر شهرها در جهان
نشان می دهد كه این تفاوت ها بیشتر به عامل فرهنگ بستگی دارد تا آب و هوا و باور ها را زیر سوال می برد.