گرمایش و سرمایش ساختمانهای خورشیدی

ازآنجا كه روزانه انرژی بسیاری صرف گرمایش و سرمایش ساختمان ها می شود، طراحی و اجرای ساختمانهایی كه بتواندازانرژی خورشیدی حداكثراستفاده را ببرد بسیارحائزاهمیت و مفید است .
ساختمانها به دو طریق قادر به تأمین نیاز حرارتی خود از خورشید می باشند.
1- سیستم فعال ( َActive)
2- سیستم غیر فعال (انفعالی) ( Passive)

کاربردهای انرژی خورشید
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از: • استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
• تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتاییک.

برای دانلود و توضیحات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه نمائید…

 

کاربردهای نیروگاهی
تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی حرارتی جذب شده خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شوند. در حقیقت انرژی حرارتی جذب شده از خورشید نقش انرژی حرارتی تامین شده توسط بویلر در نیروگاه‌های با سوخت فسیلی را دارد. این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

انرژی گرمایی توربین ژنراتور الکتریسیته

1- نیروگاه‌های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی
در این نیروگاه‌ها، از منتصویر کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی هستند، جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آن‌ها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منتصویر کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد.
روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار تبدیل و به مدارهای مرسوم در نیروگاه های حرارتی انتقال می دهد تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.
در این نیروگاه‌ها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که توسط آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال نموده و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نماید. تغییرات تابش خورشید در این نیروگاه ها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شود.

2- نیروگاه‌های حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی
در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منتصویر کننده به نام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می گردد. در برخی از سیستم‌ها نیز، سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.

3- نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی
در این نیروگاه‌ها از منتصویر کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی هستند، جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می کنند و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند، به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌کند.

دودکش‌های خورشیدی
روش دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌ خورشیدی است. در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرمخانه‌ خورشیدی که در اطراف آن است، هوای گرمی بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرمخانه تولید و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گرمخانه‌ قرار دارد، هدایت می‌شود.
این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده‌است می‌گردد و سبب تولید برق در ژنراتور می‌شود.

مزایای نیروگاه های خورشیدی

الف) تولید برق بدون مصرف سوخت
ب) عدم آلودگی محیط زیست
پ) امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای
ت) استهلاک کم و عمر زیاد
ث) عدم احتیاج به متخصص

کاربردهای غیر نیروگاهی
الف – آبگرمکن‌ خورشیدی و حمام خورشیدی
ب – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
پ – آب شیرین‌کن خورشیدی
ت – خشک کن خورشیدی
ث – اجاق های خورشیدی
ج – کوره خورشیدی
چ – خانه‌های خورشیدی

الف – آبگرمکن‌ خورشیدی و حمام خورشیدی
ساده‌ترین آبگرمکن خورشیدی از یک گردآور تخت (کلکتور) و یک مخزن ذخیره آب تشکیل شده است. شرایط لازم نصب این آبگرمکن آن است که قسمت فوقانی گردآور پایین‌تر از قسمت تحتانی مخزن ذخیره قرار گیرد و حداقل انحراف گردآور نسبت به سطح افق که برای تحقیقی جریان ترمو سیفونی، در حدود 20 درجه رو به جنوب انتخاب شود.

 

 بخشی از جزوه تنظیم شرایط محیطی:

بشر از زمانی که ساختن سرپناه را آغاز کرد همواره کوشیده است که در سرپناهش تا آنجا که ممکن است رفاه وآسایش بوجود آورد . بشر سرپناهش را طوری ساخت که او را در مقابل شرایط نامساعد اقلیم نظیر سرما و گرما و رطوبت محافظت کند و حتی نیروی خلاقیتش را طوری به کار انداخت که از کوچکترین امکانات محیطی برای تنظیم شرایط محیطی مکان زیست خود استفاده نماید .
در دورانهای مختلف تاریخ معماری در جایجای دنیا ما شاهد معماری های هوشمندانه انسان در جهت سازگاری با شرایط اقلیمی و استفاده از امکانات طبیعی جهت ایجاد بهترین شرایط زیستی در بنا بوده ایم . در قرن اخیر و امکان استفاده از نیروی برق به اشکال مختلف به بشر قدرت ساختن انواع بناها در انواع مکان ها و اقلیم داد . به طوری که دربیابانهای داغ سوزان و در یخچالهای بسیار سرد بشر قادر به ایجاد سرپناه برای زیستن شد .
اکنون با پیش کشیدن قضیه محدود بودن منابع انرژی این سئوال پیش می آید که آیا نباید به فکر صرفه جویی در منابع خود باشیم ؟ آیا نباید در طراحی ساختمان هایمان همچون گذشتگانمان به سازگاری با شرایط سخت اقلیم بیندیشیم نه به ستیزه با آن به وسیله انرژی های دیگر ؟ پرداختن به این قضیه چندان مشکل نیست، پیشینیان ما به تجربه و مرور سالیان دراز روش هایی برای مقابله با شرایط سخت در ساختمان های خود بکار می گرفته اند که تحسین برانگیز است و می تواند به عنوان سرمشقی برای ما باشد همچنین دانش تنظیم شرایط محیطی به ما کمک می کند که به جای به کار گیری اسراف آمیز انرژی فسیلی و برق ازتمهیدات دیگری برای ایجاد آسایش محیطی استفاده نماییم .

 

1- شناخت عوامل اقلیمی
1-1- تابش آفتاب
منشا انرژی خورشید
نخستین مرحله در ایجاد خورشید، شکست جاذبه ای (ادغام هسته ای)اتم های هیدروژن بود. زمانی که در نقطه ای شکست جاذبه ای موجب تصادم شدید میان اتم های هیدروژن شد. گرمای کافی جهت گداختن هسته هیدروژن و به دنبال آن آزاد شدن، انرژی تولید شد.
با عمل ادغام(Fusion) اتم های هیدروژن اتم هلیم پدید می آید. جرم این اتم هلیم جدید کمتر از مجموع چهار اتم هیدروژن می شود. بنابراین در اینجا طی واکنش ادغام مقداری از جرم تبدیل به انرژی می گردد. آزاد شدن این انرژی موجب ادغام هسته¬ای هیدروژن های بعدی و بعدی می شود. اولین واکنش ادغام در این ابر، تولید خورشید محسوب می شود.

تشعشعات خورشیدی
حرارت هسته ای در درون خورشید، انرژی به شکل تشعشعات الکترومغناطیسی آزاد می کند. این انرژی که از طریق فضا سیر می کند از تشعشعاتی با طول موج های مختلف تشکیل شده است.آفتاب اشعه ای الکترو مغناطیسی است که از خورشید ساطع می شود. این اشعه دارای طول موج های مختلفی می باشد. با وجود آنکه حداکثر شدت تابش در قسمت اشعه قابل رویت آن است ولی بیش از نیمی از انرژی آن مربوط به اشعه مادون قرمز است.تشعشعات الکترومغنایسی مطابق طول موجشان طبقه بندی می شوند. هرچه طول موجشان کوتاه تر باشد، دارای انرژی بیشتری هستند. طول این موج ها از 0.29 میکرون تا 3 میکرون می باشد . طول موج ها به 3 صورت :
1- طول موج بلند یا مادون قرمز(Infrared) (49 درصد از تشعشعات انتشار یافته از خورشید در نوار مادون قرمز میباشد.)
2- طول موج کوتاه یا ماورا بنفش (Ultra violet)
3- موج های به طول 0.36 تا 0.76 میکرون نور مرئی یا نور سفید هستند.چشم انسان قادر به دیدن طول موج بین قسمت ماورا بنفش و مادون قرمز می باشد.(نورمرئی 46درصد کل انرژی انتشار یافته از خورشید را تشکیل می دهد. در واقع نور مرئی فقط قسمتی از تابش خورشید می باشد و این دو ، دو کمیت متفاوتند و مصالح مختلف ساختمانی تصویر العمل های متفاوتی در برابر این دو کمیت نشان می دهند)
ثابت خورشیدی
مقدار تابش خورشید در خارج اتمسفر زمین بر روی یک صفحه عمود بر شعاع خورشید. این مقدار برابر با 429.2 (Btu.ft.h) (1.94 کالری در سنتی متر در دقیقه).تغییرات ثابت تابش خورشید :
1- 2 درصد به علت تغییرات در سطح خورشید
2- 3.5 درصد به علت تغییر فاصله زمین و خورشید

تابش حقیقی
مقدار تابش خورشید که در نهایت به سطح زمین می رسد. مقدار تابش حقیقی خورشید در هر نقطه از کره زمین به عوامل زیر بستگی دارد:
1- زاویه ای که شعاع تابش خورشید با سطح زمین در آن نقطه می سازد
مقدار این زاویه به عوامل زیر بستگی دارد :
1- عرض جغرافیایی آن نقطه
2- زاویه انحراف محور کره زمین
محور کره زمین با خط عمود بر صفحه مسیر حرکت زمین به دور خورشید زاویه ای برابر با 23.5 درجه می سازد.زاویه انحراف محور زمین تنها عامل وجود فصول مختلف در سال است .
3- مقدار تابش خورشید بر سطحی که عمود بر شعاع تابش قرار گرفته بیشتر از سطحی که به طور افقی قرار گرفته می باشد .
4- هر چه زاویه تابش کمتر باشد خورشید مسیر بیشتری را در اتمسفر طی میکند و باعث کاهش تابش خورشید در سطح زمین می شود
2- شرایط جوی هوا
هوای ابری باعث انعکاس تابش حقیقی خورشید به خارج از جو می گردد حتی در روزهای آفتابی و بدون ابر تا 10 درصد تابش حقیقی به صورت تابش پراکنده یا انعکاسی می باشد . در روزهای کاملا ابری تنها تابش پراکنده به زمین می رسد.
3- مقدار بخار آب موجود در هوا
4- میزان گرد و خاک و دود در هوا
ذرات غبار و بخار آب موجود در هوا تشعشع خورشید را جذب و یا پراکنده می کند .
5- طول روز

تشعشعات و جو زمین
مهمترین عواملی که در تعیین مقدار تشعشعات خورشیدی رسیده به سطح زمین نقش دارند می توان به دو عامل اصلی زیر اشاره کرد:
1- ترکیب اتمسفر؛
2- طول اتمسفر.
– ترکیب اتمسفر
آفتاب اشعه ای الکترو مغناطیسی است که از خورشید ساطع می شود.حدود 35% از کلیه تعشعات دریافتی توسط زمین (بادر نظرگرفتن جو) به فضا انعکاس می یابد. (بازتاب انرژی از یک شی ضریب انعکاس یا قابلیت انعکاس آن شی خوانده می شود.) ضریب انعکاس زمین به طور کلی به میزان 35 تا 40 درصد می باشد. بیشترین قسمت این انرژی از ابرها و غبارهای جویی به فضا بازتاب می یابد. اما بازتاب هایی نیز در سطح زمین از سطوحی از قبیل آب، برف و خاک صورت می پذیرد.
قسمتی از بخش باقیمانده از تشعشعات خورشیدی در موقع عبور از جو زمین با برخورد به مولکول های هوا و ذرات غبار در کلیه جهات پراکنده می شوند. در نتیجه برخی از این تشعشعات به صورت پراکنده شده از سراسر قسمت های آسمان به زمین می آید. وقتی ذرات و ملکول های موجود در هوا اشعه های باطول موج کوتاهتر را که مربوط به نور آبی و بنفش هستند به اطراف پراکنده نمایند آسمان آبی به نظر می رسد.(تشعشعات پراکنده شده اصولا در بخش آبی رنگ نوار مرئی قرار دارند.) اما وقتی در آتمسفر ذرات بزرگتری از گرد و غبار وجود داشته باشد، بیشتر اشعه هایی با طول موج بلدتر که مربوط به نورهای زرد و قرمز هستند در هوا پراکنده شده و در نتیجه آسمان رنگ سفیدتر به خود می¬گیرد. ابرها و غبارها در حدود یک سوم انرژی وارده را پخش می کنند. بخار آب، اکسید کربن و اوزون موجود در جو 10الی15 درصد را جذب می کند. در لایه های بالایی جو، اوزون موجود کلیه اشعه های ماورای بنفش با فرکانس بالیی رسیده به جو را جذب می کند. این مسئله برای ما بسیار اهمیت دارد زیرا تشعشعات ماورای بنفش می توانند باعث سوختن پوست و آسیب رساندن به چشم شود. بخار آب و دی اکسید کربن موجود در لایه پایین اتمسفر بخش هایی از اشعه ها را که عمدتا مربوط به طیف های مادون قرمز باشد، جذب می کنند.
– طول اتمسفر: طول پیموده شده در تعیین مقدار تشعشعات رسیده به زمین اثر می گذارند که دو عامل مهم موثر در آن:
1- ارتفاع از سطح دریا: هرچه ارتفاع افزایش یابد، مقدار اتمسفر که تشعشعات باید از آن عبور کنند، کاهش می یابد.
2- زاویه تابش خورشید: به سبب کج بودن محور چرخش زمین( این محور نسبت به امتداد قائم به مدار حرکت زمین به حول خورشید دقیقا 23.47 درجه زاویه دارد) طول جوی که اشعه ها باید از آن عبور کنند با تغییر موقع روز، ماه و سال تغییر خواهد کرد. کج بودن محور زمین باعث به وجود آمدن تنوع فصلی در آب و هوا می گردد.در هنگام چرخش این محور ثابت می ماند. لذا زمانی که نیمکره شمالی ساعات بیشتری رو به خورشید است و اشعه ها به عمود نزدیک تر است در نیمکره جنوبی ساعات کمتری در معرض تابش خورشید قرار دارد. وقتی خورشید با زاویه کمتری نسبت به افق بتابد:
– طول عبور شعاع تابش افزایش می یابد
– انرژی بیشتری از شعاع تابش جذب جو زمین می گردد.
– شدت تشعشعات بر یک سطح
زاویه ای که اشعه های خورشید با یک سطح می سازند، تعیین کننده مقدار انرژیی خواهد بود که آن سطح دریافت می کند.از آنجا که اشعه های خورشید به صورت موازی به سطح می رسند، سطحی که نسبت به امتداد آنها قائم باشند بیشترین مقدار انرژی را دریافت می کنند. همین که امتداد اشعه ها نسبت به آن سطح شروع به کج شدن و کم شدن زاویه کند، انرژی مورد دریافت سطح نیز کاهش خواهد یافت.
سطحی که 25 درجه نسبت به امتداد قائم انحراف داشته باشد هنوز می تواند بیش از 90 درصد تابش مستقیم را دریافت کند.
تابش خورشید و مقدار انرژی تابشی دریافتی یک سطح شامل سه قسمت می باشد :
1- تابش مستقیم
2- تابش پراکنده: تشعشعات پراکنده یا انرژی پخش شده توسط جو و بازتاب شده به سطح زمین، در زمانی که خورشید در ارتفاعی پایین باشد به میزان 50 درصد کل تشعشعات و حتی در روزهای کاملا ابری به میزان 100درصد کل تشعشعات برسد.
3- تابش انعکاسی (از بناها و محیط اطراف): شدت تشعشعات رسیده به یک سطح از جسم بازتابنده بستگی به جنس سطح آن ماده و زاویه بین برخورد پرتو خورشید و سطح بازتابنده خواهد داشت. هرچه زاویه برخورد بزرگتر باشد اشعه های بازتاب شده بیشتر خواهد بود.
گردآوری تشعشعات خورشیدی به مساحت سطوح گردآور نیز بستگی داردمحتوی انرژی تشعشعات خورشیدی با خارج شدن از خورشید تثبیت می شود. برای گردآوری مقدار معینی از خورشید، وسعت کافی یک سطح برای گردآوری لازم و ضروری است. این امر در مورد کلیه سیستم های خورشیدی از شیشه های رو به جنوب تا گردآور ها به کار می رود.
به محض برخورد اشعه های خورشید به سطح سه حالت روی می دهد؛ بازتاب، انتقال و جذب
در بازتاب با توجه به سطح ماده، تشعشعات بازتاب شده مشخصا پراکنده یا منتصویر خواهد شد.زاویه امتداد اشعه های برخوردی به یک سطح بازتابنده برابر زاویه اشعه های بازتاب شده با سطح خواهد بود. یا به گفته دیگر، زاویه برخرود با زاویه انعکاس برابر خواهد بود.
آنچه که ما به عنوان رنگ مشاهده می کنیم به واسطه بازتاب تشعشعات مرئی در طول موج های معین می باشد، در عین حال تمام طول موج های دیگر عیور می کنند یا جذب می شوند.از آنجایی که بیشترین مقدار اشعه های رسیده از خورشید شامل تشعشعات مرئی یا تشعشعات نزدیک به طیف مرئی است، ملاک قابلیت انعکاس، بستگی نزدیکی با ارزش رنگ ها دارد. چنانچه یک شی تقریبا همه تشعشعات مرئی را به خود جذب کند، به رنگ سیاه دیده می شود. چنانچه بیشترین مقدار تشعشعات بازتاب یابد به رنگ سفید دیده می شود.
ماده ای که بیشترین مقدار تشعشعات مرئی برخوردی را عبور دهد، ماده شفاف می باشد. بهترین تصور برای عیور مستقیم نورخورشید از یک ماده شیشه معمولی پنجره ها است.یک پنجره با شیشه قائم تک جداره در حدود 85 درصد و چنانچه شیشه دو جداره باشد در حدود 75 درصد از انرژی خورشید برخوردی را از سطح خود عبور می دهد. مقداری از اشعه ها توسط شیشه بازتاب و جذب می شوند. تلفات بازتابی بستگی خیلی زیادی به زاویه برخورد تشعشعات به سطح شیشه دارد.(زاویه بیشتر، میزان انعگاس بیشتر). جذب اشعه ها توسط شیشه نیز بستگی به محتوای آهن موجود در شیشه دارد. شیشه با محتوای آهن بالا، قابلیت انتقال کمتری خواهد داشت.این امر را می توان با مشاهده لبه شیشه دریافت. شیشه هایی که لبه آنها سبز رنگ دیده می شوند از میزان اهن بیشتری برخوردار هستند.

1-2- دمای هوا :
مقدار انرژی خورشیدی که در طول سال به هر نقطه از سطح زمین می رسد به شدت و دوام تابش آفتاب در آن نقطه بستگی دارد و میزان گرما و سرمای سطح زمین عامل اصلی تعیین کننده درجه حرارت هوای بالای آن است.جریان هوا و باد نیز باعث تمای بیشتر توده های عظیم هوا با سطح زمین و در نتیجه گرم شدن هوا می شود. درشب ها و در فصل زمشتان که سطح زمین سردتر از هوای بالای آن است تصویر این عمل اتفاق می افتد. بنابراین میزان تغییرات روزانه و سالانه درجه حرارت هوا به تغییرات درجه حرارت سطح مورد تماس آن بستگی دارد. سطح دریاها خیلی آهسته تر از سطح زمین تحت تاثیر تابش آفتاب گرم می شوند و به همین دلیل اختلاف زیادی بین درجه حرارت سطح خشکی و دریا وجود دارد. میانگین درجه حرارت هوای بالای خشکی در تابستان بیشتر و در زمستان کمتر از میانگین درجه حرارت هوای بالای دریاست.
1-3- رطوبت هوا :
منظور از رطوبت هوا مقدار آبی است که به شکل بخار در هوا وجود دارد.بخار آب بوسیله تبخیر آب سطح اقیانوسها و دریاها و همچنین سطوح مرطوبی چون گیاهان وارد هوا می شود. این بخار بوسیله جریان هوا و باد به بقیه قسمتهای سطح زمین منتقل می گردد. هرچه هوا گرمتر باشد بخار آب بیشتری را در خود نگه می دارد. بنابراین به دلیل اختلاف دمای هوا در مناطق مختلف، میزان رطوبت هوا نیز در مناطق مختلف زمین به یک اندازه نیست. حداکثر میزان رطوبت هوا در نواحی خط استوا است که با حرکت به سمت قطبین کاهش می یابد.
رطوبت مطلق: وزن بخار آّ موجود در هر متر مکعب از هوا و واحد آن g/m3 گرم بر متر مکعب است.
رطوبت مخصوص: وزن بخار آب موجود در هر کیلوگرم هوا که برحسب گرم بر کیلوگرم g/kg نشان داده می شود.
فشار بخار: فشاری است که در اثر بخار آب در هوا به وجود می آید و بر حسب میلی متر جیوه اندازه گیری می شود.
رطوبت نسبی: رطوبت نسبی عبارت است از مقدارواقعی رطوبت موجود در هوا به مقدار رطوبتی که آن هوا می تواند در همان دما در خود نگه دارد که به صورت درصد بیان می شود .رطوبت هوا به تنهایی مفهومی ندارد بلکه با دمای هوا مفهوم پیدا می کند.وقتی رطوبت نسبی هوا زیاد و دمای هوا پایین باشد در این صورت دمای هوا تنها عامل موثر در راحتی خواهد بود.وقتی رطوبت زیاد و دما نیز زیاد باشد در این صورت باد یا سیستم مکانیکی برای تنظیم محیط راحت استفاده می شود .
کاربرد اطلاعات به دست آمده از رطوبت :
1- حفظ و تنظیم محیط داخلی راحت
2- در طراحی معماری به منظور خنک کردن بنا با روش تبخیر
رطوبت نسبی بیان قابل استفاده تری است چون نشانه مستقیمی از تبخیربالقوه است.مقدار رطوبتی که هوامی تواند در خود نگه دارد(رطوبت در حد اشباع ) به دمای هوا بستگی دارد. فشار بخار و رطوبت نسبی تاحدبسیار زیادی با توجه به زمان و مکان های مختلف تغییر می یابند. فشار بخار در فصل های مختلف نیز متغیر است و اغلب در تابسات بیشتر از زمستان است. ولی تغییرات روزانه آن کم است و حتی در مناطق ساحلی که تحت تاثیر دریا و نسسیم آن قرار دارد از حد چندین میلی متر جیوه تجاوز نمی کند. اگر در سطح زمین هوا جریان نداشته باشد، فشار بخار نزدیک ظهر به حداکثر میزان خود می رسد، در طول روز با جابجایی لایه های عمودی هوا فشار بخار در لایه های اطراف زمین کاهش می یابد و در عصر با پایان یافتن این حرکت دوباره فشار بخار زیاد می شود. رطوبت نسبی با یک فشار بخار ثابت به دلیل تغییرات ناشی از نوسانات روزانه و سالانه درجه حرارت هوا که ظرفیت پذیرش بخار آب را تعیین می کند، تغییر می کند.
1-4- بادها :
بادها اساسا جریانهای همرفت در جو زمین هستند که سعی در ایجاد تعادل حرارتی بین مناطق مختلف دارند . الگوی حرکت این جریان ها به وسیله چرخش زمین تعدیل می شود .در گرمترین منطقه هوا به وسیله سطح داغ زمین گرم , منبسط و فشار آن کم می شود و بطور عمودی بالا رفته در ارتفاع بالا به طرف منطقه خنکتر جریان مییابد. علت اصلی وجود نقاط و کمربندهای فشارهوا،تقسیم نامتعادل پرتوهای خورشید بر روی زمین است که باعث ایجاد اختلاف دما در نقاط مختلف سطح زمین می¬شود.
– در مناطق نیمه استوایی هر نیم کره بین عرض های جغرافیایی 20تا40 کمربندی با فشار زیاد وجود دارد. این دو کمربند در تابستان به سمت قطبین و در زمستان به سمت خط استوا حرکت می کند.توده هوای گرم از کمربند کم فشار استوایی بالا می رود در نقاط بالایی جو تقسیم می شوند و به سمت قطبین حرکت می کنند و در عرض های 20 ات 40 و در تابسات در عرض های 30 تا 40 شرد می شوند و دوباره به سمت پایین می آیند این عمل باعث بالا شدن فشار در این قسمت ها و ایجاد کمربند فشار در این مناطق می شود.
– مناطق قطبی از مناطق ثابت و پرفشار هستند ولی فشار آن ها از فشار مناطق نیمه استوایی کمتر است.
– مناطق سرد آسیا، آفریقا، استرالیا و آمریکای شمالی در زمستان از مناطق پر فشار هستند
– کمربند خط استوا از جمله مناطق ثابت کم فشاری است که در تمام طول سال وجود دارد.
حرکت از منطقه پرفشار به کم فشار در یک جهت مستقیم نیست و تحت تاثیر نیروی کوریولیس که در اثر حرکت دورانی زمین به وجود می آید قرار می گیرد و از مسیر خود منحرف می شود. انحرافی که در اثر این نیرو در جهت حرکت توده های هوا به وجود می آید در نیمکره شمالی در جهت عقربه های ساعت و در نیمکره جنوبی در خلاف جهت عقربه های ساعت است، این نیرو در استوا صفر بوده و در جهت حرکت به قطبین افزایش می یابد.
مقیاس بیوفورت
قدرت باد با مقیاس بیوفورت اندازه گیری می‌شود. این سیستم 13 درجه دارد که شامل صفر نیز می‌شود.
نیروهای صفرتا 2 : سرعت باد تا 11 کیلومتر (صفر تا 7 مایل) در ساعت، هوا آرام یا دارای حرکت آهسته بوده و همراه با غبار و حرکت آهسته برگها می‌باشد.
نیروهای 3تا4: سرعت باد از 12 کیلومتر(8 مایل)در ساعت تا 29 کیلومتر(18 مایل)در ساعت می‌باشد.نسیم یا باد متوسط وجود دارد که پرچمها را به هم می‌زند، و برگهاو شاخه‌های کوچک درختان را حرکت می‌دهد.
نیروهای 5 تا6: سرعت باد از 30 کیلومتر (19 مایل) در ساعت تا 50 کیلومتر (31 مایل) در ساعت است. باد نیمه قوی یا قوی وجود دارد و درختان کوچک و شاخه‌های بزرگ به حرکت در می‌آیند و اشیاء سبک در سطح زمین به اطراف پرتاب می‌شوند.
نیروهای7 تا 9: سرعت باد از 51 کیلومتر (39 مایل) تا 87 کیلومتر (54 مایل) در ساعت است. تند باد یا طوفان شدید وجود دارد. تمام درختان تکان می‌خورند، شاخه‌ها می‌شکنند و دودکشها و سقفهای خانه‌ها از جا کنده می‌شوند.
نیروهای 10 تا12 :سرعت باد از 88 کیلومتر (55 مایل) در ساعت تا بیش از 118 کیلومتر (74 مایل) در ساعت می‌باشد. طوفان یا طوفان شدید وجود دارد. درختها از ریشه کنده می‌شوند و خرابیهای گسترده ایجاد می‌شود.
به طور کلی در هر نیم کره زمین سه سیستم کلی باد وجود دارد: -بادتجاری، -بادهای غربی و قطبی و- بادهای موسمی علاوه بر این سه سیستم بادهای دیگری هم وجود دارد که یکی از آنها بادهای محلی است که در مناطق کوهستانی و دره ها جریان دارد و همچنین نسیم شب و ورز که در سواحل می وزد.
1-5- بارندگی :
هرچه هوا گرمتر باشد مقدار رطوبتی که می تواند در خود نگه دارد بیشتر می شود. بنابراین اگر مقدار مشخصی ازهوا با درصد مشخصی از رطوبت نسبی به مرور سرد شود و رطوبت نسبی آن افزایش یافته و در یک درجه حرارت که به آن نقطه شبنم می گویند رطوبت نسبی هوا به 100 % می رسد. اگر این هوا بازهم هم سردتر شده و دمای آن به پائین نقطه شبنم برسد دیگر قادر به نگهداری تمام رطوبت موجود در خود نبوده و مقدار بخار آب اضافی به شکل قطرات آب بر روی سطوحی که دمای آنها از نقطه شبنم کمتر است تشکیل می گردد. این پدیده دلیل عمده بوجودآمدن بارندگی است.

1-5- قسمت های مختلف جو زمین
فضای بین زمین و خورشید اتمسفر نامیده می شود و همان قدر اهمیت دارد که زمین یا خورشید اهمیت دارد. اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:
– تروپوسفر (Troposphere)
تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است. وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند. منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.
– استراتوسفر (Stratosphere)
لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد. در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد. از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.
– مزوسفر (Mesosphere)
در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.
– يونوسفر (Ionosphere)
از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند. شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛ اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F
– اگزوسفر (Exosphere)
شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد. لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.

1-6- ترکیب شیمیایی اتمسفر
از نظر شیمیایی، جو زمین از ترکیب چند گاز پایدار تشکیل شده که این ترکیب هوای خشک نامیده می شود. البته مقداری مواد دیگر ارگانیک و غیر ارگانیک مانند ذرات بخارآب و گرد و غبار و دود نیز در جو به صورت پراکنده موجود است.هوای خشک خالص از 78٪ گاز نیتروژن،21٪ گاز اکسیژن و 1٪ گاز آرگون و گاز دی اکسید کربن و همچنین مقدار ناچیزی از گازهای دیگر تشکیل شده است.
وجود گاز دی اکسید کربن در هوا از نظر تنظیم طبیعی اقلیم مناطق گوناگون حائز اهمیت است. اهمیت بخار آب در هوا خیلی بیشتر از آن است که مقدارش در هوا نشان می دهد. بخار آب در هوا نه تنها منشا اصلی ابر و باران است، بلکه مقدار قابل ملاحظه ای از تشعشع دفع شده از سطح زمین را هم جذب می کند.

2- منطقه آسایش ) جدول منطقه آسایش در ایران: (
نسبت بین درجه حرارت ورطوبت نسبی هوا در تعیین احساس آسایش انسان نقش موثری دارد . البته تصویر العمل بدن در برابر شرایط اقلیمی یک پدیده تجربی است و در فرهنگ ها و مناطق جغرافیایی مختلف متفاوت می باشد .
مثلا درجه حرارت مطلوب در آلمان از درجه حرارت مطلوب در مناطق استوایی به مراتب کمتر است .
“منطقه آسایش”محدوده ای است که روی تغییرات ارقام رطوبت نسبی بر محور افقی و درجه حرارت بر محور عمودی آن مشخص گردیده است. این منطقه مشخص کننده وضعیت هایی است که فرد در آن احساس آسایش می¬نماید. اولگی دمای 21.1تا27.8 درجه سانتی گراد را برای تابستان ودمای20-24.4 درجه را برای زمستان و رطوبت نسبی 30 تا 65 % را بعنوان شرایط مطلوب هوا پیشنهاد نموده است.
این جدول را می توان باتغییراتی در مناطق دیگر نیز مورد استفاده قرار داد. بنابراین می توان حدود منطقه آسایش را برای ایران که بین 25 تا 40 درجه عرض جغرافیایی قرار دارد از نظردمای هوا در تابستان بین 21.5 تا29درجه و در زمستان بین20 تا25.7 فرض نمود .محدوده رطوبت نسبی در این دو فصل نیز 30 %تا 65 % فرض میشود . براي اينكه انسان در محيط كار و زندگي احساس راحتي و آسايش نمايد دو گروه عوامل مي بايست بررسي شود. گروه اول : ويژگي فردي، نوع لباس، فعاليت فيزيكي و تطابق انسان با محيط اطراف خود مي باشد.گروه دوم كه (عناصر اقليمي ) خوانده مي شود شامل شرايط آب و هوایي از قبيل درجه حرارت، رطوبت نسبي، جريان هوا و ميزان تابش خورشيد است كه نسبت به عرض هاي مختلف جغرافيائي، متفاوت مي باشد.
در منطقه آسایش تغییرات رطوبت هوا بیشتربرای انسان قابل تحمل است تا تغییرات دمای آن و به همین دلیل لازم است که دمای هوای داخلی یک ساختمان با دقت بیشتری کنترل شود . البته میزان رطوبت نسبی هوا نیز باید مورد توجه قرار گیرد چون رطوبت بیش از حد در زمستان باعث ایجاد تعرق بروی سطوح داخلی مثل شیشه پنجره ها و رطوبت کم نیز باعث ایجاد الکتریسیته ساکن می شود منطقه آسایش پیشنهادی در جدول مقابل در شرایط ثابت بودن جریان هوا و در سایه صادق است . حال اگر دو عامل تابش آفتاب و باد نیز دخالت داده شوند هرکدام به نوعی در محدوده های منطقه آسایش تاثیر می گذارند .همچنین اگر با وسایل مکانیکی بطور طبیعی میزان رطوبت هوای مورد نظر افزایش داده شود حدود منطقه آسایش تغییر خواهد یافت . در بخشهای زیر تاثیری که هر کدام از عوامل فوق بر انسان و در نتیجه بر منطقه آسایش می گذارند مورد بررسی قرارخواهد گرفت .
2-1- تاثیر تابش آفتاب بر منطقه آسایش
تابش آفتاب دو اثر بیولوژیکی و حرارتی بر انسان می گذارد که اثر بیولوژیکی آن نتیجه تابش اشعه ماوراء بنفش و اثرحرارتی آن نتیجه تابش اشعه مرئی ومادون قرمز بر بدن انسان است . آنچه در این قسمت مورد نظر است تاثیر حرارتی تابش آفتاب بر منطقه آسایش ، که قبلا بوسیله دو عامل درجه حرارتو رطوبت نسبی هوا مشخص شده است ، می باشد .در شرایطی که دمای هوا کمتر از 21 درجه سانتی گراد است تابش آفتاب می تواند باعث گسترش منطقه آسایش گردد .بدین ترتیب که در دماهای پایین که بدن گرمای خود را از دست می دهد ، اگرگرمای تلف شده با اثر حرارتی تابش آفتاب جبران شود ، راحتی انسان تامین گردیده و شرایط فوق نیز در محدوده منطقه آسایش قرار خوا هد گرفت . البته جبران گرمای تلف شده بدن با تابش آفتاب محدودیت هایی نیز دارد . محاسبات و آزمایشاتی که در این مورد انجام شده نشان داده اند که هر 12.5کیلوکالری در ساعت انرژی خورشیدی می تواند1.8 درجه سانتی گراد کاهش دمای هوا راجبران نماید . جدول زیر میزان گسترشی که تابش آفتاب در منطقه آسایش بوجود می آورد را نشان داده است .
2-2- تاثیر رطوبت هوا بر منطقه آسایش
رطوبت باعث کاهش دمای خشک می شود .منحنی های نشان داده در جدول زیر تغییراتی که با افزودن 5 گرم رطوبت در هر پوند 454 گرم در هر دفعه در دمای هوا بوجود می آید نشان می دهند . این کاهش دمای هوا که در اثر تبخیر رطوبت اضافه شده به آن ایجاد می شود باعث می گردد که محدوده بالای منطقه آسایش گسترش یابد .
بطور مثال اگر دمای هوای مورد نظر 32 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی آن 30 % باشد چنین شرایطی خارج از منطقه آسایش و در نتیجه غیر قابل تحمل خواهد بود. (حال در چنین شرایطی اگر به میزان 10 گرم درپوند به هوای مورد نظر رطوبت اضافه کنیم دمای هوای فوق در حد قابل تحمل تقلیل خواهد یافت) .خنک نمودن هوا بوسیله افزایش رطوبت به آن می تواند با وسائل مکانیکی یا بطور طبیعی با گیاهکاری یا ایجاد آبنما و فواره ها صورت گیرد .
2-3- تاثیر باد بر منطقه آسایش
سرعت جریان هوا بدو طریق بدن انسان را تحت تاثیر قرار می دهد. جریان هوا از یکطرف مشخص کننده مقدار تبادل حرارتی از طریق کنوکسیون (جابجایی هوا در اثر اختلاف دما) بوده و از طرف دیگر تعیین کننده ظرفیت تبخیر شدندر هوا و در نتیجه میزان خنک شدن بدن از طریق تعرق می باشد .
تاثیر سرعت و دمای هوا درتبادل حرارتی از طریق جابجایی به یکدیگر بستگی دارند، چون مبادله حرارت ازطریق جابجایی خود دراثر سرعت هوا و اختلاف دمای پوست و هوای اطرافش بوجود می آید. تاثیر سرعت جریان هوا بر بدن از طریق تعیین ظرفیت تبخیر شدن در هوابه وسیله رطوبت آن بستگی دارد ، چون افزوده شدن سرعت هوا ظرفیت تبخیر پذیری در آن را افزوده و در نتیجه اثر رطوبت زیادی هوا را تقلیل می دهد.
وقتی هوا سردتر از پوست بدن است افزایش سرعت هوا باعث خنک شدن بدن می شود .البته این اثر با کاهش دمای هوا شدت بیشتری پیدا می نماید اما وقتی هواگرمتر از پوست باشد اثرات جریان هوا درجهت تصویر یکدیگر عمل میکنند . در چنین حالتی افزایش سرعت هوا از یکطرف باعث افزوده شدن اثرجابجایی و در نتیجه گرمتر شدن بدن و از طرف دیگر باعث افزایش ظرفیت تبخیر شدن در آن هوا و در نتیجه باعث سردتر شدن پوست می شود .
وقتی پوست بدن مرطوب و راندمان تعرق و تبخیر آن کمتر از 100 % است افزوده شدن سرعت هوا بیشتر درراندمان تعرق و تبخیر تاثیر می گذارد تا در اثر جابجایی و در نتیجه بدن خشک می شود .همزمان با این عمل ، سرعت بیشتر جریان هوا باعث می شود سطح خیس بدن خشک شده و احساس راحتی بوجود آید . اما این تاثیر تنها تا زمانی ادامه خواهد داشت که پوست بدن خشک شود و از این به بعد افزوده شدن سرعت هوا اثری در خنک شدن بدن از طریق تاثیر در میزان تعرق و تبخیر نداشته ولی اثر گرمایی آن از طریق جابجایی ادامه خواهد داشت .بنابراین در دماهای بالا ، یک حداکثر مطلوب سرعت باد وجود دارد که در آن حالت حداکثر میزان خنک شدن بدن صورت می گیرد . کم شدن سرعت هوا از این حد باعث افزایش دمای پوست و زیاد شدن آن باعث گرمتر شدن بدن از طریق جابجایی خواهد شد . این حد مطلوب سرعت باد یک مقدار ثابت نداشته و به عواملی چون دما و رطوبت هوا ، قدرت بیولژیکی بدن و پوشش لباس بستگی دارد .در اینجا لازم است به اثراتی که سرعتهای مختلف باد بر انسان می گذارد اشاره شود . تصویر العمل های انسان در برابرسرعت های مختلف باد وقتی جریان داشته باشد ، نشان داده شده است . در مطالبی که قبلا در مورد اثرات دما و رطوبت هوا بر منطقه آسایش نقل گردید بااین موضوع اشاره شد که وقتی رطوبت نسبی هوا 75 % یا بیشتر باشد شرایط گرمایی هوای مورد نظر از محدوده آسایش خارج خواهد گردید . اما اگر در چنین وضعیتی هوا جریان داشته باشد این شرایط می تواند در منطقه آسایش قرار گیرد . بطور مثال وقتی بادی با سرعت 60 متر در دقیقه وزش داشته باشد دمای 29 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 30 تا 60 درصد کاملا مطلوب خواهد بود. بنابراین وزش باد نیز می تواند باعث گسترش منطقه آسایش گردد ، تغییراتی که در سرعت های مختلف باد درمنطقه آسایش بوجود می آورد در جدول زیرنشان داده شده است.
2-4- جدول بیوکلیماتیک
اگر کلیه اطلاعاتی که در مورد تاثیر عوامل اقلمی بر انسان ارائه گردید به جدول زیر اضافه شده و محدوده های آنها مشخص گردند ، جدولی بدست خواهد آمد که آنرا “جدول بیوکلیماتیک ” میگویند . با استفاده از این جدول می توان پی به چگونگی شرایط اقلیمی مناطق گوناگون برده و این مناطق را برحسب نوع اقلیمی که دارند گروه بندی نمود

 

2-5- نمودار سایکرومتریک
پارامترهاي مختلف هوا مانند درجه حرارت ، رطوبت و ….نسبت به يكديگر روابط خاصي دارند كه از طريق فرمولهاي مربوطه محاسبه و يا به وسيله آزمايشات تعيين مي گردند . براي سهولت در اين امر ، نمودار مشخصات هوا در شرايط استاندارد با واحدهاي متفاوت ، توسط مؤسسات تحقيقاتي معتبر ارائه گرديده است . اين نمودارها بر اساس خواص مختلف هوا كه عبارتند از ؛ دماي خشك ، دماي مرطوب ، رطوبت نسبي ، مقدار رطوبت ، حجم مخصوص و آنتالپي طراحي شده اند كه با داشتن دو پارامتر از خواص فوق ، ساير پارامترها قابل محاسبه خواهند بود .
درجه حرارت خشك (D.B.)‌ :
درجه حرارت خشك عبارتست از درجه حرارت هواي مخلوط با بخار آب كه توسط يك ترمومتر معمولي اندازه گيري مي شود، واحدهاي آن درجه سانتيگراد (C°) و فارنهايت (F) مي باشد .
درجه حرارت مرطوب (W.B.) :
درجه حرارت مرطوب به درجه حرارت هوئي مربوط ميشود كه تبادل حرارت با بيرون نداشته باشد و آنرا از بخار آب اشباع نماييند . اين درجه حرارت بوسيله يك ترمومتر كه مخزن آن توسط پنبه مرطوب پوشده شده و در معرض جريان هوا قرار گيرد نشان داده مي شود، واحدهاي آن مانند درجه حرارت خشك مي باشد، دماي مرطوب همواره از دماي خشك كمتر است مگر در حالت اشباع كه با يكديگر مساوي هستند .
نقطه شبنم (D.P.):
هنگاميكه هوا سرد شود در يك درجه حرارت خاصي شروع به تقطير نموده و قطرات آب ظاهر مي گردد ، آن درجه حرارتي را كه شامل اين تحولات مي گردد نقطه شبنم مي گويند .
درجه حرارت موثر: درجه حرارتی است که با ثابت ماندن آن آسایش افراد تغییر نمی کند، به عبارتی بحث کیفی آسایش را به بحث کمی درجه حرارت تبدیل می نماییم که به آن درجه حرارت موثر می گویند. برای افراد مسن، خردسال و زنان درجه حرارت موثر2-1 درجه بیشتر در نظر گرفته می شود. برای افراد ساکن در مناطق سردسیر و مناطق با فعالیت زیاد 2-1 درجه کمتر در نظر گرفته می شود. براي ايران كه حدوداً بين 25 تا 39 درجه عرض جغرافيائي نيمكره شمالي قرار دارد مي توان محدوده آسايش را براي درجه حرارت خشك (DB) ، در فصل تابستان بين 7/0 تا 2/84 درجه فارنهايت و در فصل زمستان بين 68 تا 3/78 درجه فارنهايت در نظر گرفت . محدوده رطوبت نسبي( RH ) نيز بين 30 تا 65 درصد مطلوب مي باشد .
3- اقلیم ساختمان + ( صفحه 23 الی 42 کتاب اقلیم و معماری کسمایی)
در این بخش تاثیری که هرکدام از عوامل اقلیمی(تابش آفتاب ، رطوبت ، باد)بر ساختمان میگذارد مورد مطالعه قرارمی گیرد. در بین عوامل فوق تابش آفتاب که بوجود آورنده نور و حرارت طبیعی است، مهمترین عامل محسوب میگردد و به همین دلیل قسمت اعظم مطالب این بخش به بررسی اثرات این عامل بر ساختمان اختصاص داده شده است.
3-1- موقعیت خورشید
همانگونه که بیان شد مقداری از اشعه خورشید در اثر برخورد با سطح ابرها دوباره به طرف بالا منتصویر گردیده وقسمتی نیز بوسیله اکسید کربن بخارآب و اوزون موجود در اتمسفر جذب می شود . همچنین مقدار مشخصی از اشعه خورشید در اثر برخورد به مولکولهای هوا به اطراف پخش می شود که البته دوباره به زمین تابیده می شود.در نیمکره شمالی خورشید در مدت سه ما تابستان در بالاترین وضعیت خود در آسمان به سر می برد. بعد به تدریج از فصل پاییز به زمستان حرکت می کند و سه ماه زمستان در پایین ترین وضعیت خود در اسمان به سر می برد.. به منظور آگاهی یافتن از تاثیرات خورشید در مکان یابی و طراحی ساختمان ها، دانستن اینکه در هر لحظه معین خورشید از چه وضعیتی در آسمان برخوردار است، اهمیت پیدا می کند. این اطلاعات برای محاسبه دریافت حرارت خورشیدی و استقرار ساختمان ها، فضاهای خارجی، نحوه آرایش فضاهای داخلی، سایه بان پنجره ها و گردآوری خورشیدی ضرورت فراوان دارد.

نسبت به هر نقطه از زمین، مسیر حرکت خورشید در آسمان در روزهای مختف سال متفاوت است.بطور مثال حرکت خورشید نسبت به ساختمانی که در نیمکره شمالی و در جهت شمال جنوب قرار گرفته بدین طریق است که درتابستان خورشید از شمال شرقی محوطه این ساختمان طلوع و در شمال غربی آن غروب می نماید . در زمستان طلوع خورشید از جنوب شرقی و غروب آن در جنوب غربی محوطه صورت می گیرد و تنها در اول فروردین و اول مهر ماه خورشید کاملا از شرق طلوع کرده و در غرب غروب می نماید.
عرض جغرافیایی
زاویه عرض جغرافیایی محل است و مقدار آن از 90- تا 90+ متغیر بوده و برای تعریف آن می توان گفت اگر دو خط از مرکز زمین بع امتداد نقطه مورد نظر وصل کنیم زاویه بین این خطوط عرض جغرافیایی نامیده می شود.
طول جغرافیایی
طول جغرافیایی یک نقطه در سطح زمین عبارت است از زاویه ای که بین صفحه نصف النهار عبوری از آن نقطه و صفحه نصف النهار مبدا گرینویچ قرار دارد و مقدار آن از 180- تا 180+ متغیر می باشد. موقعیت خورشید را در هر منطقه و در هر زمان می توان به وسیله دو زاویه ” زاویه تابش ” و دیگری” جهت تابش “مشخص نمود”. اولین عامل موثر در محاسبه زوایای موقعیت خورشید، زاویه چرخش زمین است. این زاویه زاویه ای است که بین صفحه ای که از خط استوا می گذرد و خطی که مرکز زمین را و خورشید را به هم وصل می کن، ایجاد می شود. و در طول سال از 23.5 درجه به طرف بالالی صفحه استوا تا 23.5 درجه به طرف پایین تغییر می کند. دیگر عامل موثر در تعیین زاویه تابش و جهت تابش، عرض جغرافیایی و زمان مورد نظر است.
زاویه تابش
عبارت است از مقدار زاویه ای که میان امتداد اشعه خورشیدو تصویر آن در روی افق تشکیل می شود . هرچه به ظهر نزدیک می شویم این زاویه زیادتر می شود.
= زاویه تابش
= زاویه انحراف( میل)
= عرض جغرافیایی
= زاویه ساعت
جهت تابش
عبارت است از زاویه ای که بین امتداد تصویر اشعه خورشید روی زمین با محور شمال واقعی ( در نقاله های خورشیدی استوانه

– زاویه انحراف(میل)
عبارت است از زاویه بین اشعه خورشید در ظهر خورشیدی با صفحه استوا. در این معادلهn شماره روز از اول بهار است.

– زاویه ساعت
مبدا اندازه گیری آن ظهر خورشیدی است و علامت آن به سمت صبح مثبت و مقدار آن از 180- تا 180+ درجه متغیر است.

در این معادله t زمان مورد نظر است.(منفی در قطب جنوب در نظر گرفته می شود.)
زاویه ورود( زاویه برخورد)
برابر با زوایه ای بین اشعه خورشید در راستای عمود بر صفحه می باشد و مقدار آن از 0 تا 90 متغیر است و داشتن زاویه برخورد برای به دست آوردن ضریب کسب آفتاب ( ) ضروری است.
– موقعیت خورشید
با شناخت محورهای جهت تابش و زاویه تابش می توان خورشید را در هر موقعیتی که در آسمان داشته باشدمکان یابی و مشخص کرد.
– مسیر خورشید
با وصل کردن نقاط مربوط به محل خورشید در آسمان در خلال زمان های مختلف روز، مسیر حرکت خورشید مربوط به آن روز را می توان ترسیم کرد.

نتایج این محاسبات را می توان به شکل های گوناگون ارائه داد. بهترین شکل نمودار مسیر خورشید است. در این نمودار افق به شکل دایره ای است که ساختمان در وسط آن قرار رگفته و مسیر حرکت خورشید در آسمان به شکل منحنی هایی ترسیم شده که از شرق دایره افق به غرب آن کشیده شده است. روش دیگر به صورت استوانه خورشیدی است که افق باز شده و به صورت استوانه ای نمودار حرکت خورشید در آن به نمایش گذاشته می شود.با استفاده از ایننمودارها می توان موقعیت خورشید را در هر روز و هر ساعت تعیین نمود.

 

 

 

برای خرید آنلاین از زیر اقدام نمائید.

در پایان خرید ، لینک دانلود فایل نمایش داده می شود و به ایمیل شما ارسال خواهد شد. راهنمای خرید و دانلود فایل

فرمت فایل:  پاورپوینت – حجم: 12 مگابایت + جزوه 56 صفحه – word

 

تصاویر اسلاید ها: