پایان نامه تاثیر اقلیم در تیپولوژی معماری شهرستان گنبد

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد )M.Sc(

رشته: جغرافیای طبیعی – اقلیم شناسی کاربردی

چکیده

شهر گنبد کاووس به دلیل واقع شدن در یک موقعیت جغرافیایی خاص، شرایط توپوگرافی و سامانه های اقلیمی موثر بر منطقه از اقلیم نسبتا سردی برخوردار است. به طوری که دمای هوا در سردترین ماه سال به ٩.٢درجه سانتیگراد می رسد و بیشترین ضریب تغیرات به میزان ٩.۵٩ را داراست و گرمترین ماه سال نیز از ٣٦ درجه سانتیگراد فراتر نمی رود و کمترین ضریب تغییرات (٢.۵) را دارا می باشد.  به همین جهت شرایط زیست اقلیمی ویژه ای را به خود اختصاص داده است. براساس نتایج حاصل از روشهای زیست اقلیمی از جمله روشهای الگی، پن واردن، ماهانی و گیونی در طول ٦ ماه از سال شرایط زیست اقلیمی سردی بر منطقه حاکم است، به این ترتیب مشکل اصلی در ساماندهی سکونتگاه های شهری در گنبد کاووس مقابله با سرما و ایجاد شرایطی است که بتواند از پتانسیل های اقلیمی محیط در جهت گرمایش مساکن استفاده شود. بدین منظور نمونه ای از بناهای سنتی و جدید گنبد در رابطه با میزان انطباق هر کدام با شرایط اقلیمی مورد بررسی قرار گرفتند، با مقایسه آنها مشخص شد که مساکن سنتی در ارتباط با بهره گیری از تابش آفتاب، پلان و جهت استقرار بازشوها سازگاری کاملی با شرایط اقلیمی منطقه دارند در حالیکه مساکن جدید با توجه به افزایش سطوح شیشه ای، پلان نامنظم و مصالح بکار رفته در آنها از شرایط اقلیمی منطقه تبعیت نمی کنند. براساس روشهای بیوکلیمای ساختمانی مشخص شد که ساختمان در شهر گنبد باید در امتداد محور شرقی- غربی قرار گیرد به طوریکه نما در جهت رو به جنوب باشد. و براساس نتایج بدست آمده از روش های طراحی اقلیمی مشخص گردید که جهت استقرار بهینه ساختمان، جهت جنوب می باشد و در مراحل بعدی جهت جنوب غرب و جنوب شرق می باشد.

کلید واژه: اقلیم و معماری، گنبد کاووس، زیست اقلیم، جهت ساختمان. 

فصل اول

کلیات

- مقدمه

اقلیم به عنوان یکی از عوامل موثر در طراحی معماری همواره مورد توجه طراحان بوده و در گذشته دور نقش مهمی در معماری ساختمان ها داشت. در دوران مدرن تکنولوژی و صنعت روند استفاده از اقلیم را در معماری کند نمود، امروزه با آلودگی های به وجود آمده و شرایط و مشکلات اقتصادی که در مورد استفاده از انرژی به وجود آمده است، باید به فکر کاهش مصرف سوخت های فسیلی در ساختمان بود. بنابراین توجه به اقلیم در همه ابعاد، خصوصا در معماری ساختمان ها امری بدیهی است. لذا اولین قدم جهت معماری صحیح شناخت عوامل و عناصر اقلیمی می باشد. آب و هوا یکی از عناصر تاثیر گذار بر زندگی انسانهاست و مطالعه ویژگی های آب و هوا به عنوان یکی از اجزای اثر گذار طبیعت در زندگی انسان ضرورت دارد. در برنامه ریزی های معماری، یکی از مطالعات ضروری، مطالعات اقلیمی می باشد. برای بهبود راحتی و آسایش شهروندان، معماری باید با آگاهی از شرایط آب و هوایی منطقه طراحی شود. معماری و طراحی ساختمان همساز با اقلیم عبارت است از: نگهداری وضعیت میکروکلیماهای مسکن در محدوده آسایش. اما از زمانی که به دلیل پیشرفت های صنعتی امکان استفاده از تجهیزات مکانیکی برای سرمایش و گرمایش ساختمانها فراهم شد، معماری ایران نیز دچار تحول گردید و از حدود ۵۰ سال پیش در طراحی و اجرای ساختمانها به مسائل اقلیمی کمتر توجه شد. با شروع بحران انرژی در دنیا، در ایران نیز از حدود ٢۰ سال پیش لزوم توجه به مسائل اقلیمی در ساخت و ساز بناها مجددا مطرح گردید.

روشهایی که امروزه برای تحلیل وضیعت اقلیمی و تعیین ضوابط معماری همساز با اقلیم مورد استفاده قرار می گیرند توسط افرادی چون پن واردن، گیونی، ماهانی و... ارائه شده که غالبا متکی به آمار هواشناسی است اما در همه جای نقاط کشور ایستگاه هواشناسی موجود نمی باشد. در هر صورت ساختمانی که با محیط طبیعی خود هماهنگ یا به اصطلاح همسازی اقلیمی داشته باشد در بسیاری از مناطق کشور می تواند بدون نیاز به مصرف سوخت فسیلی و استفاده از وسایل کنترل مکانیکی، شرایط حرارتی مناسبی را در تمام طول سال به ساکنان خود عرضه نماید که تغییرات دما، رطوبت، جریان هوا و تغییر مداوم روشنایی فضاهای چنین ساختمانهایی محیط مطبوع و دلپذیری را در طول فصلهای سال برای ساکنان این ساختمانها فراهم می سازد، از نظر کنترل فضاهای داخل ساختمان، اولین گام در استفاده از انرژی های طبیعی، هماهنگ سازی ساختمان و به طور کلی محیط مسکونی، با شرایط اقلیم حاکم بر آن است (کسمایی، ۱٣٦٨). این هماهنگ سازی به دلایل زیر در حیطه کار جغرافیدانان قرار می گیرد:

۱ - اطلاعات اقلیمی مورد نیاز، اطلاعاتی است که اقلیم شناسان با آن آشنایی و سرو کار دارند.

٢ - اکثر محاسبات مورد نیاز همچون زاویه تابش، موقعیت خورشید و. . . در حیطه جغرافیای ریاضی است.

٣ - فرآیندهای طراحی ساختمانها حداقل از نظر مکانیابی در حیطه کار اقلیم شناسان قرار دارد.

۱ - ٢ - طرح مساله

موقیعت جغرافیایی و گردش عمومی جو هر منطقه تعیین کننده شرایط اقلیمی آن منطقه می باشد که این شرایط در طول زمان تثبیت شده و سبب می شود هر منطقه شرایط اقلیمی خاص خود را داشته باشد. تاثیر عناصر اقلیمی (دما، بارش، باد، تابش و رطوبت) بر ساختمان یکی از مقوله های کاربردی اقلیم است که در چند دهه اخیر مد نظر طراحان ساختمان قرار گرفته است، امروزه اهمیت و ضرورت توجه به شرایط اقلیمی در طراحی و ساخت کلیه ساختمانها، ثابت شده است. توجه به خصوصیات اقلیمی و تاثیری که در شکل گیری ساختمان می گذارند از دو جهت حائز اهمیت است: از یک سو ساختمانهای هماهنگ با اقلیم، یا ساختمانهای با طراحی اقلیمی، از نظر آسایش حرارتی انسان کیفیت بهتری دارند. از سوی دیگر هماهنگی ساختمان با شرایط اقلیمی موجب صرفه جویی در مصرف سوخت مورد نیاز جهت کنترل شرایط محیطی این گونه ساختمانها می شود. این بخش از هوا شناسی امروزه با توجه به عمر رو به زوال منابع انرژی فسیلی و گرانی انرژی در دنیا اهمیت زیادی یافته است و طراحان ساختمان با کمک اقلیم شناسان از حداکثر امکانات بالقوه اقلیمی هر منطقه جهت استفاده بهینه از منابع انرژی بهره می برند. یکی از عناصر اقلیمی بسیار مهم که در طراحی ساختمان باید به آن توجه کافی شود تابش آفتاب و تاثیر آن بر ساختمان می باشد نور خورشید همیشه برای ایجاد روشنایی طبیعی در ساختمان لازم است ولی از آن جا که این نور در نهایت به حرارت تبدیل می شود میزان تابش مورد نیاز برای هر ساختمان باید با توجه به نوع آن و شرایط اقلیمی محل آن با معماری صحیح تنظیم شود. جهت استقرار ساختمان در رابطه با تاثیر باد نیز  مهم می باشد که در اینجا بیشتر به باد های غالب توجه می شود که با توجه به جهت وزش باد ساختمان چگونه طراحی شود اقلیم معماری در تلاش است در هر منطقه با توجه به کاهش منابع تجدید نشدنی (نفت، گاز و . . .) نوع معماری را معرفی کند که از یک طرف استفاده از سوختهای فسیلی را به حداقل ممکن برساند و از طرف دیگر معماری متناسب با سازگاری اقلیمی را به همراه داشته باشد به همین دلیل اقلیم شناسان سعی دارند که از حداکثر امکانات بالقوه اقلیمی هر منطقه جهت استفاده بهینه از منابع انرژی بهره ببرند. در این تحقیق به بررسی الگوی بافت قدیم و جدید گنبد جهت بررسی میزان انطباق الگوهای مختلف معماری (قدیم و جدید) با شرایط اقلیمی خواهیم پرداخت، مساکن قدیمی بیشتر از از مصالح سنتی و بومی استفاده می کرده اند در صورتیکه مساکن جدید از آهن، سیمان، آجر و روش های جدید ساختمان سازی استفاده می کنند.

در این پژوهش سعی خواهد شد مناسب ترین الگوی معماری برای شهر گنبد براساس شاخص های اقلیمی مورد استفاده در تحقیق معرفی شود و در نهایت میزان انطباق معماری گذشته و معماری جدید با الگوهای مطلوب تحلیل گردد و همچنین ارائه راهکارهایی برای آسایش شهری در آینده در جهت پیشبرد استانداردهای معماری شهری گام نهاد و نتایج آن مورد استفاده ساکنین شهر و به لحاظ موضوعیت می تواند در اقتصاد منطقه، برنامه ریزی مدیران شهرداری، اداره مسکن و شهرسازی و. . .  قرار گیرد.

۱ – ٣ – سوالات تحقیق

۱ - چه الگوی معماری متناسب با اقلیم در شهرستان گنبد می باشد؟

٢ - اولویت طراحی معماری اقلیمی در شهرستان گنبد با کدام فصل است؟

۱ - ۴ - فرضیات

این تحقیق بر اساس پش فرض های زیر شکل گرفته است.

۱ - تیپولوژی معماری بافت قدیم شهر نسبت به بافت جدید شهر انطباق بیشتری با شرایط اقلیمی دارد.

٢ - در طراحی معماری اقلیمی اولویت با شرایط تابستان است.

۱ - ۵ - اهداف

هدف کلی از مطالعات حاضر، ارائه تصویری دقیق و جامع از ویژگی های منطقه مورد مطالعه در ارتباط با آسایش حرارتی انسان، به منظور مشخص ساختن میزان اهمیت توجه مطالعات اقلیمی در طراحی محیط های مسکونی و در نهایت ارائه دستورالعمل هایی جامع جهت طراحی فضاهای مسکونی است. البته اهداف این تحقیق را می توان به صورت جزئی تر به صورت زیر بیان نمود:

۱ - ارائه الگویی مناسب از معماری همساز با اقلیم جهت نیل به یک آسایش طبیعی.

٢ - ارائه و معرفی محاسن و معایب معماری قدیم.

٣ -ارائه و معرفی محاسن و معایب احتمالی موجود در ساختمانهای جدید.

۴ - ارائه روش های استفاده بهینه از پتانسیل های اقلیمی.

۱ - ٦ - روش تحقیق

در این پژوهش با توجه به مطالعه و بررسی تحقیقات انجام گرفته در این زمینه، و اهداف مشخص شده در فوق مراحل زیر به عنوان گام های تحقیق اتخاذ گردید.

الف - مطالعات کتابخانه ای شامل:

۱ -جمع آوری اطلاعات هواشناسی شهر گنبد در دوره آماری ٢۰ ساله (۱٩٩٣-٢۰۱٢) از ایستگاههای هواشناسی و سینوپتیک گنبد و بررسی و تحلیل آنها با استفاده از نرم افزار کامپیوتری Excle و Minitab .

٢ - جمع آوری منابع مورد نیاز در رابطه با تحقیق (کتاب، مجله، مقاله، آمار نامه ها و سایت های اینترنتی).

٣ - مطالعه شرایط زیست اقلیم شهر گنبد بر اساس روشهای الگی، پن واردن، ماهانی، گیونی.

ب - مطالعات میدانی شامل :

 ۱- انتخاب نمونه هایی از مساکن با الگوی طراحی قدیمی و جدید در منطقه مورد مطالعه.

٢ - بررسی میدانی سیمای شهر بر اساس اصول و مبانی طراحی شهری همساز با اقلیم.

٣ -  مقایسه الگوی معماری قدیم و جدید از لحاظ طراحی، جهت گیری و مصالح.

۱– ٧ – پیشینه تحقیق

در طراحی ساختمان های شهری، روستایی و صنعتی باید آب و هوای محل به طور کامل مورد نظر باشد و نسبت به عرض های جغرافیایی، وضع توپوگرافی و مقدار دریافت انرژی خورشیدی در فصل تابستان و سرمای زمستان طراحی مناسب ارائه شود. قرنها انسان سعی کرده تا با ساخت خانه هایی از شدت مشکلات اقلیمی محیط زیست بکاهد و از جنبه های مطلوب آن بهره مند شود. در برنامه ریزی شهری، طرح های ساختمانی، سکونتگاهها و سیاست گذاری های آسایش حرارتی در داخل و بیرون ساختمان ، آب و هوا می تواند تاثیر گذار باشد. تا کنون اهمیت استفاده از توان های اقلیم در سطح جهان به طور مکرر مورد بحث قرار گرفته است که از آن جمله کار کارل ماهانی (Mahoney, 1971) برای ارزشیابی جزیی تر شرایط بیوکلیمای ساختمانی محیط یک سری جداول تهیه کرد. گریفتس (Griftes, 1974) نقش محیط بیرونی (فضای سبز) را در کنترل دمای فضای داخل ساختمان توضیح داده و روشهای برودت تبخیری را پیشنهاد کرده است. ویکتور و آلدار اولگی (Victor & Olgy,1975) به صورت علمی شرایط رطوبتی و حرارتی را در ارتباط با نیازهای انسان و طراحی اقلیمی مطرح نمودند و اقدام به ترسیم جدول بیوکلیماتیک نمودند. در دنباله کار اولگی، پاروچ گیونی (Givoni,1976) کار وی را تکمیل کرد و در آن حدود موثر بودن شیوه های ساختمان سازی در تامین نیازهای رفاهی (بیوکلیماتیک) انسان را مشخص کرد و جدولی با عنوان جدول زیست اقلیمی ساختمان فراهم نمود (فیض و قبادیان،۱٣٨٠). هاوارد گریشفیلد (Grishfild, 1979) به انتخاب محل ساختمان اشاره می کند و استفاده بهینه از بیشینه شرایط خرد اقلیم محلی را در آسایش مفید می داند وی عوامل تابش، باد و جهت استقرار ساختمان را در کنترل حرارت فضای داخلی توضیح داده و راه حل هایی جهت استفاده از تابش خورشیدی برای گرم کردن ساختمان ارائه نموده است (بیرقدار،۱٣٧٧). کارمونا (Carmona, 1986 ) احداث ساختمان در مناطق گرم و خشک را مورد بررسی قرار داد. هاستینگ (,1989 Hastings) در رابطه با کاربرد کامپیوتر در طراحی اقلیمی با تاکید بر کاهش مصرف انرژی مطالعه ای را انجام داده اند و به یک نمای کلی استفاده از مدل سازی انرژی و آرامش در ساختمان دست یافتند. ایوان و سچلر (Evan & Schiller , 1994)  مقاله ای به منظور بهبود طراحی ساختمان با رویکرد مبتنی بر مصرف انرژی پایین ارائه دادند. مالیک ( Mallik, 1996) در مقاله ای با عنوان آسایش حرارتی و طراحی ساختمان در آب و هوای گرمسیری در زمینه مسکن بنگلادش نشان داد که طراحی ساختمان در مناطق شهری با افزایش محبوبیت ساختمان های چند طبقه همراه بوده است که در انتخاب آن ضخامت دیوار و قرار گرفتن در معرض تابش سهم قابل توجهی را در آسایش محیط دارند. مورکمی (Murkami , 2006 ) طراحی اقلیمی فضای باز بر اساس مدل CFD را مورد بررسی قرار داد در تمام روش‌های مختلف تجزیه و تحلیل در این مقاله CFD عددی است که قادر به ارائه یک ارزیابی کامل از شرایط آب و هوایی در فضای باز است. کلارک و همکاران (Clarke et all , 2009) در رابطه با اقلیم معماری با محوریت کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای مطالعه‌ای را انجام داده‌اند. همچنین گپتا و کالنکار (Gupta & Kaleqankar, 2010) جهت بهره گیری از انرژی خورشیدی برای رسیدن درجه حرارت ساختمان به درجه حرارت آسایش در هند کاری را ارائه دادند و تأکید کرده‌اند که این بهره گیری از شکل، جهت گیری و انتخاب مواد ساخت و ساز تأثیر می‌پذیرد. در کشور ما نیز با توجه به کاهش ذخایر پایان پذیر نفت، آلودگی شهرها و صدمات جبران ناپذیر سوختهای فسیلی به محیط زیست توجه به اقلیم و طراحی اقلیمی از نیمه دوم دهه ۱٣۵۰ ه .ش مجددا مورد توجه واقع گردید. از اولین کارهای انجام شده در این زمینه می توان به کار تحقیقاتی عدل ۱٣۴٩ اشاره نمود وی با ایجاد تغیراتی در آستانه های حرارتی موجود در روش کوپن، شرایط اقلیمی شهرهای ایران را ارزیابی نمود و برای اولین بار نقشه بیوکلیماتیک ایران را ارائه نمود. ریاضی ۱٣۵٦ با استفاده از اطلاعات اقلیمی ۴٣ ایستگاه سینوپتیک کشور نقشه تقسیمات اقلیمی را در رابطه با کارهای ساختمانی براساس شاخص اولگی تهیه نمود متاسفانه چون نقش عناصر ساختمانی در کنترل شرایط حرارتی فضاهای داخلی در پیشنهاد الگی (Olgy)  مشخص نیست کار جمشید ریاضی نتوانسته مورد توجه کامل قرار گیرد. کاویانی (۱٣٧٢) با استفاده از داده های هواشناسی ۴٨ ایستگاه سینوپتیکی به بررسی و تهیه نقشه زیست اقلیم انسانی ایران براساس شاخص ترجونگ پرداخته و بیوکلیمای ایران را در ماه ژانویه به ۱٢ تیپ بیوکلیمایی و در ماه ژوئیه به ۱٩ نوع بیوکلیما تقسیم نموده است. موحدی و مصیبی (۱٣٧۵) طول روزهای موجود در محدوده آسایش خارج از محدوده آسایش استان چهار محال و بختیاری را محاسبه و چگونگی افزایش محدوده آسایش با استفاده از مصالح مناسب را توضیح داده است. رازجویان (۱٣٧٦) هم در کتاب آسایش به وسیله معماری همساز با اقلیم دستورالعمل های مناسبی برای استفاده بهینه از پتانسیل های اقلیمی ارائه نموده است. عساکره و موحدی (۱٣٧٦) براساس آمار ٢۰ ساله ایستگاههای هواشناسی شهرهای مختلف خوزستان دمای موثر جهت طراحی اقلیمی در مناطق شمالی و جنوبی خوزستان را محاسبه کرده اند. در ارتباط با بهره گیری خاصیت گرمایی مصالح در رابطه با شرایط آسایش، داوری و نصرآبادی (۱٣٨۱) با استفاده از اطلاعات هواشناسی نقشه های پهنه بندی زیست اقلیمی را به ترتیب برای دو استان آذربایجان وکردستان تهیه کرده اند. حیدری (۱٣٨٨) در مورد آسایش حرارتی شهر تهران تحقیقی انجام داده است و یاد آوری می شود کاربست نتایج تحقیق منجر به ۲۵ % صرفه جویی  مصرف انرژی بخش ساختمان می شود. همچنین به پایان نامه های رضا داوری (۱٣٨۱) تهیه نقشه های پهنه بندی زیست اقلیمی و کاربرد آن در سکونتگاههای شهری نمونه موردی استان آذربایجان غربی. جمال نجفی (۱٣٨۲) بررسی و تحلیل شرایط آب و هوای کرمانشاه با تاکید بر همسازی الگوی مدارس. زهرا پور خادم نمین (۱٣٨۲) نقش اقلیم در شکل گیری و تحول بنا های مسکونی (اداری - تجاری) شهر اردبیل. تقدیری (۱٣٨٣) درباره میزان تبعیت الگوی معماری در استقرار واحدهای مسکونی شهر تربت حیدریه از شرایط اقلیمی. سید مصطفی غیاثی (۱٣٨٣) درباره مقایسه الگوی معماری قدیم و جدید از شرایط اقلیمی شهر کاشمر. سعادت ( ۱٣٨٦) درباره اقلیم معماری شهر کوهدشت می توان اشاره کرد. امین عسکر نژاد (۱٣٨٧) درباره معماری همساز با اقلیم، و نسرین حیدری (۱٣٨٧) درباره اقلیم و معماری شهر دزفول را اشاره کرد. هیوا سلکی (۱٣٨٨) اقلیم معماری شهر سقز. اعطم کشاورز (۱٣٨٩) میزان انطباق الگوی مسکن جدید و قدیم شهر شیراز با شرایط اقلیمی. و نیز می توان به مقالات طاهباز (۱٣٨٨) در مورد تحلیل آمار هواشناسی برای طراحی معماری همساز با اقلیم مطالعه‌ای انجام داده است و متذکر شده است که شناسایی وضعیت اقلیمی یک محل و تحلیل نیازهای اقلیمی از نظر آسایش انسان و کاربرد مصالح ساختمانی یکی از مقدمات طراحی همساز با اقلیم است. صفایی پور و همکاران (۱٣٨٩) درباره بررسی تاثیر عناصر اقلیمی در معماری شهر لالی. شمس و همکاران (۱٣٨٩) بررسی معماری سنتی همساز با اقلیم سرد شهر سنندج. حسین آبادی و همکاران (۱٣٩۱) طراحی اقلیمی ساختمان های مسکونی با تاکید بر حهت گیری ساختمان و عمق سایبان در شهر سبزوار اشاره کرد.

Abstract

     Since Gonbad is located at specific geographical area with topography & climate systems of effective ecology has cool weather. The temperature in the coldest month of the year is 2.9 C degree and the maximum coefficient of variation is 59.9. The warmest monthe of the year is not higher than 36 C degree and the lowest coefficient of variation is 5.2 C degree 

Thus specific environment & ecology conditions are prominent according to the methodes of Olgy, Penvarden, Mahoney, Givoni the weather is cold for six month, consequently the main constraint in the area is to control the cool weather for residing with potential of ecological conditions to heat the residing house, therefore the patterns of traditional buildings and new ones in Saqqez are surveyed in conformity with ecological conditions.

With comparing of residing houses it was established that the traditional housing are compatible with sun shining, plan and location of opener in terms of local weather while the new buildings are incongruent  with the conditions of weather due to span of glasses and nonconformity with irregular plan and materials by available evidences. bioclimay based construction methods specified in buildings have domes along the East - West placed so that the cursor is to the south. Based on the resalts obtained of the methods of the design methodology of climate determined the optimal settlement building is to the Southern direction and the stages are South West and South East direction.

Key  words: Climate and Architecture, Gonbad Kawoos, Bioclimatic, Building direction.