یکی از زیربنایی‌ترین اصول در طراحی ساختمان و معماری هم‌ساز با اقلیم، در نظر گرفتن پارامترهای هواشناسی در هنگام طراحی است.

اهمیت تاثیر نوع اقلیم بر طراحی ساختمان، لزوم بررسی و تحقیقات جامعی را در این زمینه ایجاب کرده است. از این‌رو باید داده‌های اقلیمی، خوداقلیمی و هواشناسی به منظور استفاده از انرژی، در طراحی ساختمان مورد توجه قرار گیرند. صحت و دقت ظرفیت طراحی،‌ بازده طراحی و محاسبات مربوط به انرژی ساختمان، به کیفیت داده‌ها و اطلاعات اقلیمی بستگی دارد. از همین‌رو به کارگیری دقیق اطلاعات هواشناسی برای به دست آوردن بازده انرژی بیشتر در ساختمان و جلوگیری از هدر رفتن آن، در کشورهای در حال توسعه مانند ایران ضروری است.

«بهرام بختیاری» از کارشناسانی است که انجام مطالعات در زمینه معماری هم‌ساز با اقلیم در کشوری مانند ایران را به دلیل وجود تنوع اقلیمی، الزامی می‌داند. بر همین اساس بختیاری داده‌های اقلیمی را مورد ارزیابی قرار داده و کیفیت داده‌های اقلیمی مورد استفاده در طراحی‌های مربوط به انرژی ساختمان و مشکلات بسط دادن آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

وی همچنین برای بهره‌وری از بیشترین بازده وضعیت اقلیمی این منطقه، چگونگی استفاده از اطلاعات اقلیمی در طراحی‌های معماری و شبیه‌سازی مربوط به انرژی ساختمان را مورد توجه قرار می‌دهد.

به عقیده این پژوهشگر، یکی از زیربنایی‌ترین اصول در طراحی ساختمان و معماری هم‌ساز با اقلیم، در نظر گرفتن پارامترهای هواشناسی در هنگام طراحی است. بدون اطلاعات صحیح و دقیق هواشناسی، امکان طراحی موثر و کارآمد سرویس‌های مختلف ساختمان وجود نداشته و نمی‌توان میزان بهره‌وری از انرژی را پیش‌بینی کرد.

چنانچه بختیاری می‌گوید،اگر چه علوم مختلف در جهان رو به پیشرفت است، اما گفته اخیر از سیزده سال پیش تاکنون همچنان معتبر مانده است. برای تعیین داده‌های اقلیمی موردنیاز در طراحی یک ساختمان و استفاده موثر و کارآمد از آنها، یک درک کلی از وضعیت اقلیمی منطقه و شرایط محلی و همچنین شرایط طراحی ساختمان ضروری است.

در سال‌های اخیر در کشورهایی مانند آمریکا و انگلستان از معماری‌های مدرن با در نظر گرفتن موضوعات مختلف محیطی و بهره‌وری از انرژی‌های طبیعی، استفاده می‌کنند و در این امر بیشتر از اطلاعات دقیق و جدید هواشناسی بهره می‌گیرند.

در عین حال در برخی از کشورهای در حال توسعه در آسیا نیز کاربرد اطلاعات اقلیمی در بحث ساختمان مورد توجه قرار گرفته است.

بختیاری، با بیان این مطلب می‌افزاید: «از طرفی طی سال‌های اخیر در ایران، با افزایش جمعیت، توسعه ساختمان‌سازی و تقاضای انرژی به سرعت رو به افزایش گذاشته است. از این‌رو برای پاسخ به این تقاضا،‌ نیاز به اطلاعات هواشناسی برای کارآمد کردن انرژی در طراحی‌های مدرن ساختمان بیش از پیش احساس می‌شود.»

گرچه اندازه‌گیری‌های هواشناسی چند دهه‌ای است که در بسیاری از شهرهای ایران انجام می‌شود، اما تحقیقات کمی در زمینه تکمیل جزییات داده‌های هواشناسی برای طراحی ساختمان و بررسی خصوصیات اقلیمی با توجه به معماری و توسعه شهری انجام شده است. به نحوی که داده‌های اقلیمی در بیشتر نقاط ایران محدود بوده و باید گسترش داده شوند.

بختیاری داده‌های اقلیمی و هواشناسی کرمان را به عنوان نمونه مورد توجه قرار داده و خصوصیات اقلیمی مهم برای طراحی انرژی ساختمان و شبیه‌سازی آن را تشریح می‌کند.


کیفیت داده‌های اقلیمی

برای اطمینان ازهمگنی زمانی و داخلی بین داده‌های هواشناسی به طور معمول باید از یک سیستم کنترل کیفیت استفاده شود.

بختیاری، در این باره می گوید: «منظور از کیفیت داده‌های اقلیمی، تست خطا و همگنی که توسط هواشناسان انجام می‌گیرد، نیست، بلکه منظور گستردگی و تنوع داده‌های هواشناسی است که توسط محققان و طراحان ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.»


تنوع داده‌های هواشناسی

تنوع داده‌های اقلیمی به طور معمول توسط تعداد سال‌های آماری داده‌های موجود تعیین می‌شود. به طورکلی با افزایش طول دوره آماری داده‌های ثبت شده و استفاده از آمار جدید، مطلوب‌ترین نتیجه حاصل می‌شود. برای مثال سازمان هواشناسی جهانی،‌ یک دوره 30 ساله از درجه حرارت هوا را به عنوان یک شاخص درازمدت اقلیمی و یک نرمال دمایی توصیه کرده است. در حالی که معماران بیشتر یک دوره 10 تا 15 ساله را به عنوان طول دوره آماری پدیده‌های عمده اقلیمی در زمان طراحی مدنظر قرار می‌دهند.

در هر حال داده‌های هواشناسی که در مکان‌های مختلف به ثبت می‌رسند، از لحاظ طول مدت و کیفیت آماری متفاوت هستند.

به گفته این کارشناس، در بسیاری از ایستگاه‌های هواشناسی برخی پدیده‌ها مانند دمای هوا و فشار جوی،‌ تاریخچه اندازه‌گیری به نسبت طولانی دارند. در حالی که بعضی از عناصر دیگر مانند تشعشع خورشیدی، در چند دهه اخیر ثبت شده و اطلاعات ناچیزی در این مورد موجود است.

بعضی از اندازه‌گیری‌های دیگر مانند تشعشع غیرمستقیم خورشید در بسیاری از ایستگاه‌های هواشناسی انجام نمی‌شود. به این لحاظ داده‌های اقلیمی مورد احتیاج در طراحی انرژی ساختمان در بسیاری از مکان‌ها محدود بوده و یا اصلا موجود نیست.

داده‌های هواشناسی و تعداد سال‌های آماری موجود برای طراحی ساختمان در کرمان نشان می‌دهد، اگر چه تعداد بسیاری از پارامترها تاریخچه اندازه‌گیری به نسبت طولانی و نرمال دارند (بیش از 30 سال)، اما می‌توان گفت اطلاعات به علت کمبود داده‌های تشعشع خورشیدی ناقص هستند، به گونه‌ای که تشعشع خورشیدی روزانه از سال 1370 ثبت شده و اندازه‌گیری‌های ساعتی مربوط به شدت تابش خورشید در شش سال اخیر انجام گرفته است.

تشعشعات مستقیم و غیرمستقیم خورشید که در طراحی سیستم تابش ساختمان کاربرد دارند، در بعضی مکان‌ها به طور معمول توسط ایستگاه‌های هواشناسی اندازه‌گیری نمی‌شوند. همچنین مشتقات اطلاعات خورشیدی مانند میزان ابرناکی و طول مدت تابش آفتاب نیز در طراحی، حایز اهمیت هستند که در صورت فقدان وسیله اندازه‌گیری، می‌توان با استفاده از مدل‌های ریاضی آنها را برآورد کرد. لازم به ذکر است که به علت گستردگی حجم وسیع اندازه‌گیری‌ها در سال‌های اخیر، نیاز به تشکیل بانک اطلاعاتی پارامترهای هواشناسی در ایستگاه‌ها احساس می‌شود.


پارامترهای هواشناسی و طراحی انرژی ساختمان

تنوع داده‌های هواشناسی مورد نیاز در معماری ساختمان وابستگی نزدیکی به روش‌های آنالیز طراحی و توسعه علم طراحی ساختمان دارد. در روزگاران اولیه برای طراحی ساختمان، فقط وضعیت اقلیمی منطقه از نظر دمایی مورد آنالیز قرار می‌گرفت.

بعدها کدهای هواشناسی دو رقمی و سپس داده‌های ساعتی هواشناسی برای محاسبات ساده مربوط به انرژی ساختمان مورد استفاده قرار گرفتند. در حال حاضر از آنجایی که اقلیم با آسایش انسان در ارتباط است، معماران و مهندسان برای اجرای جزییات آنالیزهای مربوط به انرژی و شبیه‌سازی نرم‌افزاری، احتیاج به داده‌های کامل اقلیمی ساعتی دارند تا بتوانند روش‌های شبیه‌سازی انرژی در طراحی ساختمان را گسترش دهند.

به گفته بختیاری، نوع داده‌های هواشناسی مورد استفاده ممکن است با توجه به وضعیت طراحی محلی تغییر یابند. به طور مثال در کشور چین، داده‌های اقلیمی برای طراحی دمایی ساختمان به شکل‌ کدهای طراحی، تهیه و به صورت استاندارد در می‌آیند.

در هر حال، یکی از مشکلات کشورهای در حال توسعه، تعداد کم یا فقدان داده‌های ساعتی هواشناسی ثبت شده است.

علاوه بر این مشکل قرار دادن داده‌های هواشناسی در دسترس عموم نیز وجود داشته و استفاده از اطلاعات به چند اداره دولتی محدود می‌شود و دسترسی به داده‌ها در شرایط خاصی امکان‌پذیر است. به همین دلیل بختیاری تشریح تمامی داده‌های هواشناسی کرمان را امکان‌پذیر نمی‌داند. اما تلاش می‌کند یک دید کلی از وضعیت اقلیمی و فاکتورهای هواشناسی موثر در طراحی انرژی ساختمان