مطالعات محیطی شهر تهران: اقلیم تهران و نتایج آن

اقلیم یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر طراحی و شکل گیری ساختمان ها می باشدو از آنجا که بخش ساختمان و مسکن پرمصرف ترین بخش انرژی در میان فعالیت های مختلف می باشد

1. موقعیت جغرافیایی

استان تهران بین 14/35 تا 20/36 درجه عرض شمالی و 15/50 تا 08/53 درجه طول شرقی واقع شده است و مساحت آن 18814 کیلومتر مربع است. این استان دارای 12 شهرستان و 27 بخش است. از شمال به استان مازندران و گیلان از جنوب شرقی به استان قم و از جنوب غربی به استان مرکزی و از غرب به استان قزوین و از شرق به استان سمنان محدود است.

2 . موقعیت طبیعی

شهر تهران در بخشی از ایران واقع گردیده که از نظر طبیعی بزرگترین تغییرات را در کنار خود دارد. دریای مازندران در فاصله جغرافیایی km 120 محدوده تهران قرار دارد. رطوبت و بارندگی زیاد در سواحل آن، نواحی سرسبز شمالی را ایجاد نموده و هوای معتدل را به طرف جنوب هدایت می کند. سلسله جبال البرز، تهران را از سواحل مازندران جدا نموده و مناظر کوهستانی شمال شهر را به وجود می آورد. این ناحیه نسبت به سواحل شمالی از رطوبت کمتری برخوردار است.

1ـ2 . توپوگرافی و ناهمواری های شهر تهران

چنانکه از مرکز شهر به اطراف نگاه کنیم، وجود ارتفاعات سلسله جبال البرز در شمال و ارتفاعات البرز در مشرق باعث به وجود آمدن شیب طبیعی شمال به جنوب و شرق به غرب می شود. گستره کنونی تهران از حدود 900 تا 1800 متری از سطح دریا امتداد یافته است. امتداد در میدان تجریش در شمال شهر حدود 1300 متر و در میدان راه آهن در جنوب شهر 1100 متر است. یعنی به ازای هر کیلومتر مساحت 5/3 متر افت شیب وجود دارد.

2ـ2 . خصوصیات زمینی ساختی (مرتبط با زلزله) شهر تهران

شهر تهران در دامنه جنوبی رشته کوه های البرز مرکزی و به طور عمودی بر روی رسوبات آبرفتی کوارترند بنا شده و قسمت جنوبی آن کم و بیش در کناره شمال باختری کویر مرکزی ایران قرار دارد.

2ـ3 . ویژگی های اقلیمی

1 . تأثیر طراحی اقلیمی در صرفه جویی انرژی

اقلیم یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر طراحی و شکل گیری ساختمان ها می باشدو از آنجا که بخش ساختمان و مسکن پرمصرف ترین بخش انرژی در میان فعالیت های مختلف می باشد، لزوم درنظر گرفتن تمهیداتی که بتوان با حداکثر استفاده از شرایط طبیعی اقلیم هر منطقه و جلوگیری از اتلاف انرژی حداکثر آسایش را برای ساکنان فراهم آورد، بیش از پیش ضروری به نظر می رسد.

2 . تجزیه و تحلیل عوامل اقلیمی

الف) دما و رطوبت
بر اساس آمار 18 ساله تخمین ایستگاه هواشناسی نمایشگاه بین المللی تهران، 10 تیر تا 10 مرداد با دمای متوسط 7/35 درجه سیلسیوس به عنوان گرمترین ماه سال معرفی می شود. بر همین اساس 10 دی تا 10 بهمن با متوسط حداقل 7/0. درجه سیلسیوس سردترین ماه سال است. حداکثر رطوبت نسبی در ماه های سرد در حدود 70 درصد است و متوسط حداکثر رطوبت در ماه های گرم تا 32 درصد کاهش می یابد. رطوبت در هوا با درجه حرارت هوا رابطه مستقیم دارد.

ب) بارندگی
معدل 18 ساله آمار تخمینی نشان می دهد که میزان کل بارندگی سالانه حدود 9/280 میلیمتر است. مقدار بارندگی در ماه های تیر، مرداد، شهریور به حداقل ممکن و زیر 1 میلیمتر می رسد و بیشترین بارش در فصل زمستان با 43 درصد کل بارندگی و بعد از آن در فصل بهار 36 درصد روی می دهد.

ج) وزش باد
وزش باد می تواند نقش مؤثری در آلودگی هوا و تأمین اکسیژن موردنیاز (در صورت عبور از سطوح گیاهی) و خنک کنندگی محیط داشته باشد. از نظر حرارت و شرایط محیطی این عنصر اقلیمی می تواند از دو جهت مؤثر باشد، در تابستان با پایین آوردن حداکثر دما و گسترش منطقه آسایش و در زمستان با افزایش اتلاف حرارت و میزان نیاز به گرمایش.

د) تابش
برای تعیین میزان انرژی حرارتی حاصل در ماه های مختلف سال از دیاگرام موقعیت خورشید در عرض جغرافیایی 35 درجه استفاده شده است. با استفاده از این دیاگرام جهت و زاویه تابش آفتاب در هر ساعت و هر روز از سال قابل بررسی است.

3 . بررسی نمودار بیوکلماتیک شهر و انسانی تهران

با استفاده از این نمودار و نتایج به دست آمده از آن می توان محدوده آسایش انسان در شرایط باز و بیرون از ساختمان را بررسی کرد. با انتقال آمار هواشناسی بر روی این جدول می توان به این نتایج دست یافت: ماه های فروردین، اردیبهشت، مهر و آبان (آغاز فصل های بهار و پاییز) در روز و فصل تابستان و اردیبهشت و خرداد در شب، در منطقه اسایش قرار دارد.

از بررسی نمودار بیوکلماتیک انسانی شهر تهران مشخص می شود که :
1 ) در این اقلیم تنها چهار ماه از سال یعنی از اواسط بهار تا اوایل تابستان و از اواسط تابستان تا اوایل پاییز در محدوده آسایش قرار دارد.
2 ) تنها یک ماه از سال یعنی اوایل تیر تا اوایل مرداد این منطقه بالاتر از حد آسایش طبیعی قرار دارد.
3 ) هفت ماه از سال شهر تهران در شرایط هوایی آزاد یعنی از اوایل پاییز تا اواسط بهار، پایین تر از حد آسایش است.

4 . بررسی نمودار بیوکلماتیک ساختمانی شهر تهران

آنچه در این نمودار پیداست، در شرایط اقلیمی شهر تهران هم در ماه های گرم سال نیاز به سرمایش و هم در ماه های سرد نیز نیاز به گرمایش وجود دارد. بنابراین جهت کارآیی بیشتر و اقتصادی بودن می توان از سیستم هایی که هم قابلیت ایجاد گرمایش و سرمایش را با هم دارند، استفاده کرد.

5 . نتایج حاصل از جداول ماهونی شهر تهران

1) شکل قرارگیری ساختمان ها در تهران باید شمالی ـ جنوبی (محور طویل تر ساختمان در جهت شرقی ـ غربی) باشد.
2) طرح فضایی (فاصله گذاری بین ساختمان ها) باید فشرده باشد.
3) وجود جریان هوا و پیش بینی حفاظت بازشوها در برابر باران های شدید و تابش مستقیم آفتاب در تهران ضروری نیست.
4) دیوارهای داخلی و خارجی و بامها باید سنگین و با زمان تأخیر بیش از 8 ساعت باشند.
5) ابعاد بازشوها باید کوچک (25% ـ 15% سطح) باشند.
6) پیش بینی فضایی برای خوابیدن در خارج از ساختمان ضروری است.

6. تعیین جهت و فرم ساختمان با توجه به اقلیم

عوامل مؤثر بر جهت گیری ساختمان عبارتند از : دسترسی شکل زمین، چشم انداز، فضاهای خصوصی، سر و صدا، تابش خورشید و جهت وزش باد، که دو عامل تابش آفتاب و جهت وزش باد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

الف) جهت گیری ساختمان با توجه به تابش
همـان طور که در تصاویر صفحه بعد خواهید دید، در مسیر حرکت خورشید تنها جبهه ای که در زمستان به طور مطلوبی در معرض تابش قرار می گیرد، جبهه جنوبی است. در تابستان تابش از سمت غرب و شرق به نحو نامطلوبی به گرم شدن ساختمان کمک می کند. 

ب) جهت گیری ساختمان با توجه به جهت وزش باد
به طور کلی ایجاد تهویه طبیعی در ساختمان به اختلاف فشاری که وزش باد در جداره های خارجی آن به وجود می آورد بستگی دارد.
در زیر چند تصویر به همراه توضیحات آن جهت بیان نمونه های مختلف طراحی ساختمان در راستای استفاده از تهویه بهینه آورده شده است.
ـ قرار دادن دیوار در جلوی مسیر باد، نیروی محرکه آن را از بین خواهد برد. هیچ اتاقی تهویه مناسب ندارد.
ـ جریان هوای مستقیم به وسیله دیوار داخلی مسدود شده، لذا تهویه مشکل است.
ـ قرار دادن دیوار به صورتی که جریان باد را به دو قسمت کند، مقداری از انرژی باد را به هدر خواهد داد و تهویه کامل انجام نمی شود.
ـ دیوار تقسیم کننده جریان هوا را می شکافد. تهویه در اتاق پایینی به خوبی انجام می شود، ولی در اتاق بالایی کمی جریان می یابد.
ـ قرار دادن دیوار در ناحیه ساکن بر روی مسیر جریان هوا اثر کمی خواهد داشت.
ـ مسیر جریان هوا که مسدود نشده است به وسیله موقعیت بازشوی ورودی مشخص می شود. 

ج) فرم ساختمان در مقایسه با اقلیم
به طور کلی می توان گفت، فرم پیشنهادی ساختمان در مناطق گرم و خشک همان فرم ساختمان و خانه های سنتی ایران است در پلان آنها به طرف داخل معطوف می گردید.

د) تعیین فرم ساختمان های بزرگ با توجه به اقلیم
در ساختمان های بزرگ برای انتخاب بهترین فرم علاوه بر عوامل اقلیمی، عواملی دیگر همچون روابط داخلی، فضای کلی مورد نیاز و همچنین مسائل اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردارند. اما با این وجود می توان اصولی به شرح زیل برای این ساختمان ها در نظر گرفت :

ـ در مناطق گرم و خشک، شکلهای توپر و فشرده مناسب هستند.
ـ فرم های مکعب شکل یا فرم هایی که اضلاع شمالی ـ جنوبی آن بزرگ تر از اضلاع شرقی ـ غربی آنها هستند، مفیدتر است.
ـ ساختمان های مرتفع نسبت به ساختمان های کوتاه تر ترجیح می دهند.

7 . نتیجه گیری و تعیین تدابیر طراحی اقلیمی

1 ـ پیش بینی پلان های نسبتاً فشرده و متراکم
2 ـ اجتناب از پیش بینی پنجره های بزرگ
3 ـ پیش بینی فضـاهای کم اهمیت مثـل انبـار به عنوان عایق حرارتی در جداره های یا قسمت سرد ساختمان.
4ـ پیش بینی مصالح ساختمانی با ظرفیت حرارت زیاد
5 ـ استفاده از رنگ های منعکس کننده یا مات در سطوح خارجی ساختمان
6 ـ قرار دادن بدنه آب بین جریان هوای مناسب طبیعی و مجتمع، در صورت وجود
7 ـ طراحی خیابان ها به صورت باریک و سایه دار در جهت شمال غربی ـ جنوب شرقی یا شمال شرقی ـ جنوب غربی
8 ـ استفاده از گیاهان همیشه سبز مانند سرو در باغ آرایی و در تمام جهات
9 ـ جهت گیری ساختمان ها بین 25 درجه تا 35 درجه جنوب شرقی
10 ـ استفاده از شبکه های چوبی و جدا از نما در تمام جهات و سایبان متحرک در سمت جنوب
11 ـ استفاده از مصالح سنگین و با زمان تأخیر بیش از 8 ساعت و دارای سطوح زبر در بدنه های خارجی ساختمان
12 ـ استفاده از جلوآمدگی بام ایوان سرپوشیده یا بالکن برای ایجاد سایه کامل بر سطوح خارجی، پنجره های شیشه ای، بازشوها و دیواره های رو به آفتاب
13 ـ استفاده از فرم های درون گرا در طراحی
14 ـ گسترش و کشیدگی پلان در جهت محور شرقی ـ غربی با تناسب 1 به 3/1 تا به 6/1
15 ـ پیش بینی سایبان های مناسب برای پنجره ها که در عین هدایت تابش آفتاب زمستانی به فضاهای داخل، از تابش آفتاب تابستانی به این فضاها جلوگیری نماید.
مشخص نمودن سایت طرحی (پارک المهدی)
سایت مورد نظر در منطقه 9 تهران و در ضلع جنوب شرقی میدان آزادی و در نزدیکی به ترمینال غرب اتوبوسرانی واقع شده است که دارای mz 500/65 مساحت و km 5/1 مسافت می باشد. همچنین در کنار فرودگاه می باشد.