سازگاری حرارتی

ساختمان ها باید به گونه ای ساخته شوند که در شرایط مختلف آب وهوایی در عین اینکه شرایط آسایش حرارتی قابل قبول و حتی لذت بخش را برای ساکنان به ارمغان می آورند، سطح بالایی از کارایی انرژی را داشته باشند. اگرچه که امروزه نیاز به آسایش حرارتی کاربران با بهره گیری از تجهیزات مکانیکی تامین می گردد. اما واقعیت این است که در هر شرایط اقلیمی، با طراحی مناسب بنا می توان تا اندازه ای، شرایط مطلوب آسایش را فراهم کرد. و تنها زمانی که شرایط آب وهوایی غیرقابل تحمل است از تجهیزات مکانیکی بهره گرفت. اما چگونه می توان دانست چه شرایطی سخت و غیر قابل تحمل است؟ بی تردید وجود معیاری مناسب کمک خواهد کرد. یگانه معیار قابل قبول، انسان است. از اینرو در نقاط مختلف دنیا، پژوهش های میدانی متعددی در این زمینه انجام شده است. مقایسه ی بین نتایج نشان می دهد، اولا در سراسر جهان مردم می توانند در طیف وسیعی از محیط های حرارتی، به آسایش دست یابند. دوم اینکه در محیط های مورد بررسی، بین پیش بینی های جدیدترین و بهترین شاخص های حرارتی و چگونگی احساس گرمایی افراد، اختلاف واضحی وجود دارد. پژوهش حاضر در پی پاسخ به این مسئله، به کمک انجام مطالعات میدانی در اقلیم گرم و خشک ایران است و اهداف آن، ارائه ی دمای خنثی و دامنه ی شرایط محیطی قابل قبول برای ساکنان خانه های مسکونی در کرمان و اقلیم های مشابه، مقایسه ی دمای خنثی در خانه های فاقد و دارای سیستم سرمایش مکانیکی و کشف رابطه ی بین دمای خنثی و دمای داخلی، و مهم تر از آن رابطه ی دمای خنثی و دمای بیرون از ساختمان، خواهد بود. نتایج نشان می دهد که همبستگی قابل قبولی بین دمای خنثی و میانگین دمای داخلی ساختمان و از آن مهم تر بین دمای خنثی و دمای خارجی ساختمان برقرار است. همچنین با توجه به نتایج ارائه شده مشاهده می شود که ساکنان خانه های مورد بررسی، در دمای بالاتری نسبت به آنچه در استانداردهای بین المللی مثل ایزو ۷۷۳۰ منتج شده از نظریه متوسط آرای پیش بینی شده (PMV) فانگر، بیان شده است، احساس راحتی می کنند.

مطالعات آسایش حرارتی از دیدگاه های متفاوتی قابل بحث است. سازگاری حرارتی روند تدریجی تطابق با شرایط و پاسخ به محرک های حرارتی است که در سه دسته سازگاری فیزیکی، فیزیولوژیکی و روانی طبقه بندی می گردد. بنابراین آسایش حرارتی صرفا تحت تاثیر مولفه های اقلیمی نبوده و متغییرهای دیگری بر آن اثرگذارند. به همین دلیل تحقیقات متعددی جهت تعیین مولفه ها و میزان اثر آنها تاکنون انجام شده است. در این پژوهش با هدف شناسایی تاثیر همزمان مولفه های فیزیکی و محیطی، مطالعه ای میدانی در ساختمان اداری در شهر شیراز انجام شده است. مولفه های محیطی شامل دمای خشک، دمای کروی، دمای کروی مرطوب و رطوبت نسبی است که در فضای داخلی و خارجی ثبت شده اند. مولفه های فیزیکی نیز شامل دید به اطراف، موقعیت مکانی، وضعیت بازشوها، سطح آلودگی صوتی، وضعیت روشنایی و چیدمان فضایی است. فرایند تحقیق میدانی شامل سه بخش توزیع پرسشنامه، مشاهده و ثبت داده های آب و هوایی با استفاده از دیتالاگر است. مطالعه در مدت زمان چهار روز کاری در فصل زمستان انجام شده است. نتایج بر روی 108 نفر کارمند در فصل زمستان نشان می دهد، از میان مولفه های محیطی بیشترین اثرگذاری بر ادراک حرارتی فرد به رطوبت نسبی وابسته است. تاثیر همزمان مولفه های فیزیکی - محیطی نیز نشان می دهد علاوه بر دما و رطوبت نسبی هوای داخل، وضعیت بازشوها و موقعیت مکانی فرد نیز اثرگذاری قابل توجهی بر احساس حرارتی فرد دارند. براساس نتایج مقیاس احساس حرارتی توسط مولفه های فیزیکی - محیطی و مقیاس ترجیح حرارتی عمدتا توسط مولفه های محیطی قابلیت پیش بینی داشته اند.

یکی از جنبه های متنوع آسایش در محیط های مصنوع، آسایش حرارتی است که تحت تاثیر مولفه های مختلفی میتواند تغییر یابد. محققان بر این مسئله تاکید می ورزند که مطالعات اولیه آسایش حرارتی با تکیه بر مولفه های اقلیمی تنها بخشی از نتایج را توجیه می نماید؛ از اینرو لازم است اثر سایر مولفه های نیز بررسی گردد. این پژوهش با هدف روشن نمودن مولفه های فردی و اجتماعی، علاوه بر محیطی، اثرگذار بر ادراک آسایش حرارتی صورت پذیرفته است تا بدین ترتیب راهکارهایی در جهت بهبود وضعیت طراحی و بهسازی فضاهای اداری ارائه نماید. بنابراین دو سوال مطرح است: یکی آنکه مولفه های اثرگذار بر ادراک آسایش حرارتی کدام اند؟ و دیگری کدام یک از پاسخ های حرارتی قابلیت پیش بینی بهتری توسط این نوع مولفه ها را دارا می باشند؟. در این راستا مطالعه ای میدانی (شامل پرسشنامه، مشاهده و ثبت داده های اقلیمی با استفاده از حس گرهای حرارتی) در ساختمان مدیریت دانشگاه شیراز در چهار روز کاری در زمستان 1397 انجام شده است. مولفه های فردی (شامل سن، جنسیت، فشار خون، ضربان قلب، دمای بدن، رنگ پوست، نرخ لباس، نرخ فعالیت و رفتارهای سازگاری خودآگاه) مولفه های اجتماعی شامل (رشته تحصلیی، سمت، سطح تحصیلات، وضعیت مصاحبت و وضعیت مراجعین) در قالب پرسشنامه و مشاهده توسط محقق سنجیده شده است. دمای هوا و رطوبت نسبی داخل به عنوان مولفه محیطی، نیز توسط دیتالاگرها ثبت شده اند. پاسخ های حرارتی افراد نیز در قالب مقیاس های احساس حرارتی، آسایش حرارتی، رضایت حرارتی، ترجیح حرارتی، پذیرش حرارتی و آسایش حرارتی کلی سنجش شده اند. نتایج مطالعه بر روی 108 کاربر در ساختمان اداری نشان می دهد تاثیر مولفه های اجتماعی قابل اغماض است اما توجه بدان ها در روند طراحی می تواند به بهبود وضعیت کمک نماید. در خصوص مولفه های فردی نیز شاخص توده بدن و نرخ لباس دو مولفه با بیشترین اثرگذاری می باشند. بنابراین وجود مولفه های اجتماعی کمک چندانی بر پیش بینی پاسخ های حرارتی نمی نماید. براساس مولفه های محیطی و فردی نیز، ترجیح حرارتی ضریب تعیین بالاتری را نشان می دهد. از آنجایی که ترجیح حرارتی زمینه ساز تغییرات لحظه ای و واکنش فرد در محیط می شود، از اهمیت بسزایی برخوردار است و باید مورد توجه طراحان قرار گیرد.

رفتار ساکنان یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر مصرف انرژی و طراحی ساختمان هاست. با توجه به اینکه افراد بیشتر وقت خود را داخل خانه سپری می کنند، داشتن شناخت کافی از رفتارهای سازگارانه و چگونگی تعامل افراد با سیستم های ساختمان در راستای بهبود آسایش حرارتی ساکنان و کاهش مصرف انرژی، امری مهم و ضروری تلقی می شود. ازاین رو بررسی رفتارهای سازگارانه افراد در مقابل عدم آسایش حرارتی در خانه های ویلایی و آپارتمانی شهر رشت، هدف این پژوهش است. بر اساس مطالعه میدانی و از طریق پرسشنامه، اطلاعات مورد نیاز خانه ها در طی تابستان 1400 تهیه و از مدل رگرسیونی دومتغیره و چندمتغیره برای تحلیل داده ها استفاده شد. یافته ها نشان داد که 48 و 57 درصد ساکنان خانه های ویلایی و آپارتمانی دارای احساس حرارتی خنثی بوده و بر اساس استاندارد اشری (1±)، آسایش حرارتی به ترتیب برابر با 84 و 80 درصد به دست آمد. همچنین محدوده آسایش حرارتی ساکنان نسبت به استانداردها بالاتر است. از جمله راهکارهای غیرفعال ساکنان برای دستیابی به آسایش حرارتی نیز کم کردن لباس، نوشیدن مایعات خنک، باز کردن پنجره ها و تغییر مکان در مقایسه با راهکارهای فعال برای مقابله با عدم آسایش حرارتی تعیین شد. تأثیرگذارترین متغیرها در معادله رگرسیونی چندگانه نیز دمای داخلی، سرعت جریان هوای بیرونی، تعداد فضای داخلی و ترجیح حرارتی در خانه های ویلایی و مساحت ساختمان و ترجیح حرارتی در خانه های آپارتمانی برای رضایت حرارتی ساکنان به دست آمد. در نتیجه قرار گیری محدوده آسایش حرارتی در دمای بالاتر از استانداردها به ما کمک می کند تا با شناخت کافی از رفتارهای واکنشی، غیرواکنشی و عادات فصلی ساکنان و به کارگیری آن ها در طراحی ساختمان ها، آسایش حرارتی حاصل شده و از هدررفت انرژی و مصرف بی رویه آن جلوگیری شود.

مطالعات آسایش حرارتی از آن جهت اهمیت دارند که مهندس طراح را به استفاده از روش های غیرفعال و استفاده حداقلی از روش های فعال برای ایجاد راحتی در ساختمان راهنمایی می کند. اگرچه امروزه نیاز به آسایش حرارتی کاربران به کمک تجهیزات مکانیکی و الکتریکی صورت می گیرد، اما واقعیت این است که تنها زمانی می باید این تجهیزات سنگین را به کار گرفت که شرایط آب و هوایی غیرقابل تحمل باشد، در غیر این صورت طراحی مناسب بنا همراه با رفتارهای حرارتی مناسب می تواند شرایط مطلوب آسایشی را فراهم کند. دراین راستا مقاله حاضر هماهنگ با اصول مندرج در استاندارد اشری، به کمک مطالعات میدانی در اقلیم گرم و مرطوب ایران که شامل اندازه گیری متغیرهای اقلیمی و بررسی نظرسنجی ها از کاربران است، به ارزیابی احساس حرارتی و ترجیح حرارتی ساکنین در خانه های جزیره کیش می پردازد؛ و هدف آن، توجه به آسایش حرارتی به منظور ارتقای معماری با رویکرد اقلیمی در جهت کاهش مصرف انرژی است. ازآن جایی که بخش عمده ای از انرژی مصرف شده در ساختمان ها از نیاز به ایجاد محیط های مطلوب سرچشمه می گیرد و ساختمان های مسکونی از اصلی ترین بخش های مصرف کننده انرژی می باشند، لذا بررسی تعامل مابین کاربران و ساختمان، در جهت یافتن تأثیر سازگاری رفتاری و روان شناختی کاربران در دستیابی به شرایط آسایشی مطلوب، امری ضروری می باشد. نتایج حاصل از انجام این پژوهش نشان می دهد که افراد در شرایط داخلی در محدوده آسایش حرارتی بوده اند، البته درحالی که در هر دو فصل برداشت اکثراً از سامانه ها برای سرمایش خود استفاده کرده اند. دلیل آن می تواند سختی و غیرقابل تحمل بودن آب وهوا در آن زمان از سال در این اقلیم باشد؛ که غیر از این، فراهم کردن شرایط آسایش حرارتی به هیچ عنوان میسر نمی باشد. لذا افراد با رفتارهای حرارتی که از خود نشان داده اند، باعث فراهم شدن محیط های دینامیکی شده است که در کنار تغییر تصورات راحتی حرارتی، باعث کاهش بار استفاده از سامانه ها نیز شده است؛ که این نشان از تطبیق و سازگاری مردم با شرایط حرارتی را می دهد. اینکه چگونه مردم شرایط راحتی را در اغلب موارد برای خود مهیا می کنند. در مطالعه حاضر ساختمان های معاصر در جزیره کیش به صورت شاهد مطالعه مطرح اند.

سایبان های خارجی یکی از اجزای بسیار مهم و کاربردی در طراحی معماری پایدار به ویژه در اقلیم های گرم هستند که تاثیر زیادی بر کنترل مصرف منابع انرژی برای کاربردهایی چون بار حرارتی، نور روز و آسایش حرارتی دارند که به نظر می رسد کمتر تحقیقی در مورد تاثیر کیفیت سایه اندازی بر این عملکردها به ویژه بر سازگاری حرارتی انجام شده باشد. برای این منظور، این مقاله با کمک برداشت های میدانی از یک ساختمان مسکونی در شیراز و شبیه سازی و اعتبار سنجی آن و سپس تولید یک سایبان پارامتریک خلاقانه با قابلیت تولید سایه اندازی های متنوع و در نهایت با استفاده از تکنیک نمونه برداری LHS و همچنین استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و بهینه سازی چند هدفه با الگوریتم NSGA III توانسته است نمونه های سایبانی بهینه ای را تولید کند که در نهایت بر مبنای میزان سازگاری حرارتی طبقه بندی شده اند. این طبقه بندی نشان می دهد که در سایبان های بهینه با وجود اینکه شاخص های نور روز در محدوده استاندارد هستند و می توانند 53% تا 73% در بار سرمایشی و 8% تا 10% نیز در بار گرمایشی صرفه جویی ایجاد کنند اما مدت زمان تامین آسایش حرارتی توسط آنها بین 4 تا 8 ماه متغیر است که این خود نشان دهنده اهمیت تاثیر کیفیت سایبان ها بر آسایش حرارتی است.

چنانچه معماری را پاسخی انسان محور برای ایجاد سطوح مختلف آسایشی تعریف نماییم که در سه سطح جسمی، عملکردی و روانی قابل بررسی است؛ آسایش حرارتی زیرمجموعه ای مهم از این پاسخ خواهد بود که از طرفی وضعیت فیزیولوژیکی مهم و از سویی دیگر به عنوان"شرایطی ذهنی که رضایتمندی از محیط حرارتی را ابراز می کند"، توصیف شده است؛ بنابراین، دو جنبه فیزیولوژیکی و روان شناختی در مفهوم آسایش حرارتی قابل بررسی است. بیشتر تحقیقات اولیه در این زمینه صرفاً بر محاسبات فیزیولوژیکی آسایش حرارتی متمرکز بوده است و عموماً یک گزاره مهم را نادیده می گیرد که در دو دهه اخیر بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است و آن اینکه"افراد در شرایط محیطی غیرفعال نیستند". این گزاره، موضوع سازگاری را به میان می آورد و شامل فرآیندهایی کیفی است که انسان جهت تطبیق و متناسب کردن محیط و نیازهایش انجام می دهد و می تواند محدوده حرارتی محیط خود را قابل قبول نماید. در چنین چارچوبی، فرصت های سازگاری را نیز می توان در سه دسته فیزیولوژیکی، روان شناختی و رفتاری متمایز نمود. در این مقاله، متغیرهای انسان محوری همچون تجربه، انتظارات، کنترل درک شده محیط و ...در مقوله سازگاری روان شناختی که منجر به تفاوت در محدوده آسایش حرارتی حاصل از نگاه کمّی می شود، بررسی می گردد. روش تحقیق در مقاله حاضر، پژوهش موردی و مطالعه میدانی است که در آن با تحلیل فرصت های سازگاری در آسایش حرارتی، با تکمیل 100 پرسشنامه، به ارزیابی ظرفیت های موجود در جنبه های سازگاری مراجعین به میدان نقش جهان اصفهان در بازه های زمانی مختلف زمستانی پرداخته می شود. نتیجه تحلیل های این پژوهش با استفاده از نرم افزار Spss26 نشان می دهد پاسخ معماری به آسایش حرارتی متمرکز بر رویکردهای کیفی و انسان محور است و عامل سازگاری، نقش بسزایی در بازتعریف محدوده آسایش حرارتی و تبیین محیط قابل قبول انسانی دارد که الزاماً منطبق بر محدوده های مرتبط با استاندارهای جهانی و محاسبات صرفاً کمّی نیست.

بیان مساله: دانش بیشتر در زمینه ابعاد موثر بر آسایش حرارتی در فضای باز، می تواند به طراحان شهری در اثرگذاری جهت تقویت تجربه مکان های شهری کمک کند. درک چرایی پاسخ های انسانی به محرّک حرارتی نیازمند شناخت دقیق تر عوامل و فرآیند های مؤثر بر آسایش حرارتی است. در این زمینه، علاوه بر تاثیر عوامل عینی، لازم است نسبت به فرایند های ذهنی شناخت صورت گیرد. در دو دهه اخیر پژوهش های متعددی مبتنی بر چارچوب سازگاری حرارتی به ابعاد روانشناختی آسایش حرارتی در فضای باز پرداخته اند. تنوع عوامل روانشناختی مؤثر و گستردگی اطلاعات پژوهش های نمونه موردی نیازمند مرور جامع در جهت استنباط نظری و تبدیل آنها به مفهوم سازی هایی ساختار یافته تر است. از طرفی، مرور پژوهش ها در زمینه ابعاد روانشناختی تجربه حرارتی در فضای باز نشان دهنده ارتباط ضعیف با نظریه های پایه روانشناسی محیطی در زمینه مربوطه است. هدف: هدف این مطالعه مرور جامع یافته های پژوهشی در زمینه ابعاد روانشناختی مؤثر بر آسایش حرارتی متأثر از تجربه مکان های شهری و ایجاد پیوند میان شواهد در حوزه تأثیرات روانشناختی آسایش حرارتی در فضای باز و مفاهیم نظری روانشناسی محیطی بوده است. روش:  چارچوب مفهومی پیشنهادی ساختاری متشکل از پارامتر های تجربه حرارتی لحظه ای و عوامل موثر بر آن ارائه می دهد و هدایت کننده و سازمان دهنده این مطالعه مروری است. جستجوی مقالات بر اساس کلمات کلیدی مستخرج از مبانی نظری انجام شد. و نهایتاً 28 مقاله به صورت تفصیلی مرور گردید و یافته های پژوهشی استخراج شده در قالب بخش بندی موضوعی مدل مفهومی شامل تجربه بلند مدت، تجربه کوتاه مدت، محیط های ترمیم کننده و تعامل فرد- محیط حرارتی تقسیم بندی شد. یافته ها و نتیجه گیری: یافته های پژوهشی در قالب جداول، به تفکیک زیر بخش های مفهومی، در تطبیق با مفاهیم نظری قرار گرفته و بر اساس مقایسه با مفاهیم نظری مرتبط مورد بحث قرار گرفتند. مرور پژوهش ها نشان دهنده تأثیر عوامل شناختی حاصل از تجربه بلند مدت (پیوند میان شرایط حرارتی و مشخصات فضایی-مکانی در حافظه، ترجیحات و نگرش ها در ارتباط با تجربه حرارتی در فضا های شهری، و حسّ مکان، به عنوان نگرش فرد معطوف به مکان)، تجربه کوتاه مدت (تأثیر محیط حرارتی تجربه شده در کوتاه مدت و مدت زمان حضور در معرض محیط باز، تأثیرپذیری های احساسی کوتاه مدت و خستگی ذهنی)، محیط های ترمیم کننده (ویژگی های ترمیم کننده فیزیکی و عملکردی و محبوبیت مکان نزد فرد) و تعامل موقعیتی فرد-محیط حرارتی (تناسب با نیاز ها/اهداف و انتظارات و امکان کنترل) بر آسایش حرارتی در فضای باز  است. همچنین، حاصل پژوهش نشان می دهد مفاهیم نظری روانشناسی محیطی در حوزه شناختی می توانند به انسجام بخشی مفاهیم، توضیح مشاهدات و هدایت مطالعات پژوهشی پیش رو در زمینه تأثیرات روانشناختی بر آسایش حرارتی کمک کنند.