امروزه آسایش حرارتی در معماری به یک موضوع بحث برانگیز تبدیل شده است. قبل از اینکه یک محلی طراحی و ساخته شود، تعیین و تخمین محدوده آسایش حرارتی افراد، یکی از مهمترین اولویت‌ها است که باید در نظر گرفته شود. اما چه عواملی این آسایش را تحت تاثیر خود قرار می‌دهند؟ یکی از مهمترین عوامل، تغییر در اقلیم‌ها می‌باشد. انسان نیز در برابر این تغییرهای اقلیم، واکنش‌های متفاوتی از خود نشان می‌دهد. اما با پیشرفت فناوری، بشر تلاش کرد تا با بهینه کردن اقلیمی که در آن زندگی می‌کند، بهترین شرایط را برای زندگی خود و اطرافیانش فراهم نماید. رضایت از محیط حرارتی به این دلیل اهمیت دارد که بر بهره‌وری و سلامت انسان اثر مستقیم می‌گذارد. تحقیقات نشان داده کارمندان دفتری که از محیط حرارتی محل کار خود رضایت دارند، بیشتر کار کرده و بازده کاری بالاتری نیز دارند. همچنین مشخص شده است که ناراحتی حرارتی منجر به نشانه‌های سندرم ساختمان بیمار (Sick Building Syndrome) می‌شود. در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید تا به شما بگوییم که منطقه آسایش چیست؟ اهمیت آسایش حرارتی در چیست و چه فاکتورهایی بر آن تاثیر می‌گذارند؟ و در نهایت به شما می‌گوییم که تهویه طبیعی چه اثراتی بر آسایش حرارتی دارد.
فهرست مطالب
منطقه آسایش چیست؟
منطقه آسایش محدوده‌ای است که اکثریت افراد در آن احساس آسایش می‌کنند. این محدوده ترکیب مطلوبی از موارد زیر است:
- دمای هوا
- مقدار رطوبت نسبی
- حرکت هوا
- دمای متوسط تابشی
آسایش حرارتی چیست؟
آسایش حرارتی (Thermal comfort) به وضعیتی اشاره دارد که در آن فرد در محیطی با دمای مناسب قرار دارد و حس حرارتی مطلوبی را تجربه می‌کند. این شرایط باعث ایجاد راحتی و سلامت فیزیکی در افراد می‌شود.
در واقع، آسایش حرارتی به متوازن بودن تولید و از دست دادن حرارت بدن با محیط اطراف اشاره دارد. بدن انسان در تلاش است تا دمای خود را در محدوده‌ای مطلوب حفظ کند. اگر دمای محیط بیشتر از دمای بدن باشد، بدن تلاش می‌کند تا حرارت اضافی را از طریق تعرق و توسط پوست از دست دهد. در صورتی که دمای محیط پایین‌تر از دمای بدن باشد، بدن برای حفظ گرمای داخلی خود، تلاش می‌کند از راه‌های مختلفی مانند تنگ شدن عروق و ترموژنز بدن به حفظ حرارت می‌پردازد.
برای رسیدن به آسایش حرارتی، عواملی مانند دمای هوا، رطوبت، جریان هوا و سرعت باد مهم هستند. مثلاً در یک روز گرم و خشک، تمایل بیشتری به احساس ناراحتی و عدم آسایش حرارتی داریم. همچنین، احساس راحتی و آسایش حرارتی متفاوت در هر فردی ممکن است وابسته به عوامل فردی مانند سن، جنسیت، سلامت عمومی و سطح فعالیت فیزیکی باشد. در کل، آسایش حرارتی به موجب تعادل بین تولید و از دست دادن حرارت بدن در یک محیط مطلوب، احساس راحتی و سلامت فیزیکی را به فرد می‌بخشد.
فاکتورهای تاثیر گذار بر آسایش حرارتی
یافتن دمای ایده آل برای هر فرد در یک فضای مشخص، کار بسیار سختی است زیرا تفاوت‌های گوناگونی میان افراد در خصوص رضایت روانشناسی و فیزیولوژیکی وجود دارد. فاکتورهای مختلفی از ضخامت دیوارها، نوع سقف، جنس مصالح و غیره گرفته تا نوع جنسیت افراد و نوع پوشش، بر آسایش حرارتی انسان‌ها تاثیر گذارند. براساس یک طبقه‌بندی می‌توان این فاکتورها را به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
- فاکتورهای شخصی
- فاکتورهای محیطی
فاکتورهای متعددی می‌توانند بر آسایش حرارتی تأثیر بگذارند. در زیر تعدادی از این فاکتورها را بررسی می‌کنیم:
1. دما: دمای محیط بر تجربه آسایش حرارتی تأثیر می‌گذارد. دماهای بسیار بالا یا پایین، ممکن است باعث عدم راحتی و ناراحتی شود. بسته به شرایط فردی، دماهای مطلوب برای آسایش حرارتی ممکن است متفاوت باشد.
2. رطوبت: میزان رطوبت در هوا نیز تأثیر مهمی بر آسایش حرارتی دارد. رطوبت بالا می‌تواند باعث احساس گرما و چسبندگی در پوست شود و احساس ناراحتی را به همراه داشته باشد.
3. جریان هوا: حرکت هوا در محیط نیز می‌تواند بر آسایش حرارتی تأثیر بگذارد. هوای آرام و جریان هوای مناسب می‌تواند حرارت را از بدن دفع کند و احساس راحتی را بیشتر کند. از سوی دیگر، جریان هوای قوی ممکن است احساس سرما یا گرما را به وجود آورده و ناراحتی را افزایش دهد.
4. سرعت باد: سرعت باد نیز می‌تواند تأثیر گذار بر آسایش حرارتی باشد. باد می‌تواند حرارت بدن را به سمتی دیگر منتقل کند و احساس خنکی را به ارمغان بیاورد، اما سرعت باد بیش از حد ممکن است به عنوان جریان هوای قوی عمل کند و ناراحتی را افزایش دهد.
5. فعالیت فیزیکی: سطح فعالیت فیزیکی فرد نیز می‌تواند بر آسایش حرارتی تأثیر بگذارد. فعالیت بدنی شدید می‌تواند باعث تولید گرما در بدن شود و در نتیجه، در محیط گرم، احساس ناراحتی و عدم آسایش حرارتی را افزایش دهد.
6. عوامل فردی: عوامل فردی مانند سن، جنسیت، سلامت عمومی و وضعیت فیزیکی هر فرد نیز می‌تواند بر آسایش حرارتی تأثیر بگذارد. برای مثال، افراد سالمند، کودکان و زنان باردار ممکن است به طور معمول به آسانی تحت تأثیر تغییرات دمایی قرار بگیرند.
این فاکتورها همگی به صورت ترکیبی تأثیر می‌گذارند و به همراه یکدیگر بر آسایش حرارتی تأثیر می‌گذارند. همچنین، عواملی مانند لباس‌پوشی، سطح فعالیت ذهنی، وضعیت هواشناسی و عوامل روانی نیز ممکن است در آسایش حرارتی تأثیرگذار باشند.
تفاوت آسایش حرارتی زن و مرد
تهویه مطبوع درون ساختمان‌ها بر اساس مدل‌های تجربی احساس آسایش حرارتی که در دهه 1960 به دست آمده‌اند، بنیان نهاده شده است. مقادیر استاندارد برای یکی از اساسی‌ترین متغیرها، نرخ متابولیسم (میزان سوخت و ساز بدن و گرمای تولیدی هر انسان)، بر پایه متابولیسم یک مرد متوسط پایه‌گذاری شده است. این مقدار 35% بیش از پیش‌بینی متابولیسم پایه‌ای یک زن متوسط است. براساس نتایجی که جدیداً به دست آمده، نرخ متابولیسم خانم‌ها در حالی که کار سبک اداری انجام می‌دهند، در حدود 48 وات بر متر مربع است. همین امر باعث خواهد شد که ساختمان‌ها به‌طور ذاتی از دیدگاه انرژی در تامین آسایش حرارتی زنان کارآمد نباشند.
از آن جایی که در اغلب ساختمان‌ها سعی بر این است که مصرف انرژی بهینه باشد، باید میزان حرارت مورد نیاز برای همۀ ساکنان با دقت مورد بررسی قرار گیرد. براساس نتایج به دست آمده، دمای آسایش خانم‌ها و آقایان می‌تواند تا 3 درجه سلسیوس متفاوت باشد، به‌طوری که دمای آسایش آقایان در بسیاری از شرایط حدود 22 درجه سلسیوس و دمای آسایش خانم‌ها در همان شرایط، 25 درجه سلسیوس است. این اختلاف به‌خاطر نرخ متابولیسم پایه‌ای زن‌ها و مردها است. جالب اینجاست که دمای متوسط پوست آقایان و خانم‌ها چندان متفاوت نیست. مردها بین 32.8 تا 33.8 درجه سلسیوس و زن‌ها بین 32.4 تا 33.6 درجه سلسیوس، است. این تفاوت دمای آسایش باعث می‌شود که در منازل مسکونی یا ساختمان‌های اداری، خانم‌ها احساس سرمای بیشتری بکنند و همین موضوع می‌تواند باعث چالش بین این دو جنس شود! ضمن اینکه مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع نیز بیش از میزان مورد نیاز خواهد شد، به‌خصوص اگر تعداد خانم‌ها قابل توجه باشد.
تهویه طبیعی و شرایط آسایش تهویه مطبوع
امروزه در بسیاری از ساختمان‌ها از تجهیزات تهویه مطبوع برای کنترل حرارت و رسیدن به آسایش حرارتی استفاده می‌کنند. تجهیزاتی مانند هواساز، فن کویل، داکت اسپلیت و … از مهمترین آن‌ها هستند. اما هنوز هم ساختمان‌هایی هستند که از این سیستم‌های مکانیکی برای تهویه مطبوع خود استفاده نمی‌کنند. این ساختمان‌ها که بیشتر در کشورهای پیشرفته و با آب و هوای معتدل قرار گرفته‌اند، میزان مصرف انرژی را به شدت کاهش می‌دهند. البته این موضوع ریسک‌های مربوط به خود را نیز دارد. زیرا اگر ساختمان به درستی طراحی و ساخته نشود و عایق‌سازی مناسبی در آن وجود نداشته باشد، ساکنان آن هیچ‌گاه دمای مطلوب را تجربه نخواهند کرد. اما اگر طراحی ساختمان به درستی انجام شده باشد، ساکنان آن می‌توانند به راحتی و با باز و بست پنجره‌ها و رعایت پوشش مناسب و یا حتی استفاده از یک پنکه ساده، به آسایش حرارتی برسند.
تحقیقات در رابطه با آسایش حرارتی عموماً از دو راه زیر صورت می‌گیرند:
- مطالعات آزمایشگاهی
- مطالعات میدانی
در روش اول افراد در محیط آزمایشگاه و در شرایط هوایی کنترل شده قرار گرفته و مورد پرسش و پاسخ قرار می‌گیرند. اما در روش دوم سوالات از افراد در همان محیطی که حضور دارند پرسیده می‌شود.
انسان‌ها همواره تمایل دارند که در هر شرایطی احساس راحتی و آسایش نمایند و البته این موضوع، نقطه ضعف آن‌ها نیز محسوب می‌شود. ما انسان‌ها تمایل داریم در آب و هوایی زندگی کنیم که نه سرد باشد و نه گرم، نه خیلی مرطوب باشد و نه خیلی خشک. دستیابی به چنین شرایطی با توجه به توقعات انسان و با توجه به این که هوا اغلب شامل این شاخصه‌های خوب نیست، کار آسانی نمی‌باشد. دستیابی به چنین آسایشی مستلزم تلاش مداومی است در برابر عواملی که سلب آسایش می‌نمایند از جمله عواملی مانند کم یا زیاد بودن دما و رطوبت هوا.
احتمالاً با نحوۀ کار موتور حرارتی که سابقۀ آن به عهد عتیق بر می‌گردد، آشنا هستید. گرما از مسیر موتور گرمایی از منبع دمای بالا به چاه دمای پایین منتقل می‌شود. در حین این انتقال مقداری از انرژی گرمایی به کار تبدیل می‌شود. اصول کلی کار این ماشین‌ها بر پایهٔ تشدید حرکت مولکول‌ها در پی گرمایش است. بدن انسان را نیز می‌توان به عنوان نمونه‌ای از یک موتور حرارتی دانست با این تفاوت که انرژی ورودی آن، غذا است. در مقایسه با موتور حرارتی، بدن انسان حرارت غیر قابل مصرفی را تولید می‌کند و برای زنده ماندن باید این حرارت را با محیط اطراف خود مبادله کند.
دمای آسایش انسان و شاخص آسایش حرارتی
میزان حرارت تولیدی در بدن انسان چقدر است؟ این میزان بستگی به فعالیت بدن دارد. برای یک مرد میانسال این مقادیر عبارتند از:
- خوابیدن: 87 وات
- استراحت یا کار اداری: 115 وات
- بازی بولینگ: 230 وات
- کار فیزیکی سنگین: 440 وات
مقادیر مشابه برای یک خانم میانسال در حدود ۱۵% کمتر است. بدن انسان در محیطی احساس راحتی می‌کند که بتواند این گرمای غیر مصرفی را به راحتی دفع نماید. انتقال گرما بستگی به اختلاف دمای بدن و محیط دارد. بنابراین طبیعی است که در محیط سرد، بدن گرمای بیشتری را نسبت به حالت معمولی از دست می‌دهد که در نتیجه احساس ناراحتی می‌کند. بدن برای جلوگیری از دفع زیاد انرژی، جریان خون در زیر پوست را کاهش می‌دهد. با این کار دمای سطح پوست بدن تا حدود ۳۴ درجه سلسیوس برای یک شخص معمولی پایین می‌آید. بنابراین میزان انتقال گرما به محیط اطراف کاهش می‌یابد.
عامل مهم دیگری که برای راحتی و آسایش موثر است، انتقال گرما توسط تابش میان بدن و محیط اطراف مثل دیوارها و پنجره‌ها است. اشعه‌های خورشید به وسیله تابش در فضا انتقال می‌یابد. همچنین شما می‌توانید خود را به وسیله تابش در مقابل آتش گرم کنید، حتی اگر هوای بین شما و آتش، سرد باشد. همچنین در یک اتاق گرم، اگر سطح دیوارها نسبت به اتاق دارای درجه حرارت پایین‌تری باشد، احساس سرما می‌کنید. این حالت مربوط به انتقال مستقیم حرارت بین بدن شما و محیط اطراف آن به وسیله تابش می‌باشد. گرم کردن به وسیله تابش عموماً برای مکان‌هایی که گرم کردن آن‌ها دشوار است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همچنین جریان هوا نقش مهمی در آسایش انسان بازی می‌کند. جریان هوا، هوای گرم مرطوب را که اطراف بدن را احاطه کرده است با هوای تازه جایگزین می‌نماید. بنابراین حرکت هوا میزان دفع گرما را به‌وسیله انتقال گرما و تبخیر بهبود می‌بخشد. جریان هوا باید به اندازه کافی قوی باشد تا گرما و رطوبت را از مجاورت بدن انتقال دهد، اما به اندازه کافی نیز ملایم باشد تا محسوس نباشد.
در واقع احساس انسان نسبت به محیط اطرافش را نمی‌توان تنها از طریق بررسی یکی از عناصر اقلیمی مانند درجه حرارت، رطوبت نسبی یا جریان هوا بیان کرد؛ زیرا ترکیب این عناصر بر انسان تاثیر می‌گذارند و با آسایش فیزیکی او ارتباط دارند.
اگر حدود تغییرات ارقام را در جدولی که رطوبت نسبی بر محور افقی و درجه حرارت بر محور عمودی آن مشخص شده ترسیم کنیم محدوده‌ای به‌دست می‌آید که به آن «محدوده آسایش» می‌گویند. این منطقه مشخص کننده وضعیت‌هایی است که فرد در آن احساس آسایش می‌کند. البته به دلیل تفاوت میان دمای مطلوب هوا در مناطق مختلف نمی‌توان محدودۀ دقیقی برای منطقه آسایش تعیین کرد. زیرا دمای مطلوب هوا در یک منطقه مشخص برای افرادی با جنس و سن مختلف متفاوت است و به نوع و میزان فعالیت و نوع و میزان پوشش فرد نیز بستگی دارد.
رطوبت مناسب هوا برای انسان
رطوبت مناسب هوا برای انسان بستگی به ترکیبی از عواملی دارد، از جمله دما و رطوبت نسبی. رطوبت هوا به میزان محتوای آب موجود در هوا مربوط است و به صورت درصدی از رطوبت نسبی (Relative Humidity) نمایش داده می‌شود. در زیر برخی از محدوده‌های رطوبت مناسب برای انسان را ذکر می‌کنیم:
– رطوبت نسبی بین 30 تا 50 درصد: این محدوده به عنوان رطوبت مناسب درون ساختمان‌ها و محیط‌های زندگی شناخته می‌شود. در این محدوده، هوا نه خیلی خشک است که باعث تبخیر سریع رطوبت از بدن شود و نه خیلی مرطوب که باعث احساس رطوبت و ناراحتی شود.
– رطوبت نسبی بین 40 تا 60 درصد: این محدوده به عنوان رطوبت نسبی طبیعی و مطلوب برای انسان در فضاهای باز و فضاهای داخلی شناخته می‌شود. در این محدوده، رطوبت مناسب برای تنفس و آسایش انسان فراهم می‌شود.
توجه داشته باشید که ترجیحات رطوبت هوا ممکن است بین افراد مختلف متفاوت باشد و همچنین نیاز به رطوبت هوا ممکن است در برخی شرایط و بیماری‌ها اختلاف داشته باشد. همچنین، شرایط محیطی متغیر مانند دما و فعالیت فیزیکی نیز می‌تواند تأثیری در رطوبت هوا برای انسان داشته باشد.
دمای آسایش در زمستان و تابستان
دمای آسایش در زمستان و تابستان به شدت وابسته به منطقه جغرافیایی و مکان خاصی است که در آن قرار دارید. در ادامه برخی از میانگین دماهای آسایش در دو فصل زمستان و تابستان را ذکر می‌کنیم:
زمستان:
– در مناطق معتدل تا سرد، دمای آسایش معمولاً در بازه ۱۸-۲۳ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– در مناطق سرد و قطبی، دمای آسایش ممکن است به سرماهای شدیدی مانند منفی ۲۵ تا منفی ۴۵ درجه سلسیوس برسد.
تابستان:
– در مناطق معتدل، دمای آسایش معمولاً در بازه ۲۴-۲۹ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– در مناطق گرم و بسیار گرم، دمای آسایش می‌تواند به بیش از ۳۵ درجه سلسیوس و حتی در برخی نواحی گرمسیری به بیش از ۴۰ درجه سلسیوس نیز برسد.
لطفاً توجه داشته باشید که این میانگین‌ها براساس آمارهای عمومی و تجربی است و شرایط واقعی در هر منطقه ممکن است متفاوت باشد. همچنین، تغییرات آب و هوا و مقدار نور خورشید در هر منطقه نیز می‌تواند بر دمای آسایش تأثیر بگذارد.
دمای آسایش در ایران
در ایران، دمای آسایش در زمستان و تابستان به شدت متغیر است و بسته به منطقه و موقعیت جغرافیایی متفاوت است. ایران کشوری با تنوع آب و هوایی بالا است و از مناطق گرمسیری تا سردسیری را شامل می شود. در ادامه، برخی از میانگین دماهای آسایش در برخی مناطق معتبر ایران در دو فصل زمستان و تابستان را ذکر می‌کنیم:
زمستان:
– تهران: دمای آسایش معمولاً در بازه ۴-۱۲ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– شیراز: دمای آسایش معمولاً در بازه ۵-۱۳ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– مشهد: دمای آسایش معمولاً در بازه ۰-۷ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– تبریز: دمای آسایش معمولاً در بازه -۵ تا ۴ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
تابستان:
– تهران: دمای آسایش معمولاً در بازه ۲۵-۳۳ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– شیراز: دمای آسایش معمولاً در بازه ۲۸-۳۵ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– مشهد: دمای آسایش معمولاً در بازه ۲۳-۳۰ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
– تبریز: دمای آسایش معمولاً در بازه ۲۴-۳۱ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
لطفاً توجه داشته باشید که این میانگین‌ها بر اساس آمارهای عمومی است و می‌تواند در سال‌های مختلف و در شرایط خاص متغیر باشد. همچنین، مناطق دیگری در ایران وجود دارند که دمای آسایش آن‌ها متفاوت است و در اینجا فقط نمونه‌ای از آن‌ها را بررسی کردیم.
با توجه به تنوع شرایط آب و هوایی در ایران و وجود اقلیم‌های متفاوت، مشخص نمودن میانگین دمای آسایش افراد کار ساده‌ای نیست. اما با وجود تمام سختی‌های مربوط به اقلیم ایران، محققان در این زمینه تحقیقات و اقدامات قابل توجهی انجام داده‌اند و نتایج جالبی نیز بدست آمده است. نتایج حاصله بیانگر آن است که ۴۰ درصد از مواقع سال برای ایجاد آسایش به وسایل گرمایشی و ۳۵ درصد از مواقع سال برای ایجاد آسایش به وسایل سرمایشی نیاز است و فقط ۲۵ درصد از مواقع سال شرایط آسایش طبیعی حاکم است. در شرایط آسایش طبیعی دیگر نیازی به استفاده از وسایل سرمایشی و گرمایشی نیست. اما همان‌‌طور که گفته شد این نتایج به‌صورت میانگین برای کل ایران است. اما با توجه به اینکه اقلیم شمال ایران تا جنوب ایران کاملاً متفاوت با یکدیگر هستند، لازم است برای هر منطقه اقلیمی، محدوده آسایش حرارتی به‌طور دقیق ارزیابی و مشخص شود.
