تعادل حرارتی بین بدن انسان و محیط پیرامون
ایجاد تعادل حرارتی بین بدن و محیط اطراف، از جمله نیازهای اولیه برای
تامین سلامتی و آسایش انسان است. برای برقراری این تعادل، علیرغم تغییرات
زیاد درجه حرارت هوای اطراف بدن، دمای پوست باید ثابت بماند یا فقط به
میزان بسیار کمی تغییر کند.
ایجاد چنین تعادلی به ترکیب عوامل مختلفی بستگی دارد. بعضی از این عوامل،
ویژگی‌های متابولیکی شخص، فعالیت فیزیکی، نوع لباس و عادی وی به هوای محیط
اطراف است و عوامل دیگر آن عبارتند از: درجه حرارت هوا، تابش آفتاب، رطوبت و
جریان هوا که عناصر اقلیمی نامیده می‌شوند.
مقاله تاثیر خورشید بر انسان و ساختمان,بررسی تاثیر خورشید بر انسان و
ساختمان,دانلود پروژه انسان طبیعت معماری,مقاله های جدید معماری,شکل و
میزان تبادل حرارتی بدن و محیط اطراف,تعادل حرارتی بین بدن انسان و محیط
پیرامون,تاثیر دمای هوا بر انسان,جدول تاثیر تابش آفتاب بر منطقه‌ی
آسایش,تابش آفتاب و تاثیر آن بر ساختمان و محیط اطراف ,تاثیر تابش آفتاب بر
حرارت داخلی ساختمان,تابش آفتاب بر انواع دیوار , تا بش آفتاب بر انوا ع
بام
تاثیر دمای هوا بر انسان
دن انسان به وسیله‌ی غذایی که مصرف می‌کند و به نسبت فعالیتی که دارد، به
میزان مختلفی انرژی تولید می‌کند. وقتی بدن در حال فعالیت استف فقط مقدار
کمی از این انرژی صرف کارهای مکانیکی شده، بقیه به حرارت تبدیل می‌شود. در
جدول ۲-۱ مقدار انرژی تولید شده توسط بدن در حالت‌های گوناگون نشان داده
شده است.
شکل و میزان تبادل حرارتی بدن و محیط اطراف
در حالت طبیعی، دمای درونی بدن ۳۷ درجه و دمای پوست ۳۲ درجه سانتیگراد است.
اگر بدن در محیطی گرم‌تر از پوست قرار گیرد، شروع به جذب حرارت می‌کند و
برعکس، اگر در محیطی سردتر از پوست بدن باشد، حرارت خود را به تدریج از دست
می‌دهد. بدین ترتیب در هر محیطی بین بدن و هوای اطراف آن تبادل حرارتی
صورت می‌گیرد. این تبادل به اشکال و نسبت‌های مختلفی صورت می‌گیرد که در
جدول نشان داده شده است. اگر در اثر این تبادل حرارتی، حرارت تولید شده در
بدن و حرارت دفع و یا جذب شده از محیط متعادل نشود، بدن برای برقراری تعادل
به ناچار حرارتی درونی خود را افزایش یا کاهش می‌دهد. در این حالت، بدن
انسان دچار اختلالات گوناگونی می‌شود که در جدول نشان داده شده است.
تابش آفتاب و تاثیر آن بر ساختمان و محیط اطراف
نور خورشید، همیشه برای ایجاد روشنایی طبیعی در ساختمان لازم است، ولی از
آنجا که این نور در نهایت به حرارت تبدیل می‌شود، میزان تابش مورد نیاز
برای هر ساختمان باید با توجه به نوع آن و شرایط اقلیمی محل آن تعیین شود.
بدین منظور، در این قسمت نخست ماهیت نور خورشید و حرارت حاصل از آن مورد
بررسی قرار گرفته، سپس به نحوه‌ی انتقال این حرارت از جداره‌های ساختمان به
فضای داخلی آن اشاره شده است.
مقدار حرارتی که خورشید در فاصله ۱۴۸۰۰۰۰۰۰ کیلومتری (۹۳ میلیون مایل فاصله
خورشید تا مدار زمین) در سطحی عمود بر پرتو آن تولید می‌کند، برای ۹۴/۱
کالری در سانتیمتر مربع در دقیقه است که رقم ثابت خورشید نامیده می‌شود.
البته زمین مقدار حرارت کمتری جذب می‌کند، زیرا مقداری از پرتوهای خورشید
در اثر برخورد با سطح ابرها دوباره به سمت بالا منعکس می‌شود و مقداری از
آنها نیز بوسیله اکسید کربن، بخار آب و اوزون موجود در اتمسفر جذب می‌شود.
همچنین مقدار مشخصی از پرتوهای خورشید در اثر برخورد به مولکول‌های هوا به
اطراف منتشر می‌شود. البته قسمتی از این پرتوهای منتشر شده در آسمان دوباره
به سمت زمین می‌تابد.
بنابراین شدت تابش آفتاب و حرارت حاصل از آن در یک نقطه از سطح زمین به
فاصله‌ای که پرتو خورشید باید طی کند، ضخامت ابر و وضعیت آلودگی هوا بستگی
دارد. به همین دلیل، شدت تابش آفتاب در یک محل با ارتفاع آن محل از سطح
دریا متناسب است و در مناق مرتفع، چون پرتو خورشید فاصله‌ی کمتری از اتمسفر
را طی می‌کند، حرارت بیشتری تولید می‌نماید. همچنین در ظهر محلی هر منطقه
که خورشید در قائم‌ترین حالت خود نسبت به زمین آن محل قرار دارد و فاصله
کمتر است، شدت تابش آفتاب بیشتر از صبح و عصر است که خورشید در مایل‌ترین
حالت نسبت به زمین محل موردنظر قرار دارد.
با توجه به مطالب فوق درمی‌یابیم که شدت تابش آفتاب در هر نقطه از سطح
زمین، به موقعیت خورشید نسبت به آن منطقه بستگی دارد. از آنجا که موقعیت
خورشید به دلیل حرکت وضعی و دورانی زمین در ساعت‌ها، روزها و فصل‌های مختلف
متفاوت است. برای بررسی شدت تابش آفتاب بر سطوح مختلف و حرارت حاصل از آن
باید موقعیت خورشید نسبت به محل موردنظر در زمان‌های مختلف مشخص باشد. بدین
منظور در این قسمت موقعیت خورشید مورد بررسی قرار می‌گیرد.
موقعیت خورشید
در هر نقطه از سطح زمین، مسیر حرکت خورشید در آسمان در روزهای مختلف سال
متفاوت است. برای مثال، حرکت خورشید نسبت به ساختمانی که نیم کره‌ی شمالی و
رو به جنوب قرار گرفته، بدین طریق است که در تابستان خورشید از شمال شرقی
محوطه‌ی این ساخنمان طلوع و در شمال غربی آن غروب می‌کند. در زمان، طلوع
خورشید از جنوب شرقی و غروب آن در جنوب غربی محوطه‌ی ساختمان مزبور صورت
می‌گرد و فقط در اول فروردین و اول مهرماه، خورشید کاملاً از شرق طلوع
کرده، در غرب غروب می‌کند.
موقعیت خورشید را در هر منطقه و در هر زمان می‌توان بوسیله دو زاویه یکی
«زاویه تابش» و دیگری «جهت تابش» مشخص کرد. زاویه تابش، زاویه‌ای است که
بین امتداد پرتو خورشید و سطح افق تشکیل می‌شود و جهت تابش زاویه‌ای است که
بین تصویر امتداد پرتور خورشید بر صفحه‌ی افق و شمال واقعی پدید می‌آید.
تغییرات روزانه و سالانه‌ی این دو زاویه به عرض جغرافیایی محل بستگی دارد.
در بسیاری از کشورها، مقادیر این دو زاویه برای نقاط گوناگون و در زمان‌های
مختلف محاسبه شده و به صورت جدول‌ها و منحنی‌های ارائه شده است. ولی
چنانچه موقعیت خورشید برای مناطق خاصی موردنظر باشد، آنها را می‌توان از
طریق محاسبات ریاضی بدست آورد.
اولین عامل موثر در محاسبه‌ی زویایا موقعیت خورشید، زاویه چرخش زمین است.
تابش آفتاب
به طور کلی، تابش آفتاب با ساطع شدن پنج نوع پرتو یک ساختمان را تحت تاثیر
قرار می‌دهد. این پنج نوع پرتو به ترتیب اهمیت عبارتند از:
پرتو مستقیم با طول موج کوتاه
پرتو پراکنده از آسمان با طول موج کوتاه
پرتور بازتابیده از سطوح اطراف با طول موج کوتاه
پرتو ساطع شده از زمین و اجسام گرم شده با طول موج بلند (بازتاب حرارتی)
پرتو ساطع شده از ساختمان به آسمان با طول موج بلند (بازتاب حرارتی)
هر یک از این پرتوها، به نوعی بر ساختمان تاثیر می‌گذارد.
تاثیر تابش آفتاب بر حرارت داخلی ساختمان
در اینجا با مشخص شدن تاثیر تابش آفتاب در سطح مختف می‌توان تاثیر این تابش
را بر فضای داخلی ساختمان نیز مورد برسی قرار داد. بدین منظور، ابتدا به
توضیح انواع تبادل حرارتی پرداخته، نحوه انتقال حرارت خورشید از طریق
دیوارها، سقف و پنجره‌های ساختمان به فضای داخلی آن را مورد بررسی قرار
می‌دهیم. سپس به نحوه‌ی عملکرد اجزاء مختلف ساختمان می‌پردازیم.
سقف و دیوارهای جانبی ساختمان، فضای داخلی آن را از محیط اطرافش جدا
می‌سازد و بدین طریق، از تاثیر مستقیم عناصر اقلیمی مانند دما و رطوبت هوا،
باد، تابش آفتاب، برف و باران بر فضای داخلی آن جلوگیری می‌کند. ولی در هر
صورت، هر یک از این عوامل از طریق تاثیر بر جداره‌های خارجی ساختمان، هوای
داخلی آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. به طور مثال، حرارتی که در اثر تابش
آفتاب، در سطوح خارجی یک ساختمان جذب می‌شود، با تغییراتی به سطوح داخلی و
سرانجام به هوای داخلبی انتقال می‌یابد و باعث افزایش دمای هوا می‌شود. به
طور کلی، انتقال حرارت ممکن است به چهار صورت رسانش (هدایت)، همرفت
(جابجایی) تابش و تبخیر صورت گیرد.
فرسانش:
حرارت با گذشتن از یک مولکول به مولکول همجوار می‌تواند از داخل اجسام یا
از جسمی به جسم دیگر که با آن تماس دارد، عبور کند. این نوع انتقال حرارت
(رسانش) نامیده می‌شود. از طریق رسانش، حرارت موجود در یک اتاق بدون عایق
حرارتی دفع می‌شود یا حرارت هوای خارج و حرارت تولید شده در اثر تابش آفتاب
در سطح خارجی دیوارها، به فضاهای داخلی انتقال می‌یابد. معمولاً هرچه
مصالح یک دیوار متراکم‌تر باشد، حرارت سریع‌تر به صورت رسانش از آن عبور
می‌کند. برای مثال بتن که متراکم‌تر از چوب است، ضریب رسانش بیشتری نسبت به
چوب دارد.
همر فت:
جریان هوا می تواند حرارت را از سطوح گرم منقل کند این نوع انتقال حرارت
«هم رفت » نا میده می شود هوادر اثر گرم شدن منبسط و در نتیجه سبک می شود و
به همین دلیل بالا می رود . این هوای گرم پس از مدتی حرارت خود را به
اجسام و سطوح اطرا ف خود انتقال می دهد ودو باره سرد و منقبض و سنگین شده
به طرف پایین حرکت می کند در یک فضای بسته مانند اتاق حرارت با عث به جریان
افتادن هوای گرم از پایین به بالا و های سرد از بالا به پایین می شود . و
قتی جریان هوا بین جدار های یک دیوار یا سقف دو جداره به و جود آید مقدار
زیادی حرارت از سطوح داخلی دیوار ها و بام به سطح خارجی یا برعکس در صورت
گرم بودن هوای خارج ، از سطوح خارجی به سطوح دا خلی انتقال می یابد البته
باید تو جه داشت که هوا فقط زمانی می تواند با عث انتقال حرارت می شود که
فضای کافی برای عمل همرفت داشته باشد و در صورتی که حفره های کو چک یا لایه
های بسیار نازک محدود شود (مانند هوای دا خل یونو لیت ) قادر به انتقال
حرارت نیست و عایق حرارتی بسیار مناسبی هم به شمار می رود
