گرمایش و سرمایش ساختمانهای خورشیدی

ازآنجا که روزانه انرژی بسیاری صرف گرمایش و سرمایش ساختمان ها می‌شود، طراحی و اجرای ساختمانهایی که بتواندازانرژی خورشیدی حداکثراستفاده را ببرد بسیارحائزاهمیت و مفید است .
ساختمانها به دو طریق قادر به تأمین نیاز حرارتی خود از خورشید می‌باشند.
۱- سیستم فعال ( َActive)
۲- سیستم غیر فعال (انفعالی) ( Passive)

کاربردهای انرژی خورشید
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از: • استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
• تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتاییک.

کاربردهای نیروگاهی
تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی حرارتی جذب شده خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شوند. در حقیقت انرژی حرارتی جذب شده از خورشید نقش انرژی حرارتی تامین شده توسط بویلر در نیروگاه‌های با سوخت فسیلی را دارد.

این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

انرژی گرمایی توربین ژنراتور الکتریسیته

۱- نیروگاه‌های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی
در این نیروگاه‌ها، از منتصویر کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی هستند، جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آن‌ها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منتصویر کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد.
روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار تبدیل و به مدارهای مرسوم در نیروگاه های حرارتی انتقال می‌دهد تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.

در این نیروگاه‌ها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که توسط آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال نموده و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نماید. تغییرات تابش خورشید در این نیروگاه ها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شود.

۲- نیروگاه‌های حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی
در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منتصویر کننده به نام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می‌گردد.

در برخی از سیستم‌ها نیز، سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.

۳- نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی
در این نیروگاه‌ها از منتصویر کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی هستند، جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می‌کنند و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند، به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌کند.

دودکش‌های خورشیدی
روش دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌ خورشیدی است. در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرمخانه‌ خورشیدی که در اطراف آن است، هوای گرمی بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرمخانه تولید و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گرمخانه‌ قرار دارد، هدایت می‌شود.

این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده‌است می‌گردد و سبب تولید برق در ژنراتور می‌شود.

مزایای نیروگاه های خورشیدی

الف) تولید برق بدون مصرف سوخت
ب) عدم آلودگی محیط زیست
پ) امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای
ت) استهلاک کم و عمر زیاد
ث) عدم احتیاج به متخصص

کاربردهای غیر نیروگاهی
الف – آبگرمکن‌ خورشیدی و حمام خورشیدی
ب – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
پ – آب شیرین‌کن خورشیدی
ت – خشک کن خورشیدی
ث – اجاق های خورشیدی
ج – کوره خورشیدی
چ – خانه‌های خورشیدی

الف – آبگرمکن‌ خورشیدی و حمام خورشیدی

ساده‌ترین آبگرمکن خورشیدی از یک گردآور تخت (کلکتور) و یک مخزن ذخیره آب تشکیل شده است. شرایط لازم نصب این آبگرمکن آن است که قسمت فوقانی گردآور پایین‌تر از قسمت تحتانی مخزن ذخیره قرار گیرد و حداقل انحراف گردآور نسبت به سطح افق که برای تحقیقی جریان ترمو سیفونی، در حدود ۲۰ درجه رو به جنوب انتخاب شود.

بخشی از جزوه تنظیم شرایط محیطی:

بشر از زمانی که ساختن سرپناه را آغاز کرد همواره کوشیده است که در سرپناهش تا آنجا که ممکن است رفاه وآسایش بوجود آورد. بشر سرپناهش را طوری ساخت که او را در مقابل شرایط نامساعد اقلیم نظیر سرما و گرما و رطوبت محافظت کند و حتی نیروی خلاقیتش را طوری به کار انداخت که از کوچکترین امکانات محیطی برای تنظیم شرایط محیطی مکان زیست خود استفاده نماید.

در دورانهای مختلف تاریخ معماری در جایجای دنیا ما شاهد معماری های هوشمندانه انسان در جهت سازگاری با شرایط اقلیمی و استفاده از امکانات طبیعی جهت ایجاد بهترین شرایط زیستی در بنا بوده ایم. در قرن اخیر و امکان استفاده از نیروی برق به اشکال مختلف به بشر قدرت ساختن انواع بناها در انواع مکان ها و اقلیم داد. به طوری که دربیابانهای داغ سوزان و در یخچالهای بسیار سرد بشر قادر به ایجاد سرپناه برای زیستن شد.

اکنون با پیش کشیدن قضیه محدود بودن منابع انرژی این سئوال پیش می‌آید که آیا نباید به فکر صرفه جویی در منابع خود باشیم ؟ آیا نباید در طراحی ساختمان هایمان همچون گذشتگانمان به سازگاری با شرایط سخت اقلیم بیندیشیم نه به ستیزه با آن به وسیله انرژی های دیگر ؟ پرداختن به این قضیه چندان مشکل نیست، پیشینیان ما به تجربه و مرور سالیان دراز روش هایی برای مقابله با شرایط سخت در ساختمان های خود بکار می‌گرفته اند که تحسین برانگیز است و می‌تواند به عنوان سرمشقی برای ما باشد همچنین دانش تنظیم شرایط محیطی به ما کمک می‌کند که به جای به کار گیری اسراف آمیز انرژی فسیلی و برق ازتمهیدات دیگری برای ایجاد آسایش محیطی استفاده نماییم.

۱- شناخت عوامل اقلیمی
۱-۱- تابش آفتاب
منشا انرژی خورشید
نخستین مرحله در ایجاد خورشید، شکست جاذبه ای (ادغام هسته ای)اتم های هیدروژن بود. زمانی که در نقطه ای شکست جاذبه ای موجب تصادم شدید میان اتم های هیدروژن شد. گرمای کافی جهت گداختن هسته هیدروژن و به دنبال آن آزاد شدن، انرژی تولید شد.
با عمل ادغام(Fusion) اتم های هیدروژن اتم هلیم پدید می‌آید. جرم این اتم هلیم جدید کمتر از مجموع چهار اتم هیدروژن می‌شود. بنابراین در اینجا طی واکنش ادغام مقداری از جرم تبدیل به انرژی می‌گردد. آزاد شدن این انرژی موجب ادغام هسته¬ای هیدروژن های بعدی و بعدی می‌شود. اولین واکنش ادغام در این ابر، تولید خورشید محسوب می‌شود.

تشعشعات خورشیدی
حرارت هسته ای در درون خورشید، انرژی به شکل تشعشعات الکترومغناطیسی آزاد می‌کند. این انرژی که از طریق فضا سیر می‌کند از تشعشعاتی با طول موج های مختلف تشکیل شده است.آفتاب اشعه ای الکترو مغناطیسی است که از خورشید ساطع می‌شود. این اشعه دارای طول موج های مختلفی است. با وجود آنکه حداکثر شدت تابش در قسمت اشعه قابل رویت آن است ولی بیش از نیمی از انرژی آن مربوط به اشعه مادون قرمز است.تشعشعات الکترومغنایسی مطابق طول موجشان طبقه بندی می‌شوند. هرچه طول موجشان کوتاه تر باشد، دارای انرژی بیشتری هستند. طول این موج ها از ۰٫۲۹ میکرون تا ۳ میکرون است. طول موج ها به ۳ صورت :
۱- طول موج بلند یا مادون قرمز(Infrared) (49 درصد از تشعشعات انتشار یافته از خورشید در نوار مادون قرمز است.)
۲- طول موج کوتاه یا ماورا بنفش (Ultra violet)
۳- موج های به طول ۰٫۳۶ تا ۰٫۷۶ میکرون نور مرئی یا نور سفید هستند.چشم انسان قادر به دیدن طول موج بین قسمت ماورا بنفش و مادون قرمز است.(نورمرئی ۴۶درصد کل انرژی انتشار یافته از خورشید را تشکیل می‌دهد. در واقع نور مرئی فقط قسمتی از تابش خورشید است و این دو، دو کمیت متفاوتند و مصالح مختلف ساختمانی تصویر العمل های متفاوتی در برابر این دو کمیت نشان می‌دهند)
ثابت خورشیدی
مقدار تابش خورشید در خارج اتمسفر زمین بر روی یک صفحه عمود بر شعاع خورشید. این مقدار برابر با ۴۲۹٫۲ (Btu.ft.h) (1.94 کالری در سنتی متر در دقیقه).تغییرات ثابت تابش خورشید :
۱- ۲ درصد به علت تغییرات در سطح خورشید
۲- ۳٫۵ درصد به علت تغییر فاصله زمین و خورشید

تابش حقیقی
مقدار تابش خورشید که در نهایت به سطح زمین می‌رسد. مقدار تابش حقیقی خورشید در هر نقطه از کره زمین به عوامل زیر بستگی دارد:

۱- زاویه ای که شعاع تابش خورشید با سطح زمین در آن نقطه می‌سازد
مقدار این زاویه به عوامل زیر بستگی دارد :
۱- عرض جغرافیایی آن نقطه
۲- زاویه انحراف محور کره زمین
محور کره زمین با خط عمود بر صفحه مسیر حرکت زمین به دور خورشید زاویه ای برابر با ۲۳٫۵ درجه می‌سازد.زاویه انحراف محور زمین تنها عامل وجود فصول مختلف در سال است .
۳- مقدار تابش خورشید بر سطحی که عمود بر شعاع تابش قرار گرفته بیشتر از سطحی که به طور افقی قرار گرفته است .
۴- هر چه زاویه تابش کمتر باشد خورشید مسیر بیشتری را در اتمسفر طی میکند و باعث کاهش تابش خورشید در سطح زمین می‌شود
۲- شرایط جوی هوا
هوای ابری باعث انعکاس تابش حقیقی خورشید به خارج از جو می‌گردد حتی در روزهای آفتابی و بدون ابر تا ۱۰ درصد تابش حقیقی به صورت تابش پراکنده یا انعکاسی است. در روزهای کاملا ابری تنها تابش پراکنده به زمین می‌رسد.
۳- مقدار بخار آب موجود در هوا
۴- میزان گرد و خاک و دود در هوا
ذرات غبار و بخار آب موجود در هوا تشعشع خورشید را جذب و یا پراکنده می‌کند .
۵- طول روز

7-26-2013 10-31-07 PM
تشعشعات و جو زمین
مهمترین عواملی که در تعیین مقدار تشعشعات خورشیدی رسیده به سطح زمین نقش دارند می‌توان به دو عامل اصلی زیر اشاره کرد:
۱- ترکیب اتمسفر؛
۲- طول اتمسفر.
– ترکیب اتمسفر
آفتاب اشعه ای الکترو مغناطیسی است که از خورشید ساطع می‌شود.حدود ۳۵% از کلیه تعشعات دریافتی توسط زمین (بادر نظرگرفتن جو) به فضا انعکاس می‌یابد. (بازتاب انرژی از یک شی ضریب انعکاس یا قابلیت انعکاس آن شی خوانده می‌شود.) ضریب انعکاس زمین به طور کلی به میزان ۳۵ تا ۴۰ درصد است. بیشترین قسمت این انرژی از ابرها و غبارهای جویی به فضا بازتاب می‌یابد. اما بازتاب هایی نیز در سطح زمین از سطوحی از قبیل آب، برف و خاک صورت می‌پذیرد.
قسمتی از بخش باقیمانده از تشعشعات خورشیدی در موقع عبور از جو زمین با برخورد به مولکول های هوا و ذرات غبار در کلیه جهات پراکنده می‌شوند. در نتیجه برخی از این تشعشعات به صورت پراکنده شده از سراسر قسمت های آسمان به زمین می‌آید. وقتی ذرات و ملکول های موجود در هوا اشعه های باطول موج کوتاهتر را که مربوط به نور آبی و بنفش هستند به اطراف پراکنده نمایند آسمان آبی به نظر می‌رسد.(تشعشعات پراکنده شده اصولا در بخش آبی رنگ نوار مرئی قرار دارند.) اما وقتی در آتمسفر ذرات بزرگتری از گرد و غبار وجود داشته باشد، بیشتر اشعه هایی با طول موج بلدتر که مربوط به نورهای زرد و قرمز هستند در هوا پراکنده شده و در نتیجه آسمان رنگ سفیدتر به خود می¬گیرد. ابرها و غبارها در حدود یک سوم انرژی وارده را پخش می‌کنند. بخار آب، اکسید کربن و اوزون موجود در جو ۱۰الی۱۵ درصد را جذب می‌کند. در لایه های بالایی جو، اوزون موجود کلیه اشعه های ماورای بنفش با فرکانس بالیی رسیده به جو را جذب می‌کند. این مسئله برای ما بسیار اهمیت دارد زیرا تشعشعات ماورای بنفش می‌توانند باعث سوختن پوست و آسیب رساندن به چشم شود. بخار آب و دی اکسید کربن موجود در لایه پایین اتمسفر بخش هایی از اشعه ها را که عمدتا مربوط به طیف های مادون قرمز باشد، جذب می‌کنند.
– طول اتمسفر: طول پیموده شده در تعیین مقدار تشعشعات رسیده به زمین اثر می‌گذارند که دو عامل مهم موثر در آن:
۱- ارتفاع از سطح دریا: هرچه ارتفاع افزایش یابد، مقدار اتمسفر که تشعشعات باید از آن عبور کنند، کاهش می‌یابد.
۲- زاویه تابش خورشید: به سبب کج بودن محور چرخش زمین( این محور نسبت به امتداد قائم به مدار حرکت زمین به حول خورشید دقیقا ۲۳٫۴۷ درجه زاویه دارد) طول جوی که اشعه ها باید از آن عبور کنند با تغییر موقع روز، ماه و سال تغییر خواهد کرد. کج بودن محور زمین باعث به وجود آمدن تنوع فصلی در آب و هوا می‌گردد.در هنگام چرخش این محور ثابت می‌ماند. لذا زمانی که نیمکره شمالی ساعات بیشتری رو به خورشید است و اشعه ها به عمود نزدیک تر است در نیمکره جنوبی ساعات کمتری در معرض تابش خورشید قرار دارد. وقتی خورشید با زاویه کمتری نسبت به افق بتابد:
– طول عبور شعاع تابش افزایش می‌یابد
– انرژی بیشتری از شعاع تابش جذب جو زمین می‌گردد.
– شدت تشعشعات بر یک سطح
زاویه ای که اشعه های خورشید با یک سطح می‌سازند، تعیین کننده مقدار انرژیی خواهد بود که آن سطح دریافت می‌کند.از آنجا که اشعه های خورشید به صورت موازی به سطح می‌رسند، سطحی که نسبت به امتداد آنها قائم باشند بیشترین مقدار انرژی را دریافت می‌کنند. همین که امتداد اشعه ها نسبت به آن سطح شروع به کج شدن و کم شدن زاویه کند، انرژی مورد دریافت سطح نیز کاهش خواهد یافت.
سطحی که ۲۵ درجه نسبت به امتداد قائم انحراف داشته باشد هنوز می‌تواند بیش از ۹۰ درصد تابش مستقیم را دریافت کند.
تابش خورشید و مقدار انرژی تابشی دریافتی یک سطح شامل سه قسمت است :
۱- تابش مستقیم
۲- تابش پراکنده: تشعشعات پراکنده یا انرژی پخش شده توسط جو و بازتاب شده به سطح زمین، در زمانی که خورشید در ارتفاعی پایین باشد به میزان ۵۰ درصد کل تشعشعات و حتی در روزهای کاملا ابری به میزان ۱۰۰درصد کل تشعشعات برسد.
۳- تابش انعکاسی (از بناها و محیط اطراف): شدت تشعشعات رسیده به یک سطح از جسم بازتابنده بستگی به جنس سطح آن ماده و زاویه بین برخورد پرتو خورشید و سطح بازتابنده خواهد داشت. هرچه زاویه برخورد بزرگتر باشد اشعه های بازتاب شده بیشتر خواهد بود.
گردآوری تشعشعات خورشیدی به مساحت سطوح گردآور نیز بستگی داردمحتوی انرژی تشعشعات خورشیدی با خارج شدن از خورشید تثبیت می‌شود. برای گردآوری مقدار معینی از خورشید، وسعت کافی یک سطح برای گردآوری لازم و ضروری است. این امر در مورد کلیه سیستم های خورشیدی از شیشه های رو به جنوب تا گردآور ها به کار می‌رود.
به محض برخورد اشعه های خورشید به سطح سه حالت روی می‌دهد؛ بازتاب، انتقال و جذب
در بازتاب با توجه به سطح ماده، تشعشعات بازتاب شده مشخصا پراکنده یا منتصویر خواهد شد.زاویه امتداد اشعه های برخوردی به یک سطح بازتابنده برابر زاویه اشعه های بازتاب شده با سطح خواهد بود. یا به گفته دیگر، زاویه برخرود با زاویه انعکاس برابر خواهد بود.
آنچه که ما به عنوان رنگ مشاهده می‌کنیم به واسطه بازتاب تشعشعات مرئی در طول موج های معین است، در عین حال تمام طول موج های دیگر عیور می‌کنند یا جذب می‌شوند.از آنجایی که بیشترین مقدار اشعه های رسیده از خورشید شامل تشعشعات مرئی یا تشعشعات نزدیک به طیف مرئی است، ملاک قابلیت انعکاس، بستگی نزدیکی با ارزش رنگ ها دارد. چنانچه یک شی تقریبا همه تشعشعات مرئی را به خود جذب کند، به رنگ سیاه دیده می‌شود. چنانچه بیشترین مقدار تشعشعات بازتاب یابد به رنگ سفید دیده می‌شود.
ماده ای که بیشترین مقدار تشعشعات مرئی برخوردی را عبور دهد، ماده شفاف است. بهترین تصور برای عیور مستقیم نورخورشید از یک ماده شیشه معمولی پنجره ها است.یک پنجره با شیشه قائم تک جداره در حدود ۸۵ درصد و چنانچه شیشه دو جداره باشد در حدود ۷۵ درصد از انرژی خورشید برخوردی را از سطح خود عبور می‌دهد. مقداری از اشعه ها توسط شیشه بازتاب و جذب می‌شوند. تلفات بازتابی بستگی خیلی زیادی به زاویه برخورد تشعشعات به سطح شیشه دارد.(زاویه بیشتر، میزان انعگاس بیشتر). جذب اشعه ها توسط شیشه نیز بستگی به محتوای آهن موجود در شیشه دارد. شیشه با محتوای آهن بالا، قابلیت انتقال کمتری خواهد داشت.این امر را می‌توان با مشاهده لبه شیشه دریافت. شیشه هایی که لبه آنها سبز رنگ دیده می‌شوند از میزان اهن بیشتری برخوردار هستند.

۱-۲- دمای هوا :
مقدار انرژی خورشیدی که در طول سال به هر نقطه از سطح زمین می‌رسد به شدت و دوام تابش آفتاب در آن نقطه بستگی دارد و میزان گرما و سرمای سطح زمین عامل اصلی تعیین کننده درجه حرارت هوای بالای آن است.جریان هوا و باد نیز باعث تمای بیشتر توده های عظیم هوا با سطح زمین و در نتیجه گرم شدن هوا می‌شود. درشب ها و در فصل زمشتان که سطح زمین سردتر از هوای بالای آن است تصویر این عمل اتفاق می‌افتد. بنابراین میزان تغییرات روزانه و سالانه درجه حرارت هوا به تغییرات درجه حرارت سطح مورد تماس آن بستگی دارد. سطح دریاها خیلی آهسته تر از سطح زمین تحت تاثیر تابش آفتاب گرم می‌شوند و به همین دلیل اختلاف زیادی بین درجه حرارت سطح خشکی و دریا وجود دارد. میانگین درجه حرارت هوای بالای خشکی در تابستان بیشتر و در زمستان کمتر از میانگین درجه حرارت هوای بالای دریاست.
۱-۳- رطوبت هوا :
منظور از رطوبت هوا مقدار آبی است که به شکل بخار در هوا وجود دارد.بخار آب بوسیله تبخیر آب سطح اقیانوسها و دریاها و همچنین سطوح مرطوبی چون گیاهان وارد هوا می‌شود. این بخار بوسیله جریان هوا و باد به بقیه قسمتهای سطح زمین منتقل می‌گردد. هرچه هوا گرمتر باشد بخار آب بیشتری را در خود نگه می‌دارد. بنابراین به دلیل اختلاف دمای هوا در مناطق مختلف، میزان رطوبت هوا نیز در مناطق مختلف زمین به یک اندازه نیست. حداکثر میزان رطوبت هوا در نواحی خط استوا است که با حرکت به سمت قطبین کاهش می‌یابد.
رطوبت مطلق: وزن بخار آّ موجود در هر متر مکعب از هوا و واحد آن g/m3 گرم بر متر مکعب است.
رطوبت مخصوص: وزن بخار آب موجود در هر کیلوگرم هوا که برحسب گرم بر کیلوگرم g/kg نشان داده می‌شود.
فشار بخار: فشاری است که در اثر بخار آب در هوا به وجود می‌آید و بر حسب میلی متر جیوه اندازه گیری می‌شود.
رطوبت نسبی: رطوبت نسبی عبارت است از مقدارواقعی رطوبت موجود در هوا به مقدار رطوبتی که آن هوا می‌تواند در همان دما در خود نگه دارد که به صورت درصد بیان می‌شود .رطوبت هوا به تنهایی مفهومی ندارد بلکه با دمای هوا مفهوم پیدا می‌کند.وقتی رطوبت نسبی هوا زیاد و دمای هوا پایین باشد در این صورت دمای هوا تنها عامل موثر در راحتی خواهد بود.وقتی رطوبت زیاد و دما نیز زیاد باشد در این صورت باد یا سیستم مکانیکی برای تنظیم محیط راحت استفاده می‌شود .
کاربرد اطلاعات به دست آمده از رطوبت :
۱- حفظ و تنظیم محیط داخلی راحت
۲- در طراحی معماری به منظور خنک کردن بنا با روش تبخیر
رطوبت نسبی بیان قابل استفاده تری است چون نشانه مستقیمی از تبخیربالقوه است.مقدار رطوبتی که هوامی تواند در خود نگه دارد(رطوبت در حد اشباع ) به دمای هوا بستگی دارد. فشار بخار و رطوبت نسبی تاحدبسیار زیادی با توجه به زمان و مکان های مختلف تغییر می‌یابند. فشار بخار در فصل های مختلف نیز متغیر است و اغلب در تابسات بیشتر از زمستان است. ولی تغییرات روزانه آن کم است و حتی در مناطق ساحلی که تحت تاثیر دریا و نسسیم آن قرار دارد از حد چندین میلی متر جیوه تجاوز نمی‌کند. اگر در سطح زمین هوا جریان نداشته باشد، فشار بخار نزدیک ظهر به حداکثر میزان خود می‌رسد، در طول روز با جابجایی لایه های عمودی هوا فشار بخار در لایه های اطراف زمین کاهش می‌یابد و در عصر با پایان یافتن این حرکت دوباره فشار بخار زیاد می‌شود. رطوبت نسبی با یک فشار بخار ثابت به دلیل تغییرات ناشی از نوسانات روزانه و سالانه درجه حرارت هوا که ظرفیت پذیرش بخار آب را تعیین می‌کند، تغییر می‌کند.
۱-۴- بادها :
بادها اساسا جریانهای همرفت در جو زمین هستند که سعی در ایجاد تعادل حرارتی بین مناطق مختلف دارند. الگوی حرکت این جریان ها به وسیله چرخش زمین تعدیل می‌شود .در گرمترین منطقه هوا به وسیله سطح داغ زمین گرم, منبسط و فشار آن کم می‌شود و بطور عمودی بالا رفته در ارتفاع بالا به طرف منطقه خنکتر جریان مییابد. علت اصلی وجود نقاط و کمربندهای فشارهوا،تقسیم نامتعادل پرتوهای خورشید بر روی زمین است که باعث ایجاد اختلاف دما در نقاط مختلف سطح زمین می¬شود.
– در مناطق نیمه استوایی هر نیم کره بین عرض های جغرافیایی ۲۰تا۴۰ کمربندی با فشار زیاد وجود دارد. این دو کمربند در تابستان به سمت قطبین و در زمستان به سمت خط استوا حرکت می‌کند.توده هوای گرم از کمربند کم فشار استوایی بالا می‌رود در نقاط بالایی جو تقسیم می‌شوند و به سمت قطبین حرکت می‌کنند و در عرض های ۲۰ ات ۴۰ و در تابسات در عرض های ۳۰ تا ۴۰ شرد می‌شوند و دوباره به سمت پایین می‌آیند این عمل باعث بالا شدن فشار در این قسمت ها و ایجاد کمربند فشار در این مناطق می‌شود.
– مناطق قطبی از مناطق ثابت و پرفشار هستند ولی فشار‌ آنها از فشار مناطق نیمه استوایی کمتر است.
– مناطق سرد آسیا، آفریقا، استرالیا و آمریکای شمالی در زمستان از مناطق پر فشار هستند
– کمربند خط استوا از جمله مناطق ثابت کم فشاری است که در تمام طول سال وجود دارد.
حرکت از منطقه پرفشار به کم فشار در یک جهت مستقیم نیست و تحت تاثیر نیروی کوریولیس که در اثر حرکت دورانی زمین به وجود می‌آید قرار می‌گیرد و از مسیر خود منحرف می‌شود. انحرافی که در اثر این نیرو در جهت حرکت توده های هوا به وجود می‌آید در نیمکره شمالی در جهت عقربه های ساعت و در نیمکره جنوبی در خلاف جهت عقربه های ساعت است، این نیرو در استوا صفر بوده و در جهت حرکت به قطبین افزایش می‌یابد.
مقیاس بیوفورت
قدرت باد با مقیاس بیوفورت اندازه گیری می‌شود. این سیستم ۱۳ درجه دارد که شامل صفر نیز می‌شود.
نیروهای صفرتا ۲ : سرعت باد تا ۱۱ کیلومتر (صفر تا ۷ مایل) در ساعت، هوا آرام یا دارای حرکت آهسته بوده و همراه با غبار و حرکت آهسته برگها است.
نیروهای ۳تا۴: سرعت باد از ۱۲ کیلومتر(۸ مایل)در ساعت تا ۲۹ کیلومتر(۱۸ مایل)در ساعت است.نسیم یا باد متوسط وجود دارد که پرچمها را به هم می‌زند، و برگهاو شاخه‌های کوچک درختان را حرکت می‌دهد.
نیروهای ۵ تا۶: سرعت باد از ۳۰ کیلومتر (۱۹ مایل) در ساعت تا ۵۰ کیلومتر (۳۱ مایل) در ساعت است. باد نیمه قوی یا قوی وجود دارد و درختان کوچک و شاخه‌های بزرگ به حرکت در می‌آیند و اشیاء سبک در سطح زمین به اطراف پرتاب می‌شوند.
نیروهای۷ تا ۹: سرعت باد از ۵۱ کیلومتر (۳۹ مایل) تا ۸۷ کیلومتر (۵۴ مایل) در ساعت است. تند باد یا طوفان شدید وجود دارد. تمام درختان تکان می‌خورند، شاخه‌ها می‌شکنند و دودکشها و سقفهای خانه‌ها از جا کنده می‌شوند.
نیروهای ۱۰ تا۱۲ :سرعت باد از ۸۸ کیلومتر (۵۵ مایل) در ساعت تا بیش از ۱۱۸ کیلومتر (۷۴ مایل) در ساعت است. طوفان یا طوفان شدید وجود دارد. درختها از ریشه کنده می‌شوند و خرابیهای گسترده ایجاد می‌شود.
به طور کلی در هر نیم کره زمین سه سیستم کلی باد وجود دارد: -بادتجاری، -بادهای غربی و قطبی و- بادهای موسمی علاوه بر این سه سیستم بادهای دیگری هم وجود دارد که یکی از آنها بادهای محلی است که در مناطق کوهستانی و دره ها جریان دارد و همچنین نسیم شب و ورز که در سواحل می‌وزد.
۱-۵- بارندگی :
هرچه هوا گرمتر باشد مقدار رطوبتی که می‌تواند در خود نگه دارد بیشتر می‌شود. بنابراین اگر مقدار مشخصی ازهوا با درصد مشخصی از رطوبت نسبی به مرور سرد شود و رطوبت نسبی آن افزایش یافته و در یک درجه حرارت که به آن نقطه شبنم می‌گویند رطوبت نسبی هوا به ۱۰۰ % می‌رسد. اگر این هوا بازهم هم سردتر شده و دمای آن به پائین نقطه شبنم برسد دیگر قادر به نگهداری تمام رطوبت موجود در خود نبوده و مقدار بخار آب اضافی به شکل قطرات آب بر روی سطوحی که دمای آنها از نقطه شبنم کمتر است تشکیل می‌گردد. این پدیده دلیل عمده بوجودآمدن بارندگی است.

۱-۵- قسمت های مختلف جو زمین
فضای بین زمین و خورشید اتمسفر نامیده می‌شود و همان قدر اهمیت دارد که زمین یا خورشید اهمیت دارد. اتمسفر زمین را بر حسب چگونگی روند دما، اختلاف چگالی، تغییرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ویژگیهای الکتریکی به لایه‌های زیر تقسیم کرده‌اند:
– تروپوسفر (Troposphere)
تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است که خود از لایه های کوچکتری تشکیل شده است. وجه تمایز این لایه با دیگر لایه های اتمسفر، تجمع تمامی بخار آب جو زمین در آن است؛ به همین دلیل بسیاری از پدیده های جوی که با رطوبت ارتباط دارند و عاملی تعیین کننده در وضعیت هوا به شمار می‌آیند (از قبیل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در این لایه رخ می‌دهند. منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است. از این رو با افزایش ارتفاع با کاهش دما مواجه خواهیم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرایط حرارتی متفاوتی که در عرضهای جغرافیایی مختلف حاکم است تبعیت می‌کند. این ضخامت معمولاً از ۱۷ تا ۱۸ کیلومتر در استوا به ۱۰ تا ۱۱ کیلومتر در مناطق معتدل و ۷ تا ۸ کیلومتر در قطبها تغییر می‌کند.
– استراتوسفر (Stratosphere)
لایه استراتوسفر بر روی لایه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود ۲۳ کیلومتر است. در ۳ کیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهای بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می‌یابد. در استراتوسفر به ندرت ابر تشکیل می‌شود و تنها در شرایط ویژه ای ممکن است ابرهای کوهستانی به نام ابرهای مرواریدی در ارتفاع ۲۱ تا ۲۹ کیلومتری از سطح زمین ظاهر شوند که علت وجود آنها حرکات موجی شکل هوا از سوی موانع است. از دیگر ویژگیهای مهم استراتوسفر وجود ازن در این لایه است که بخصوص در ارتفاع ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری سطح زمین بر اثر واکنشهای مختلف فتوشیمیایی بدست می‌آید. مقدار ازن در این لایه معمولاً روند فصلی دارد حداکثر آن در بهار و حداقل آن در پاییز مشاهده می‌شود.
– مزوسفر (Mesosphere)
در بالای لایه گرم ازن لایه مزوسفر قرار دارد که دما در آن متناسب با افزایش ارتفاع با آهنگ ۳/۰ سانتیگراد به ازای هر ۱۰۰ متر کاهش می‌یابد به طوریکه دما در مرز فوقانی آن در ارتفاع ۸۰ تا ۹۰ کیلومتری به ۸۰- درجه سانتیگراد می‌رسد. و نتیجه این دمای پایین انجماد بخار آب ناچیز موجود در این لایه است که باعث بوجود آمدن ابرهای شب تاب می‌شوند. این ابرها درتابستان و در عرضهای بالا دیده می‌شوند. مزوسفر سردترین لایه اتمسفر تلقی می‌شود.
– یونوسفر (Ionosphere)
از بخش فوقانی مزوسفر تا ارتفاع تقریبی ۱۰۰۰ کیلومتری اتمسفر زمین، بار الکتریکی شدیدی حاکم است که زاییده وجود یونها و الکترونهای آزاد است. در حقیقت پرتوهای پر انرژی خورشید که از فضای خارج به طبقات بالایی اتمسفر وارد می‌شوند باعث گسستگی پیوند یا یونیزاسیون مولکولها و اتمها می‌شوند. بر اثر یونیزاسیون، الکترون آزاد می‌شود و باقی مانده اتم به صورت یون در می‌آید؛ به همین علت این لایه از جو را یونوسفر نامیده اند. شدت یونیزاسیون در تمام ارتفاعات یونسفر یکسان نیست؛ بنابراین لایه های متفاوت با تراکم الکترون و یون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در یونسفر وجود دارد؛ این لایه ها در ارتباطات رادیویی اهمیت بسیاری دارند. این لایه ها عبارتند از لایه های D,E,F
– اگزوسفر (Exosphere)
شرایط موجود در یونوسفر در این لایه نیز حاکم است؛ بدین معنی که گازها در این لایه همچنان قابلیت هدایت الکتریکی خود را حفظ می‌کنند. سرعت ذرات در این لایه بسیار زیاد است و در مواردی به ۲/۱۱ کیلومتر در ثانیه می‌رسد. لایه گذار جو به فضای کیهانی به شمار می‌آید که بخش فوقانی آن را در ارتفاع بیش از سه هزار کیلومتری از سطح زمین برآورد کرده اند.

۱-۶- ترکیب شیمیایی اتمسفر
از نظر شیمیایی، جو زمین از ترکیب چند گاز پایدار تشکیل شده که این ترکیب هوای خشک نامیده می‌شود. البته مقداری مواد دیگر ارگانیک و غیر ارگانیک مانند ذرات بخارآب و گرد و غبار و دود نیز در جو به صورت پراکنده موجود است.هوای خشک خالص از ۷۸٪ گاز نیتروژن،۲۱٪ گاز اکسیژن و ۱٪ گاز آرگون و گاز دی اکسید کربن و همچنین مقدار ناچیزی از گازهای دیگر تشکیل شده است.
وجود گاز دی اکسید کربن در هوا از نظر تنظیم طبیعی اقلیم مناطق گوناگون حائز اهمیت است. اهمیت بخار آب در هوا خیلی بیشتر از آن است که مقدارش در هوا نشان می‌دهد. بخار آب در هوا نه تنها منشا اصلی ابر و باران است، بلکه مقدار قابل ملاحظه ای از تشعشع دفع شده از سطح زمین را هم جذب می‌کند.

۲- منطقه آسایش ) جدول منطقه آسایش در ایران: (
نسبت بین درجه حرارت ورطوبت نسبی هوا در تعیین احساس آسایش انسان نقش موثری دارد. البته تصویر العمل بدن در برابر شرایط اقلیمی یک پدیده تجربی است و در فرهنگ ها و مناطق جغرافیایی مختلف متفاوت است .
مثلا درجه حرارت مطلوب در آلمان از درجه حرارت مطلوب در مناطق استوایی به مراتب کمتر است .
“منطقه آسایش”محدوده ای است که روی تغییرات ارقام رطوبت نسبی بر محور افقی و درجه حرارت بر محور عمودی آن مشخص گردیده است. این منطقه مشخص کننده وضعیت هایی است که فرد در آن احساس آسایش می¬نماید. اولگی دمای ۲۱٫۱تا۲۷٫۸ درجه سانتی گراد را برای تابستان ودمای۲۰-۲۴٫۴ درجه را برای زمستان و رطوبت نسبی ۳۰ تا ۶۵ % را بعنوان شرایط مطلوب هوا پیشنهاد نموده است.
این جدول را می‌توان باتغییراتی در مناطق دیگر نیز مورد استفاده قرار داد. بنابراین می‌توان حدود منطقه آسایش را برای ایران که بین ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض جغرافیایی قرار دارد از نظردمای هوا در تابستان بین ۲۱٫۵ تا۲۹درجه و در زمستان بین۲۰ تا۲۵٫۷ فرض نمود .محدوده رطوبت نسبی در این دو فصل نیز ۳۰ %تا ۶۵ % فرض میشود. برای اینکه انسان در محیط کار و زندگی احساس راحتی و آسایش نماید دو گروه عوامل می‌بایست بررسی شود. گروه اول : ویژگی فردی، نوع لباس، فعالیت فیزیکی و تطابق انسان با محیط اطراف خود است.گروه دوم که (عناصر اقلیمی ) خوانده می‌شود شامل شرایط آب و هوایی از قبیل درجه حرارت، رطوبت نسبی، جریان هوا و میزان تابش خورشید است که نسبت به عرض های مختلف جغرافیائی، متفاوت است.
در منطقه آسایش تغییرات رطوبت هوا بیشتربرای انسان قابل تحمل است تا تغییرات دمای آن و به همین دلیل لازم است که دمای هوای داخلی یک ساختمان با دقت بیشتری کنترل شود. البته میزان رطوبت نسبی هوا نیز باید مورد توجه قرار گیرد چون رطوبت بیش از حد در زمستان باعث ایجاد تعرق بروی سطوح داخلی مثل شیشه پنجره ها و رطوبت کم نیز باعث ایجاد الکتریسیته ساکن می‌شود منطقه آسایش پیشنهادی در جدول مقابل در شرایط ثابت بودن جریان هوا و در سایه صادق است. حال اگر دو عامل تابش آفتاب و باد نیز دخالت داده شوند هرکدام به نوعی در محدوده های منطقه آسایش تاثیر می‌گذارند .همچنین اگر با وسایل مکانیکی بطور طبیعی میزان رطوبت هوای مورد نظر افزایش داده شود حدود منطقه آسایش تغییر خواهد یافت. در بخشهای زیر تاثیری که هر کدام از عوامل فوق بر انسان و در نتیجه بر منطقه آسایش می‌گذارند مورد بررسی قرارخواهد گرفت .
۲-۱- تاثیر تابش آفتاب بر منطقه آسایش
تابش آفتاب دو اثر بیولوژیکی و حرارتی بر انسان می‌گذارد که اثر بیولوژیکی آن نتیجه تابش اشعه ماوراء بنفش و اثرحرارتی آن نتیجه تابش اشعه مرئی ومادون قرمز بر بدن انسان است. آنچه در این قسمت مورد نظر است تاثیر حرارتی تابش آفتاب بر منطقه آسایش، که قبلا بوسیله دو عامل درجه حرارتو رطوبت نسبی هوا مشخص شده است، است .در شرایطی که دمای هوا کمتر از ۲۱ درجه سانتی گراد است تابش آفتاب می‌تواند باعث گسترش منطقه آسایش گردد .بدین ترتیب که در دماهای پایین که بدن گرمای خود را از دست می‌دهد، اگرگرمای تلف شده با اثر حرارتی تابش آفتاب جبران شود، راحتی انسان تامین گردیده و شرایط فوق نیز در محدوده منطقه آسایش قرار خوا هد گرفت. البته جبران گرمای تلف شده بدن با تابش آفتاب محدودیت هایی نیز دارد. محاسبات و آزمایشاتی که در این مورد انجام شده نشان داده اند که هر ۱۲٫۵کیلوکالری در ساعت انرژی خورشیدی می‌تواند۱٫۸ درجه سانتی گراد کاهش دمای هوا راجبران نماید. جدول زیر میزان گسترشی که تابش آفتاب در منطقه آسایش بوجود می‌آورد را نشان داده است .
۲-۲- تاثیر رطوبت هوا بر منطقه آسایش
رطوبت باعث کاهش دمای خشک می‌شود .منحنی های نشان داده در جدول زیر تغییراتی که با افزودن ۵ گرم رطوبت در هر پوند ۴۵۴ گرم در هر دفعه در دمای هوا بوجود می‌آید نشان می‌دهند. این کاهش دمای هوا که در اثر تبخیر رطوبت اضافه شده به آن ایجاد می‌شود باعث می‌گردد که محدوده بالای منطقه آسایش گسترش یابد .
بطور مثال اگر دمای هوای مورد نظر ۳۲ درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی آن ۳۰ % باشد چنین شرایطی خارج از منطقه آسایش و در نتیجه غیر قابل تحمل خواهد بود. (حال در چنین شرایطی اگر به میزان ۱۰ گرم درپوند به هوای مورد نظر رطوبت اضافه کنیم دمای هوای فوق در حد قابل تحمل تقلیل خواهد یافت) .خنک نمودن هوا بوسیله افزایش رطوبت به آن می‌تواند با وسائل مکانیکی یا بطور طبیعی با گیاهکاری یا ایجاد آبنما و فواره ها صورت گیرد .
۲-۳- تاثیر باد بر منطقه آسایش
سرعت جریان هوا بدو طریق بدن انسان را تحت تاثیر قرار می‌دهد. جریان هوا از یکطرف مشخص کننده مقدار تبادل حرارتی از طریق کنوکسیون (جابجایی هوا در اثر اختلاف دما) بوده و از طرف دیگر تعیین کننده ظرفیت تبخیر شدندر هوا و در نتیجه میزان خنک شدن بدن از طریق تعرق است .
تاثیر سرعت و دمای هوا درتبادل حرارتی از طریق جابجایی به یکدیگر بستگی دارند، چون مبادله حرارت ازطریق جابجایی خود دراثر سرعت هوا و اختلاف دمای پوست و هوای اطرافش بوجود می‌آید. تاثیر سرعت جریان هوا بر بدن از طریق تعیین ظرفیت تبخیر شدن در هوابه وسیله رطوبت آن بستگی دارد، چون افزوده شدن سرعت هوا ظرفیت تبخیر پذیری در آن را افزوده و در نتیجه اثر رطوبت زیادی هوا را تقلیل می‌دهد.
وقتی هوا سردتر از پوست بدن است افزایش سرعت هوا باعث خنک شدن بدن می‌شود .البته این اثر با کاهش دمای هوا شدت بیشتری پیدا می‌نماید اما وقتی هواگرمتر از پوست باشد اثرات جریان هوا درجهت تصویر یکدیگر عمل میکنند. در چنین حالتی افزایش سرعت هوا از یکطرف باعث افزوده شدن اثرجابجایی و در نتیجه گرمتر شدن بدن و از طرف دیگر باعث افزایش ظرفیت تبخیر شدن در آن هوا و در نتیجه باعث سردتر شدن پوست می‌شود .
وقتی پوست بدن مرطوب و راندمان تعرق و تبخیر آن کمتر از ۱۰۰ % است افزوده شدن سرعت هوا بیشتر درراندمان تعرق و تبخیر تاثیر می‌گذارد تا در اثر جابجایی و در نتیجه بدن خشک می‌شود .همزمان با این عمل، سرعت بیشتر جریان هوا باعث می‌شود سطح خیس بدن خشک شده و احساس راحتی بوجود آید. اما این تاثیر تنها تا زمانی ادامه خواهد داشت که پوست بدن خشک شود و از این به بعد افزوده شدن سرعت هوا اثری در خنک شدن بدن از طریق تاثیر در میزان تعرق و تبخیر نداشته ولی اثر گرمایی آن از طریق جابجایی ادامه خواهد داشت .بنابراین در دماهای بالا، یک حداکثر مطلوب سرعت باد وجود دارد که در آن حالت حداکثر میزان خنک شدن بدن صورت می‌گیرد. کم شدن سرعت هوا از این حد باعث افزایش دمای پوست و زیاد شدن آن باعث گرمتر شدن بدن از طریق جابجایی خواهد شد. این حد مطلوب سرعت باد یک مقدار ثابت نداشته و به عواملی چون دما و رطوبت هوا، قدرت بیولژیکی بدن و پوشش لباس بستگی دارد .در اینجا لازم است به اثراتی که سرعتهای مختلف باد بر انسان می‌گذارد اشاره شود. تصویر العمل های انسان در برابرسرعت های مختلف باد وقتی جریان داشته باشد، نشان داده شده است. در مطالبی که قبلا در مورد اثرات دما و رطوبت هوا بر منطقه آسایش نقل گردید بااین موضوع اشاره شد که وقتی رطوبت نسبی هوا ۷۵ % یا بیشتر باشد شرایط گرمایی هوای مورد نظر از محدوده آسایش خارج خواهد گردید. اما اگر در چنین وضعیتی هوا جریان داشته باشد این شرایط می‌تواند در منطقه آسایش قرار گیرد. بطور مثال وقتی بادی با سرعت ۶۰ متر در دقیقه وزش داشته باشد دمای ۲۹ درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی ۳۰ تا ۶۰ درصد کاملا مطلوب خواهد بود. بنابراین وزش باد نیز می‌تواند باعث گسترش منطقه آسایش گردد، تغییراتی که در سرعت های مختلف باد درمنطقه آسایش بوجود می‌آورد در جدول زیرنشان داده شده است.
۲-۴- جدول بیوکلیماتیک
اگر کلیه اطلاعاتی که در مورد تاثیر عوامل اقلمی بر انسان ارائه گردید به جدول زیر اضافه شده و محدوده های آنها مشخص گردند، جدولی بدست خواهد آمد که آنرا “جدول بیوکلیماتیک ” میگویند. با استفاده از این جدول می‌توان پی به چگونگی شرایط اقلیمی مناطق گوناگون برده و این مناطق را برحسب نوع اقلیمی که دارند گروه بندی نمود

۲-۵- نمودار سایکرومتریک
پارامترهای مختلف هوا مانند درجه حرارت، رطوبت و ….نسبت به یکدیگر روابط خاصی دارند که از طریق فرمولهای مربوطه محاسبه و یا به وسیله آزمایشات تعیین می‌گردند. برای سهولت در این امر، نمودار مشخصات هوا در شرایط استاندارد با واحدهای متفاوت، توسط مؤسسات تحقیقاتی معتبر ارائه گردیده است. این نمودارها بر اساس خواص مختلف هوا که عبارتند از ؛ دمای خشک، دمای مرطوب، رطوبت نسبی، مقدار رطوبت، حجم مخصوص و آنتالپی طراحی شده اند که با داشتن دو پارامتر از خواص فوق، سایر پارامترها قابل محاسبه خواهند بود .
درجه حرارت خشک (D.B.)‌ :
درجه حرارت خشک عبارتست از درجه حرارت هوای مخلوط با بخار آب که توسط یک ترمومتر معمولی اندازه گیری می‌شود، واحدهای آن درجه سانتیگراد (C°) و فارنهایت (F) است .
درجه حرارت مرطوب (W.B.) :
درجه حرارت مرطوب به درجه حرارت هوئی مربوط میشود که تبادل حرارت با بیرون نداشته باشد و آنرا از بخار آب اشباع نماییند. این درجه حرارت بوسیله یک ترمومتر که مخزن آن توسط پنبه مرطوب پوشده شده و در معرض جریان هوا قرار گیرد نشان داده می‌شود، واحدهای آن مانند درجه حرارت خشک است، دمای مرطوب همواره از دمای خشک کمتر است مگر در حالت اشباع که با یکدیگر مساوی هستند .
نقطه شبنم (D.P.):
هنگامیکه هوا سرد شود در یک درجه حرارت خاصی شروع به تقطیر نموده و قطرات آب ظاهر می‌گردد، آن درجه حرارتی را که شامل این تحولات می‌گردد نقطه شبنم می‌گویند .
درجه حرارت موثر: درجه حرارتی است که با ثابت ماندن آن آسایش افراد تغییر نمی‌کند، به عبارتی بحث کیفی آسایش را به بحث کمی درجه حرارت تبدیل می‌نماییم که به آن درجه حرارت موثر می‌گویند. برای افراد مسن، خردسال و زنان درجه حرارت موثر۲-۱ درجه بیشتر در نظر گرفته می‌شود. برای افراد ساکن در مناطق سردسیر و مناطق با فعالیت زیاد ۲-۱ درجه کمتر در نظر گرفته می‌شود. برای ایران که حدوداً بین ۲۵ تا ۳۹ درجه عرض جغرافیائی نیمکره شمالی قرار دارد می‌توان محدوده آسایش را برای درجه حرارت خشک (DB)، در فصل تابستان بین ۷/۰ تا ۲/۸۴ درجه فارنهایت و در فصل زمستان بین ۶۸ تا ۳/۷۸ درجه فارنهایت در نظر گرفت. محدوده رطوبت نسبی( RH ) نیز بین ۳۰ تا ۶۵ درصد مطلوب است .
۳- اقلیم ساختمان + ( صفحه ۲۳ الی ۴۲ کتاب اقلیم و معماری کسمایی)
در این بخش تاثیری که هرکدام از عوامل اقلیمی(تابش آفتاب، رطوبت، باد)بر ساختمان میگذارد مورد مطالعه قرارمی گیرد. در بین عوامل فوق تابش آفتاب که بوجود آورنده نور و حرارت طبیعی است، مهمترین عامل محسوب میگردد و به همین دلیل قسمت اعظم مطالب این بخش به بررسی اثرات این عامل بر ساختمان اختصاص داده شده است.
۳-۱- موقعیت خورشید
همانگونه که بیان شد مقداری از اشعه خورشید در اثر برخورد با سطح ابرها دوباره به طرف بالا منتصویر گردیده وقسمتی نیز بوسیله اکسید کربن بخارآب و اوزون موجود در اتمسفر جذب می‌شود. همچنین مقدار مشخصی از اشعه خورشید در اثر برخورد به مولکولهای هوا به اطراف پخش می‌شود که البته دوباره به زمین تابیده می‌شود.در نیمکره شمالی خورشید در مدت سه ما تابستان در بالاترین وضعیت خود در آسمان به سر می‌برد. بعد به تدریج از فصل پاییز به زمستان حرکت می‌کند و سه ماه زمستان در پایین ترین وضعیت خود در اسمان به سر می‌برد.. به منظور آگاهی یافتن از تاثیرات خورشید در مکان یابی و طراحی ساختمان ها، دانستن اینکه در هر لحظه معین خورشید از چه وضعیتی در آسمان برخوردار است، اهمیت پیدا می‌کند. این اطلاعات برای محاسبه دریافت حرارت خورشیدی و استقرار ساختمان ها، فضاهای خارجی، نحوه آرایش فضاهای داخلی، سایه بان پنجره ها و گردآوری خورشیدی ضرورت فراوان دارد.

نسبت به هر نقطه از زمین، مسیر حرکت خورشید در آسمان در روزهای مختف سال متفاوت است.بطور مثال حرکت خورشید نسبت به ساختمانی که در نیمکره شمالی و در جهت شمال جنوب قرار گرفته بدین طریق است که درتابستان خورشید از شمال شرقی محوطه این ساختمان طلوع و در شمال غربی آن غروب می‌نماید. در زمستان طلوع خورشید از جنوب شرقی و غروب آن در جنوب غربی محوطه صورت می‌گیرد و تنها در اول فروردین و اول مهر ماه خورشید کاملا از شرق طلوع کرده و در غرب غروب می‌نماید.
عرض جغرافیایی
زاویه عرض جغرافیایی محل است و مقدار آن از ۹۰- تا ۹۰+ متغیر بوده و برای تعریف آن می‌توان گفت اگر دو خط از مرکز زمین بع امتداد نقطه مورد نظر وصل کنیم زاویه بین این خطوط عرض جغرافیایی نامیده می‌شود.
طول جغرافیایی
طول جغرافیایی یک نقطه در سطح زمین عبارت است از زاویه ای که بین صفحه نصف النهار عبوری از آن نقطه و صفحه نصف النهار مبدا گرینویچ قرار دارد و مقدار آن از ۱۸۰- تا ۱۸۰+ متغیر است. موقعیت خورشید را در هر منطقه و در هر زمان می‌توان به وسیله دو زاویه ” زاویه تابش ” و دیگری” جهت تابش “مشخص نمود”. اولین عامل موثر در محاسبه زوایای موقعیت خورشید، زاویه چرخش زمین است. این زاویه زاویه ای است که بین صفحه ای که از خط استوا می‌گذرد و خطی که مرکز زمین را و خورشید را به هم وصل می‌کن، ایجاد می‌شود. و در طول سال از ۲۳٫۵ درجه به طرف بالالی صفحه استوا تا ۲۳٫۵ درجه به طرف پایین تغییر می‌کند. دیگر عامل موثر در تعیین زاویه تابش و جهت تابش، عرض جغرافیایی و زمان مورد نظر است.
زاویه تابش
عبارت است از مقدار زاویه ای که میان امتداد اشعه خورشیدو تصویر آن در روی افق تشکیل می‌شود. هرچه به ظهر نزدیک می‌شویم این زاویه زیادتر می‌شود.
= زاویه تابش
= زاویه انحراف( میل)
= عرض جغرافیایی
= زاویه ساعت
جهت تابش
عبارت است از زاویه ای که بین امتداد تصویر اشعه خورشید روی زمین با محور شمال واقعی ( در نقاله های خورشیدی استوانه

– زاویه انحراف(میل)
عبارت است از زاویه بین اشعه خورشید در ظهر خورشیدی با صفحه استوا. در این معادلهn شماره روز از اول بهار است.

– زاویه ساعت
مبدا اندازه گیری آن ظهر خورشیدی است و علامت آن به سمت صبح مثبت و مقدار آن از ۱۸۰- تا ۱۸۰+ درجه متغیر است.

در این معادله t زمان مورد نظر است.(منفی در قطب جنوب در نظر گرفته می‌شود.)
زاویه ورود( زاویه برخورد)
برابر با زوایه ای بین اشعه خورشید در راستای عمود بر صفحه است و مقدار آن از ۰ تا ۹۰ متغیر است و داشتن زاویه برخورد برای به دست آوردن ضریب کسب آفتاب ( ) ضروری است.
– موقعیت خورشید
با شناخت محورهای جهت تابش و زاویه تابش می‌توان خورشید را در هر موقعیتی که در آسمان داشته باشدمکان یابی و مشخص کرد.
– مسیر خورشید
با وصل کردن نقاط مربوط به محل خورشید در آسمان در خلال زمان های مختلف روز، مسیر حرکت خورشید مربوط به آن روز را می‌توان ترسیم کرد.

نتایج این محاسبات را می‌توان به شکل های گوناگون ارائه داد. بهترین شکل نمودار مسیر خورشید است. در این نمودار افق به شکل دایره ای است که ساختمان در وسط آن قرار رگفته و مسیر حرکت خورشید در آسمان به شکل منحنی هایی ترسیم شده که از شرق دایره افق به غرب آن کشیده شده است. روش دیگر به صورت استوانه خورشیدی است که افق باز شده و به صورت استوانه ای نمودار حرکت خورشید در آن به نمایش گذاشته می‌شود.با استفاده از ایننمودارها می‌توان موقعیت خورشید را در هر روز و هر ساعت تعیین نمود.