عوامل اقلیمی
یک امر کلی که تقریباً در رابطه با کلیه ساختارهای سنتی ایران صدق می‌کند، همگونی آنها و محیط مسکونی با عوامل اقلیمی است. این مطلب را درسواحل دریای خزر، کرانه خلیج فارس و دریای عمان، دامنه قلل مرتفع و حاشیه کویر مرکزی می‌توان به وضوح مشاهده نمود. بافت شهری، فرم بنا و نوع مصالح در هر یک از این مناطق در تطبیق کامل با شرایط اقلیمی می‌باشند.

عواملی که بر شرایط اقلیمی یک منطقه تأثیر می‌گذارد شامل زاویه تابش خورشید، عرض جغرافیایی یعنی دوری یا نزدیکی از خط استوا، شدت جریان و جهت بادهای فصلی، وجود آب،‌رطوبت گیاه در منطقه و بالاخره ارتفاع از سطح دریا و ناهمواریهای سطح زمین است که در اینجا اهمیت هر یک توضیح داده خواهد شد.

بخشی از مطالب:

۱ـ خورشید
کره زمین دارای محور دوران ثابتی است که نسبت به خط عمود بر صفحه گردش زمین به دور خورشید ْ۵/۲۳ درجه انحراف دارد. از آنجائیکه این انحراف محور، نقاط مختلفی از کره زمین را در فصول مختلف مقابل خورشید قرار می‌دهد، لذا حرارت و آب و هوای کره زمین درهر منطقه بنابر زاویه تابش خورشید نسبت به زمین فرق می‌کند و این مطلب باعث ایجاد فصول مختلف در هر ناحیه از کره ارض می‌شود. (شکل ۱

در اول دیماه نقطه جنوبی محور یعنی قطب جنوب رو به خورشیداست و نیمکره جنوبی در فصل تابستان قرار می‌گیرد. در اول فروردین و اول مهرماه نقاط جنوبی و شمالی محور نسبت به خورشید به صورت موازی قرار می‌گیرند و شب و روز در هر دو نیمکره مساوی هستند. یعنی دوازده ساعت روز و دوازده ساعت شب است. در این حالت هر دو نیمکره نسبت به خورشید اعتدال قرار دارند که یکی در «اعتدال بهاری» و دیگری در «اعتدال پائیزی» است. دراول تیرماه نقطه شمالی محور یعنی قطب شمال رو به خورشید است و نیمکره شمالی در فصل تابستان و نیمکره جنوبی در فصل زمستان است که اولی را «انقلاب تابستانی» و دومی را «انقلاب زمستانی» گویند.

به دلیل انحراف محور زمین، زاویه تابش آفتاب نسبت به زمین و همچنین مکان طلوع و غروب آفتاب در فصول مختلف فرق می‌کند. (شکل ۲) به عنوان مثال در شهر تهران آفتاب در زمستان از سمت جنوب شرقی طلوع و در جنوب غربی غروب می‌کند. جهت مشخص نمودن موقعیت خورشید در ساعات مختلف روز و فصول گوناگون، باید زاویه تابش و جهت تابش آفتاب مشخص باشد.

زاویه تابش: زاویه‌ای است که شعاع تابش خورشید با سطح افق می‌سازد (از صفر تا نود درجه)
جهت تابش: زاویه‌ای است که تصویر شعاع تابش خورشید بر روی زمین با خط شمال و جنوب می‌سازد. شمال صفر درجه و جنوب صد و هشتاد درجه در نظر گرفته شده است (شکل ۲-۱).

جهت محور کره زمین نسبت به خورشید در فصول مختلف

شکل ۱ ـ جهت محور کره زمین نسبت به خورشید در فصول مختلف
زاویه تابش آفتاب در زمستان کمتر و در تابستان بیشتر است. برای شهر تهران که در نیمکره شمالی واقع شده، زاویه تابش آفتاب هنگام ظهر در ماههای مختلف سال مطابق جدول ۱ است.

قرار دادن اکثر بازشوها و پنجره‌های بزرگ در قسمت جنوبی ساختمان و حفاظت از این پنجره‌ها در مقابل آفتاب تابستان به وسیله سایه‌بان و یا ایوان از خصوصیات اکثر ساختمانهای سنتی و جدید ایران است.
توجه به دیوار جنوبی ساختمان و استفاده از انرژی خورشیدی برای تأمین حرارت در ساختمان اساس کار بناهایی است که به نام «ساختمانهای خورشیدی» معروف است. تحقیق و مطالعه بر روی اینگونه ابنیه درسنوات اخیر بسیار گسترش یافته و در کشورهای غربی تعداد زیادی از این قبیل ساختمانها احداث شده است.

جدول 1ـ زاویه تابش آفتاب هنگام ظهر در ماههای مختلف سال برای شهر تهران

چنانچه از این جدول مشخص میشود، زاویه تابش آفتاب در تابستان هنگام ظهر تقریباً عمودی است ولی در زمستان آفتاب با زاویه کمتری می‌تابد. از این خاصیت در ضلع جنوبی ساختمان می‌توان استفاده کرد. با قرار دادن یک سایه‌بان بالای پنجره‌های این ضلع، میتوان از ورود تابش آفتاب و گرم شدن ساختمان در تابستان جلوگیری نمود. اما در فصل زمستان که احتیاج به حرارت خورشید است، به دلیل اینکه زاویه تابش آفتاب کمتر است، تابش خورشید به داخل اطاق نفوذ می‌کند. (شکل ۳)جدول ۱ـ زاویه تابش آفتاب هنگام ظهر در ماههای مختلف سال برای شهر تهران

استفاده از تابش افتاب در زمستان و جلوگیری از تابش آن در تابستان توسط سایه‌بان بر روی پنجره جنوبی

شکل ۳ـ استفاده از تابش افتاب در زمستان و جلوگیری از تابش آن در تابستان توسط سایه‌بان بر روی پنجره جنوبی
نحوه کار این ساختمانها بدین صورت است که در طی روز ازآفتاب انرژی حرارتی کسب میشود. این انرژی در اجسام یا مایعاتی مانند آب که ظرفیت خوب جذب حرارت دارند و به تدریج حرارت پس می‌دهند، ذخیره می‌گردد. برای ذخیره حرارت به طور کلی از بشکه‌های آب استفاده می‌شود یا از مصالح بنائی که برای ساخت بنا بکاررفته است. این مواد که مانند یک خازن حرارتی عمل می‌کنند، در طی روز باید تحت تابش مستقیم آفتاب باشند و از آفتاب کسب حرارت کنند. در شب هنگام که حرارت محیط کاهش می‌یابد، این مواد کماکان حرارت روز را در خود حفظ کرده‌اند و به تدریج این حرارت و گرما را به فضای ساختمان منتقل می‌کنند. هنگام سحر تقریباً تمام حرارت ذخیره شده از دست رفته وکسب حرارت از خورشید مجدداً شروع می‌شود.
در اینجا ذکر این نکته ضروری است که هر چه آفتاب نسبت به سطحی عمودی‌تر بتابد، مقدار انرژی کسب شده توسط آن سطح بیشتر خواهد بود. دلیل اصلی اینکه نور و حرارت آفتاب ظهر شدیدتر از سحر و غروب است، به همین خاطر است. لذا جهت استفاده از انرژی خورشیدی در طراحی، معمار باید موقعیت خورشید در اسمان (زاویه و جهت تابش) * و جهت قرارگیری وجوه مختلف ساختمان نسبت به آنرا بداند.