تعیین مناسب ترین ایام تحصیلی دانش آموزان شهر اهواز بر اساس نتایج شاخص مشاور اقلیم

الموضوعات : Geography and Climate

نسرین اردوزاده ¹ , دکتر رضا برنا ² , دکتر جبرائیل قربانیان ³ , دکترجعفر مرشدی ⁴

1 - دانشجوی دکترای آب وهواشناسی، گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - عضو هیئت علمی گروه جغرافیا، واحد علوم وتحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - عضو هیئت علمی گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
4 - عضو هیئت علمی گروه شهرسازی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

تاريخ الإرسال : 08 الأحد , محرم, 1446 تاريخ التأكيد : 15 الأربعاء , ربيع الأول, 1446 تاريخ الإصدار : 16 الخميس , ربيع الأول, 1446

الکلمات المفتاحية: مشاور اقلیم, دوره تحصیل مطلوب, اهواز, دانش آموز, مدرسه.,

ملخص المقالة :

آموزش و تعلیم و تربیت فرآیند بسیار پیچیده می باشد. در نتیجه عوامل و عناصر متعددی در شکل گیری آن دخالت دارند. محیط فیزیکی یکی از عناصر مهم در یک آموزش مطلوب می باشد. در صورت تامین یک محیط فیزیکی مناسب، دانش آموز با شرایط روحی و روانی و آرامش بیشتری به یاد گیری خواهد پرداخت. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار مشاور اقلیم شرایط زیست – اقلیمی شهر اهواز مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج این شاخص ها در مجموع بین 12 تا 15 درصد از ساعات دوره آموزش، در شرایط آسایش زیستی قرار داشت.در 45 تا 50 درصد از ساعات دوره تحصیل، شرایط اقلیمی برای دانش آموزان گرم و نامطوب و در 30 تا 35 درصد از ساعات ایام تحصیل دمای هوا در زیر آستانه آسایش قرار داشته است. بنابراین در بیش از 80 تا 85 درصد از ایام حضور دانش آموزان در مدرسه شرایط دمایی و اقلیمی مطلوب یادگیری و آسایش آنان نیست. در این دوره 7 تا 8 ماهه، تعداد روزها یا ساعات گرم مزاحم و ساعات سرد مزاحم تقریباً همسان می باشد. ولی چون میزان نامطلوبیت سرد و دوری از شرایط عدم آسایش از شرایط نامطلوبی گرم کمتر می باشد، و هزینه گرمایش کمتر از هزینه سرمایش است، توصیه می شود دوره تحصیل در ماه های خنک تا سرد پاییز و زمستان متمرکزشود. بر اساس نتایج حاصل از شاخص مشاور اقلیم شرایط زیست – اقلیمی در 15 تا 20 روز مهر ماه و از اواسط اردیبهشت ماه شرایط گرمایی خارج از آستانه تحمل دانش آموزان قرار دارد، و ممکن است سلامت دانش آموزان به خطر بیفتد، بهتر است این دوره از تقویم تحصیلی حذف شود. ولی در سایر ماه های دوره تحصیل با رعایت استراتژیهای مناسب درطراحی و احداث مدارس نامطلوبی های اقلیمی این دوره را بر طرف کرد.

چکیده مبسوط فارسی

مقدمه

آسایش اقلیمی برای یک انسان یکی از شرایط بسیار ضروری برای زیست و فعالیت است. این آسایش اقلیمی نه تنها یکی از شرایط زیست سالم و ایمن می‌باشد بلکه در کیفیت فعالیت و بازدهی کار او نیز بسیار موثر است. در یک شرایط اقلیمی مطلوب زیست سالم و توام با آرامش روانی حاصل می‌شود و آرامش روانی مهمترین شرط برای نیل به یک آموزش و یادگیری ماندگار و پویا می‌باشد. چون در هیچ اقلیمی، تمام فصول و ایام شبانه‌روز در محدوده آسایش زیستی انسان قرار ندارد. بشر از گذشته‌های دور با پناه بردن به غارها و سازه هایی که مسکن اولیه نامیده می‌شد و به‌تدریج تکامل پیدا کرد، تلاش کرده است این شرایط مطلوب زیستی را در فضاهای مصنوع بشری فراهم نماید. بنابراین سازه‌هایی که در درون آن آموزش صورت می‌گیرد، برای فراهم نمودن فضایی مطلوب برای آموزش و یادگیری، بسیار مهم‌تر و حساس‌تر از محیط کار و حتی مکان سکونت اوست. از زير مجموعه‌هاي آسايش محيطي، آسايش حرارتي بر پاية شرايط اقليمي است كه بحثي پايـه‌اي و پيچيده قلمداد می‌شود. سـنجش ميـزان آسـايش، نيازمنـد شاخصه‌هايی براي مقايسه با مجموع شرايط اقليمي حادث بر فرد است. در واقـع تنهـا يـك خصوصـيت اقليمی، بيان كننده‌ی ميزان آسايش حرارتي از محيط نيست، مانند بدن كه براي درك دمـاي محـيط، گيرنـده‌اي جدا ندارد و همه ی متغيرهاي اقليمي با يكديگر تلقي آدمي از شرايط محيطي را مي‌سازند. از اين رو به منظور سنجش آسايش حرارتي، تعيين شاخصه هاي حرارتي ضروري است.

داده و روش

در این پژوهش، روش تحقیق ترکیبی از توصیفی-تحلیلی است. با برداشت‌های میدانی و انتخاب نمونه‌های تصادفی از مدارس شهر اهواز، جهت‌گیری ساختمان مدارس با استفاده از جهت‌یاب و عکس‌برداری تعیین گردید و مناسب‌ترین الگو برای طراحی ساختمان‌های آموزشی با استفاده از نرم افزار مشاوره اقلیم استخراج گردید. تمامی محاسبات بر حسب واحدهای متریک انجام شده است و برای هر مدل انتخاب شده یک معیار تعریف شده است. در این تحقیق از استاندارد اشری برای تعریف آسایش حرارتی استفاده شده است. تحلیل‌های جاری مقادیر پیش‌فرض موجود برای هر مدل آسایش حرارتی انسان را در نرم‌ افزار مشاوره اقلیم ارائه می‌دهد. پس از ورود داده‌‌ها به نرم ‌افزار مشاوره اقلیم خلاصه پارامترهای مربوط به ایستگاه اهواز نمایش داده می‌شود.

نتایج و بحث

تابش آفتاب یکی از مهمترین عناصر اقلیمی در تامین آسایش حرارتی یا برهم زننده آسایش می‌باشد. چرا که تابش منبع اصلی گرما و انرژی روزانه هر محیط می‌باشد. بنابراین در روزهای گرم این عنصر می‌تواند شرایط را تشدید کرده و در مقابل در روزهای سرد با انتقال تابش به درون فضاهای بسته از طریق انتقال غیر مستقیم (دیوارها) و مستقیم (پنجره ها) بخش زیادی از کمبود گرمایی را جبران نموده و شرایط را به دامنه آسایش رساند. نتایج حاصل از داده های مشاور اقلیم نشان داد که اگر نیاز به سایه و آفتاب مدارس شهر اهواز را در بازه زمانی اکتبر (مهر) تا ژوئن (خرداد) در نظر بگیریم، در این دوره امکان ورود 1189 ساعت تابش آفتاب بر روی دیوارها و فضاهای داخلی وجود دارد. که با یک طراحی مناسب در جهت‌گیری درست می‌توان از این انرژی پاک برای گرم کردن کلاس‌ها استفاده کرد. در عین حال در همین بازه زمانی حدود 2100 ساعت تابش مازاد وجود دارد که سبب تشدید گرمای داخل کلاس‌ها خواهد شد که لازم است با سایه اندازی مناسب مانع از ورود آن بر روی دیوارها و فضاهای داخلی شد. در مجموع براساس شاخص‌های مختلف فقط در ساعات محدودی از سال شرایط دمایی و اقلیمی در شرایط مطلوب برای آموزش و یادگیری دانش آموزان قرار دارد. این بازه زمانی فقط 12 تا 15 درصد از ایام سال را به خود اختصاص می‌دهد. در مقابل در 30 تا 35 درصد از ایام سال و به خصوص منطبق با دوره آموزشی مدارس، دما پایین‌تر از آستانه آسایشی دانش آموزان قرار دارد. همچنان که در بین 55 تا 60 درصد از ایام سال و 30 تا 35 درصد از ایام منطبق با دوره فعالیت مدارس، دمای هوا بالاتر از آستانه آسایش دانش آموزان قرار دارد.

نتیجه گیری

مشکل اساسی در آسایش زیستی دانش آموزان در درجه اول دمای بالای کلاس‌ها می‌باشد. نیل به آستانه آسایش در ماه های اکتبر (مهر)، آوریل (فروردین)، می (اردیبهشت) و ژوئن (خرداد) ممانعت از تابش آفتاب به دیوارها و سقف‌ها و کنترل ورود نور و آفتاب شدید به داخل کلاس‌ها می‌باشد. این مساله نیازمند طراحی صحیح کلاس‌های درس و جهت‌گیری مناسب پنجره‌ها و بازشوها می‌باشد. بنابراین سایه اندازی ساختمان‌ها در طراحی مدارس مساله مهمی می‌باشد. تقریبا بین 30 تا 35 درصد از ایام تحصیل دانش آموزان به خصوص در ماه های دسامبر (آذر)، ژانویه (دی) و فوریه (بهمن) دمای هوا و کلاس‌ها به زیر دمای آسایش دانش آموزان نزول می‌کند. با توجه به این که این کاهش دما بسیار زیاد نیست بخش زیادی از این فاصله دمایی را می‌توان با انتقال تابش خورشید به درون فضاهای داخلی جبران نمود. تا ضمن صرفه جویی در مصرف انرژی فسیلی با انتقال نور و تابش خورشید به داخل کلاس‌ها شرایط روحی روانی خوبی را برای دانش آموزان فراهم نمود. بطور مثال، دبیرستان دخترانه دولتی فرهیختگان که ساختمان آن در جهت جنوب واقع شده است و پنجره‌ها از یک سایبان ۱۵ الی ۲۰ سانتی‌متری برخوردارند، ابعاد پنجره‌ها و بازشوها کوچک انتخاب شده‌اند. با توجه به زاویه تابش ۷۰ تا ۸۰ درجه در ماه‌های اردیبهشت و خرداد در هنگام ظهر و حدود ۶۰ تا ۶۵ درجه در ایام صبح تا ظهر و جهت تابش در این ساعات از روز عموما خورشید به پنجره‌های رو به جنوب نمی‌تابد و دیوارهای جنوبی نیز، مدت زیادی در معرض تابش نیستند و در تمام ساعات فعالیت، نور کافی برای کلاس‌ها تامین می‌شود. اشعه های خورشید ضمن تامین نور و گرمای داخل کلاس‌ها شرایط بصری و روانی خوبی را برای دانش‌آموزان فراهم می‌کند. با توجه به زاویه تابش آفتاب در فصل سرد سال جهت‌های جنوب و جنوب شرق جهت‌های مناسبی برای انتقال تابش به فضاهای درونی می‌باشد.

منابع فارسی

1.دوست‌زاده، عذرا (1400). بررسی شرایط مناسب فضاهای آموزشی و فرهنگی همساز با اقلیم (مطالعه موردی: شهر بجنورد). چهاردهمین کنفرانس ملی مهندسی عمران، معماری و توسعه شهری، بابل.

2.زمردیان، زهراسادات، وپوردیهیمی، شهرام (1396). ارزیابی عملکرد حرارتی و بصری پنجره در کلاسهای درس در اقلیم شهر تهران. صفه، 27(3)، 5-24.

3.عصاری، مسعود، طیاری، حسین، وآزمون، فیروزه (1393). بررسی نقش اقلیم بر طراحی مراکز آموزشی در نواحی کویری ایران، چهارمین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، تهران.

4.قنبران، عبدالحمید، وحسین‌پور، محمد امین (1395). بررسی عوامل مؤثر در بهره وری انرژی در فضاهای آموزشی در اقلیم شهر تهران. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی، 6(3)، 51-62.

5.کریم زاده، سارا، لشکری، حسن، برنا، رضا، وولی شریعت پناهی، مجید (1400). بررسی میزان انطباق جهت معماری ساختمان های قدیم و جدید شهر سقز از منظر اقلیمی. فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای)، 11(4) 183-209.

6.مفیدی، سید مجید، فاضلی، مهدی، وفلاح، الهام (1393). الگوهای چیدمان فضا در بناهای آموزشی همساز با اقلیم معتدل و مرطوب Cf، نشریه علمی – پژوهشی انجمن علمی معماری و شهرسازی ایران، 5 (7): 83-94.

7.نتاج انصار، ژاله، برنا، رضا، ومرشدی، جعفر (1401). تدوین استراتژی های طراحی اقلیمی برای ساختمان های آموزشی در شرایط اقلیمی شهر دزفول، توسعه پایدار محیط جغرافیایی، 7 (4): 129-141.

المصادر:

1) دوست‌زاده، عذرا (1400). بررسی شرایط مناسب فضاهای آموزشی و فرهنگی همساز با اقلیم (مطالعه موردی: شهر بجنورد). چهاردهمین کنفرانس ملی مهندسی عمران، معماری و توسعه شهری، بابل.
2) زمردیان، زهراسادات، وپوردیهیمی، شهرام (1396). ارزیابی عملکرد حرارتی و بصری پنجره در کلاسهای درس در اقلیم شهر تهران. صفه، 27(3)، 5-24.
3) عصاری، مسعود، طیاری، حسین، وآزمون، فیروزه (1393). بررسی نقش اقلیم بر طراحی مراکز آموزشی در نواحی کویری ایران، چهارمین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، تهران.
4) قنبران، عبدالحمید، وحسین‌پور، محمد امین (1395). بررسی عوامل مؤثر در بهره وری انرژی در فضاهای آموزشی در اقلیم شهر تهران. نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری های نوین معماری و شهرسازی، 6(3)، 51-62.
5) کریم زاده، سارا، لشکری، حسن، برنا، رضا، وولی شریعت پناهی، مجید (1400). بررسی میزان انطباق جهت معماری ساختمان های قدیم و جدید شهر سقز از منظر اقلیمی. فصلنامه جغرافیا (برنامه ریزی منطقه ای)، 11(4) 183-209.
6) مفیدی، سید مجید، فاضلی، مهدی، وفلاح، الهام (1393). الگوهای چیدمان فضا در بناهای آموزشی همساز با اقلیم معتدل و مرطوب Cf، نشریه علمی – پژوهشی انجمن علمی معماری و شهرسازی ایران، 5 (7): 83-94.
7) نتاج انصار، ژاله، برنا، رضا، ومرشدی، جعفر (1401). تدوین استراتژی های طراحی اقلیمی برای ساختمان های آموزشی در شرایط اقلیمی شهر دزفول، توسعه پایدار محیط جغرافیایی، 7 (4): 129-141.
8) Alghamdi, S., Tang, W., Kanjanabootra, S., & Alterman, D. (2022). Effect of architectural building design parameters on thermal comfort and energy consumption in higher education buildings. Buildings, 12(3), 329.
9) Allab, Y., Pellegrino, M., Guo, X., Nefzaoui, E., & Kindinis, A. (2017). Energy and comfort assessment in educational building: Case study in a French university campus. Energy and Buildings, 143, 202-219.
10) Birchmore, R., Davies, K., Etherington, P., Tait, R., & Pivac, A. (2017). Overheating in Auckland homes: testing and interventions in full-scale and simulated houses. Building Research & Information, 45(1-2), 157-175.
11) David, M., Donn, M., Garde, F., & Lenoir, A. (2011). Assessment of the thermal and visual efficiency of solar shades. Building and Environment, 46(7), 1489-1496.
12) Gaetani, I., Hoes, P. J., & Hensen, J. L. (2017). On the sensitivity to different aspects of occupant behaviour for selecting the appropriate modelling complexity in building performance predictions. Journal of Building Performance Simulation, 10(5-6), 601-611.
13) Gangrade, S., & Sharma, A. (2022). Study of thermal comfort in naturally ventilated educational buildings of hot and dry climate-A case study of Vadodara, Gujarat, India. International Journal of Sustainable Building Technology and Urban Development, 13(1), 122-146.
14) Gkloumpou, A., & Germanos, D. (2022). The importance of classroom cooperative learning space as an immediate environment for educational success. An action research study in Greek Kindergartens. Educational action research, 30(1), 61-75.
15) Huang, K. T., Huang, W. P., Lin, T. P., & Hwang, R. L. (2015). Implementation of green building specification credits for better thermal conditions in naturally ventilated school buildings. Building and Environment, 86, 141-150.
16) Humphreys, M. A. (1977). A study of the thermal comfort of primary school children in summer. Building and Environment, 12(4), 231-239.
17) Mavrogianni, A., Pathan, A., Oikonomou, E., Biddulph, P., Symonds, P., & Davies, M. (2017). Inhabitant actions and summer overheating risk in London dwellings. Building Research & Information, 45(1-2), 119-142.
18) Milne, M., Liggett, R., & Al-Shaali, R. (2007, July). Climate consultant 3.0: A tool for visualizing building energy implications of climates. In proceedings of the Solar Conference (Vol. 1, p. 466). AMERICAN SOLAR ENERGY SOCIETY; AMERICAN INSTITUTE OF ARCHITECTS.
19) Mishra, A. K., Derks, M. T. H., Kooi, L., Loomans, M. G. L. C., & Kort, H. S. M. (2017). Analysing thermal comfort perception of students through the class hour, during heating season, in a university classroom. Building and Environment, 125, 464-474.
20) Omidvar, K. Alizade Shoraki, Y. Zareshahi, A., (2011), Determination of comfortable condition according to climate-environmental index in Yazd. Journal City Climate Architects, 1, 101–107.
21) Perez, Y. V., & Capeluto, I. G. (2009). Climatic considerations in school building design in the hot–humid climate for reducing energy consumption. Applied Energy, 86(3), 340-348.
22) Singh, M. K., Ooka, R., & Rijal, H. B. (2018, April). Thermal comfort in Classrooms: A critical review. In Proceedings of the 10th Windsor Conference—Rethinking Comfort, Windsor, UK (pp. 12-15).
23) Sotode Maram, K., (1999), The investigation the using of flowing nature wind for heating and cooling in various climates in Iran. Master’sThesis, Shiraz University, Shiraz, Iran.
24) Theodosiou, T. G., & Ordoumpozanis, K. T. (2008). Energy, comfort and indoor air quality in nursery and elementary school buildings in the cold climatic zone of Greece. Energy and Buildings, 40(12), 2207-2214.