สภาวะสบายสภาวะสบายComfort Zone

สภาวะสบาย หมายถึ�ง สภาวะที่��อากาศม�อ�ณหภ�ม� ความชื้��นในอากาศ

และความเร็"วลมที่��พอเหมาะก$บการ็ที่��จะที่&าให'ร็(างกายมน�ษย*ร็� 'ส�กสบาย ไม(ร็'อน ไม(หนาวจนเก�นไป ร็(างกายไม(ม�เหง��อ ไม(ม�ไอน&�าในอากาศมากหร็�อน'อยเก�นไป และม�ความเร็"วลมที่��ไม(ร็บกวนจนร็� 'ส�กได้' โด้ยปกติ�ร็(างกายมน�ษย*จะม�อ�ณหภ�ม�ในร็(างกายที่�� 37 องศาเซลเซ�ยส และอ�ณหภ�ม�ที่��ผิ�วหน$งปร็ะมาณ - 3134 องศาเซลเซ�ยส และมน�ษย*ติ'องการ็ร็$กษาสมด้�ลของอ�ณหภ�ม�ในร็(างกายเพ��อให'อย�(ในสภาพปกติ�

สภาวะสบาย และส��งแวด้ล'อม

แติ(ร็(างกายมน�ษย*ติ'องส$มพ$นธ์*ก$บสภาพแวด้ล'อมร็อบๆ โด้ยเป6นไปในล$กษณะของการ็ถึ(ายเที่ความร็'อนร็ะหว(างมน�ษย*และสภาพแวด้ล'อม แบ(งออกเป6น 4 ปร็ะเภที่ ได้'แก( การแผ่�ร งส�ความร�อน (Radiation ) เช่�น การร บความ

ร�อนจากการสะท้�อนร งส�ของดวงอาท้�ตย� การพาความร�อน (Convection ) เช่�น การหายใจแลก

เปล�$ยนความร�อนในอากาศ การระเหย (Evaporation ) เช่�น เหง&$อระเหยท้างผ่�วหน ง การน'าความร�อน (Conduction ) เช่�น การถ่�ายเท้ความ

ร�อนก บพ&)นด�นหร&อว ตถ่*ต�างๆรอบๆต ว

ป7จจ$ยติ(างๆที่��ม�ผิลติ(อสภาวะสบาย ด้$งน$�นความส$มพ$นธ์*ในการ็ร็$กษาสภาวะร็(างกายให'เป6นปกติ�

จะสอด้คล'องติามสภาพอากาศและสภาพบ�คคล ซ��งจะส$มพ$นธ์*ก$นในร็�ปแบบของการ็เก�ด้สภาวะน(าสบายข��น โด้ยการ็เก�ด้สภาวะสบายของแติ(ละบ�คคลอาจแติกติ(างก$นติามสภาพอากาศโด้ยร็อบ เชื้(น อ�ณหภ�ม� ความชื้��น ความเร็"วลม และล$กษณะบ�คคล เชื้(น เพศและว$ย ชื้าติ�พ$นธ์�* เส��อผิ'าที่��สวมใส( ก�จกร็ร็ม เป6นติ'น ที่$�งหมด้เหล(าน��จ�งม�ผิลติ(อความพอใจในสภาพอากาศ จ�งก&าหนด้ออกมาเป6นขอบเขติสภาวะสบาย(Comfort Zone ) ในการ็แสด้งเป6นร็ะยะของการ็ยอมร็$บถึ�งสภาวะสบายของแติ(ละบ�คคล

ขอบเขติสภาวะสบาย (Comfort Zone) ค�อ ขอบเขติของสภาพอากาศในชื้(วงร็ะยะที่��ที่&าให'ร็(างกายมน�ษย*

อย�(ในสภาวะสบาย โด้ยหลายๆป7จจ$ยที่��ที่&าให'เก�ด้ความพยายามในการ็ก&าหนด้ขอบเขติสภาวะสบายให'ง(ายข��นในแบบว�ธ์�ติ(างๆ เชื้(น ล$กษณะแผินภ�ม�สภาวะสบาย หร็�อเร็�ยกว(า Bioclimatic Chart เพ��อใชื้'เป6นเคร็��องม�อในการ็บอกสภาพอากาศ โด้ยขอบเขติที่��เหมาะสมในสภาพภ�ม�อากาศแบบร็'อนชื้��นของปร็ะเที่ศไที่ย ในร็ะหว(างเส'นร็� 'งที่�� 5 องศา 27 ล�ปด้าเหน�อ และ 20 องศา

34 ล�ปด้าติะว$นออก ม�สภาวะสบายอย�(ในอ�ณหภ�ม�ร็ะหว(าง - 2229 องศาเซลเซ�ยส ในร็ะด้$บความชื้��นส$มพ$ที่ธ์*ร็ะหว(าง -2075ไม(ม�ลมผิ(าน และไม(ได้'ร็$บร็$งส�ความร็'อนใด้ๆ แติ(ง

กายล&าลองและปร็ะกอบก�จกร็ร็มเบาๆ

ความเร็"วลม การ็เคล��อนไหวของอากาศเป6นป7จจ$ยหน��งที่��ที่&าให'เก�ด้สภาวะ

สบาย โด้ยเฉพาะสภาพอากาศแบบร็'อนชื้��นในปร็ะเที่ศไที่ย สร็�ปความเร็"วลมที่��ม�ผิลติ(อความร็� 'ส�กการ็ร็$บร็� 'ในขอบเขติ

สภาวะสบาย ด้$งน�� - 000025. . เมติร็/ว�นาที่� จะไม(ร็� 'ส�กหร็�อส$งเกติได้' - 025050. . เมติร็/ว�นาที่� ร็� 'ส�กสบาย - 050100. . เมติร็/ว�นาที่� ร็� 'ส�กสบายโด้ยม�การ็ร็$บร็� '

การ็เคล��อนไหวของอากาศ - 100150. . เมติร็/ว�นาที่� ร็� 'ส�กว(าม�ลมพ$ด้ผิ(าน >150. เมติร็/ว�นาที่� ร็� 'ส�กว(าถึ�กร็บกวน

DESIGN WITH CLIMATEการ็ออกแบบที่��สอด้คล'องก$บภ�ม�อากาศ

Climatic Approach

BY APICHAI 13/06/05

Introduction: บที่น&า The Earth and Life:โลกและส��งม�ชื้�ว�ติ Animal Life and Shelter: ชื้�ว�ติของส$ติว*และที่��พ$กพ�ง Human Life and Shelter: ชื้�ว�ติของมน�ษย*ก$บที่��อย�(อาศ$ย Adaptation of Shelter to Climate: พ$ฒนาการ็ของที่��อย�(

อาศ$ยที่��ติอบสนองติ(อสภาพภ�ม�อากาศ Similarities Around the World: ความเหม�อนที่��ม�ที่$�วไปร็อบ

โลก Community Layouts and Climate: สภาพการ็วางผิ$ง

ชื้�มชื้นแติ(ละเขติภ�ม�อากาศ Regional Character: ร็�ปแบบของแติ(ละภ�ม�ภาค Climate Balance: ความสมด้�ลของสภาพภ�ม�อากาศ Summary บที่สร็�ป

General Introduction

Earth and Life •ชื้$�นบร็ร็ยากาศห(อห�'มโลก อ�ณหภ�ม�ติ&�า•บร็�เวณแกนโลก ห�นเหลว แมกมา อ�ณหภ�ม�ส�ง•พ��นที่��บร็�เวณเปล�อกโลกค�อที่��ส��งม�ชื้�ว�ติอาศ$ยอย�( ม�อ�ณหภ�ม�ที่��แติกติ(างก$น ติามป7จจ$ยหล$กอ$นได้'แก(

•การ็โคจร็เป6นม�มเอ�ยงของโลกร็อบด้วงอาที่�ติย* ที่&าให'เก�ด้ฤด้�กาล(rhythm of the seasons)

•ส(วนปร็ะกอบของภ�ม�ปร็ะเที่ศ แผิ(นน&�า ผิ�นด้�น

Climate ภ�ม�อากาศภ�ม�อากาศเป6นส(วนที่��ก&าหนด้ล$กษณะของพ�ชื้พร็ร็ณไม' และส��งม�ชื้�ว�ติให'ม�ความแติกติ(างติามแติ(ละภ�ม�ภาค

Animal Life and Shelter

ร็$งนก โคร็งสร็'างที่��ติ'านที่านแร็งลม

การ็เล�อกใชื้'ว$สด้�ด้�น ลด้ความร็'อนที่��เก�ด้จากการ็แผิ(ร็$งส�ของด้วงอาที่�ติย*

ปลวกแติ(ละเขติภ�ม�อากาศ ติ$วอย(างที่��น(าที่��งในการ็สร็'างที่��อย�(อาศ$ยที่��ติอบสนองติ(อสภาพภ�ม�อากาศ ในภ�ม�อากาศเขติอบอ�(นห$นแกนไปที่างด้'านติะว$นออกเฉ�ยงเหน�อ ติะว$นติกเฉ�ยงใติ' เพ��อร็$บแด้ด้อ�(นในติอนเชื้'า ในเขติร็'อน(Tropic) จอมปลอกห$นไปที่างที่�ศเหน�อร็�ปร็(างแบบใบม�ด้ที่��ชื้(วยสร็'างความสมด้�ลด้'านอ�ณหภ�ม�ร็ะหว(างแติ(ละด้'าน

Human Life and ShelterEllsworth Huntington: man has strictly limited condition under which his physical and mental energy can teach their

highest development.มน�ษย*ม�ความสามาร็ถึที่��ปร็$บติ$วภายใติ'เง��อนไขที่��จ&าก$ด้ ติามความสามาร็ถึในการ็ปร็$บติ$วของมน�ษย*

ป7จจ$ยที่��เหมาะสมที่��มน�ษย*จะสามาร็ถึอย�(ได้' •ในฤด้�หนาวอ�ณหภ�ม�เฉล��ยอย�(ที่��ปร็ะมาณ -40 องศาฟาเร็นไฮติ* ส(วนหน'าร็'อนอย�(ที่�� 70 องศาฟาเร็นไฮติ* •ม�การ็เคล��อนที่��ของอากาศ ม�ลม ฝน ความชื้��นในอากาศที่��ไม(ส�งเก�นไป•ม�ความสม&�าเสมอของการ็เก�ด้พาย�ที่��ที่&าให'เก�ด้การ็เปล��ยนแปลงของอ�ณหภ�ม� แติ(ติ'องไม(ร็�นแร็งจนเก�ด้ความเส�ยหาย

มน�ษย*ใชื้'ไฟ เคร็��องน�(งห(ม ในการ็ป>องก$นตินเองจากความหนาว ความร็'อนและสภาพอากาศที่��เลวร็'าย

Eskimo : igloo –extreme cold region

กร็ะที่(อมของชื้าวเอสก�โม ว$สด้�น&�าแข"งก$นไม(ให'

ลมเย"นภายนอกไหลผิ(านเข'ามา ภายในห'องม�

อ�ณหภ�ม�ส�งโด้ยอาศ$ยความร็'อนจากติะเก�ยง

ในขณะที่��อากาศภายนอก – 50 องศา

ฟาเร็นไฮติ*

Temperate area:

ใชื้'ฟอร็*ม โคร็งสร็'าง ว$สด้�ที่��ติอบสนองติ(อภ�ม�อากาศ หน$งแห'งเร็"ว กร็ะโจมร็�ด้น&�าให'ไหลออกไปได้'ร็วด้เร็"ว โคร็งสร็'างสามาร็ถึร็��อเก"บและอพยพได้'ร็วด้เร็"ว

Hot arid area: ติ'องการ็การ็บ$งแด้ด้ที่��ม�ปร็ะส�ที่ธ์�ภาพ ผิน$งอาคาร็ม�ความแข"งแร็ง ม�ค(าการ็ก$นความร็'อนส�งก$นไม(ให'ความร็'อนและลมร็'อนไหลเข'าส�(ภายในอาคาร็ด้'วยหน'าติ(างขนาด้เล"ก การ็วางอาคาร็ให'ห$นในแนวติะว$นออก-ติะว$นติกเพ��อได้'ปร็ะโยชื้น*จากแสงแด้ด้ในฤด้�หนาวและหลบแด้ด้ใน

ฤด้�ร็'อน

Hot Humid area:

ป>องก$นแสงแด้ด้และความชื้��น การ็ย��นชื้ายคายาว

การ็ยกพ��นและการ็ใชื้'

ว$สด้�ธ์ร็ร็มชื้าติ�ที่��ม�ค�ณสมบ$ติ�ในการ็เป6นฉนวนก$นความร็'อน

เขติภ�ม�อากาศแบ(งติาม W.Koppen’s แบ(งติามล$กษณะภ�ม�อากาศและพ�ชื้พร็ร็ณที่��ม�ปร็ะจ&าถึ��น

Tropical Rainy Dry Warm- temperate Cool-snow-forest Polar

Community Layouts and Climate

Hot arid zone

Temperate zone

Hot humid zone

Climate

CLIMATIC DATA 21. Climatic Elements The main climatic elements, regularly measured by meteorological

stations, and published in summary form are: - - Temperature dry bulb temperature. - -Humidity expressed as relative humidity or absolute humidity, or the web

- bulb temperature or dew point temperature may be stated, from which the humidity can be deduced.

- Air movement both wind speed and direction are indicated. - Precipitation the total amount of rain, hail, snow, dew, measured in rain

gauges and expressed in mm per unit time (day, month, year). - Cloud cover based on visual observation and expressed as a fraction of the

sky hemisphere (tenths, or 'octas' = eights) covered by clouds. - Sunshine duration the period of clear sunshine (when a sharp shadow is

cast), measured by a sunshine recorder which burns a trace on a paper strip , expressed as hours per day or month.

- Solar radiation measured by a pyranometer, on an unobstructe d horizontal surface and recorded either as the continuously varying

irradiance (W/m 2), or through an electronic integrator as irradiance over the hour orday.

As the four environmental variables directly affecting thermal comfort are temperature, humidity, solar radiation and air movement, these are the four c

onstituents of climate most important for the purposes of building design. Rai nfall data may sometimes be needed, such as for designing drainage systems

and assessing the level of percipitation.

Common climatic elements for building design

Temperature - : monthly mean of daily maxima (deg C) monthly mean of daily minima (deg C) standard deviation of distribution

Humidity - :   early morning relative humidity (in %) early afternoon relative humidity (in %)

Solar radiation -: monthly mean daily total (in MJ/m2 or Wh/m2)

Wind -: prevailing wind speed (m/s) and directionRainfall - : monthly total (in mm)

Factors Affecting Climatic Design

- The local micro climate and site factors will affect the actua - l environmental conditions of the building. The important site related fa

ctors should be considered when making the climate analysis: Topography - elevation, slopes, hills and valleys, ground surface

conditions. Vegetation - height, mass, silhouette, texture, location, growth

patterns. Built forms - nearby buildings, surface conditions. Major thermal design factors to be studied include: solar heat gain,

conduction heat flow and ventilation heat flow. The design variables in architectural expression that are important will include:

Shape - - - surface to volume ratio; orientation; building height. Building fabric - materials and construction; thermal insulation;

surface qualities; shading and sun control. Fenestration - the size, position and orientation of windows; window

glass materials; external and internal shading devices. Ventilation - - air tightness; outdoor fresh air; cross ventilation and

natural ventiation.

CLIMATE ANALYSIS

Use of Climatic Data Different design situations will require different weather dat

a for the study. Climate analysis carried out at initial design stage may be used

for: develop design strategies check condensation problems in some cases optimisation of insulation

Load and energy calculation carried out at outline and detail design stages will require weather data for:

calculation of cooling and heating requirements - design of heating, ventilating and air conditioning (HVAC) systems energy estimation of buildings

Sunshade Analysis

1. Solar paths requiring shade Studying the sunpath diagram for each

climatic zone, the shaded areas represen t the periods of overheating , related to un

desirable solar gain. In the lower latitudes there is total overheating, whereas in the

higher latitudes overheating only occurs during the summer months.

2. Sunshade analysis (vertical and)

The diagrams show the optimum location of v ertical sun shading, shielding the building fro

m low sun angles in the morning and evening, and horizontal sun shading blocking the high

midday sun. Tropical regions need both vertic al and horizontal shading throughout the year

. In higher latitudes, horizontal and vertical sh ading is only needed during the summer on th

- e south facing sides of buildings.

3. Insolation The sunpath becomes more southerly as

- we move north, changing from a 'bow tie' - pattern near the equator to a heart shape pattern in the temperate zones.

4. Sun requirements during winter There are obviously seasonal variations

near the equator. Solar heating becomes more important than in the upper latitutd

es. Beginning at the equator and moving north, the need for solar heating increase

s while the need for solar shading

Wind direction

Humidity, Rainfall and Seasonal Variations

Influences on Built Form

1. Zoning for trasitionalssssss The black areas represent the traditional spaces

used for lobbies, stairs, utility spaces, circulation, balconies and any other areas where movement t

ake place. These areas do not require total climati c control and natural ventilation is sufficient. For t

he tropical and arid zones, the transitional spaces are located on the north and south sides of the bui

lding where the sun's penetration is not as great. An atrium can also be used a transitional space. In

temperate and cool zones the transitional spaces should be located on the south side of the building

to maximize solar gain.

2. Zoning for solar gain The black areas are spaces that can be

used for solar heat gain. They follow the v arying path of the sun in each of the clim

atic zones: in the tropical and arid zones t he east and west sides; in the temperate

and cool zones the south side.

3. Use of atrium The diagram show the optimum positio

n for atrium spaces in each building form in each of the climatic zones. in the tropical z

one the atrium should be located so as to p rovide ventilation within the built form. In t

he arid zone the atrium should be located a t the centre of the building for cooling and

shading purposes. For the cool and temper ate zones the atrium should be at the centr

e of the building form for heat and light.

4. Potential of roof/ground floor as useable exterior space

The distance of the angled line from the vertical represents the potential of each z

one's roof and ground planes to be used a exterior spaces. In tropical and arid clima

tes there is a high potential to make use o f all external spaces, whereas moving to

wards the northern latitutdes the externa l spaces have to be covered to be used.

Building Form

ssss The diagrams show the optimum building form for each

climatic zone. Research has shown that the preferred length of the sides of the building, where the sides are of length x:y

, are:   -  tropical zone 1:3   -  arid zone 1:2   -  temperate zone 1: 1.6   -  cool zone 1:1 Analysis of these ratios shows that an elongated form to

minimize east and west exposure is needed at the lower latit udes. This form slowly transforms to a ratio of 1:1 (cylindrica

l) at the higher latitudes. This is a direct response to the vary ing solar angles in the various latitudes.

sssssssssss Zone Building's main orientations Directional

emphasis Tropical On an axis 5 o north of east nor t

-h south

Arid 25On an axis o north of east -south east

Temperate -18On an axis o north of eastsouth-south east

Cool On an axi s f aci ng sout h facingsouth

Vertical cores and structure

Thearrangementofprimarymasscanbeusedasaf at or i n cl i mat i c desi gn as i t s posi t i on can hel p t o shade or retain heat within the building form. For the tropi

cal zone, the cores are located on the east and west sides of the building form, so as to help shade the building from the l ow angles of the sun during the major part of the day. In arid

zone, the cores should also be located on the east and west sides, but with major shading only needed during the summ

er. Therefore, the cores are located on the east and west sid es,but primarily on the south side.

The arrangement of the primary mass in the temperate zone is on the north face, so as to leave the south face avail able for solar heat gain during the winter. The cool zone req uires the maximum perimeter of the building to be open to t

he sun for heat penetration. Therefore the primary mass is p laced in the centre of the building so as not to block out the s

un'r rays and to retain heat within the building.