สภาวะสบาย

1. สภาวะสบาย Comfort Zone

2. สภาวะสบาย • หมายถึง สภาวะที่อากาศมีอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ และความเร็วลมที่พอเหมาะกับการที่จะทำให้ร่างกายมนุษย์รู้สึกสบาย ไม่ร้อน ไม่หนาวจนเกินไป ร่างกายไม่มีเหงื่อ ไม่มีไอน้ำในอากาศมากหรือน้อยเกินไป และมีความเร็วลมที่ไม่รบกวนจนรู้สึกได้ โดยปกติร่างกายมนุษย์จะมีอุณหภูมิในร่างกายที่ 37 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิที่ผิวหนังประมาณ 31-34 องศาเซลเซียส และมนุษย์ต้องการรักษาสมดุลของอุณหภูมิในร่างกายเพื่อให้อยู่ในสภาพปกติ

3. สภาวะสบาย และสิ่งแวดล้อม แต่ร่างกายมนุษย์ต้องสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมรอบๆ โดยเป็นไปในลักษณะของการถ่ายเทความร้อนระหว่างมนุษย์และสภาพแวดล้อม แบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ • การแผ่รังสีความร้อน (Radiation) เช่น การรับความร้อนจากการสะท้อนรังสีของดวงอาทิตย์ • การพาความร้อน (Convection) เช่น การหายใจแลกเปลี่ยนความร้อนในอากาศ • การระเหย (Evaporation) เช่น เหงื่อระเหยทางผิวหนัง • การนำความร้อน (Conduction) เช่น การถ่ายเทความร้อนกับพื้นดินหรือวัตถุต่างๆรอบๆตัว

4. ปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อสภาวะสบายปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อสภาวะสบาย • ดังนั้นความสัมพันธ์ในการรักษาสภาวะร่างกายให้เป็นปกติ จะสอดคล้องตามสภาพอากาศและสภาพบุคคล ซึ่งจะสัมพันธ์กันในรูปแบบของการเกิดสภาวะน่าสบายขึ้น โดยการเกิดสภาวะสบายของแต่ละบุคคลอาจแตกต่างกันตามสภาพอากาศโดยรอบ เช่น อุณหภูมิความชื้นความเร็วลม และลักษณะบุคคล เช่น เพศและวัย ชาติพันธุ์ เสื้อผ้าที่สวมใส่ กิจกรรม เป็นต้น ทั้งหมดเหล่านี้จึงมีผลต่อความพอใจในสภาพอากาศ จึงกำหนดออกมาเป็นขอบเขตสภาวะสบาย(Comfort Zone) ในการแสดงเป็นระยะของการยอมรับถึงสภาวะสบายของแต่ละบุคคล

5. ขอบเขตสภาวะสบาย (Comfort Zone) • คือ ขอบเขตของสภาพอากาศในช่วงระยะที่ทำให้ร่างกายมนุษย์อยู่ในสภาวะสบาย โดยหลายๆปัจจัยที่ทำให้เกิดความพยายามในการกำหนดขอบเขตสภาวะสบายให้ง่ายขึ้นในแบบวิธีต่างๆ เช่น ลักษณะแผนภูมิสภาวะสบาย หรือเรียกว่า Bioclimatic Chart เพื่อใช้เป็นเครื่องมือในการบอกสภาพอากาศ โดยขอบเขตที่เหมาะสมในสภาพภูมิอากาศแบบร้อนชื้นของประเทศไทย ในระหว่างเส้นรุ้งที่ 5 องศา 27 ลิปดาเหนือ และ 20 องศา 34 ลิปดาตะวันออก มีสภาวะสบายอยู่ในอุณหภูมิระหว่าง 22-29 องศาเซลเซียส ในระดับความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 20-75%ไม่มีลมผ่าน และไม่ได้รับรังสีความร้อนใดๆ แต่งกายลำลองและประกอบกิจกรรมเบาๆ

6. ความเร็วลม • การเคลื่อนไหวของอากาศเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดสภาวะสบาย โดยเฉพาะสภาพอากาศแบบร้อนชื้นในประเทศไทย • สรุปความเร็วลมที่มีผลต่อความรู้สึกการรับรู้ในขอบเขตสภาวะสบาย ดังนี้ • 0.00-0.25 เมตร/วินาที จะไม่รู้สึกหรือสังเกตได้ • 0.25-0.50 เมตร/วินาที รู้สึกสบาย • 0.50-1.00 เมตร/วินาที รู้สึกสบายโดยมีการรับรู้การเคลื่อนไหวของอากาศ • 1.00-1.50 เมตร/วินาที รู้สึกว่ามีลมพัดผ่าน • >1.50เมตร/วินาที รู้สึกว่าถูกรบกวน

7. Design With Climateการออกแบบที่สอดคล้องกับภูมิอากาศ Climatic Approach BY APICHAI13/06/05

8. Introduction: บทนำ • The Earth and Life:โลกและสิ่งมีชีวิต • Animal Life and Shelter: ชีวิตของสัตว์และที่พักพิง • Human Life and Shelter: ชีวิตของมนุษย์กับที่อยู่อาศัย • Adaptation of Shelter to Climate: พัฒนาการของที่อยู่อาศัยที่ตอบสนองต่อสภาพภูมิอากาศ • Similarities Around the World: ความเหมือนที่มีทั่วไปรอบโลก • Community Layouts and Climate: สภาพการวางผังชุมชนแต่ละเขตภูมิอากาศ • Regional Character: รูปแบบของแต่ละภูมิภาค • Climate Balance: ความสมดุลของสภาพภูมิอากาศ • Summary บทสรุป

9. General Introduction • ชั้นบรรยากาศห่อหุ้มโลก อุณหภูมิต่ำ • บริเวณแกนโลก หินเหลว แมกมา อุณหภูมิสูง • พื้นที่บริเวณเปลือกโลกคือที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ มีอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตามปัจจัยหลักอันได้แก่ • การโคจรเป็นมุมเอียงของโลกรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดฤดูกาล(rhythm of the seasons) • ส่วนประกอบของภูมิประเทศ แผ่นน้ำ ผืนดิน • Earth and Life

11. Climate ภูมิอากาศ ภูมิอากาศเป็นส่วนที่กำหนดลักษณะของพืชพรรณไม้ และสิ่งมีชีวิตให้มีความแตกต่างตามแต่ละภูมิภาค

12. Animal Life and Shelter รังนก โครงสร้างที่ต้านทานแรงลม การเลือกใช้วัสดุดิน ลดความร้อนที่เกิดจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์

13. ปลวกแต่ละเขตภูมิอากาศ ตัวอย่างที่น่าทึ่งในการสร้างที่อยู่อาศัยที่ตอบสนองต่อสภาพภูมิอากาศ ในภูมิอากาศเขตอบอุ่นหันแกนไปทางด้านตะวันออกเฉียงเหนือ ตะวันตกเฉียงใต้ เพื่อรับแดดอุ่นในตอนเช้า ในเขตร้อน(Tropic) จอมปลอกหันไปทางทิศเหนือรูปร่างแบบใบมีดที่ช่วยสร้างความสมดุลด้านอุณหภูมิระหว่างแต่ละด้าน

14. Human Life and Shelter • Ellsworth Huntington: man has strictly limited condition under which his physical and mental energy can teach their highest development. • มนุษย์มีความสามารถที่ปรับตัวภายใต้เงื่อนไขที่จำกัด ตามความสามารถในการปรับตัวของมนุษย์ • ปัจจัยที่เหมาะสมที่มนุษย์จะสามารถอยู่ได้ • ในฤดูหนาวอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ -40 องศาฟาเรนไฮต์ ส่วนหน้าร้อนอยู่ที่ 70 องศาฟาเรนไฮต์ • มีการเคลื่อนที่ของอากาศ มีลม ฝน ความชื้นในอากาศที่ไม่สูงเกินไป • มีความสม่ำเสมอของการเกิดพายุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แต่ต้องไม่รุนแรงจนเกิดความเสียหาย มนุษย์ใช้ไฟ เครื่องนุ่งห่ม ในการป้องกันตนเองจากความหนาว ความร้อนและสภาพอากาศที่เลวร้าย

20. Eskimo : igloo –extreme cold region กระท่อมของชาวเอสกิโม วัสดุน้ำแข็งกันไม่ให้ลมเย็นภายนอกไหลผ่านเข้ามา ภายในห้องมีอุณหภูมิสูงโดยอาศัยความร้อนจากตะเกียง ในขณะที่อากาศภายนอก – 50 องศาฟาเรนไฮต์

21. Temperate area: • ใช้ฟอร์ม โครงสร้าง วัสดุที่ตอบสนองต่อภูมิอากาศ หนังแห้งเร็ว กระโจมรีดน้ำให้ไหลออกไปได้รวดเร็ว โครงสร้างสามารถรื้อเก็บและอพยพได้รวดเร็ว

22. Hot Humid area: ป้องกันแสงแดดและความชื้น การยื่นชายคายาว การยกพื้นและการใช้วัสดุธรรมชาติที่มีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนกันความร้อน Hot arid area: ต้องการการบังแดดที่มีประสิทธิภาพ ผนังอาคารมีความแข็งแรง มีค่าการกันความร้อนสูงกันไม่ให้ความร้อนและลมร้อนไหลเข้าสู่ภายในอาคารด้วยหน้าต่างขนาดเล็ก การวางอาคารให้หันในแนวตะวันออก-ตะวันตกเพื่อได้ประโยชน์จากแสงแดดในฤดูหนาวและหลบแดดในฤดูร้อน

24. เขตภูมิอากาศแบ่งตาม W.Koppen’s • แบ่งตามลักษณะภูมิอากาศและพืชพรรณที่มีประจำถิ่น • Tropical Rainy • Dry • Warm- temperate • Cool-snow-forest • Polar

28. Community Layouts and Climate Hot arid zone

29. Temperate zone

30. Hot humid zone

34. Climate

35. CLIMATIC DATA • 2.1 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 unobstructed horizontal surface and recorded either as the continuously varying irradiance (W/m2), or through an electronic integrator as irradiance over the hour or day. • As the four environmental variables directly affecting thermal comfort are temperature, humidity, solar radiation and air movement, these are the four constituents of climate most important for the purposes of building design. Rainfall data may sometimes be needed, such as for designing drainage systems and assessing the level of percipitation.

36. 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 direction Rainfall:- monthly total (in mm)

37. Factors Affecting Climatic Design • The local micro-climate and site factors will affect the actual environmental conditions of the building. The important site-related factors 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.

38. CLIMATE ANALYSIS • Use of Climatic Data Different design situations will require different weather data 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

39. Sunshade Analysis

40. 1. Solar paths requiring shadeStudying the sunpath diagram for each climatic zone, the shaded areas represent the periods of overheating, related to undesirable solar gain. In the lower latitudes there is total overheating, whereas in the higher latitudes overheating only occurs during the summer months.

41. 2. Sunshade analysis (vertical and horizontal)The diagrams show the optimum location of vertical sun shading, shielding the building from low sun angles in the morning and evening, and horizontal sun shading blocking the high midday sun. Tropical regions need both vertical and horizontal shading throughout the year. In higher latitudes, horizontal and vertical shading is only needed during the summer on the south-facing sides of buildings.

42. 3. InsolationThe 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.

43. 4. Sun requirements during winterThere are obviously seasonal variations near the equator. Solar heating becomes more important than in the upper latitutdes. Beginning at the equator and moving north, the need for solar heating increases while the need for solar shading

44. Wind direction

45. Humidity, Rainfall and Seasonal Variations

46. Influences on Built Form

47. 1. Zoning for trasitional spaces • The black areas represent the traditional spaces used for lobbies, stairs, utility spaces, circulation, balconies and any other areas where movement take place. These areas do not require total climatic control and natural ventilation is sufficient. For the tropical and arid zones, the transitional spaces are located on the north and south sides of the building 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.

48. 2. Zoning for solar gain • The black areas are spaces that can be used for solar heat gain. They follow the varying path of the sun in each of the climatic zones: in the tropical and arid zones the east and west sides; in the temperate and cool zones the south side.

49. 3. Use of atrium • The diagram show the optimum position for atrium spaces in each building form in each of the climatic zones. in the tropical zone the atrium should be located so as to provide ventilation within the built form. In the arid zone the atrium should be located at the centre of the building for cooling and shading purposes. For the cool and temperate zones the atrium should be at the centre of the building form for heat and light.

50. 4. Potential of roof/ground floor as useable exterior space • The distance of the angled line from the vertical represents the potential of each zone's roof and ground planes to be used a exterior spaces. In tropical and arid climates there is a high potential to make use of all external spaces, whereas moving towards the northern latitutdes the external spaces have to be covered to be used.