بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مشغله فکري بسیاري از طراحان و مهندسین ساختمان و مدیران منابع انرژي، افزایش مصرف و خطر اتمام سریع منابع فسیلی، می باشد. بحران هاي زیست محیطی و انرژي به عنوان مسئله اي اساسی در زندگی بشر مطرح شده است. معماري نیز از این پدیده مهم مستثنا نبوده است، زیرا میزان مصرف انرژي در ساختمان ها تاثیر بسیار زیادي بر روي محیط زیست دارد.
نماي ساختمان به عنوان حد فاصل فضاي درون و بیرون، داراي توان بالقوه اي در جهت مصرف بهینه انرژي از یک سو
æ ابزار بهره مندي از انرژي هاي طبیعی تجدید پذیر از سوي دیگر است. در بناهاي سنتی، نما به صورتی ثابت و غیرقابل تغییر در فرم کلی و نقاط پر و خالی آن اندیشه می شد که انطباق با ساعات مختلف روز و فصول مختلف در آن وجود نداشت. از اینرو استفاده از عناصر متحرك و فناوري هاي نوین در زمینه معماري به دلیل انطباق با شرایط مختلف محیطی می تواند باعث کاهش مصرف انرژي در ساختمان ها شود. یکی از این عناصر مهم، نماهاي متحرك هوشمند می باشند. نماهاي هوشمند به عنوان رویکردي جدید در معماري، نماهایی هستند که قادرند خود را با شرایط محیطی داخل و خارج بنا تطبیق دهند. این نماها که در تقلید از سیستم واکنش موجودات زنده ساخته می شوند، می توانند در پاسخ به شرایط مختلف جوي مانند وزش باد، گرما و سرماي بیش از حد و تغییر تابش نور خورشید عکس العمل نشان دهند و یا در داخل ساختمان با مشاهده موردي چون تجمع بیش از اندازه جمعیت، تغییراتی در ابعاد و اندازه از خود بروز دهند. یکی از مهم ترین اهداف پوسته هاي هوشمند در ساختمان ایجاد حالتی بهینه بین آسایش انسان و مصرف انرژي می باشد. بنابراین پوسته ساختمان با پاسخگویی به عناصر طبیعی مانند آفتاب و سایه و همچنین پاسخگویی به عناصر داخلی مانند بار گرمایی داخل، نه تنها می تواند محیط راحت تري براي کار یا زندگی فراهم کند، بلکه می تواند ساختمان به صرفه تري به لحاظ انرژي ایجاد کند. در این مقاله به بررسی اجمالی از نماهاي هوشمند، طبقه بندي آنها و تفاوت در طرز عملکرد آنها
æ به بررسی مفصل نماهاي متحرك هوشمند، ویژگی ها و نمونه هاي موردي در خارج و داخل کشور، خواهیم پرداخت.
کلمات کلیدي: نماي هوشمند، نماي متحرك مکانیکی، کاهش مصرف انرژي در ساختمان
مقدمه
اگرچه نماهاي کنونی داراي فرمی ثابت هستند، آنها هنوز براي پاسخگویی با سناریوهاي مختلف طراحی می شوند. آنها برخی اوقات این مسئولیت را دارند که به بیشترین گرماي خورشیدي ممکن اجازه ورود دهند، در حالی که همچنین مسئولیت
خارج نگه داشتن آن را در سایر زمان ها دارا هستند. آنها همچنین موظفند تا هواي محیط خارجی را از ساختمان دور نگه دارند ولی آنها همچنین فورا براي تنفس ساختمان نیاز به تهویه دارند.[4]
احتیاجات نامتجانس نما و از آنجایی که نیروهایی که بر ساختمان عمل می کنند ثابت و پایدار نیستند و تغییر می کنند به همراه رشد علم و فناوري هاي نوین، باعث گردیده نماها هر روز بیشتر به عملکردي که پوست براي بدن موجودات زنده دارد، نزدیک شوند.
پوست همچون پوششی محافظ از اندام هاي داخلی انسان در برابر عوامل و پدیده هاي طبیعی محافظت می کند و فضا و محیط درونی بدن را در شرایط متعادل نگه می دارد. البته در مقیاس محدود و مشخص، امکان کنش بین پدیده هاي بیرونی و درونی را نیز میسر می سازد. این نکته مهم در مورد پوست وجود دارد که به عنوان موجودي زنده و پویا در برابر برخی شرایط متفاوت محیطی واکنش هاي متفاوت از خود بروز می دهد و در برابر دگرگونی هاي بیرونی عکس العمل هاي متفاوتی نشان می دهد.[6]
در دنیاي معاصر با استفاده از برخی مصالح و فناوري هاي هوشمند به تدریج این امکان در حال شکل گیري است که نماي ساختمان، همانند پوست یا پوسته اي هوشمند طراحی یا اجرا گردد تا بتوانند در برابر بعضی از عوامل بیرونی کنش هاي متفاوتی بروز دهد و به این ترتیب امکان استفاده از برخی پدیده هاي محیط طبیعی فراهم آید.[8]
پوسته ها، بنابر موقعیت قرارگیریشان، زمان استفاده از آنها در کوتاه مدت و بلند مدت، کاربرانی که از آنها بهره می برند و شرایط محیطی می توانند عملکرد هاي مختلفی داشته باشند. انطباق هر پوسته با عملکردش سبب پاسخگویی بنا به نیازهاي مورد نظر و صرفه جویی در مصالح و انرژي می گردد. نمونه هایی از این پوسته ها، پوسته هاي چند عملکردي و هوشمند می باشند.[9]
نماهاي متحرك قابلیت تطبیق با شرایط محیطی به منظور حفظ و کاهش مصرف انرژي در ساختمان، شرایط آسایش کاربران را در مواردي همچون تنظیم میزان حرارت خورشید، نور ورودي، کنترل تهویه طبیعی و دربرخی از حالات تولید انرژي را نیز فراهم می کنند. این نماها می توانند با توجه به شرایط مختلف محیطی تغییر حالت دهند و زمینه کاهش مصرف انرژي در ساختمان ها را فراهم کنند. مکانیسم حرکتی نماهاي متحرك شامل مکانیسم هاي دستی و سیستم هاي الکترومکانیکی و هوشمند می شود .[12]
نماهاي هوشمند
نماهاي هوشمند از طریق تکنولوژي هاي هوشمند سازي (سنسور، سیستم کنترل و محرك) می توانند شرایط محیط را حس کرده و اصلاحات و تغییراتی را براي رسیدن به اهداف مشخص شده ایجاد کنند. نما از طریق سنسورهایی اطلاعات محیطی را دریافت کرده و این اطلاعات را به یک پردازشگر مرکزي می فرستد تا پس از پردازش داده ها دستورالعل هاي مناسب به نما داده شود و نما توسط محرك ها به حرکت درآید. در این فرایند، نما می تواند خود را با شرایط محیطی و بسیاري از متغیرهاي داخل و خارج ساختمان، مانند گرماي خورشید، نور روز، تهویه و تولید انرژي تطبیق دهد.
از ویژگی هاي اصلی نماهاي هوشمند میتوان به پویایی و فعال بودن؛ انعطاف پذیري و سازگاري با محیط داخل و خارج؛ واکنش پذیري و پاسخده بودن را اشاره کرد.
