بخشی از مقاله
اصول طراحی ساختمان های هوشمند و نقش آن در صرفه جویی انرژی
چکیده
طی دهه های اخیر، با توجه به روند افزایشی جمعیت، مصرف انرژی فسیلی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. پایان پذیر بودن منابع انرژی فسیلیو اثرات نامطلوب و بعضاً جبران ناپذیری مصرف بی رویه آن بر محیط زیست از یک سو و افزایش قیمت آن در سال های اخیر از سوی دیگر باعث گردیده است که متولیان امر، به دنبال راه هایی برای صرفه جویی و استفاده صحیح از انرژی باشند. جدیدترین ایده برای حفظ انرژی، استفاده از تجهیزات و سیستم های جدید می باشد که به صورت هوشمند، انرژی مصرفی ساختمان را مدیریت می کند . دغدغه اصلی طراحان در طراحی ساختمان های هوشمند این است که با یکپارچه نمودن سیستم های موجود، خود بنا قادر به تامین انرژی مصرفی خود تا بیشترین حد ممکن باشد. در این پژوهش، از طریق مطالعات کتابخانه ای، ساختمان هوشمند و نقش آن در صرفه جویی انرژی را بررسی خواهیم کرد تا نشان دهیم که ساختمان های هوشمند چگونه می توانند از نظر صرفه جویی در انرژی و اقتصاد، مفید واقع شوند.
واژگان کلیدی: انرژی فسیلی، ساختمان هوشمند، محیط زیست
1
-1 مقدمه
ساختمان ها و زندگی در آنها ، در طول دهه های گذشته بسیار تغییر کرده است. بجز تعداد کمی از استثناهای موجود ، در واقع می توان گفت که ساختمان های کنونی آن نوع از زیستگاه نیستند که به زمان حال حاضر تعلق داشته باشند. با توسعه در زمینه مصالح ، فرآورده ها و روش های ساخت ابداعی ، حرکت به سوی ساختمان هایی با کارایی بالاتر و صرفه اقتصادی بهتر و سازگار با محیط زیست امری ضروری می نماید. ما در حال حاضر در آستانه نسل بعدی ساختمان ها هستیم ؛ ساختمان هایی با درجات متعددی از تکنولوژی بالا که کاملا رفتار اکولوژیکی دارند و قادرند با بهره گیری هوشمندانه از مصالح سازگار و عملکردی ، در برابر تغییرات مستقیم و غیرمستقیم پیرامونشان واکنش نشان دهند و خود را با شرایط مناسب تطبیق دهند.
-2 پرسش های پژوهش
- ساختمان هوشمند، به چه ساختمان هایی گفته می شود؟
- اصول ساختمان های هوشمند در طراحی معماری، دارای چه ویژگی هایی می باشد؟
-3 فرضیات پژوهش
با توجه به افزایش روز افزون جمعیت و مصرف بی رویه انرژی های فسیلی، این روزها ، طراحی معماری ساختمان ها مطابق با محیط زیست و در جهت حفظ منابع انرژی ، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. از میان این الگوهای طراحی همساز با محیط زیست ، می توان به طراحی ساختمان های هوشمند اشاره کرد که در طراحی آن ها، خصوصیات و ویژگی هایی رعایت می شوند که حداقل انرژی فسیلی در آن ها به کار رفته و ترجیحا بتوانند تمام انرژی مورد نیاز ساختمان را خودشان تامین کنند .
-4 یافته های پژوهش
-1-4 ساختمان هوشمند
در اوایل دهه 1980 میلادی ، برخی مجلات تجاری شروع به نوشتن مطالبی در مورد ساختمان های هوشمند نمودند. مطالب منتشر شده به این موضوع اشاره نمودند که سیستم های اتوماتیک می توانند ساختمان هایی با بازدهی بالای انرژی ایجاد کنند. نتیجه این مطالب و تبلیغات صورت گرفته در این زمینه فشار زیاد بر روی صاحبان و سازندگان برای ساخت ساختمان هایی با سیستم های اتوماتیک بود.
در آن زمان به دلیل اینکه هنوز صنعت به دوره تکامل خود نرسیده بود ، یک تعریف استاندارد از»ساختمان هوشمند« وجود نداشت. تا اینکه سمپوزیوم بین المللی معماری در سال 1985 درتورنتو تعریفی از »ساختمان هوشمند« ارائه نمود که : یک ساختمان هوشمند آمیزه ای است از ابداعات (خواه این ابداعات تکنولوژیک باشد یا خیر) به همراه مدیریتی بدون نقص که در این راستا و با داشتن این دو ویژگی سرمایه صرف شده تا حد زیادی باز گردد . (Coggan,2008)
اساس این تعریف ساده ، مقایسه ای است بین خصوصیات یک ساختمان عادی با کیفیاتی که امروزه در ساختمان های هوشمند به کار گرفته می شود. این کیفیات را می توان در 4 گروه زیر طبقه بندی نمود :
- بازدهی انرژی
- سیستم های امنیتی
2
- سیستم های ارتباط از راه دور
- سیستم اتوماسیون
این تعریف علاوه بر لزوم وجود ابداع و نوآوری و استفاده از تکنولوژی، این موضوع را نیز یادآوری می کند که یکی از اهداف ساخت ساختمان های هوشمند ، این است که ساختمان هایی ساخته شوند که سرمایه ای را که در ساخت و ساز صرف شده است برگردانند. ارائه تعریف برای بناهای هوشمند بر مبنای ذکر اهداف ضروری در تعریف EIBG (گروه سازنده ساختمان های هوشمند در اروپا) به وضوح مشاهده می شود که می گوید : »یک بنای هوشمند ، بنایی است که کارآیی و راندمان ساکنانش را افزایش داده و امکان مدیریت موثر را بر اساس مقتضیات خاص و با کمترین هزینه فراهم آورد.« راندمان و سودمندی تا حدودی غیر قابل لمس و نامحسوس هستند که تنها با نگاهی به عملکرد گذشته و مقایسه آن با عملکرد جدید ، تا حدودی می توان به این دو مفهوم دست یافت. همچنین پایین آوردن هزینه ها (راندمان و سودمندی) از جمله اهدافی است که باید توسط سیستم های کنترل کننده مورد توجه قرار گیرد (کرواچیک و شربینی به نقل از منتظری، . (2004
از سویی دیگر در سال 1996 میلادی ، تعریفی دیگر برای ساختمانهای هوشمند ارائه گردید. "ساختمانی که با بهره گرفتن از تکنولوژی مدرن این امکان را فراهم آورد تا بتوان اجزاء و تجهیزات مختلف را به طور خودکار کنترل کرد ". این تعریف به خوبی نشانگر روند تبادل اطلاعات بین اجزاء کنترل کننده و اجزاء کنترل شونده ، در ساختمان های هوشمند است. این تعریف بیان می کند که یک ساختمان هوشمند در برابر نیازهای کاربران خود بسیار پاسخگو است و توانایی هماهنگی یا تکنولوژی جدید را دارد و می تواند خود را با تغییرات سازمانی ساختمان ، هماهنگ کند. این تعریف یک مبحث بسیار مهم را درباره روند فرماندهی ساختمان در بر می گیرد (همان).
-2-4 ویژگی های اصلی یک ساختمان هوشمند
علاوه بر تعاریف فوق در سال 1988 میلادی ، معماری بنام »اتکین« تعریفی برای ساختمان های هوشمند ارائه کرد. او گفت : یک ساختمان هوشمند ساختمانی است که از وقایعی که در درون و برون آن رخ می دهد مطلع است و می تواند در مواجهه با این وقایع و برای بوجود آوردن محیطی دلچسب برای کاربرانش ، موثرترین و بهترین تصمیمات را در همان زمان بخصوص ، اتخاذ کند.
»اتکین« در تعریف خود علاوه بر توانایی کسب اطلاعات (input) و توانایی پاسخگویی (output) ، فاکتور زمان را نیز دخیل کرد. بر مبنای این تعریف همه تصمیمات سیستم در مواجهه با وقایع درون و برون ساختمان باید در زمان خاص خود اتخاذ شوند و اگر این تصمیم گیری ها در زمان دیگری انجام شوند ، ارزشمند نخواهند بود. کلمه »مطلع است« در تعریف »اتکین« به معنای اطلاعات دریافت شده (input) و وسایل ارتباطی است که اطلاعات به وسیله آنها به سیستم کنترل وارد شده و جمع آوری می شود. کلمه »تصمیم می گیرد« در این تعریف بیانگر همه انواع پاسخ هاست. مانند تصمیم سیستم برای تعادل دمای درون بنا ، هماهنگ فرم ساختمان که همه اینها تحت عنوان»خروجی سیستم(output) « قرار می گیرند .
باید به این موضوع توجه داشت که تحولی که در زمینه ارتباطات راه دور و همچنین علم الکترونیک رخ داد موجب گسترش توانایی های ساختمان های هوشمند شد. توانایی یادگیری در سیستمهای یکپارچه که شامل اصطلاح »هماهنگی« است موجب می شود که سیستم بتواند از تجربه های مشابه در موارد دیگر استفاده کند. تا با توجه به این تجربه ها و آموزه ها بهترین تصمیمات را اتخاذ کند. علاوه بر توانایی یادگیری سیستم ، اطلاعاتی که بین بخشهای مختلف رد و بدل می شود باید در بخش کنترل ساختمان ، مورد تحلیل و پردازش قرار گیرند که در حقیقت این بخش به منزله مغز ساختمان است (همان).
3
ساختمانهای هوشمند دارای خصوصیات و ویژگی های متعددی هستند که می بایست در طراحی معماری و سازه ای به آنها توجه شود و در اینجا به آنها اشاره خواهیم کرد :
أ. طراحی ساختمان های هوشمند((Design
- انعطاف پذیری
- طرحی با بازدهی بالای انرژی
- توجه به سیرکولاسیون ساختمان متناسب با سیستم شبکه بندی (Networking)
- تعامل با محیط پیرامون
ب. سیستم ساخت (Construction)
- دارای سازه پایدار
- مجهز به سیستم الکترونیکی
ج. چگونگی کنترل امکانات (Operations)
- صفحه کنترل مرکزی
- اتوماسیون
- کنترل از راه دور
- مدیریت نگهداری و تعمیر سیستم ها
- سیستم اطلاعات انرژی
- سیستم دیده بانی((Monitoring
د. تکنولوژی (Technology)
- سیستم های ارتباطی (تلفن، پیامگیر، تلفن سانترال و اینترنت)
ه. سیستم شبکه بندی (Networking)
- کنترل با استفاده از امواج رادیویی
- استفاده از علایم دیجیتالی
و. ایمنی((Security
- سیستم اعلام حریق ، آب گرفتگی و سرقت
- کنترل و ضبط تصاویر دوربین های مدار بسته
- تشخیص آتش و دود و اخطارهای ویژه
-
ز. مکانیکی((Mechanical
- صرفه جویی در مصرف انرژی
- ذخیره حرارتی
