بخشی از مقاله
چکیده
فضاهای آموزشی شهر، فضاهایی هستند که ابتداییترین محل ارتباطات و تعاملات اجتماعی، فرهنگی شهروندان در آن میباشد، امروزه علیرغم رواج پدیدههای نوین ارتباطی، نقش فضاهای عمومی برای ارتباطات اجتماعی شهروندان به خصوص کودکان و نوجوانان از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا فضاهای آموزشی یکی از مهمترین بخشهای توسعه یک کشور به حساب میآید.
طراحی مجتمع آموزشی با رویکرد بهرهگیری از انرژیهای پایدار در اقلیم معتدل و مرطوب نه تنها در دراز مدت موجب کمک به اقتصاد جامعه و جلوگیری از آلودگیهای زیست محیطی میشود بلکه با ایجاد محیط آموزشی در کنار طبیعت توانایی ارتقاء علمی دانش آموزان افزایش یافته و حس علاقهمندی و مشارکت آنها نسبت به حفظ و نگهداری منابع طبیعی زمین افزایش مییابد، به طوری که علاوهبر فعالیتهای آموزشی به ایجاد ابتکارات و خلاقیتهای نوین علمی منجر میشود.
طراحی همگون با طبیعت و بهرهگیری از انرژیهای پایدار در طراحی فضاهای آموزشی، موجب ارتقای سطح آموزش به صورت غیرمستقیم میشود که خود موجب ایجاد درک عمیق از رابطه بین انسان و زمین، شناخت انرژیهای پایدار و آشنایی بیشتر دانش آموزان از ابتدای دوره تحصیلشان با طبیعت میگردد. شیوه انجام مطالعه از نوع کیفی و به روش توصیفی- تحلیلی است و برای درک بهتر مفاهیم و معیارهای معماری سبز با توجه به سیستم لید مزایای استفاده از ساختمان سبز مورد بررسی قرارگرفته است و نتیجتاً مشخصههایی که میتوان از آن برای طراحی مدارس استفاده نمود، اولویتبندی شده و مورد استفاده در تبیین الگوی طراحی قرار میگیرد.
مقدمه
در چند سال اخیر بیانیهها و مقالات متعددی در زمینه اصول توسعه پایدار و معماری و شهرسازی مرتبط با آن توسط محققان مختلف در سراسر دنیا به رشته تحریر درآمده است. مدارس از جمله ساختمانهای عمومی پرمصرف میباشند که مطالعه میزان مصرف انرژی آنها و نیز ارائه راهکارهایی جهت طراحی اصولی آنها در راستای نیل به اهداف توسعه پایدار میتواند به میزان زیادی از اتلاف انرژی در این مکان جلوگیری کند و دارای قوه پتانسیل جهت حفظ انرژی نیز باشند.
با بررسی فضاهایی که برای کودکان در برخی از شهرها خلق میشد، میتوان نتیجه گرفت که به ابعاد وجودی کودک در این فضاها توجه نمیشد و با ادراک، فعالیتها و نیازهای مصرفکننده آن هماهنگ نبودند و در حقیقت این مناظر با توجه به ویژگیها و ادراک بزرگسالان - نه کودکان - شکل گرفتهاند.
مدرسه به عنوان نهادی اجتماعی، نمایانگر فرهنگی است که خود نیز جزئی از آن محسوب میشود و به کودک طرز فکر و جهانبینی خاصی را منتقل مینماید. مدارس سبز با بهرهگیری از نور طبیعی و رنگ ساختمان و توجه به کیفیات صوتی و بصری اثر عمیقی روی قابلیت یادگیری کودکان دارند؛ لذا نهادینه کردن اصول و فلسفه پایدار در وجود و روح انسان امروزی با آموزش او از دوران کودکی امری مهم و قابل اجرا میباشد.
از دستاوردهای علمی و مهم این پژوهش توجه به عناصر طولانیمدت محیطی، اقتصادی و انسانی میباشد؛ لذا شرایط بومی و محلی سایت به عنوان اصل اساسی هدایتگر طراحی فیزیکی سایت و تعریف هویت و ایجاد حس مکان قوی درنظر گرفته میشود. این پژوهش در راستای ارتقاء پایداری منابع و استفاده ار انرژیهای تجدیدپذیر گام برمیدارد.
اقلیم معتدل و تحلیل آن
سواحل دریای خزر با آب و هوای معتدل و بارندگی فراوان، از جمله مناطق معتدل محسوب میشود. این منطقه که به صورت نواری بین رشته کوه های البرز و دریای خزر محصور شده، از جلگه های پستی تشکیل شده است که هر چه به طرف شرق پیشروی میکند، رطوبت و اعتدال هوای آن کاهش پیدا مییابد. در حقیقت، رشته کوه های البرز که حد فاصل دو آب و هوای متضاد هستند، جلگههای پست خزر را از فلات مرکزی جدا میکنند. از جمله ویژگیهای این اقلیم، رطوبت زیاد هوا و اعتدال درجه حرارت آن است. دمای هوا در روزهای تابستان معمولا بین 22 تا 33 درجهی سانتیگراد و شبها بین 23 تا 32 درجهی سانتیگراد و در زمستان معمولا بالای صفر است. در این منطقه، بارندگی بسیار زیاد و در تابستان به صورت رگبار است.
تابش خورشید با توجه به آمار سازمان هواشناسی که از ایستگاه سینوپتیک تهیه شده در اقلیم معتدل و مرطوب میانگین 28سال از 1982 تا 2010 به میزان 1816/3 ساعت میباشد.
جدول :1 جدول ایستگاه سینوپتیکی سازمان هواشناسی.
با توجه به جدول ساعات آفتابی در اقلیم معتدل و مرطوب که شامل شهرهای سواحل دریای خزر میباشد، در مییابیم که سرمایهگذاری و بهرهبرداری از انرژی خورشید در این استان و اقلیم میتواند علاوهبر تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر، مصرف انرژیهای فسیلی در نیروگاههای حرارتی را کاهش دهد که در پی آن هزینههای تولید برق در استان کاهش یابد.
شرایط آسایش در مناطق معتدل
با منطبق کردن شرایط حرارتی مناطق معتدل و مرطوب بر جدول زیست اقلیمی ساختمان متوجه میشویم که مشکل عمده در این مناطق رطوبت زیاد هوا در تمام فصول سال است، از این رو مهمترین عامل ایجاد آسایش در ساختمانهای این مناطق برقراری و تداوم کوران در فضای داخلی است.
استقرار بنا در جهت جنوب یا جنوب شرقی و گسترش بنا در جهت شرقی-غربی در این مناطق برای ایجاد کوران هوا توصیه میشود؛ از طرفی وجود بازشوها در تمام جبهههای ساختمان، عدم وجود زیرزمین، کرسیچینی مناسب برای جلوگیری از نفوذ رطوبت از موارد لازم میباشد.
بررسی سیستم خورشیدی
خورشید و هر منبع نوری دیگر به همراه خود انرژی دارند. معمولا هنگامی که نور به یک شی برخورد میکند به گرما تبدیل میشود. اما در برخی موارد انرژی نور بعد از تابش به یک سری مواد بخصوص، به انرژی الکتریکی تبدیل میشود که ما بعدا آن را به جریان الکتریکی قابل استفاده تبدیل میکنیم.
سلولهای خورشیدی را با یک نام دیگر یعنی فتوولتاییک نیز میشناسند که فتو به معنی نور و ولتاییک به معنی الکتریسیته می باشد. همه این سلولها در خود یک یا چند میدان الکتریکی دارند که باعث ایجاد ولتاژ میشوند؛ در یک کریستال، پیوندها - بین اتمهای سیلیکون - از الکترون تشکیل شدهاند که بین تمام اتمهای کریستال تقسیم شدند.
وقتی نور به سطح کریستال میتابد جذب میشود، این نور باعث تحریک یکی از الکترونها در یکی از اتمها می شود و آن را به سطوح بالاتر انرژی هدایت میکند. این الکترون با این انرژی و با استفاده از میدان الکتریکی موجود، در یک مسیر مشخص و با آزادی بیشتر نسبت به حالت قبلی که در بند بود حرکت میکند و حرکت آزادانه الکترون به معنی ایجاد جریان میباشد. با وصل کردن سیم مسی به بالا و پایین این سلول خورشیدی میتوان جریان تولید شده را به تسخیر درآورد.
این جریان به همراه ولتاژ حاصل از میدان الکتریکی، توان الکتریکی را تشکیل میدهند. این همان توانی است که مشخصه یک سلول خورشیدی میباشد یعنی فرضا میگویند این سلول 5 وات است.
شکل :1 مراحل استفاده از انرژی خورشیدی برای مصرف کننده
مهمترین قسمت یک سیستم فتوولتائیک، سلولهای خورشیدی می باشند که از کنار هم قراردادن تعدادی سلول خورشیدی یک ماژول خورشیدی ساخته میشود. صفحات فتوولتائیک از نظر تکنولوژی به سه دسته تقسیم می شوند:
1. صفحات فتوولتائیک منو کریستال
2. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال
3. صفحات فتوولتائیک نواری
البته صفحات منوکریستال برای آب و هوای ایران توصیه می شود. همانطور که بیان شد، مقدار ساعات آفتابی در مناطق معتدل شمال مطلوب میباشد؛ لذا در مییابیم که سرمایهگذاری و بهره برداری از انرژی خورشید در این استان و اقلیم میتواند علاوهبر تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر، مصرف انرژیهای فسیلی در نیروگاههای حرارتی را کاهش دهد که در پی آن هزینههای تولید برق در استان کاهش یابد.
از بین دو گزینه سیستم فتوولتاییک و گسترش شبکه برق، در برخی از موارد سیستم فتوولتاییک هزینه سرمایهگزاری اولیه کمتری برای دولت دربرخواهد داشت که به طور مسلم صرفه جوییهای حاصل در طول عمر استفاده از سیستم - عدم نیاز به اضافه تولید نیروگاهها به منظور تامین بار مناطق روستایی، عدم اتلاف انرژی درشبکه توزیع نصب شده برای برقرسانی به روستاها دورافتاده، عدم آلودگیهای زیستمحیطی و غیره - نیز مزید بر علت خواهد بود.
مدارس پایدار
یک بنا تابع ویژگیهایی است که آنرا در زمره بناهای پایدار قرار میدهد. این اصول پایداری که با خصوصیات معمارانه یک مدرسه سنتی و انعطافپذیر مورد بررسی تطبیقی قرار گرفته است، یه شرح زیر بیان میگردد.
1. اصول پایداری اجتماعی که شامل انعطافپذیری، رفاه و امنیت اجتماعی، مردمواری و برقراری روابط اجتماعی با محیط و جامعه میباشد.
2. اصول پایداری اقتصادی که تناسب با نیازها و پرهیز از بیهودگی، استفاده از مصالح بومآورد را دربر میگیرد.
3. اصول پایداری محیطی شامل هماهنگی با اقلیم، کاهش استفاده از سوختهای فسیلی و استفاده از منابع تجدیدپذیر، هماهنگی با سایت میباشد.
4. اصول پایداری فرهنگی حفظ هویت و فرهنگ جامعه را در بر میگیرد.
همانطور که میدانیم بناهای سنتی ما دارای هویت و سرشار از تمام این اصول پایداری به نحوی سنتی میباشند که با بررسی بر روی این آثار، اصول قابل رویت میباشند.
به عنوان نمونه در مدرسه خان شیراز با بکارگیری اعداد مقدس در ساخت قسمتهای مختلف بنا در جهت پایداری فرهنگی و اجتماعی راهکاری مناسب را ارائه کرده است.[1] یا در مدرسه آقا بزرگ کاشان برای رعایت پایداری محیطی به ایجاد لایههای مختلف عملکردی اقدام نمودهاند.
شکل :2 پلان و نمایی از مسجد آقا بزرک کاشان.
البته در این بنا با به وجود آوردن دو مجموعه پراهمیت شهری مثل مسجد و مدرسه در درون یکدیگر با حفظ استقلال عملکردی، به گونهای که ارتباط مستمر و روزانه هر کدام از آن دو در حیات و پویایی دیگری تأثیر بسیار مطلوبی گذاشته، باعث ایجاد حس زنده بودن این مجموعه بعد از گذشت 150 سال شدهاست؛ لذا میتوان به عنوان یکی از هوشمندانهترین راهکارهای پایداری اجتماعی از آن نام برد.
اهداف مجتمعهای آموزشی پایدار
ساختمان مدرسه پایدار بر پایه اصول صرفهجویی در مصرف انرژی و حفاظت محیطزیست طراحی میشود؛ در این مدارس تنها هدف، اصول زیستمحیطی و مصرف کمتر از منابع انرژی نیست، بلکه اهمیت آن در تأثیری است که در روحیه دانشآموزان دارد، ورود نور طبیعی در کلاسها و بالا بردن کیفیت هوای داخل ساختمان، دو عنصر اساسی از طراحی ساختمانهای پایدار، اثرات مستقیم بر عملکرد دانشآموزان دارد.[4] به طور کلی اهداف این مراکز را میتوان در موارد زیر دستهبندی نمود:
✓ به حداکثر رساندن آسایش دانشآموزان
✓ برنامهریزی کارآمد
✓ طراحی برای تغییر از راه طراحی ساده
✓ به حداکثر رساندن فضاهای قابل استفاده
✓ به حداقل رساندن هزینه احداث ساختمان
✓ کاهش هزینههای نگهداری ساختمان
✓ حفاظت و بهبود بخشیدن ارزشهای طبیعی
✓ جمعآوری آب باران و بازیافت آب شیرین
✓ بازیافت از فاضلاب و به کارگیری آن
لازمه دستیابی به این اهداف استفاده از اصول پایداری منطبق با معیارهای طراحی آموزشی است، که در ادامه به آنها میپردازیم.
ضوابط و استانداردهای لازم برای طراحی مجتمع آموزشی
مجتمعهای آموزشی شامل کلیه مقاطع تحصیلی از پیشدبستانی تا پایان دوره متوسطه میشوند و کلیه فضاهای آموزشی، کمکآموزشی، پرورشی، خدماتی، رفاهی و اداری را دارا میباشند.ضوابط مربوط به طراحی اینگونه مجتمعها شامل موارد بسیاری است که مهمترینآنها در ادامه بیان شده است:
· محل قرارگیری کلاسها در آرامترین مکان و به دور از سروصدای بیرون باشند.
· محل قرارگیری درب ورودی کلاس در ابتدای ورودی کلاس و در مجاور تابلو باشد.
· مناسبترین فرم برای کلاسهای تجربی و عمومی و نظری مربع مستطیل و مربع توصیه میشود.
· استفاده از رنگ سفید مات در سقف و رنگهای نیمهروشن در دیوار کلاسها توصیه میشود.
· استفاده از دربهای چندلایه برای فضاهای آموزشی لازم است.
· اگر چنانچه طراحی به گونهای باشد که در بعضی از قسمتها نیاز به پنجرههایی که تا کف ادامه داشته باشد، نصب حفاض تا ارتفاع 112 سانتیمتر الزامی است.
· استفاده از نورگیرهای سقفی در جهت پخش یکنواخت نور طبیعی مناسب است.
· در صورت استفاده از سقف شیبدار، ارتفاع بنا حداکثر تا 160 سانتیمتر قابل افزایش میباشد.
