بخشی از مقاله
چکیده
امروزه رشد سریع فناوریهای رایانهای زندگی بشری را تا حد زیادی تحت تاثیرخود قرار داده است و حوزه علم و تکنولوژی نیز سهم زیادی از این تاثیرات را به خود اختصاص داده است. نرم افزارهای رایانه ای در صورتی که به درستی مورد استفاده قرار بگیرند میتوانند کمک شایانی به معماران و طراحان محیط نمایند. نباید فراموش شود که کار اصلی یک طراح، طراحی و خلق فضا میباشد و نرمافزارها باید در جای مناسب خود مورد استفاده قرار بگیرند تا راهگشای این مسیر باشند.
این مقاله سعی بر آن دارد تا ضمن معرفی تعدادی از نرم-افزارهایی که امروزه تحت عنوان » نرمافزارهای انرژی« شناخته می-شوند، جایگاه استفاده از هر یک از آنها را در فرایند طراحی معماری تبیین نماید. از دیگر سو نباید فراموش کردکه سرعت بالای ورود نرمافزارهای جدید به بازار گاهی موجب میشود تا طراحان نتوانند خود را با این حرکت هماهنگ کنند و معرفی کلی آنها در اینجا می-تواند شروع مناسبی برای آشنایی با برخی نرمافزارها و فهم این نکته باشد که در حقیقت نرمافزارهای انرژی چه کمکی به طراحان محیط می نماید.
مقدمه
طراحی فرایند پیچیدهای است که در آن، طراح دادههای متفاوتی که درباره مسئله طراحی در اختیار دارد را تجزیه و تحلیل نموده و در راه ترکیب آنها برای رسیدن به راه حل و یا راه حلیهایی گام برمیدارد که بلافاصله توسط خود وی مورد نقد و ارزیابی قرار گرفته و بهینه میگردد. تا کنون تلاشهای زیادی صورت گرفته است تا این فرایند را از مجموعهای فعالیت های مرموز ذهنی، به جعبهای شفاف تبدیل نماید که در آن سیر از سوال به جواب و یا مسئله به محصول به آسانی قابل مشاهده است. چنین قصدی رشتهای از مطالعات علمی را پایهریزی کرد که آن را تحت عنوان »طراحیپژوهی« میشناسیم. طراحی پژوهی عمر درازی ندارد و از اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 بود که به شکلی نظاممند مطرح و پیگیری گردید.
طبق نظر طراحی پژوهان میتوان گفت که هر مسئله معماری از ابعاد و قیود مختلفی تشکیل شده است که انتظار میرود طراح بتواند راه-حلی مناسب ارائه دهد که به شکلی فراگیر و همه جانبه به مسئله پاسخ بدهد. پیچیدگی فرایند طراحی نیز از همین جا آغاز می شود، یعنی اینکه چگونه یک ذهن طراحانه اطلاعات مختلفی را درباره مسئله دریافت کرده و بین آنها انسجام ایجاد میکند جای سوال است.
اما در هر صورت یکی از قیودی که تقریبا در تمام مسئلههای طراحی به شکلی فعال حضور دارد و باید پاسخ گفته شود، ملاحظات اقلیمی و اسایشی است. امروزه که جهان معماری شاهد تغییرات مهمی در روند طراحی ساختمان ها است نرمافزارهای رایانهای به طراح در افزایش دقت و قوای تحلیلی پیرامون وضعیت حرارتی فضاها و یا میزان دریافت انرژی، کمک مینماید.
این رویکرد جدید، برای طراحی ساختمان هایی با کیفیت مناسب نیاز به نگرشی همه جانبه نگر1 است .قوانین ساختمانی نیز اندک اندک به سوی شرایطی جدید گام برمی دارند .یکی از مهمترین این تغییرات در روش های ارزیابی رفتار حرارتی ساختمان ها رخ داده است .روش های محاسباتی سنتی رفتار حرارتی ساختمان که بر میزان انتقال حرارتی جداره های ساختمان تاکید داشتند، جای خود را به نتایج شبیه سازی هایی می دهند که به صورت همزمان تمامی میزان مصرف انرژی ساختمان جهت رسیدن به شرایط آسایش حرارتی را تخمین می زند .
شبیه سازی رایانه ای مصرف انرژی ساختمان، به عنوان ابزار تجزیه و تحلیل کارایی ساختمان ها، برآورد بارحرارتی و ترکیبات بهینه ویژگی های ساختمانی و نیز تجزیه و تحلیل ساختما نهای موجود، جهت انجام اقدامات بهینه سازی مصرف انرژی، از ابتدای دهه 70 میلادی آغاز شده و اکنون گسترش بسیار زیادی یافته است.
در این مقاله تلاش خواهد شد، دستاوردهای تازه این حوزه با فرایند طراحی تطبیق داده شده و جایگاه نرمافزارهای مختلفی که در این زمینه موجود میباشد در مسیر طراحی تبیین گردد.
فرایند طراحی
فرایند طراحی، فرایند حل کردن یک مساله است که از مواجهه طراح با مساله آغاز و تا رسیدن به محصول طراحی ادامه می یابد. مارکوس - - Markus,1969و مِی ور - - Maver,1975 این فرایند را دارای چهار مرحله می دانند که در برخی اوقات تا حصول نتیجه، چندین بار تکرار می گردد و در هر مرحله امکان بازگشت به مرحله قبلی وجود دارد: تحلیل، ترکیب، ارزیابی و تصمیم گیری.[ 1] تحلیل عبارت است از نظم دادن و ساختار بخشیدن به مساله و ترکیب، تلاش برای حرکت به جلو و خلق پاسخ برای مساله است. مرحله ارزیابی متضمن سنجش منتقدانه راه حل های پیشنهادی در برابراهداف شناسایی شده مرحله تحلیل است
یک شطرنج باز قبل از توضیح داده شد. پس از اتمام طراحی نیز مرحله اجرا و سپس ارزیابی حرکت باید وضعیت مهره ها را تحلیل کند و فهم درستی از مساله پس از اجرا آورده شده است که در اینجا مورد بحث نمیباشد.
پیدا کند - تحلیل - ، سپس باید بتواند پیشنهاد یک حرکت بدهد - ترکیب - و البته قبل از تصمیم نهایی به ارزیابی پیشنهاد خود بپردازد
یک طراح نیز باید در ابتدا به تحلیل مساله طراحی پرداخته و سپس به ارائه یک راه حل مبادرت ورزد.
نمودار شماره : - 1 - فرایند طراحی از دیدگاه بروس آرچر،
نمودار 1 فرایند طراحی را بر اساس نگاه بروس آرچر3 طراحی پژوهان نشان میدهد. آرچر این سه مرحله را چنین توضیح میدهد: » مرحله اول شامل مشاهده و منطق استقرائی است؛ مرحله دوم شامل گزینش و تفکر خلاقانه است و مرحله سوم تشریح، ترجمه و انتقال طراحی به کسانی است که از آن استفاده میکنند.[1]« در میان سه نسل از طراحیپژوهان که تا امروز شناخته شدهاند،
بحثهایی درباره تقدم یا تاخر هر یک از فعالیتهای تحلیل، ترکیب و ارزیابی وجود دارد اما در اینجا تمرکز بر روی وجود هر یک از این فعالیتها فارغ از تقدم یا تاخر آنهاست. روی هم رفته می توان فعالیتهای تحلیلی طراح را مربوط به زمانی دانست که وی در حال بررسی اطلاعات جمع آوری شده خود درباره مسئله طراحی است. این اطلاعات ممکن است درباره نیازها و سرانههای فضایی یک موضوع باشد و یا اطلاعاتی پیرامون وضعیت اقلیمی یک منطقه.
طراح این اطلاعات را دریافت و در ذهن خود تحلیل مینماید اما ترکیب از زمانی آغاز میشود که طراح برای ارائه یک راهحل که که در واقع پاسخی است به آنچه تحلیل کرده است، دست به کار میشود. اما پس از هر ترکیبی و ارائه هر راهحلی طراح باید به ارزیابی آنچه ارائه کرده است بپردازد و در باره اینکه چقدر جواب ارائه شده به اهداف طراحی نزدیک است قضاوت کند. به نوعی نتایج هر ارزیابی تحلیل دیگری در پی میآورد و در نهایت طراح به پاسخ تازه تری می-اندیشد.
جان لنگ4 هم در کتاب آفرینش نظریه معماری، مراحل شکل گیری یک اثر معماری را چنین دسته بندی مینماید: شناخت، طراحی گزینهها، انتخاب، اجرا و ارزیابی پس از استفاده. در حقیقت مرحله شناخت در اینجا متناظر فعالیتهای تحلیلی طراح میباشد و طراحی گزینهها به نوعی همراه با فعالیتهای ترکیبی در هنگام طراحی است و از سویی انتخاب که در اینجا برای اشاره به انتخاب گزینه یا آلترناتیو بهینه آورده شده، ماحصل ارزیابی گزینه هاست که در بالا عنوان شد
نمودار شماره : - 2 - مدل کلی مراحل طراحی،
فرایند طراحی و نرمافزارهای انرژی
تا اینجا فعالیتهای مختلف طراحانه در مسیر طراحی به طور اجمالی مرور شد. حال باید توجه داشت که نرمافزارهای متعددی که امروزه در حوزه انرژی روانه بازار گردیده چگونه در مراحل مختلف طراحی به طراح یاری میرسانند. جالب اینکه نرمافزارهای موجود در هر سه زمینه تحلیل و شناخت، طراحی و ترکیب و همچنین ارزیابی و انتخاب حرفهایی برای گفتن دارند و قابل استفاده میباشند.
به همین دلیل نرمافزارهای موجود در این مقاله در سه دسته منطبق با مراحل طراحی تقسیم بندی شدهاند. در دسته اول که نرمافزارهای قابل استفاده در راستای تحلیل و شناخت نام گرفته است، نرم-افزارهایی معرفی شده اند که به طور مشخص اطلاعات جامعی درباره دادههای آب و هوایی منطقهای که طراحی در آن انجام میشود ارائه میدهند.
این اطلاعات که به شکلی سریع و قابل استفاده برای همه عرضه میشود جای شیوه های سنتی و جدولهای مختلفی را می-گیرد که کار با آنها خشک و کسل کننده مینمود. یک طراح خوب این اطلاعات را در کنار اطلاعات دیگری که در مورد ابعاد مختلف و متفاوت مسئله طراحی بدست آورده است قرار داده و سعی خواهد کرد که راهحلی ارائه دهد که در کنار آن ابعاد از جمله عملکرد و زمینههای فرهنگی و اقتصادی و ....به ملاحظات اقلیمی نیز پاسخ داده و شرایط مناسبی برای آسایش کاربران فضایی که در حال طراحی آن است فراهم بیاورد.
در دسته دوم که تحت عنوان نرمافزارهای قابل استفاده در مرحه طراحی و ترکیب آورده شده اند، نرمافزاهایی معرفی شده که از داده-های ساده و خام درباره شرایط آب و هوایی فراتر رفته و اطلاعاتی به طراح میدهد که از جنس ترکیب و طراحی است. این نرمافزارها پیشنهاداتی میدهند که برگرفته از دادههای اقلیمی است و برای مثال سکل و میزان باشوهای نمای جنوبی و یا کشیدگی بهینه ساختمان را در اقلیمی که به آن معرفی شده است توصیه مینماید.
به همین دلیل علیرغم اینکه طراح میتواند از این اطلاعات بهره ببرد نباید فراموش کرد که این پیشنهادات می تواند یک آلترناتیو بهینه از منظر آسایش حرارتی و یا مصرف انرژی تولید کند اما کار اصلی یک طراح معمار چیزی فراتر از خلق یک فضا است که در آن آسایش حرارتی باشد و یا مصرف انرژی آن کم باشد. بلکه رسالت یک معمار ایجاد ظرفی مناسب برای زندگی کسانی است که تحت عنوان کاربر اثر معماری میشناسیم و در این راه آسایش حرارتی تنها یک قید تاثیرگذار در مسئله است و بنابراین طراح باید ضمن پیشبرد چنین آلترناتیوی به خلق آلترناتیوهای دیگری که معطوف به ابعاد مهم دیگر پروژه باشد بپردازد تا در انتها بتواند با ترکیب آنها و یا انتخاب گزینه بهینه به پاسخی فراگیر دست یابد. اصولا همین وارد شدن ابعاد دیگر پروژه هست که داشتن ساز و کار مناسبی جهت ارزیابی جوابهای آماده شده را ضروری مینماید.
در دسته سوم، به نرمافزارهایی پرداخته شده که بعد از ارائه آلترناتیوهایی که طراح آنها را مناسب تشخیص میدهد وارد فرایند شده و طراح را در ارزیابی الترناتیوهای موجود یاری میکند. طراحی میتواند با توجه به اطلاعات آب و هوایی و همه اطلاعات دیگر که در مورد یک پروژه دارد به گزینه یا گزینههایی برسد که فکر میکند پاسخی فراگیر و نسبی به همه ابعاد پروژه میدهد.
اما در اینجا هم وی قادر خواهد بود که با کمک نرمافزارهای موجود، آلترناتیوهای به دست آورده خود را بر اساس انرژی و آسایش حرارتی ازیابی نموده و بین آنها دست به انتخاب بزند و یا آنها را بهینه کند. از آنجاییکه فرایند طراحی فرایند خلق و نقد مداوم است ممکن است طراح پیش از پیشبرد کامل طرح و در همان مراحل اولیه بخواهد گزینه خود را بر اساس موارد فوق ارزیابی نموده و اصلاح کند و البته از سوی دیگر ممکن است در مراحل پایانی طراحی و زمانی که طرح شکل کلی خود را بر اساس قیود مختلف بدست آورده است نیاز به ارزیابی جدی تر طرح بر اساس اصول انرژی احساس شود. بدین ترتیب در این مقاله نیز نرمافزارهای دسته سوم در خود به دو گروه تقسیم بندی شده اند که یک گروه ارزیابی در مراحل اولیه و گروه دیگر ارزیابی در مراحل پایانی نامیده می شود.
همچنین قابلیت ارایه جهت گیری بهینه را با توجه به میزان به تابش دریافتی را دارد. در کنار توانایی نمایش اطلاعات، نرم افزار ودرتول بخشی مجزا برای انجام تحلیل هایی بر روی نمودار سایکرومتریک و تعیین میزان کارایی روش های غیرفعال دارد. این نرم افزار می تواند میزان کارایی هر یک از روش های غیرفعال را در هر یک از ماه های سال و همچنین درصد استفاده ی ترکیبی آن ها را در کنار یکدیگر نشان دهد.
شکل شماره - : - 1 اطلاعات سالیانه دما و تابش در weather tool
شکل شماره - : - 2 نمایش اطلاعات باد
شکل شماره - : - 3 جهت گیری صحیح از نطر میزان تابش
نرم افزارهای انرژی دسته اول نرم افزار هایی هستند که در مرحله شناخت بستر طرح و قبل از شروع طراحی مورد استفاده قرار میگیرند.
از این گروه نرم افزار ها میتوان به معرفی Weather tool ، Climate Consultant و Envi-Met بسنده کرد.
ودرتول نرم افزاری برای نمایش تصویری و اطلاعات ساعت به ساعت آب و هوایی است. این نرم افزار توانایی ارایه اطلاعات مختلف اعم از میزان حرارت، رطوبت و... را به صورت نمودارهای دو بعدی و سه بعدی و بر روی دیاگرام مسیر خورشید را داراست.
کلایمیت کانسولتنت6 نیز برای آنالیز اطلاعات ساعت به ساعت آب و هوایی است که نتایج حاصل را به صورت نمودارهای دو بعدی و سه بعدی را می باشد.
شکل شماره - : - 4 وارد کردن اطلاعات به Climate consultant
