بخشی از مقاله
تحلیل کاربرد انرژی تجدید شونده باد در طراحی معماری هزاره سوم
چکیده: به دلیل کمبود انرژیهای تجدیدناپذیر بهره گیری هر چه بیشتر از انرژیهای تجدید شونده به حفظ منابع انرژی کمک بسیاری خواهد کرد. با استفاد ه از این انرژیهای تجدید پذیر می توان درمصرف انرژی صرفه جویی کرد. طراحی معماری براساس اصول اقلیمی و در نتیجه براساس استفاده از انرژیهای طبیعی سبب دستیابی به فرمهای جدید همساز با اقلیم می شود که کمترین نیاز برای سیستمهای تامین آسایش الحاقی را خواهد داشت. با استفاده از انرژی باد دربناها می توان از هزینه های اضافی برای تعبیه سیستمهای سرمایش و گرمایش جلوگیری و برای تامین انرژیهای ساختمان بهره برد. در این مقاله هدف تحلیل کاربرد انرژی تجدید شونده باد دربناهای طراحی شده در هزاره سوم می باشد. روش به کار رفته توصیفی بوده که ساختمانهای طراحی شده براساس استفاده از انرژی باد در هزاره ی سوم جامعه آماری بوده که ده مورد از این بناها به عنوان نمونه آماری انتخاب می شود. نتیجه حاصل از تحلیل نمونه های آماری این است که با جهتگیری مناسب بنا می توان سرعت باد را برای استفاده از آن افزایش داد. با افزایش ارتفاع بناها به دلیل سرعت بالای باد در ارتفاعات میتوان از انرژی باد بهره بیشتری برد همچنین آسمانخراشهای مارپیچی مقاومت بالایی در برابر نیروهای جانبی باد نسبت به آسمانخراشهای ساده دارند. با ایجاد کانال عمودی هوا یا همان سیستم دودکش می توان سبب مکش هوا از بالای دودکش و درنتیجه ورود هوای تازه به بنا از اطراف شد (باد معکوس) همچنین استفاده از توربینهای بادی انرژی باد را ذخیره و آن را به مبدلهای انرژی برق هدایت می کند. توربینهای بادی را میتوان در بین طبقات استفاده کرد و با نزدیک کردن توربینها به محل مصرف از افت فشار انرژی میتوان جلوگیری کرد. استفاده از این توربینها به نوبه خود معایبی نیز به همراه دارد که شرکتzena با طراحی برج مکنده باد متد جدیدی ارائه کرده و باد از این برج مکیده شده و به داخل می رود و پس از فشرده سازی به مرکز برج برای ایجاد برق هدایت می شود. با به کارگیری این روند علاوه بر برطرف نمودن معایب توربینهای بادی راندمان کاری 5.2 بیشتر از توربینهای بادی سنتی دارد. از نتایج حاصل از تحقیقات می توان برای بهبود عملکرد و همچنین تجدید رویکرد طراحی در معماری برج ها در راستای بهینه سازی مصرف انرژی استفاده نمود.
واژه های کلیدی:
اقلیم- انرژی باد – انرژیهای تجدید شونده– طراحی معماری- معماری هزاره سوم
-1 مقدمه:
از دهه ی 1990 تا کنون نشستهایی در مقیاس بین المللی و ملی در کشورهای پیشرفته تشکیل شده وبیانیه هایی هم منتشر شده است.در این نشست ها متخصصان بر آموزش معماری مبتنی بر تفکر پایداری تاکید کرده اند. امروزه در دانشگاههای معتبر سعی بر این است که تا حد امکان دانش تولید شده در این زمینه در حوزه ی تجربه و عمل به کارگرفته شود. از سویی دیگر روش های نظارت در سطح بین المللی تا کنون در هدفمند کردن ساخت و سازها و توسعه ی شهرها و صنایع پیشرفت خوبی نداشته و شاید اگر طراحان و سازندگان متولی موضوع پایداری باشند نتایج بهتری حاصل شود. :4]ص [ 29مشکل محدودیت منابع انرژی در دسترس،کم وبیش برای کلیه کشورها مشترک است. در کشورهای مختلف بسته به میزان فعالیتهای صنعتی بین 30 تا 35 درصد از کل انرژی مصرفی در ارتباط با مصارف ساختمانی است. از این میزان حدود 50 تا 60 درصد صرف گرمایش و سرمایش ساختمان در فصول مختلف سال می گردد و این بدان معناست که از کل انرژی مصرفی در کشور بین 15 تا 20 درصد به مصرف سرمایش و گرمایش فضای مسکونی داخل ساختمانها می رسد. :7]ص [25جدای از تصمیماتی که در طراحی معماری ساختمان به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی گرفته می شود، برای مقابله با این مشکلات یک رویکرد اساسی، استفاده از انرژی های جایگزین مانند انرژی های تجدید پذیر و بهینه سازی مصرف سوخت می باشد که استفاده از انرژی های تجدید پذیر دو روش دارد: -1 روش فعال که به کمک تجهیزات و با تبدیل انرژی امکان پذیر است مثل استفاده از انرژی باد برای تامین انرژی برق -2 روش غیر فعال که در این روش شرایط اقلیمی به کمک طراحی مناسب و استفاده از انرژی های تجدید پذیر ، تعدیل و آسایش حرارتی تا حد ممکن تامین می شود. این روش از دلایل اصلی شکل گیری معماری همساز با محیط به شمار می رود:8] ص [23 که امروزه روش فعال در معماری بسیار مورد توجه بوده و سعی در استفاده از انرژی های تجدید پذیر ازجمله: انرژی خورشید، انرژی باد، انرژیآبی (نیروی برقآبی)، انرژیزمینگرمایی می باشد که در صنعت ساختمان انرژی خورشید جایگاه نخست و انرژی باد دومین جایگاه را دارد.
باد یکی از قدیمی ترین منابع انرژی است که توسط بشر شناخته و به کار گرفته شده است. انرژی باد در حقیقت قسمتی از انرژی خورشید است که به زمین می رسد.انرژی خورشید باعث گرم شدن زمین و بروز اختلاف دما در نقاط مختلف زمین می شود.:1] ص [20 اختلاف درجه حرارت به دلیل زاویه ی انحراف زمین نسبت به خورشید و فشار هوا به علاوه دوران کره زمین باعث جابجایی هوا و در نتیجه باد می شود. به دلیل این که باد با خود ابرهای باران زا و باران که لازمه حیات است را به ارمغان می آورد، بدون وجود باد زندگی روی کره زمین برای بشر غیرممکن است.:2] ص [8 نیروی باد تمیزترین منبع بینهایت انرژی است. باد دارای دو مشخصه است: -1 سمت -2 سرعت. که این دو مشخصه یا از طریق مشاهده تخمین زده می شوند و یا با استفاده از ابزارهای ویژه اندازه گیری می شوند.:1] ص [53 انرژی باد که یکی از انرژی های تجدید پذیر است، استفاده از آن بعد از انرژی
خورشید بیشینه است. ولی انرژی خورشیدی پنج برابر گرانتر از انرژی باد است. از انرژی باد در آسیاب های بادی برای به کار اندازی پمپ آب در توربین های بادی برای تولید انرژی الکتریکی و در ساختمانها برای تهویه استفاده می شود. :6]ص [8 انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر، از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراکنده و تقریباٌ همیشه در دسترس می باشد. انرژی باد طبیعتی نوسانیو متناوب داشته و وزش دائمی ندارد.:5]ص [10 انرژی باد از لحاظ اقلیمی در فراهم آوردن آسایش انسان یا اخلال درآن چه از جهت گرمایی و چه از لحاظ راحتی رفتاری در محیط بیرون و درون ساختمان نقش مهمی دارد. این انرژی در طرح و ساخت محیط مسکونی از دیرباز مورد توجه بوده است و مدارک مکتوب گواه این ادعاست. :7]ص[23 در معماری اقلیمی از جریان باد برای تهویه ی طبیعی و تجدید هوای داخل ساختمانها استفاده می شود. از طرفی نباید فراموش کرد که پرهیز از بادهای نامطلوب و مزاحم وکنترل آنها نیز موضوع مهمی است که باید مورد توجه قرار گیرد. :8]ص [7در زمانی که از بادگیرها استفاده می شد هنوز انرژی الکتریکی اختراع نشده بود ولی پس از اختراع انرژی الکتریکی ، ابزار و ادواتی اختراع شدند که تولید باد مصنوعی می نمودند و از آنها برای سرمایش و تهویه استفاده می شد. با تولید نیروی برق موفق شدند که انرژی باد را به انرژی های دیگر تبدیل نمایند. در عصر حاضر برای استفاده از انرژی باد معمولا از توربین های بادی استفاده می شود. در آغاز قرن بیستم بود که اولین توربینهای بادی سریع و مدرن ساخته شد.:1] ص [251 از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضای انرژی برق، کمتر بودن نسبی قیمت انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، عدم نیاز به آب، عدم نیاز به فضای زیاد و عدم داشتن آلودگی محیط زیست است.
-2 سئوال:کاربرد انرژی های تجدید شونده باد به چه فرمهای کالبدی و نمودهای معمارانه در طراحی معماری هزاره ی سوم منجر شده است؟
-3 روش تحقیق:در این مقاله ابتدا به معرفی انرژی باد و استفاده آن در معماری پرداخته که ازروش توصیفی تحلیلی استفاده شده است و ابزار این مقاله مطالعات کتابخانه ای می باشد. سپس ساختمانهای طراحی شده براساس استفاده از انرژی باد در هزاره ی سوم جامعه آماری بوده که ده مورد از این بناها به عنوان نمونه آماری انتخاب می شود و روش به کار رفته توصیفی است. نهایتا با نتیجه گیری از مطالعه نمونه آماری روشهای استفاده بهینه از انرژی باد ارائه می گردد.
