بخشی از مقاله
چکیده
گرمایش کره ی زمین موجب گردیده تا مبحثی با اهمیت جهانی مطرح گردد.افزایش دی اکسید کربن و گاز های گلخانه ای کره ی زمین را دچار تغییرات زیست محیطی گردانیده است.در این میان عوامل متعددی بر افزایش و کاهش مصرف انرژی ساختمان ها تأثیر گذار می باشد.عواملی هم چون فرم،مصالح،بازشو ها و جهت گیری نسبت به نور خورشید و ... می باشد که از مهم ترین آن ها فرم ساختمان می باشد.از این رو در این مقاله با بررسی و اخطار کمبود منابع انرژی فسیلی تأثیر فرم بر میزان مصرف انرژی را مورد تحلیل قرار داده و نقش مهم آن را در کاهش مصرف انرژی عنوان نماییم.
زیرا امروزه با افزایش مصرف سوخت های فسیلی نقش معماران بسیار خطیر و حساس است. از آن جا که ساختمان ها بیش از یک سوم انرژی مصرفی را استفاده می کنند. جامعه معماران مسئولیت این مصرف را به عهده دارنداز این روی مقدار انرژی که یک ساختمان مورداستفاده قرار می دهد مستقیماً به نوع طراحی آن مربوط است. و هم چنین کاهش مصرف انرژی باید در مرحله ی طراحی هدف گیری شود. در این تحقیق پس از بررسی شکل های مختلف در نرم افزار دیزاین بیلدر به فرم مناسب که کم ترین مصرف انرژی را در بخش گرمایش،سرمایش و روشنایی را دارد دست یافته و به این نتیجه رسیده که فرم بنا تاثیر بسیاری بر مصرف انرژی دارد.
واژه های کلیدی:فرم،معماری پایدار.محاسبه انرژی.کاهش مصرف انرژی.
.1مقدمه
امروزه تقریبا هر کسی که در شهر زندگی می کند، به طور غریزی فقدان چیزی را در زندگی خود احساس می کند. ایناحساس مستقیماً به خاطر ایجاد محیط مصنوعی است که تا سر حد امکان طبیعت از آن حذف شده است.[1]انتظار می رود که رشد سریع گرمایش جهان و افزایش تراکم گاز های گلخانه ای در سراسر جهان در کنار هم، موجب تغییر آب و هوا با سرعتی بیشتر از آنچه تا کنون در تاریخ زمین ثبت شده است، گردد. دولت ها، صنایع، جوامع و رشته های دانشگاهی مرتبط با زمین در حال رقابت برای درک بهتر از این تغییرات آب و هوایی و پیچیدگی های آن، برای دستیابی به توازن اکولوژیک می باشند. امروزه وظیفه هر رشته دانشگاهی است که به وسیله توسعه، راه حل هایی برای کاهش مصرف انرژی و آب و وابستگی به منابع تجدید ناپذیر، به پدید آمدن جهانی پایدار کمک نماید. این موضوع خصوصا در مورد معماری و رشته های ساختمانی بسیار ضروری است.[2]
امروزه مصرف زیاد انرژی گرمایش، سرمایش، روشنایی توسط ساختمان ها مورد توجه قرار گرفته است و ساختمان ها مسئول 40 درصد کل مصرف انرژی و یک سوم انتشار گازهای گلخانه ای هستند. این گاز های گلخانه ای عامل گرمایش جهانی هستند.[3] و همین طور با توجه به افزایش آلاینده ها مانند گاز co2 و افزایش مصرف سوخت های فسیلی آنچه که امروزه بسیار با اهمیت و از جمله وظایف معماران وهواداران محیط زیست می باشد طراحی ساختمان هایی است که کاهش مصرف سوخت های فسیلی را به همراه داشته باشدو به جای استفاده مستقیم از سیستم های الکتریکی و سوخت های فسیلی از سیستم های ایستا - passive - و پویا - - activeبرای طراحی استفاده نماید و انرژی های فسیلی و انرژی های الکتریکی به صورت مکمل و در صورت لزوم استفاده شود.[4]از این رو ضرورت این تحقیق را می توان دریافت.هدف اصلی این تحقیق دسترسی به بهترین فرم در جهت دستیابی به کاهش مصرف انرژی های تجدید پذیر می باشد.
.2روش تحقیق
روش این پژوهش در دو حوزه انجام شده است. حوزه اول شامل جمع آوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل داده ها می باشد.لذا ازنوع توصیفی، علمی و تحلیلی شامل مطالعات کتابخانه ای است. و حوزه دوم شامل طراحی چندین مدل ومقایسه آن ها در نرم افزار دیزاین بیلدرو یافتن بهترین فرم در جهت کاهش مصرف انرژی از میان فرم های بررسی شده است که روش - مشاهده و آزمون - را شامل می شود.
.3نرم افزار دیزاین بیلدر
برای محاسبه بار حرارتی ساختمان فرمولها و روش های مختلفی وجود دارد .یکی از بهترین روش ها استفاده از نرم افزار های مدلسازی انرژی می باشد. - al, 8 چرا که نرم افزار های شبیه سازی مصرف انرژی پیچیده ساختمان با محیط خارجی ساختمان، ابزار های کار آمدی هستندکه توانایی در نظر گرفتن کلیه بر هم کنش های پیچیده ساختمان با محیط خارج و سیستم های داخل را دارند و از این رو می توانند یکی از مفید ترین تکنیک های محاسبه در ارتباط با صرفه جویی انرژی در بخش ساختمان محسوب شوند. یکی از این نرم افزار ها، نرم افزار دیزاین بیلدر می باشد که نرم افزار بسیار جامع و پیشرفته ای از نرم افزار های انرژی پلاس2 بوده و قابلیت این را دارد که با دادن داده های آب و هوایی ساعتی برای هر اقلیمی، نتایج اقلیمی مورد نظر مانند گرمایش، سرمایش، روشنایی طبیعی و ... را تخمین زند.
نحوه ی کار با این نرم افزار به گونه ای است که در ابتدا به کمک دستورات ترسیمی ساختمان مورد نظر در محیط آن ترسیم می شود. سپس با اعمال کردن مصالح دیوارها، باز شوها، تعیین سیستم تأسیساتی، تعیین کاربری ساختمان و... به محاسبه بار حرارتی مجموعه می پردازد. تعیین کاربری از این جهت اهمیت دارد که ساختمان ها بر اساس کاربری، ساعات استفاده متفاوتی دارند. بطور فرض ساعات کار ساختمان اداری از 8 صبح تا 5 بعد از ظهر می باشد. بنا براین بعد از این ساعت نیازی به کار کردن سیستم تأسیساتی نیست. هم چنین میزان نیاز به روشنایی بستگی به نوع کاربری و ساعات استفاده از بنا دارد. این نرم افزار قابلیت این را دارد که با دادن برنامه زمانی مشخص برای روشن و خاموش شدن تأسیسات و روشنایی، میزان مصرف انرژی را بهتر محاسبه کند.
.4معماری پایدار
توسعه پایدار در رابطه با فعالیت های ساختمانی و محیط ساخته شده، اغلب ساختمان پایدار یا ساختار پایدار نامیده می شود. بخش ساختمان یکی از بزرگترین بخش های اقتصادی و اجتماعی در اروپا می باشد و به همراه محیط ساخته شده، به طور معنی داری در تغییر روی محیط طبیعی، تاثیر گذار است. بخش ساختمان و محیط ساخته شده، به عنوان دو حوزه کلیدی در توسعه پایدار جهانی مطرح شده اند.[6]ساختمان ها در مقایسه با سایر مصنوعات،عمر نسبتا طولانی تری دارند و در طول تمام مراحل نقشه کشی، ساختمان سازی، تجهیز کردن و تخریب یا استفاده دوباره ازآن در توسعه پایدار تأثیر گذار خواهد بود. یک ساختمان ،محصول مرکبی از مصالح، مواد و ترکیبات است که متقابلاً بر هم اثر گذارند. به علاوه ساختمان اثر قابل ملاحظه ای بر سلامت انسان دارد.
در معماری پایداری واژه ای عمومی است که برای توصیف طراحی ساختمان های مقاوم از نظر تکنیکی،مصالح،اکولوژیک و محیطی به کار می رود. در مفهوم معماری پایدار ،استواری از طریق 3 جز عمده تأمین می شود: الف - استواری تکنولوژی و مواد ب - پایداری منابع ج - پایداری محیطی از این رو چالش معمار یافتن توازنی بین مسائل تکنیکی و مواد،موجود بودن منابع و پایداری محیطی باشد.[2] در واقع مقوله معماری پایدار امری فراگیر بوده، مانند گرایش های قبلی به سبک معماری منجر نمی شودوبا وجودی که دغدغه اصلی آن مربوط به مساله محیط زیست می باشد، از تمامی گرایش های پیشین که به مساله تقلیل استفاده از مصالح وانرژی توجه کرده اند بهره می گیرد.گرایش هایی مانند معماری فن آور، معماری سبز، معماری هوشمند و همچنین طراحی محیطی،معماری رفتار گرا، معماری اقتصاد محورو ...
این در حالی است که به واسطه خاستگاه های گفته شده خود را از معماری های پیشین که کارکرد یا ایجاد فرم محض را دنبال می نمودند متمایز می سازد. می توان گفت، طراحی پایدار نوعی از معماری است که از حداکثر استعداد های محیطی برای آسایش مصرف کنندگان سود می جوید و ابزارها و راهکار های هوشمندانه ای را در این راه بکار می گیرد. این نوع معماری نه به صورت احداث یک ساختمان در یک بستر، آنچه که تا کنون صورت گرفته، بلکه حدالامکان و متناسب با قیاس و مقر طرح با بستر وحدت یافته به جز لا ینفکی از آن تبدیل می شود.[7] براندو روبرت وال ملاک در ارتباط با معماری پایدار قایل به شش اصل کلی است و عقیده دارد که با رعایت این اصول می توان به یک معماری پایدار رسید. این اصول عبارت اند از:
الف - حفظ انرژی:بنا باید طوری ساخته شود که نیاز ساختمان به انرژی را به حداقل برساند.
ب - هماهنگی با اقلیم:بنا ها باید طوری طراحی شوند که با اقلیم و منابع انرژی موجود در محل احداث،هماهنگی داشته باشند.
ج - کاهش استفاده از منابع جدید مصالح: ساختمان ها باید طوری طراحی شوند که میزان استفاده از منابع جدید را تا حد ممکن کاهش دهند و در پایان عمر مفید خود،برای ساخت بنا های جدید به عنوان منبع به کار روند.
د - برآورد نیاز های ساکنان:در معماری پایدار برورده شدن نیاز های روحی و جسمی ساکنان از اهمیت خاصی برخوردار است. ه - هماهنگی با سایت:بنا باید با ملایمت در محیط زمین خود قرار گیرد و با محیط اطراف سنخیت داشته باشد.
و - کل گرایی: تمام اصول معماری پایدار باید در یک روند کامل که منجر به ساخته شدن محیط زیست سالم می شود تجسم یابند.[8]
.5پیشینه معماری پایدار
کنگره جهانی معماران در شیکاگو - ژوئن - 1993تشکیل و می گوید پایداری به معنای برآوردن نیاز های نسل حاضر بدون لطمه زدن به توانایی نسل آینده در برآوردن نیاز های خود می باشد. در تاریخ معاصر و پیش از بحران انرژی سال 1973 که برخی از اعضای پیشگام در سازمان کشور های صادر کننده نفت - OPEC - به طور ناگهانی قیمت ها را افزایش دادند و صادرات نفت به ایالت متحده مورد تحریم قرار گرفت نقش انرژی که از اهداف معماری پایدار است در ساختمان ها مورد توجه قرار گرفت. برای مثال تا پیش از این بحران در بحث از معماری یونان باستان حتی از کلمه انرژی نیز استفاده نمی شد.با این حال هنگامی که یونانیان باستان سرزمین ناهموار خود را با قطع درختان برای گرم نمودن ساختمان ها فرسوده دیدند نسبت به مباحث انرژی آگاهی یافتند.
افلاطون فیلسوف زمان در مورد کشورش گفت: » تمامی رونق وآرام از میان رفته اند و از سرزمینمان تنها استخوانی باقی مانده است« فیلسوف دیگری به نام سقراط اعتقاد داشت که اهمیت این مسأله به قدری زیاد است که او را مجبور به تشریح شیوه خوددر طراحی ساختمان ها سازد. سقراط بنا بر نظر رنوفون 3می گوید:»در خانه هایی که رو به جنوب می باشند نور خورشید در زمستان به رواق نفوذ می کند در حالیکه در تابستان ،مسیر حرکت خورشید در بالای سر انسان و بر فراز سقف است به طوریکه سایه ایجاد می شود« .[9] شعله این جنبش تازه و نهضت سبز، بر خلاف فزونی مادی جنبش مدرن، هرگز خاموش نشده است. فناوری پیشرفته که عامل اصلی شکوفا شدن نوگرایی در بریتانیا می باشد، تا دهه 1990 موفق به پذیرفتن و ابقای این جریان گردید. در سال های پایانی قرن بیستم شاهد ترکیب جالبی از طراحی ساختمان به عنوان اکوتک4 یا اکوکول5 بودیم که حاوی دقت ودرستی مهندسی،محاسبات و اکولوژی بود.[10]
.6 انرژی های فسیلی و اهمیت آن
به طور خلاصه تولید انرژی به منابعی که تولید انرژی می کنند و روش های استخراج که برای استفاده از منابع انرژی ضروری هستند، بستگی دارد. تولید انرژی به طور مستقیم به نیاز های انسان وابسته است و مصرف انرژی می تواند با رشد اقتصادی یک جامعه و توسط آن مرتبط باشد.[11] امروزه میزان انرژیمورد نیاز بیش از همیشه است .متأسفانه بیش از 80 درصد تولید انرژی ما امروزه از منابع فسیلی می باشد که تمام شدنی و تجدید ناپذیرند. بنا بر این ،نیازبه توسعه منابع تولید انرژی، تکنولوژی ها و روش های جدیدهر روز بحرانی تر می شود. بقای انرژی نگرانی اصلی تلاش برای پایداری است .از این رو می توانبا انتخاب فرم بهینه ساختمان از سوخت های فسیلی کم تر استفاده کرد.
.7تحلیل و بررسی بستر پروژه
.7-1اقلیم تهران
اقلیم نتیجه ی ترکیب عناصر متنوع آب و هوایی است که در زمان طولانی و با توجه به موقعیت جغرافیایی هر ناحیه پدید می آید، اقلیم اساسی ترین نیروی محرکه ای است که در توزیع و انتشار گونه های گیاهی موجود در سطح زمین، حیات و زندگی موجودات توزیع و پراکندگی آن، دوری و نزدیکی به دریا و واقع شدن در مسیر باد های حشک و مرطوب و سرد و گرم در تعیین اقلیم یک ناحیه می تواند مؤثر باشد. عوامل مذکور به طور متقابل تحت تأثیر عرض جغرافیایی و پستی و بلندی و ارتفاعات می باشد.شهر تهران از نظر جغرافیایی در 51 درجه و 33 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 50 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته است. این از نظر زاویه تابش خورشید اهمیت دارد.[12]
.2-7دما
دمای متوسط سالانه شهر تهران 18/7 درجه سانتی گراد است که بیشترین دما مربوط به ماه تیر - جولای - با مقدار متوسط 32/5 درجه و کم ترین دما مربوط به ماه دی - ژانویه - با میانگین 3/8 درجه است. تعداد روز های یخبندان در تهران در کل سال حدود 55 روز است .در هر کدام از ماه های دی تا اسفند تعداد روز های یخبندان بیشتر از 10 روز می باشد.شهر تهران مطابق مطابق آمار استخراج شده از ایستگاه ژئوفیزیک در 8 ماه از سال - آوریل تا دسامبر - فاقد روز یخبندان است.[13]در مناطق جنوب و مرکز تابستان های گرم و در شمال معتدل می باشد.در زمستان نیز مر کز شهر معتدل است ولی بخش های شمالی سرد و بار ها به زیر صفر می رسد.
.3-7باد
جهت وزش باد غالب در تهران غربی - - 270درجه و متوسط سرعت وزش باد 5,5 متر بر ثانیه است .نسیمی از دره های خنک کوهستان شمال در شب - باد کوه - و از بیابان های جنوب در روز - باد دشت - به طور آهسته هر شبانه روز در شهر تهران می وزد.[12]
