بخشی از مقاله
چکیده:
مناطق دارای اقلیم گرم و خشک روزهای گرم آفتابی بسیاری در طول سال دارند و رفت و آمد در این روزها در فضاهای خارجی مشکل است. بنابراین با ایجاد سایه توسط سایبان های هوشمند متحرک، میتوان سایه مناسبی برای تردد عابرین پیاده در معابر آفتاب گیر مهیا نمود. ساختارهای هوشمند، ساختارهایی هستند که توانایی سنجش و واکنش به محیط پیرامون خود را دارند و این امر را از طریق ادغام عناصر مختلفی چون حسگرها، فعال کننده ها، منابع قدرت و غیره به صورت یک رفتار قابل پیش بینی و مطلوب به انجام میرسانند.
به این ترتیب سایبان های متحرک هوشمند می توانند ضمن تشخیص مسیر خورشید، با حرکت خود، در حالیکه سایه لازم را در زمان های نیاز به سایه در این مسیرها فراهم می کنند؛ بالعکس در زمان هایی که نیازی به سایه نیست مقدار سایه را کاهش دهند تا روشنایی فضا افزایش یابد و به این ترتیب قابلیت پاسخگویی مناسب تری برای شرایط مختلف به وجود آید.
در این پژوهش پس از مطالعه ای بر روی سازه های هوشمند و ساختار برخی نمونه های اجرا شده، شرایط دمایی در محیط های خارجی نواحی با اقلیم گرم و خشک مورد بررسی قرار گرفته است. الگوی حرکت سایبان هوشمند با استفاده از داده های به دست آمده از زمان های نیاز به سایه در این مناطق و همچنین جهت حرکت خورشید، پیش بینی و طراحی شده و در نهایت یک الگوی بهینه برای حرکت سایبان ارائه شده است.
-1 مقدمه
کیفیات حرارتی شامل حالات گرم، سرد، خنک، متششع و راحت کیفیاتی مهم در تجربه فضا هستند و نه تنها بر آنچه مردم در یک فضا انجام می دهند بلکه بر احساس آنها از فضا نیز تأثیر می گذارد. بنابراین در این حیطه بحث آسایش حرارتی به طور جدی مطرح می گردد. از نظر شرایط زیستی، محدوده آسایش حرارتی محدوده ای است از دما و رطوبت که در آن سازوکار تنظیم حرارتی بدن در حداقل فعالیت خود باشد.
[1] فضاهای باز و معابر عرصه هایی هستند که زندگی جمعی در آنها جریان دارد، از این رو ایجاد آسایش گرمایی در این فضاها به ویژه در اقلیم های گرمسیری حایز اهمیت است. یکی از ویژگی های مناطق گرمسیر، وجود آسمان صاف و تابش شدید خورشید در اکثر مواقع سال است. در این شرایط ایجاد سایه در فضاهای باز و معابر یکی از عوامل موثر در خنک سازی و کاهش دمای محیط در دوره های گرم می باشد، مشروط بر اینکه مانع تابش آفتاب در دوره های سرد نگردد.
راه حل های گوناگونی برای مواجه با این شرایط حاد وجود دارد. در گذشته استفاده از ساباط یا گذرهای سرپوشیده همچون بازار در مناطق کویری راه گشا بوده است. به نظر می رسد یکی از کاراترین راه حل ها استفاده از سایبان متحرک در این مناطق می باشد تا به گونه ای هوشمند شرایط آسایش حرارتی مناسبی را در فضاهای خارجی ایجاد کند.
-2 سایه و سایبان
-2-1 سایه
سایه عبارت است از منطقه تاریک پشت جسم حاجبی که مانع تابش نور و انرژی گرمایی از منشأ تابنده می گردد. بااینوجود زمانی امکان ایجاد سایه وجود خواهد داشت که موقعیت خورشید بهعنوان منشأ انرژی تابشی گرمایی و نوری، شناسایی و تعیینشده باشد. ایجاد سایه در فضاهای باز و معابرخصوصاً در اقلیمهای گرمسیری، یکی از عوامل مؤثر در تأمین آسایش گرمایی است. ضرورت ایجاد سایه در دوسوم تا سه چهارم از ایام سال، موجب ایجاد نمونههای شاخص معماری سایهساز در فرهنگ و معماری بومی این مناطق شده است .[2]
-2-2 جلوگیری از تابش آفتاب با استفاده از سایبان
سایبان ها ممکن است اثرات گوناگونی از قبیل کنترل تابش مستقیم آفتاب به داخل، کنترل نور، منظره و تهویهی طبیعی داشته باشند. استفاده از سایبان ازجمله روشهایی است که میتوان در جهت جلوگیری از تابش آفتاب از آنها استفاده شود. درواقع با استفاده از این روش می توان اقدامات مؤثر و مطلوبی را جهت جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به عمل آورد.
بهطور طبیعی استفاده از سایبان ضمن ممانعت از ورود تابش در فصول گرم، نباید مانع از ورود نور خورشید به داخل فضا در فصول سرد گردد - سایبان مؤثر - . سایبان مؤثر همچنین کنترل هدایت انتشار و انعکاس امواج باید موجب جلوگیری از چشمزدگی حاصل از منابع خارجی و داخلی گردد، بهگونهای که تهویه و نور روز نیز دچار اختلال نگردد. [3]
-2-3 انواع سایبان
سایبانها را میتوان به دو دسته اصلی تقسیم نمود:
-1 سایبانهای طبیعی؛
-2 سایبانهای مصنوعی. سایبانهای مصنوعی را نیز میتوان به دو دسته اصلی تفکیک نمود:
-1 سایبانهای مصنوعی متحرک؛
-2 سایبانهای مصنوعی ثابت. هر یک از سایبانهای مصنوعی ثابت و متحرک را نیز به سه گونه داخلی، میانی و خارجی می توان تقسیم کردضمناً. تمامی سایبانهای مختلف مصنوعی به انواع افقی، عمودی، قابی و یا ترکیبی از اینها قابل تقسیم هستند. [3] سیستمهای ثابت قابلیت تنظیم ندارند و به همین علت دارای محدودیتهای عملکردی در استفاده از نور روز، شفافیت و جهت گیری مناسب برای سایه اندازی هستند.
سیستمهای متحرک قابل تنظیماند و میتوانند پاسخگوی یک جهت تابش خورشید، در طول یک روز و یا در طول فصلها باشند. همچنین این اختیار را به کاربر بدهند تا بر اساس نیاز یا استفاده حداکثر از نور روز میزان سایهاندازی را تنظیم کند .[4] شکل هندسی سایبانهای متحرک افقی یا عمودی تأثیری در کارایی آنها ازنظر ایجاد سایه و جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب ندارد. زیرا این نوع سایبانها را میتوان برحسب نیاز به نحو مطلوبی تغییر داد. کارایی این سایبانها متفاوت است و به رنگ و محل نصب آنها و عوامل دیگر بستگی دارد .[3]
-3 هوشمندی
کلمات هوشمند، باهوش، حساس، سازگار، واژههایی هستند که همگی برای تعریف ساختارها و مصالحی به کار میروند که شامل حسگرها و محرکها بوده و توانایی سازگاری با تحریکات خرجی مانند بارها و تحریکات محیط را دارند .[5] هوشمندی بنا به نظر کولیر - Collier - و ثلن - Thelen - بهصورت زیر تعریفشده است: »ازنظر کاربران، سیستمی هوشمند است که زبان طبیعی را بهعنوان ورودی می پذیرد و به کاربر اجازه میدهد که ابتکار عمل را در دست بگیرد.
اگر سیستم خود را با مطلوبیات کاربران هماهنگ سازد و برای برآورده ساختن نیازهایشان همکاری کند یک سیستم هوشمند خواهد بود.« در معماری هوشمند، تنظیم و تغییر حالت عناصر ساختمان توسط سیستم و در پاسخ به شرایط محیط خارجی تعیین میگردد. ساختمان میتواند در شرایط خاص تصمیمات خود را اتخاذ کند. عکسالعمل ها در شرایط مشابه و تکراری،الزاماً یکسان نیستند. سیستم توانایی یادگیری از محیط و یا خواستههای کاربران را دارد .[6] مولونی در کتاب "طراحی متحرک برای نماهای معماری" سه مؤلفه اصلی را بهعنوان الزامات سیستمهای هوشمند و پاسخده به شکل زیر معرفی میکند:
- قطعات متحرک
- قطعات محرک
- سیستمهای کنترلی شامل حسگرها و پردازش کننده ها[7] بنابراین ساختمان پاسخده ساختمانی است که نسبت به دستورات ورودی عکس العمل نشان داده - تعامل - و با حرکت اجزا و عناصر خود، نسبت به حالت قبلی تغییر شکل پیدا کرده و خود را در پاسخ به شرایط محیطی و خواستههای کاربران تطبیق میدهد. [6]
-4 ساختارهای متحرک
ساختارهای فعال متحرک - kinetic - ایدهای است که در آن یک ساختمان بهگونهای طراحی میشود که بتواند بخشهای قابلتوجهی را در عین نگه داشتن کلیت سازه خود حرکت دهد. توانایی ساختمان برای حرکت کردن میتواند تنها به دلایل زیباشناسانه باشد. اما همچنین میتواند در پاسخ به عوامل محیطی باشد و عملکرد خاصی را انجام دهد، که در ساختارهای ثابت به هیچ وجه امکان پذیر نیست. ساختار متحرک بهطورکلی بهعنوان یک چیز قابل تغییر و حرکت تعریف میشود، که بهصورت پویا و دینامیک این تغییر به منظور ایجاد تطبیقپذیری با محیط صورت میگیرد .[4]
