مقاله طراحی پارک تکنولوژی با رویکرد استفاده ازتکنولوژی مصالح هوشمند

بخشی از مقاله

(طراحی پارک تکنولوژی با رویکرد استفاده ازتکنولوژی مصالح هوشمند)

چکیده

ورود تکنولوژی به یک جامعه چالش ها وکثرت گرایی هایی را در زمینه های گوناگون ایجاد نموده است . این پژوهش نیز در راستای این هدف است که با طراحی معماری پارک تکنولوژی با رویکرد استفاده ازتکنولوژی مصالح هوشمند نشان دهد که وجود و بکارگیری این تکنولوژی ها نه تنها آسیبی به فرنگ و هویت و معنای معماری ما نمی زند بلکه می تواند در جهت مناسب و تازه نیز بکار گرفته شود. از طرفی دیگر معماری اجتماعی ترین هنری است که می تواند با ایجادو طراحی فضایی پارک مانند و نمایش تکنولوژی مصالح هوشمند در نحوه ساخت و شکل گیری طراحی معماری فضای پارک و نیز القای کاربرد آنها در طراحی و ساخت بنا های دیگر از طریق استفاده از: -1 فناوری های نو در ایجاد شفافیت فضایی متناسب با ویژگی های طرح وسایت به وسیله هدایت نور یا با مصالحی مانند شیشه و غیره. -2 بهره گیری از تکنولوژی در ترکیب با عناصر و فرم به صورت فرمال یا عملکردی این تقابل ها و چالش ها را از میان برده و آن جهان تازه و تمدن جدید را پرورش داد. در این پژوهش نیز از مطالعات کتابخانه و اینترنتی سود جسته و در پایان نتیجه تحقیق در قالب تاثیر کاربرد و نمایش مواد و مصالح هوشمند در ایجاد معماری کارآمد و مطلوب تر و پایدارتر در فضا و کالبد معماری ملموس خواهد بود.

واژههای کلیدی: مصالح هوشمند ، فناوری ، پارک تکنولوژی ، معماری پایدار

-1 مقدمه

استفاده از مصالح هوشمند بخشی از تجربه ی ساختمان سازی در قرن حاضر به شمار آمده است. از این رو طراحی و یا احداث ساختمان های جدید با بکارگیری مصالح هوشمند همگامی به تکنولوژی روزآمد میباشد و به معنای پیشرفت مطابق علم روز دنیا محسوب شده است؛ علم روزآمدی که همواره در پی پاسخ به نیازها و مشکلات جهان است. در این پژوهش با رویکردی تحلیلی به موضوع کاربرد و نمایش مصالح هوشمند و فناوری های نوین در ساختمان هایی همچون پارک های تکنولوژی توجه شده است. این پژوهش علاوه بر اینکه در ادامه ی پژوهش های قبلی بوده ، یک قدم نیز جلوتر گام برداشته است که به معرفی ونمایش این مصالح و کاربرد بهینه از این مواد پرداخته است .
بنابراین بر اساس اهمیت و علاقه در این رابطه و همچنین باور به اینکه این موضوع به اندازه ایی که اهمیت دارد در کشور ما به هیچ وجه به آن پرداخته نشده و با توجه به پتانسیل های موجود کشور ما در تولید علم به نوعی با آن با بی توجهی برخورد می شود ، بر آن شده تا با تحقیقی گسترده در این بخش توانسته به این ضعف پاسخ داده و راه را برای آیندگان نیز باز نمود. در مورد تکنولوژی های نوین و مبحث پارک های تکنولوژی تاکنون در ایران در چند مورد البته در جزییاتی متفاوت کارشده است که در اینجا لازم به ذکر نمیباشد.

-2 مواد و روش ها ی پژوهش

این پژوهش در راستای هدف مورد مطالعه در ابتدا به ارائه یک توضیح کامل در مورد مواد و مصالح هوشمند و جزییات آنها و نیز معرفی پارک های تکنولوژی و فضاهای آنها پرداخته است و در مرحله بعد به بررسی کاربرد آن مواد در معماری و ارائه نمونه های موردی در داخل و خارج از ایران پرداخته و در آخر به نقش و تاثیر آنها در معماری روز ایران و تاثیر این چنین فضاهای پارک مانند برای نمایش فناوری های روز در گسترش بیشتر علم و دانش و فراگیر شدن آن پرداخته شده است. در این راستا از منابع کتابخانه ای ، اینترنتی ، کتب جامع ، مجلات ، نشریات معتبر وکارامد ، اشکال ، جداول و تصاویر که در بخش منابع به طور کامل معرفی شده اند نیزاستفاده شده است.

-3 مبانی نظری پژوهش

با نمایش و عرضه مواد هوشمند و فناوری های نوین می توان به نوعی نشان داد که استفاده از آنها در تضاد با ارزشها و هویت معماری ما ایرانیان نخواهد بود بلکه استفاده از آن ها در ترکیب با عناصر و فرم های بومی و سنتی ، هماهنگی با شرایط اقلیمی ، حفظ ارزش های فرهنگی - اجتماعی و همچنین استفاده از مواد و مصالح هوشمند در ایجاد هماهنگی ، تضاد ، شفافیت و غیره بسته به شرایط مکانی و زمانی می تواند از مهمترین شاخص های مطلوبیت در معماری معاصر ایران باشد و نیز همان طور که نمایان است گسترش علم و رشد روز افزون تکنولوژی و همچنین کارکردهای متنوع جهانی و علمی آن ، سبب دگردیسی کلان شهرهایی شده پس به نوعی هدف بیان ارتباط معماری و فناوری از طریق معماری و طراحی و به زبان غیر مستقیم به همه انسان ها از کودکان و غیره گرفته تا تمام بشریت بوده است که دیدگاه های متفاوتی نیز در این مورد هست :

در حالت اول : هایدگر اینگونه تعریف میکندکه فناوری و معماری نوعی فعالیت انسانی است . در حالت دوم : هر دو وسیله ای برای رسیدن به هدفی است .

در حالت سوم : معماری و فناوری بسان کیفیتی برای کشف و بیان واقعیت ها معرفی می شوند .
دو حالت اول فناوری و معماری را دوچیز جدا می انگارند ولی حالت سوم حقیقت معماری و فناوری را بیان می دارد و معماری می تواند فناوری را در مسیری که با ماهیت خود قرابت داشته باشد بکار بندد. [1]

-4 واژه ها و اصطلاحات :

اصطلاح هوشمند به موادی اطلاق شده که می توانند با درک (Sense) شرایط محیطی اطراف خود، نسبت به آن واکنش (Response) متناسب را نشان دهند.

مواد هوشمند را عموما به دو دسته کلی تقسیم بندی می کنند:
-1 موادی که در مقابل تغییرات محیطی پیرامون خود عکس العمل نشان داده و یک یا چند خصوصیت آنها از قبیل شیمیایی ، مکانیکی ، الکتریکی، مغناطیسی و یا گرمایی در واکنش یا پاسخ به محیط تغییر می کنند مانند: ترموکرومیک ها ، ترموتروپیک ها و غیره .

-2 موادی که انرژی را از شکلی به شکل دیگر تغییر می دهند مانند : فوتوولتاییک ها ، ترمو الکتریک ها و غیره .
در برخی کتب به بحث کاربرد این مصالح در ساختمان ها پرداخته و سایر بخش های کتاب به معرفی انواع مصالح هوشمند ، نوع تولیدات مواد هوشمند و کاربردهای مختلف آنها در تمامی صنایع ، همچنین به بحث های تخصصی درباره ی نحوه ی عملکرد این مصالح در برابر محرک ، ساختار درونیشان و نحوه پاسخ گویی به محرک و غیره اختصاص یافته است ، بحث هایی که در حیطه ی رشته های مهندسی مکانیک ، مهندسی مواد ، فیزیک کاربردی و غیره قرار دارد و از حیطه ی دانسته های معماری فاصله ی بسیاری دارد. البته به جز کتاب های چاپ شده ، در این زمینه در مجلات و سایت های معتبری مانند Science Direct مقالات متعددی یافت شده ، که به طور مشابه در تخصص رشته ی معماری نمی باشد. نمونه های موردی اجرا شده در خارج از ایران شامل ساختمان ) GSW Headquarters( در آلمان و ساختمان ) Glaxo Wellcome

) House West در انگلستان ، همچنین ساختمان مرکز معالجات تشخیص بیمارستان وسترن در بریتانیا و ساختمان چنل گینزا در توکیو و و در آخر موضوع اصلی که لازم است مورد تحلیل قرار بگیرد آن است که چگونه می تواند این مصالح در خدمت طراحی معماری مورد استفاده قرار گیرند به صورتی که باعث ارتقا عملکرد و کارایی معماری شوند. [2]

-5 فرضیه های پژوهش

 مواد هوشمند که بر اساس تکنولوژیهای نوین صنعت ساختمان طراحی و تولید شده اند می توانند تاثیر قابل ملاحظه ای بر ارتقا ظرفیتهای موجود در فضاهای معماری داشته باشند.

 به کارگیری مواد هوشمند در چنین فضاهایی کیفیت فضایی بهتر برای شهروندان و بازدید کنندگان ایجاد خواهد نمود.

 به کارگیری مواد هوشمند به علت کاهش مصرف انرژی های فسیلی و به تبع آن آلودگی های محیطی بر کیفیت زندگی و جسم انسان تاثیر مثبت و قابل توجهی خواهد گذاشت .

 نشان دادن این مورد که علم و فناوری دارای ریشه ای عمیق و اساسی در ارزش ها و آمال بشری است.

-6 نتایج و یافته ها

در آغاز قرن بیست و یکم میلادی استفاده از مصالح با توجه به رفتار ها و خصوصیات پایه ای آنها انتخاب می شد نه بدلیل عملکرد و چگونگی اجرای آنها. امروزه به دلیل آینده نگری که به معماری و سیستم های ساخت از سوی معماران وجود دارد به زودی شاهد توسعه وگسترش مصالح هوشمند در حیطه دانش معماری در کشور خواهیم بود.کما اینکه بکارگیری این مصالح با پتانسیل هایی که دارند در بسیاری از کشور ها از حد تحقیق و پژوهش فراتر رفته و استفاده از مصالح هوشمند را در برپایی ساختمانها به همراه داشته است. پس شناخت و پی بردن به مشخصه های مصالح و کاربرد آنها در دنیای امروز امری اجتناب پذیر است. با توجه به رشد تکنولوژی و ایجاد نیاز های جدید تر برای کاربران خواسته معمارا ن از مصالح برآورده شدن نیاز های ساختمان و آسایش کاربران است که مواد هوشمند توانایی پاسخ به این نیاز ها را دارا هستند.امروزه در دنیا شناخت مصالح جز لاینفک معماری معاصر شده است.

-7 تعریف مواد هوشمند

معمولا عبارت "مواد هوشمند" را بدون تعریف دقیقی از آنچه مورد نظرمان است استفاده میکنیم. از طرفی هم ارائه یک تعریف دقیق به طرز عجیبی دشوار است. استفاده گستردهای از این کلمه میشود اما موافقتی کلی بر روی معنای آن وجود ندارد. اما ببینیم تعریف ناسا از مواد هوشمند چیست: "مواد هوشمند موادی هستند که موقعیتها را به خاطر میسپارند و با محرکهای مشخص میتوانند به آن موقعیت باز گردند".تعریف دایره المعارف تکنولوژیهای شیمیایی کمی جامعتر به نظر میآید: "مواد و سازههای هوشمند، اشیائی هستند که شرایط محیطی را حس کرده و با پردازش این اطلاعات حسی نسبت به محیط عمل میکنند". هرچند که به نظر میآید این دو تعریف به یک رفتار اشاره میکنند اما میتوان آنها را از دو قطب مختلف دانست. تعریف اول به مواد طوری نگاه کرده است که در ذهن ما عناصر، آلیاژها و ترکیبها را تداعی میکند. چیزهایی که توسط ساختار مولکولی خود قابل شناسایی و اندازهگیری هستند. اما در تعریف دوم به مواد به صورت مجموعهای از فعالیتها اشاره شده است. در واقع در تعریف دوم با مجموعهای از مواد یا سیستمها سر و کار داریم و آن حالت قابل شناسایی و اندازهگیری بودن به آن وضوح نیست. اما اگر بخواهیم مواد و تکنولوژیهای هوشمند (شامل عناصر، مواد مرکب، سیستمها و غیره ) را با توجه به خصوصیاتشان بشناسیم، این خصوصیات را میتوان برای آنها نام برد:
 فوریت: به این معنا که پاسخ آنها به صورت بلا درنگ (همزمان با تاثیر محرک) است.

 سازگاری: به این معنا که توانایی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی را دارا هستند.

 خود انگیزی: به این معنا که این هوشمندی در درون این مواد است نه در بیرون آنها.

 گزینش پذیری: به این معنا که پاسخ آنها مجزا و قابل پیشبینی است.

 مستقیمی: به این معنا که پاسخ داده شده با تحریک وارده در یک مکان قرار دارند. [3]

-1-7 مواد هوشمند نوع اول

این دسته از مواد در پاسخ به محرکهای محیط خارجیشان در یک یا چند خصوصیت خود شیمیایی ، الکتریکی ، مکانیکی ، مغناطیسی و گرمایی تغییر ایجاد میکنند. البته یک سیستم کنترل خارجی موجب این تغییرات نیست و خود ماده مستقیما این تغییرات را ایجاد میکند. به عنوان مثالی که برای همه ما آشناست میتوان به عینکهای فتوکرومیک اشاره کرد که تحت تاثیر اشعه ماوراء بنفش تغییر رنگ میدهند. دو دسته از این مواد در ادامه معرفی شدهاند:

شکل :1 تغییر شفافیت عینکهای فتوکرومیک نسبت به میزان نور دریافتی

-1-1-7 ترموکرومیک: موادی که تحت تاثیر گرما در ساختارشان تغییراتی ایجاد میشود و به علت تغییر در بازتابهای آن رنگ متفاوتی از آن دیده میشود.

-2-1-7 مواد با حافظه شکلی: این مواد توانای تغییر شکل تحت تاثیر محرکهای مختلف مانند دماهای مختلف. را دارا هستند. به عنوان مثال با افزایش دما تغییر شکل میدهند و با بازگشت دما به مقدار اولیه شکل اصلی خود را مییابند.

-2-7 مواد هوشمند نوع دوم

این دسته از مواد هوشمند شامل آنهایی است که انرژی را از نوعی به نوع دیگر تبدیل میکنند. نمونهای که شاید با آن آشنا باشید مواد پیزوالکتریک هستند که در پاسخ به محرک الکتریکی از خود حرکت مکانیکی نشان داد و در پاسخ به محرک مکانیکی الکتریسیته تولید میکنند. دو نوع از این مواد نیز در اینجا معرفی شدهاند:

-1-2-7 مواد فتو ولتائیک (قدرتزای نوری): این مواد در پاسخ به محرک نور مرئی جریان الکتریکی ایجاد میکنند. -2-2-7 مواد ترمو الکتریک (دما برقی): این مواد نیز در مقابل تغییرات دما توانایی تولید برق را دارند.

در اینجا قصد نداریم که به تقسیمبندی کلی مواد بپردازیم. بلکه میخواهیم با ارائه یک نمودار مواد هوشمند را بهتر بشناسیم:

شکل:2 دستهبندی مواد و سیستمهای هوشمند

برای نمونه تغییر ساختار یک ماده فوتوکرومیک در شکل 1 نشان داده شده است. کاربرد اصلی مواد فتوکرومیک در عینکها و همچنین پنجره برخی از ساختمانهاست.

شکل :3 تغییر ساختار یک ماده فتوکرومیک در برابر اشعه ماوراء بنفش

نمونه دیگر مواد الکتروکرومیک:هستند که این نوع مواد به طور گستردهای به موادی گفته میشود که در اثر قرار گرفتن در یک جریان و یا اختلاف پتانسیل الکتریکی رنگ آنها به طور بازگشتپذیر تغییر کند. به عنوان مثال پنجرههای الکتروکرومیک به وسیله الکتریسیته روشن یا تار میشوند. این مواد از یک جزء تشکیل نشدهاند و معمولا به صورت چند لایه از مواد هستند که با یکدیگر کار میکنند. در شکل 4 شماتیک نحوه عملکرد این نوع مواد نشان داده شده است که فکر میکنیم خود شکل تقریبا گویاست. [4]

شکل :4 نحوه عملکرد یک شیشه الکتروکرومیک