بخشی از مقاله
چکیده
معماری ایران همانند معماری سایر ملت ها و فرهنگ ها سازماندهی آگاهانه فضاست . سازماندهی : اقدامی فرایندی و پردازشی است . یکی از عواملی که در این فرایند نقش مهمی ایفا می کند مواد و مصالح ساختمانی است .
در سالهای اخیراحداث و تخریب ساختمان ها همواره هزینه های هنگفتی را به خود اختصاص داده و صرف انرژی های فراوانی را موجب شده است . ( تقریبا پنجاه درصد از همه منابع مصرفی کره زمین در حوزه ساختمان بکار می رود ).
صرف انرژیهای زیاد و رویارویی با حجم بالای نخاله ها و پسماندهای ساختمانی معضلی است که بسیاری از کشورهای جهان از جمله کشورمان ایران را با مشکلات زیست محیطی مواجه ساخته است . مسلما استفاده از مواد و مصالح پایدار (تجدید پذیر ) به میزان زیادی می تواند هم به لحاظ قابلیت استفاده مجدد در بنا ، تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعت ، سازگاری با محیط زیست و نیز به لحاظ صرفه جویی در مصرف انرژی ، جذب و ذخیره و بکارگیری انرژیهای طبیعی ، راهکاری جهت برون رفت از این معضل باشد. و از آنجائیکه یکی از منابع مهم برای استخراج اصول معماری پایدار، ارزشهای پایدار نهفته در معماری سنتی هر منطقه است . و کشور ایران نیز در این خصوص دارای منابع بسیار غنی می باشد ، بنابراین در این مقاله سعی گردیده به جستجوی جنبه های کالبدی و محیطی موجود در این بناها ( بالاخص مواد و مصالح ساختمانی پایدار استفاده شده در آنها ) در اقلیمهای چهاگانه پرداخته تا با بررسی و تحلیل آنها با توجه به خواص ، نوع جنس و محل کاربردشان در بنا بتوانیم به نقش و کارکردشان در جذب ، ذخیره و نگاهداشت انرژی های تجدید پذیر( نو ) و در نهایت بکارگیری این انرژی در ساختمان دست یابیم .
دلیل انتخاب خانههای سنتی وجود پتانسیل مناسب در عناصر کالبدی این بناها در بهره گیری از انرژیهای پاک است. روش گردآوری اطلاعات در این مقاله ترکیبی از روش کتابخانه ای و میدانی است .
___________________________________________________________________________
کلمات کلیدی: انژیهای تجدید پذیر ( نو ، پاک ) ، ذخیره ( نگاهداشت ) انرژی ، مواد و مصالح پایدار ، معماری پایدار ، ساختمانهای مسکونی .
مقدمه
امروزه ترکیب مصالح برای اصلاح خواص آنها امری اجتناب ناپذیر است و تقریبا استفاده از مصالح بوم آورد ضرورت خود را از دست داده است ، زیرا در هر زمان در هر منطقه ای می توان مصالح دلخواه را تهیه کرد. اما هدف استفاده از مصالح بوم اورد نیست ، بلکه حرکت به سوی پایداری از طریق همه اجزای جامعه است. با توجه به توضیحات فوق باید گفت که پایداری مبحث تازه ای نیست و در گذشته هم وجود داشته است و معماری پایدار هم یک سبک خاص از معماری نیست. پایداری یکی از اصول مسلم معماری است که باید در همه سبکها و شیوه ها مورد توجه قرار گیرد . در حال حاضر با وجود پیشرفت بشر در زمینه علوم و فناوری ، پایداری به عنوان یک معیار تعیین کننده در نظر گرفته نمی شود و ابنیه موجود ، نه تنها موجب آسایش نمی شوند بلکه مخل آن هم هستند.
امروزه نخاله های ساختمانی در اثر استفاده از مصالح ترکیبی روز به روز بیشتر می شوند اما هنوز راهی برای تجزیه ، تبدیل آنها وجود ندارد. از طرفی محل های انباشت زباله های ساختمانی هیچ کارایی دیگری نخواهند داشت ، زیرا به روی آنها نه می توان بنا احداث نمود و نه می توان فضای سبز ایجاد کرد . از طرفی خاک این محل ها بخاطر همگن نبودن خواص مکانیکی مطلوبی ندارد تا بتوان آن را برای زیر سازی مصرف نمود .
با توجه به تکنولوژی فعلی ، موضوع مصالح ساختمانی باید جدی تلقی گردد و علاوه بر ساخت مصالح سازگارتر با محیط در جستجوی راه حلی برای تبدیل و یا تجزیه نخاله های ساختمانی موجود باشیم و آنها را به چرخه طبیعت باز گردانیم [3].
انرژی مورد نیاز در ساختمان سازی
مطالعه ساختمان و استفاده از انرژی عموماً معطوف به ملاحظه انرژی مورد نیاز برای کارکردن ساختمان می شود. این مطلب ، از آنجا قابل درک است که تقیرباً %33 از منابع ملی از انرژی ، به این انرژی اختصاص دارد . با این حال میزان انرژی مورد نیاز برای ساخت ، تعمیر و نگهداری ساختمانها مکرراً مورد بازبینی قرار می گیرد. [5]
انرژی تجدید پذیر
انرژی تجدید پذیر می تواند برای گرمایش و سرمایش یا تهویه ساختمانها بجای سوختهای فسیلی بکار رود. خورشید ، باد ، زمین گرمایی ، منابع اصلی انرژی تجدید پذیر قابل استفاده برای ساختمانه هستند . در یک مقیاس کلان موج و نیروی جزر و مد آب نیز در دسترس هستند ، اما همیشه به اندازه کافی در دسترس نیستند . آمادگی و در دسترس بودن منابع فسیلی مانع استفاده گسترده از انرژی تجدید پذیر در حوزه های معماری و طراحی شهری است. انرژی تجدید پذیر می تواند بطور بالقوه ای به تمام نیازهای انرژی بشر پاسخ گوید. مجموع انرژی خورشیدی به مراتب از نیاز مصرف انسان بیشتر است. البته انرژی خورشید با مشکلاتی چون توزیع ، ذخیره سازی ، تبدیل و استفاده در یک شیوه قابل استفاده برای گرمایش ساختمان ، نیروی محرکه ماشین آلات و وظایف بیشماری که اکنون با سوزاندن سوختهای فسیلی انجام می شوند ، همراه است. انرژی تجدید پذیر می تواند به روشهای متعددی در ساختمانها بکار رود. می تواند در یک جای دیگر استخراج گردد و از طریق شبکه های توزیع قرارداری تحویل گردد. درون یا نزدیک محل ساختمان استخراج گردد. توسط خود بدنه ساختمان مورد بهره برداری قرار گیرد.[1]
گرمایش و سرمایش ساختمان
از آنجا که روزانه انرژی بسیاری صرف گرمایش و سرمایش ساختمانها می شود ، طراحی و اجرای ساختمانهایی که بتوانند از انرژیهای خورشیدی حداکثر استفاده را ببرند ، بسیار حائز اهمیت است .
تامین نیاز حرارتی ساختمانها با استفاده از خورشید به دو طریق فعال و غیر فعال قابل دسترس است . کیفیت و چگونگی معماری ساختمان به دریافت و ذخیره انرژی در حالت غیر فعال بسیار بستگی دارد . در صورتی که گرمایش خورشیدی ب صورت فعال ، مستلزم استفاده از گرد آورنده های خورشیدی و یک منبع انرژی دیگر جهت انتقال سیال گرم شد به داخل ساختمان می باشد.
اگر خانه درای طراحی استاندارد بوده و در مقابل آفتاب قرار داده شده باشد ، می تواند یک خانه خورشیدی غیر فعال باشد ، یعنی برای کارکرد مناسب می بایست طوری جهت دهی شده باد که یکی از دیوارهای اصلی وتعداد زیادی از پنجره ها رو به جنوب باشند . عایقاری و استفاده از پنجره های منسب ( شیشه های دو جداره ) الزامی و استفاده از مصالح با ذخیره گرمایی بالا مناسب است . در مناطق گرم
2
پنجره های شرقی – غربی باید سایه اندازی مناسبی داشته باشند .پنجره های جنوبی نیز می توانند با سایبانهایی محافظت شوند . پرده ها و سایه اندازهای عایق داخلی نیز می توانند مفید باشند. [6]
فرهنگ طراحی پایدار
سه بعد اصلی پایداری ،محیطی ، اجتماعی ، اقتصادی ، به شکوفایی مجدد و تداوم معماری منجر شده اند .طراحی اکولوژیکی یک نیروی احیا کننده اصلی در معماری دهه گذشته می باشد. دستورات بنیادی تحت تاثیر جریانات سبز همه جوانب این حرفه ، از چگونگی دانش ما مهندسین ساختمان گرفته تا طراحی و شکل گیری فضاهای داخلی و انتخاب مصالح مورد استفاده را در بر می گیرند. اگر چه ممکن است معماری پایدار به عنوان یک سبک دیده شود که یقینا ساختمانهای سبز به سهولت آنرا به نمایش می گذارند ، اما طراحی سبز متاثر از یک سبک است . این طراحی یک بازآرایی اساسی از طراحی پایه و اصول فنی و در نتیجه دوباره به تصویر کشیدن معماری در همه اجزای ضروری آن است.
معماران با بهره گیری از امکانات فرهنگی معماری سبز می توانند به پـذیرش اصـول پایـداری در یـک محـدوده وسیع اجتماعی کمک کنند.
تصویر – 1 مفهوم توسعه پایدار ، تعاریف جایگزین مرتبط با موضوع ساختمان. ماخذ : رهنمون هایی به سوی معماری پایدار ، برایان ادوارد ، ترجمه ایرج شهروز تهرانی.
از کسانی که به این مساله توجه دارند می توان ریچارد راجرز ، نیکولاس گریمشاو و نورمن فاستر را نام برد ، زیرا طراحی خوبی را در دیدگاه مهم اصول معین بوم شناختی بکار برده اند. آنها در عمل یک محیط پشتیبان
به وجود آوردند که به فعالیت های پویا کمک می کند و دانشجویان را به تاکید به مرزهای طراحی پایدار ترغیب می کند. به ندرت می توان شک کرد که فرهنگ معماری به وسیله تفکر سبز احیا شده است ، اما ممکن است نسل بعدی قبل از فرهنگ شهرها آنرا بگونه ای مشابه تغیر دهد. مفهوم پایداری اندیشه محیطی را به عنوان یک سیستم کل نگر انظباطی در بر می گیرد. [6]
مفهوم توسعه پایدار
توسعه پایدار به معنی ارائه راه حل هایی در مقابل الگوی سنتی کالبدی ، اجتماعی و اقتصادی توسعه می باشد که بتواند از بروز مسائلی همچون نابودی منایع طبیعی ، تخریب اکوسیستم ، آلودگی ، افزایش بی رویه جمعیت و پایین آمدن کیفیت زندگی انسان ها پرداخت .برای توسعه پایدار تعاریف مختلفی ارائه شده است ، از جمله در کمسیون برانت توسعه پایدار اینگونه تعریف می شود .
" توسعه ای که نیازهای کنونی انسان را تامین کند بدون آنکه توانایی نسل آینده برای برآوردن نیاز خود را به مخاطره افکند . با این تعریف نگاه به آینده به مولفه ای اساسی برای توسعه پایدار تبدیل شد . [2]
اهداف توسعه پایدار
از اهداف توسعه پایدار می توان تامین نیازهای اساسی و بهبود و ارتقای سطح زندگی برای همه ، حفظ و اداره بستر اکوسیستم ها و آینده ای امن تر و سعادتمند تر ذکر شده است . [2]
تعریف مصالح پایدار در راستای اهداف توسعه پایدار
یکی از خصوصیات معماری ایرانی استفاده از مصالح محلی یا به اصطلاح بوم آورد بوده است. این خصیصه بیش از هر چیز تابع عواملی چون نبود امکانات و فناوری ساخت مصالح ترکیبی و مشکلات مربوط به حمل و نقل مصالح در فواصل طولانی بوده است .
یکی از فواید مهم مصالح بوم اورد این بود که هر وقت بنا نیاز به تعمیر و بازسازی داشت مصالح مورد نیاز همیشه مهیا بود . نکته دیگری که در مصالح بکار رفته در ابنیه سنتی جلب توجه می کند. اینست که مصالح سنتی در صورت تخریب و دور ریختن نه تنها به محیط آسیبی نمی زدند بلکه به راحتی جزئی از آن می شدند و خللی به چرخه طبیعی بازیافت وارد نمی شد . علت این بود که مصالح بصورت خالص و ترکیب نشده ( ترکیب شیمیایی که منجر به تغییر خواص آنها می شود ) بکار می رفتند ، به عنوان مثال در بسیاری از بناهای سنتی از خشت و گل به عنوان مصالح اصلی بنا استفاده می شده است که پس از استفاده اگر تحت عوامل مختلف خرد شوند باز هم بدون نیاز به مراحل خاصی در محیط به خاک تبدیل شده و به چرخه طبیعی باز می گردند . [1]
3
دلایل اصلی استفاده از مصالح بوم آورد ( پایدار )
1 - نبود امکانات کافی جهت تغییر یا ترکیب خواص مصالح.
2 -مشکلات مربوط به حمل و نقل مصالح برای تهیه مصالح بهتر از مناطق دوردست.
3 - به علت استفاده از مصالح به شکل خالص امکان استفاده مجدد مصالح وجود داشت.[1 ]
خواص مصالح پایدار
- 1 خواص مکانیکی مطلوب ( دوام و استحکام ) و وزن کم یک مصالح پایدار باید در برابر نیروهای خارجی و تنشهای داخلی به خوبی مقاومت کند و بتواند دوام و استحکام بنا و آسایش استفاده کنند
گان آنرا تا زمان نامحدودی تامین نماید . سبکی مصالح نیز در این راستا مهم است زیرا بنای سبک در هنگاه زلزله خسارت کمتری وارد می کند . البته مصالح پایدار در عین سبکی باید خواص خود را حفظ کنند.
- 2 سازگاری با محیط زیست مصالح پایدار باید پس از تخریب ، قابلیت استفاده مجدد در بنا و بازگشت به چرخه طبیعت را داشته باشند .از آنجا که محیط زیست زباله
های خود را بطور طبیعی تجزیه و جذب می کند باید بتوان از این خصوصیت بهره جست. - 3 خواص مطلوب اقلیمی و تامین آسایش
مصالح پایدار باید در برابر خصوصیات اقلیمی محل مانند رطوبت ، فشار هوا ، نوسانات دما ، حرارت و ... مقاومت نشان دهد و در برابر صوت
، نورهای مضر و ... آسایش را تامین کند. - 4 تنوع و شکل پذیری
مصالح پایدار باید به انسان احترام گذاشته و به او حق انتخاب بدهند ، از اینرو باید در طرح ، رنگ و شکل و حالت و . . . دارای تنوع کافی باشند.
- 5 امکان تغییر و بازسازی بدون نیاز به تخریب کلی در کوتاهترین زمان ممکن.
در صورتی که مصالح پایدار نیاز به تامین و بازسازی داشته باشند ، باید براحتی قابل تغییر باشند و به ندرت نیاز به جایگزینی یا تخریب پیدا کنند.
- 6 امکان تولید با حداقل زمان و هزینه پایداری شامل در دسترس ، صرفه اقتصادی و سهولت در کاربرد هم می شوند ، لذا باید بتوان مصالح پایدار را در هر زمان و مکان تولید کرد و تولید انبوه آنها عملی باشد.
لازم به ذکر است که صرفه اقتصادی هیچگاه به معنای کاهش هزینه های اولیه نیست ، زیرا چه بسا تولید یک مصالح یا ساخت یک بنا در آغاز هزینه بیشتری داشته باشد ، اما در دراز مدت با داشتن قابلیت های ویژه ( مثلا خود کفایی در انرژی ) این هزینه جبران شود.
خلاصه اینکه پایدار بودن ، بطور کلی از نظر اقتصادی به صرفه است و آیتم اقتصادی بودن در مورد پایداری از دیدگاه هزینه اولیه کمتر ، کاملا اشتباه است . با توجه به اهداف پایداری نباید آنرا بوسیله محدود کردن هزینه ها تحت فشار قرار داد.
نتیجه اینکه پایداری مصالح بر خلاف آنچه تصور می شود به دوام و استحکام مکانیکی محدود نمی شود اینکه باید همه خصوصیات فوق را شامل شود و تولید کنندگان مصالح در هنگام ساخت مصالح در هنگام ساخت مصالح به این موارد توجه کنند . مشکل نخاله های ساختمانی فقط از طریق ساخت و استفاده از مصالح پایدار قابل حل است. ساخت مصالح پایدار انتظار دور از دسترسی نیست ، اما نیازمند تلاش و تحقیق فراوان و همکاری همه دست اندرکاران امور ساختمانی و شهری می باشد.[3]
تاثیر تابش آفتاب در حرارت داخلی ساختمان
سقف و دیوارهای جانبی ساختمان ، فضایی داخلی آن را از محیط اطرافش جدا می سازد و بدین طریق ، از تاثیر مستقیم عناصر اقلیمی مانند دما و رطوبت هوا ، باد ، تابش آفتاب ، برف و باران بر فضای داخلی آن جلوگیری می کند ، ولی در هر صورت هر یک از این عوامل از طریق تاثیر بر جداره های خارجی ساختمان ، هوای داخلی آن را تحت تاثیر قرار می دهند.[7]
4
حفاظت از انرژی
راهکارهای حفاظت از انرژی برای کاهش مصرف انرژی در گرمایش و سرمایش ساختمانها به چهار گروه تقسیم می شوند.
- راهکارهای تهاجمی در زمستان ( کاهش دفع گرما از راه عبور ، کاهش دفع گرما از طریق نفوذ هوای خارج . کاهش نوسانات سالانه دما ) - راهکارهای تهاجمی در زمستان ( افزایش جذب گرمای خورشید در زمستان ) - راهکارهای تدافعی در تابستان ( کاهش جذب گرمای خورشید ، کاهش جذب هدایتی گرما ، کاهش جذب گرما از طریق نفوذ ، کاهش
جذب رطوبت ، کاهش نوسانات روزانه دما ، کاهش نوسانات سالانه دما ) - راهکارهای تهاجمی در تابستان ( افزایش تهویه ، افزایش سرمایش تبخیری ) [1].
راههای انتقال حرارت ( اصول تبادل حرارتی ) به داخل ساختمان
- 1 رسانش ( هدایت ) : حرارت با گذشتن از یک مولکول به مولکول هم جوار می تواند از داخل اجسام یا از جسمی دیگر که با آن تماس دارد عبور کند ، این نوع انتقال حرارت رسانش نامیده می شود ، از طریق رسانش ، حرارت موجود در یک اتاق بدون عایق حرارتی دفع می شود یا حرارت هوای خارج و حرارت موجود در یک اتاق بدون عایق حرارتی دفع می شود یا حرارت هوای خارج و حرارت تولید شده در اثر تابش آفتاب در سطح خارجی دیوارها ، به فضاهای داخلی انتقال می یابد ، معمولاً هر چه مصالح یک دیوار متراکم تر باشد ، حرارت سریع تر به صورت رسانش از آن عبور می کند . برای مثال ، بتن که متراکم تر از چوب است ، ضریب رسانش بیشتری نسبت به چوب دارد.
2 - همرفت ( جابجایی ) : جریان هوا می تواند حرارت را از سطوح گرم به سطوح سرد منتقل کند ، این نوع انتقال حرارت « همرفت « نامیده می شود ، هوا در اثر گرم شدن منبسط و در نتیجه سبک می شود و به همین دلیل بالا می رود این هوای گرم منقبض و سنگین شده ، به طرف پایین حرکت می کند ، در یک فضای بسته مانند اتاق حرارت باعث باعث به جریان افتادن هوای گرم از پایین به بالا هوای سرد از بالا به پایین می شود.
3 - تابش : حرارت نیز مانند نور ، به شکل امواج الکترومغناطیسی منتقل می شود ، این نوع انتقال حرارت را تابش گویند. از طریق تابش یا ساطع شدن امواج الکترومغناطیسی با طول موج بلند حرارت را از یک جسم گرم به یک جسم سرد منتقل می شود بدون آنکه تاثیری در دمای هوای بین دو سطح بگذارد.
4 - تبخیر : عبارت است از تغییر دما و انتقال حرارت در اثر تغییر مایع به بخار ، این تغییر شکل باعث دفع حرارت می شود.[7]
تصویر – 2 تعادل گرما در بدن انسان سالم ماخذ : تنظیم شرایط محیطی ( معماری ) ، ساسان مرادی.
منطقه آسایش
محدوده ای که بین رطوبت نسبی و درجه حرارت واقع باشد و انسان در آن شرایط از نظر فیزیکی راحت باشد.
اهمیت منطقه آسایش
منطقه آسایش مشخص کننده وضعیت هایی است که فرد در آن احساس آسایش نماید و دمای مطلوب هوا در یک منطقه به نوع و میزان فعالیت و نوع و مقدار لباس فرد بستگی دارد ، به طوری که دمای هوای مطلوب هوا در یک منطقه در تابستان و زمستان برای افراد متفاوت است ، بر اساس آزمایش ، ارقام بدست آمده در تابستان دمای 24 درجه و رطوبت نسبی % 50 و دمای 21 درجه برای %97 افراد مناسب است.
