بخشی از مقاله
نماهاي هوشمند سازگاري با زمان و مکان
چکيده
يکي از مسائل مهم در طراحي معماري ،طراحي پوسته خارجي بنا است .در بناهاي سنتي نما به صورتي ثابت و غير قابل تغيير در فرم کلي و نقاط پر و خالي آن انديشه مي شد که انطبـاق بـا سـاعات مختلـف روز و فصـول مختلف در آن وجود نداشت . پوسته نما که مي تواند بزرگترين منبع ذخيره انرژي باشـد بـراي بحرانـي تـرين شرايط سال طراحي مي شود که اين امر موجب اتلاف انرژي در بنا و اسراف مصالح در پوسـته در سـاير مواقـع سال خواهد شد.
نماهاي ديناميک و هوشمند درعين حال شکل خود را براي انطباق با تصـورات انسـاني تغييـر مـي دهنـد; بـا تعقيب جهت حرکت خورشيد و چرخش به سمت جهت وزش باد مي تواننـد بـا طبيعـت در سـاعات و فصـول مختلف همساز شوند .مسئله اين است که عملکرد اين نماها چگونه است و چه پتانسيل هايي بـراي سـاختمان ايجاد مي کنند ؟ و زماني که طراحي نتيجه يک سيستم جنبشـي اسـت پارامترهـاي طراحـي نسـبت بـه فـرم ايستاي مصنوعي سنتي چگونه است ؟ نماهاي جنبشي اين بناها علاوه بر اين که مي توانند انرژي مورد نيـاز خود را تأمين کنند مي توانند اتلاف انرژي را نيز به حداقل برسانند و از اين رو نقش مهمي در مديريت انـرژي ايفا مي کنند . اين نوع معماري قابليت چرخش ٣٦٠ درجه بـراي ايجـاد ديـد گسـترده اي نسـبت بـه جهـان ، طبيعت ، آينده و زندگي دارد. هدف اين مقاله بررسي تأثير و اهميت استفاده از نما هاي هوشمند در ساختمانها بوده است که ابتدا به معرفي آن و سپس به بررسي برخي از ويژگيهاي اين نماها ، خواهيم پرداخت .
واژه هاي کليدي : نماي هوشمند، مديريت انرژي ، تغيير شکل ، عوامل محيطي (اگر معماران بناها را مانند بدن طراحي کنند ، سيستمي از استخوانها ، ماهيچه ها ، تاندونها ومغزي که ميداند چگونه به شرايط پاسخ دهد ، خواهد بود . اگر ساختمان بتواند موضع خود را تغيير دهد ، سفت شدن عضلات و تجديد قواي خود در برابر باد ، توده سازه اي مي توانـد به معناي واقعي از ميان بريده شود .) Guy Nordenson, Ove Arup and Partners- (اگر يک ساختمان بتواند واسط نيازهاي ما و محيط خارجي باشد : تقاضا از منابع فيزيکي مي تواند کم ميشـود . اگـر مـي تواندبـه راحتـي تبديل به چند عملکردي شود : عملکرد آن بهينه خواهد شد . اگر ساختمان بتوان خود را با تمايلات ما سازگار نمايد : به تجربيات ما شکل خواهد داد . )
١- مقدمه :
در قرن ٢٠ زيبايي شناسي (فرم در حال حرکت ) دل مشغولي اصلي براي هنرهاي تجسمي بوده اسـت . اوج هنـر جنبشـي بـه عنوان يک عرصه مشخص سال ١٩٥٠ بوده است . معماري به طور سنتي در برابر آن ( ساختمانهاي پويـا ( کنتيـک ) ) مقاومـت کرده است .ولي بدنه بنا مي توانسته دچار حرکت شود که معمولاً در آن دامنه اي از تغييرات ( ظريف ) در تعامل بـا فرمهـاي ثابت (static) وجود دارد .به هر حال ، يکي از جنبه هاي که در آن جنبش شناسـي ( kinetic) ظـاهر شـده قابـل قبـول است ، در حاشيه ساختمان است که در آن نماي هوشمند با رديابي زاويه خورشيد يا حرکت هوا در حد متوسط در واکـنش بـه سنسورهاي حرارت داخلي است .از طرفي ديگر گسترش نماهاي رسانه اي مختلف در ظواهر مختلف کـه نمـا را بـه يـک رابـط اطلاعات شهري و هنر رسانه ها تبديل مي کند . در اين مقاله پيشنهاد شده است کـه دو نمـاي هوشـمند و رسـانه اي دسـتور العمل هاي متفاوتي را تنظيم کنند که بتوانند با بهترين ترکيب استاتيک از کارايي و ظرافت عمل کنند.
اين مقاله به بررسي برخي از سابقه هاي هنر جنبشي از سال ١٩٦٠ و هنر مولدو توصيف بينشي که آنها ممکن است ارائه دهند مي پردازد. اين منابع در نهايت رئوس مطالب مقدماتي از طيف وسيعي از پارامترها را که ممکـن اسـت توسـط طـراح در نظـر گرفته شوند را معرفي مي نمايند مزاياي پوسته هاي هوشمند را بر مي شمارد.
با افزايش استفاده از نماهاي شيشه اي پيوسته در بناهاي بلند مرتبه ، نياز به راهکارهاي کارامدتر براي کنترل محيط داخلي نيز افزايش مي يابد.در اوايل قرن ٢٠ در آمريکا ، ساختمانها شروع به استفاده از تکنولوژي ديوارهاي جداکننده کردند ، براي اينکه به نماهاي ساختمانهاي بلند مرتبه اين امکان را بدهد بدون سازه اجرا شوند. اين امر نه تنها زيبايي شناسي ايـن سـاختمانها را تغيير داده ، بلکه نياز به راههاي مصنوعي براي حفظ راحتي کاربر را نيز افزايش داد.
٢- تعريف نماي هوشمند:
نماهاي هوشمند يا يک پارچه و دو پوسته نام فرمهاي نوين ديوار نماست که مثلاً در آنهـا تهويـه ، کنتـرل پرتـو خورشـيدي و نارسانايي در هم آميخته ميشود . اينگونه نماها از اين برتري ، نسبت به ساير نماها برخوردارند کـه سـر وصـداي محـيط هـاي شهري را محدود ساخته ، اغلب به گونه اي طراحي مي شوند که کمابيش بصورت خودکار و هوشيار عمل کنند .
ديوار کاربردهاي مختلفي دارد ،گذشته از آن که عنصري سازه اي است ، در برابر گرما ، باران ، باد ، غبار و نور يـاراي مقاومـت داشته ، بسان وسيله ي تقسيم و تعريف فضا نيز عمل ميکند . همپنين جداره ها در بهينـه سـازي اسـتفاده از نـور طبيعـي در فضاي داخلي نقش مهمي را ايفا مي کنند . نور روز طبيعي مزاياي زيادي را به دنبال دارد . مردم در ايـن چنـين فضـاها حـس بهتري خواهند داشت ، علاوه بر اين هزينه هاي انرژي را کاهش مي يابد و سطح بهره وري افـزايش دارد. در ايـن رابطـه هـيچ چيزي با نور خورشيد قابل مقايسه نيست ، نور خورشيد بسته به نوع فصل و ميزان ابر در آسمان شدت نور طبيعي بـين ٥٠٠٠ تا نزديک به ١٠٠٠٠٠ لوکس است که تغييرات زيادي را در بر مي گيرد، ميزان قرار گيري ديوار در معرض پرتو خورشيدي بـه جهت آن بستگي خواهد داشت .
هدف اوليه پوشش ساختمان براي حفاظت ساکنان از محيط بيرون است . با وجود اين اغلب در سيستم هاي اسـتاتيک ،نماهـا براي پاسخگويي به بسياري از حالات و اجراي عملکردها طراحي ميشوند که مي تواند با هم متناقض باشند : نور روز در برابـر بهره وري انرژي، تهويه در برابر منظرها و توليد انرژي در برابر مناظر و توليد انرژي .
اگر چه نماها به صورت سنتي داراي فرمي ثابت هستند آنها هنوز براي پاسخگويي با سناريوهاي مختلف طراحي مي شوند. آنها برخي اوقات اين مسئوليت را دارند که به بيشترين گرماي خورشيدي ممکن اجازه ورود دهند، در حالي که همچنين مسئوليت خارج نگهداشتن آن را در ساير زمانها را دارا هستند.آنها همچنين موظفند تا هواي محيط خارجي را از ساختمان دور نگه دارند ولي آنها همچنين فورًا براي تنفس ساختمان استفاده مي شوند. آنها خواستار سکونت و حفظ امنيت آنها از پناهگاه ها هسـتند که در ضمن مانع ديد خارجي نيز نشوند و نيز بتوانند اتصال با طبيعت را احساس کنند. احتياجات نا متجـانس نمـا ،تعـادلي را مستلزم ميشود که در برخورد با نظم سيستم بکارگيري بسياري از عملکردها در طول عمرساختمان است .
راه حل آن مي تواند ترکيب سايه بانهاي خورشيدي ، نور روز و سيستم تهويه در نما باشد. برخي سيستمهاي ثابت براي کنترل محيط زيست طراحي مي شوند ، اما وقتي که براي هر کدام که ضروري تر است انجام مي شود يا به صورت مسـاوي ، ايـن راه حلها هنوز کاراتر از نماهايي هستند که اصلاً هيچ يک از اين تدابير را ندارند ،اما کارايي آنها اگر به صورت جنبشي ساخته شوند مي تواند افزايش يابد ، مي توانند به صورت پويا با تغيرات شرايط محيطي اطراف آنها منطبق شوند و ميتوانند تعادل بين سـايه ها، نور روز و تهويه طبيعي را بهينه سازند.
بوسيله محرک کردن نماها و پويا ساختن و انطباق آن با شرايط محيطي ، راحتي بهبود يافته اي را براي ساکنين فراهم کنند ، و به طراحي پايدار فراتر از طريق تسهيل مصالحه مورد نياز براي آن تعادل دست يابند . نماها هـم اکنـون مـي تواننـد محـيط زيست را احساس کنند و خود را در راستاي دستيابي به اهداف تعيين شده تغيير دهند . راه حلهـاي جنبشـي ميتواننـد بـراي منافع زيست محيطي خود آناليز شوند وبا يکديگر مقايسه شوند و نظرياتي را پيشنهاد دهند.
نماهاي جنبشي ترکيب شده اند ، ولي در برخي آنها ، هدف اصلي کنترل محيطي نيسـت ، و بيشـتر بـه عنـوان دسـتگاه هـاي انفعالي که براي اهداف زيبايي شناسي و اجتماعي استفاده مي شوند . اين نماها نماهاي رسانه اي خوانده ميشوند .
٣- جنبش در حاشيه :
به صورت سنتي معماري حرکت نمي کند ولي مي تواند حرکت ناظر را در بر گيرد . يکي از ايـن نمونـه هـا معمـاري تفرجگـاه لوکوربوزيه است و همچنين اثر حرکت در ويلا ساوا که بر اساس نظريه در حال حرکت لوکوربوزيه است . معماري به همراه ناظر سيار مي تواند يک تجربه جنبشي را ايجاد کند. اين فرم از جنبش در اينجا به صورت منفعل آن اشاره دارد وقتي که نـاظر در حرکت است و معماري به خودي خود ساکن است . جنبش منفعل همچنين زماني رخ مي دهد که ظاهر سطح و فرم بـا توجـه به شرايط محيطي تغيير کند . در اين مورد ساختمان ها با تکيه بر تحول بصري در پاسخ به شـدت نـور و جهـت آن و حضـور رطوبت و شرايط باد طراحي مي شود . اين ٢ فرم از جنبش منفعل - حرکت ناظر و تحول به دليل تغييرات شـرايط محيطـي- اغلب به هنگام بحث مزاياي جنبش واقعي مطرح شده اند ، اغلب به اين معني که آن جنبش بهترين درک دقيق اسـت کـه در فرم استاتيک تعبيه شده است .
ضمن تصديق ارزش جنبش غير فعال براي روح بخشيدن به فرم استاتيک ، تمرکز در اينجا بر مفاهيم براي طراحـي در زمـاني است که جنبش فعال است ، تعريف اين نما در حرکت انتقالي ، چرخش ، و تغيير مقياس اجـزاي سـاختمان و يـا تحـول قابـل کنترل خواص مواد ( براي مثال با مصالح هوشمند قابل ساخت است .) اسـت . مرزبنـدي ايـن تعريـف از جنـبش و رويکردهـاي منفعل که در بالا شرح داده شده يک محدوده براي بحث ايجاد مي کند ، علاوه بر آن محدوديتهايي براي تمرکز بر روي نما و يا پوسته وجود دارد که استثناهايي را نيز شامل مي شوند براي مثال تعامل محيط داخلي مانند اتاق هاي هوشمند و يـا ايـده استقرار دوباره ساختمانها و قابليت تغيير آنها براي ايجاد شرايط بهتـر کـه توسـط گـروه آرشـيگرام و ديگـران در سـال ١٩٦٠ پشتيباني مي شده است .
در محدوده فوق در حال حاضر ٢ منطقه وجود دارد که در آن جنبش فعال اجرا شده است : پوسته هاي هوشمند که با دسـتور کار علوم زيست محيطي طراحي شده است در حالي که در يک خط موازي آزمايش با طيـف وسـيعي از روشـها بـراي تجسـم اطلاعات بر روي نوعي از نما ، که به عنوان نماي رسانه اي شناخته شده است ، انجام گرفته است .
در اينجا نتيجه طراحي به جاي محصول مصنوعي يک فرايند است ، بـه جـاي تشـخيص يـک جسـم ايسـتا ، در پوسـته هـاي جنبشي به عنوان عنصري وابسته به زمان و موقتي نمود مي يابند، يک فرايند مداوم بر اساس : ورودي هاي به دسـت آمـده از سنسورها يا دستگاه هاي رابط ديگر ، سيستم هاي کنترل که با منطق و يا فوريت کار مي کنند ، نمود خارجي اين داده ها کـه حرکت در اجزاي پوسته و تغيير خواص مواد است . سوالي که در اينجا پيش مي آيد اين است که اگر تغييـر از عنصـر ثابـت و مصنوع به پروسه جنبشي به عنوان يک نتيجه باشد و همچنين نشان دهنده تغيير وابسته بـه هسـتي شناسـي باشـد هنگـامي پوسته جنبشي را مد نظر قرار مي دهيم به راستي چه چيزي را طراحي مي کنيم ؟
اگر ما از پوسته غير فعال فراتر برويم که براساس حرکت ناظر و نيز توهم نوري صورت ميگيـرد و در نظـر گـرفتن طراحـي بـر اساس جنبش فعال مسائل مختلفي به وجود مي آيد. معماري جنبشي در اينجا توسعه اي از دغدغه هاي معماري استاندارد در نظر گرفته شده است . بر طبق شواهد نماي هوشمند امکاناتي را براي غشاي پاسـخگو ايجـاد ميکنـد ، کـه خـود را بـا شـرايط محيطي و سکونت کاربر منطبق ميکند که ادامه اي از مسير کارکرد گرايي است . نماهاي رسانه اي توسط هم سنجي و تغييـر ، نقش فرهنگي معماري مدني را احيا مي کنند که سابقاً به عنوان عامل حامل اطلاعات اجرا مي شده است . در جايي ميـان ايـن دو و به
