مقاله پوسته های هوشمند نمودی از معماری پایدار در صنعت ساختمانی

بخشی از مقاله

پوسته های هوشمند نمودی از معماری پایدار در صنعت ساختمانی
چکیده
با پیشرفت فن آوری در کلیه ی علوم و فنون، صنعت ساخت و ساز نیز شیوه های نوینی را می طلبد تا از غافله تکنولوژی عقب نماند. طرحهای جدید ساختمانی در غالب فن آوری های نوین ساختمانی سعی دارند بیشترین تعامل و سازگاری را با محیط پیرامون خود داشته باشند. شاید کمتر محققی را بتوان یافت که نقش برجسته ی پوسته ها و نماهای خارجی را در عرصه ی معماری انکار کند. بیشترین تعامل یک نمود کالبدی معماری با محیط پیرامون خود از طریق پوسته های تشکیل دهنده ی حجم آن است. بر اساس مطالب ذکر شده طراحان ساختمانی که رویکرد معماری پایدار را دارند درصدد برآمدند فناوری هایی را بکار ببرند که مطلوب ترین بهره وری را به کمک جذب انرژی طبیعی موجود در محیط پیرامون بناها را فراهم آوردند. پوسته های هوشمند نمونه ای از فناوریهای ذکر شده می باشد که جایگاه برجسته ای را در طراحی معماری پایدار به خود اختصاص داده است. برج مسکونی SEG، وین در اتریش نمونه ای از این بناها است که می تواند در مقام یک نمونه موفق معماری پایدار با پوسته های هوشمند به شمار آید. در این تحقیق سعی شده است با تحلیل نمونه مصادیق از آثار معماری پایدار موجود به جایگاه این فن آوری و مزیت های این روش در صنعت ساختمانی دست یافته شود. در بعد دیگر سعی می شود نحوه ی سازگاری این سیستم و پوسته ها در اقلیم های گوناگون از قبیل اقلیم های گرمسیر و سردسیر مورد کنکاش قرار گیرد و نوع و مقدارنسبی انرژی هایی که با این روش تامین می شود مشخص گردد. در بخش دیگری از این پژوهش سعی شده است نوع فضاهای خاصی که با استفاده از فن اوری پوسته های هوشمند در ساختمانها می تواند طراحی نمود را مشخص کرد. نمونه های معماری که در این تحقیق مورد تحلیل قرار می گیرد سعی شده از به روز ترین و جدید ترین مصادیق طراحی شده در جهان باشد. در ادامه پژوهش روی کیفیت شرایط آسایشی که با بهره گیری از این تیپ فن اوری ها در طرحهای معماری و فضاهای داخلی می توان برای ساکنان فراهم آورد تحلیلی صورت گرفته شده است. نتایج حاصل از تحقیق که بشکل ساده و علمی بیان میگردد مطمئنا در طراحی ها و تحقیقات آتی مرتبط با موضوع حاضر سازنده خواهد بود.
کلمات کلیدی: پوسته های هوشمند؛ معماری؛ فن آوری نوین؛ پایدار.

مقدمه
ساختمانهای طراحی شده در عرصه ی معماری و شهرسازی پیشرفته ی امروزی جهان با توجه به خواسته های جدید و متنوع ساکنان آنها می طلبد برای مقبولیت عام بودن ساختمان های طراحی شده از حداکثر پتانسیل های موجود محیط پیرامون طرح ها و حجم خود بنا ها، بهره لازم را در مرحله ی طراحی با فراهم ساختن راهکارهای مناسب مورد استفاده قرار دهند." تعیین نیازهای مصرف کننده ، از لحاظ دامنه نیاز کاری در ساختمان های مسکونی و یا ساختمانهای اداری متفاوت است" (عسگری 65،.(1389نقش برجسته پوسته های تشکیل دهنده ی طرح های معماری بدلیل بیشترین تعامل با محیط پیرامون خود در حوزه ی معماری و شهرسازی غیر قابل انکار می باشد. جهت بالا بردن کارایی پوسته های بنا طراحان سعی می کنند با بهره گیری از فن آوری ها و استانداردهای جدید بخصوص سیستم های هوشمند در درون و پوسته های طرح های خود از قبیل KNX، BMS،EMS، که از مصادیق و استانداردهای سامانه های کنترلی بشمار می روند در بالا بردن کیفیت زیستی فضاهای داخلی بناها بهره ی مطلوب را ببرند. 1 BMS"راه حل جامعی برای مدیریت ساختمان پیشنهاد می کند"( قیابگلو، 1390، .(376 ساختمانهای طراحی شده در سطح جهان که از سیستم های هوشمند در نمای خود بهره برده اند دارای تنوع های بسیار جذاب و عام پسند می باشند."در برج مسکونی SEG وین مفهوم کلی نما به صورت اقلیمی وضع گردیده است و هر دو مفهوم برج و نما به منزله رابطه ای بین هر دو جزء است که دارای نمای شیشه ای هوشمند است"( قیابگلو، 1390، .(309جایگاه مصالح شیشه ای در پوسته های هوشمند هم از جنبه ی زیبایی شناسی معماری و هم از لحاظ کارایی بالا و مطلوب حائز اهمیت بسیار است."پوسته شیشه ای به جای تظاهر به عدم وجود یا نامرئی بودن ، حضور خود را اعلام کرده و جلوه ای مثبت از نمود خود ایجاد می کند"( تقدیری، 1386، .(18با توجه به موارد ذکر شده انجام تحقیقات پیرامون راهکارهای جدید معماری بخصوص سیستمهای هوشمند ساختمانی اعم از داخل بنا و پوسته های بناها برای بهبود جایگاه این نوع روشهای نوین معماری لازمه ی معماری عصر حائز بشمار می رود.
مسائل موجود پیرامون تحقیق
نکته ی قابل تامل پیرامون موضوعات و راهکارهای نوین معماری که در برخی از مناطق جهان کمتر جایگاه مناسب خود را به شکل مطلوب پیدا میکنند بدلیل نامانوس و نو بودن این راهکارها و الگوهای جدید بین طراحان و فعالان معماری است. "مدت زیادی نیست که بحث درباره موضوع ساختمان های هوشمند در محافل عمومی مطرح گردیده است"( قیابگلو، 1390، .(275 دیگر مسئله پیرامون موضوع تحقیق این است که کلیه راهکارهای نوین طراحی و سیستم های هوشمند در صدد بالا بردن کیفی پارامترهای زیستی در فضاهای داخلی طرح های معماری می باشد و آشنایی هر چه بیشتر با این سیستم ها برای بالا بردن کیفی شرایط مطلوب زیست برای ساکنان بناهای طراحی شده بخصوص در داخل کشور سازنده خواهد بود. "مسئله آسایش و برقراری تعادل حرارتی انسان در رابطه با محیط پیرامونش چه در منابع خارجی و چه منابع و ترجمه های داخلی مطالب بسیار وسیعی ارائه شده است"( قیایگلو، 1390، .(111 در این تحقیق سعی شده به معرفی مصادیقی از سیستم های هوشمند ساختمان که با پوسته های تشکیل دهنده ی حجم آنها در ارتباط اند پرداخته شود و مزیت ها و معایب آنها در مرحله ی استفاده از آنها مورد کنکاش اجمالی قرار گیرد."تحولات که در دهه های اخیر بر روی طرح های معماری اعمال شده جهت بهینه سازی بازده انرژی و کارایی آنها بوده است"( شعبانی کلدره، 1388، .(158 از مشکلات راهکارهای نوین شهرسازی در مقیاس بزرگ و پوسته های هوشمند معماری در مقیاس کوچک تر بوجود نیامدن اعتماد مطلوب به سیستم های یاد شده بین فعالان معماری و شهر سازی و عموم مردم می باشد که شاید از دلایل عمده و برجسته آن بحث های اقتصادی و نامانوس بودن این سیستم ها باشد البته چنین وقایعی در هر دوره برجسته از تکامل حیات معماری جهان وجود داشته است."مشتریان نسبت به خلاقیت های برولنسکی بد بین بودند"( چاوشی، 1388، . (88 انتظار می رود صورت گرفتن پژوهش هایی در حوزه ی سیستم های نوین هوشمند ساختمانی بستر آشنایی بیشتر طراحان معماری و شهرسازی را هر چه مطلوب تر فراهم سازد و این دیدگاه که معماری ما کمتر در چارچوب سیستم های نوین قابل گنجاندن است هر بیشتر کم رنگ گردد. "ایده های معماری زاها حدید با وجود تحسین ها و جوایزی که دریافت کردن از زمان خود جلوتر بودند و غیر قابل اجرا به نظر می رسیدند"( چاوشی، 1388، . (209 در نهایت می توان گفت تحلیلها و تحقیقات بر روی هر موضوع علمی در هر حیطه ای به ملموس شدن آن موضوع کمک شایانی می تواند بکند.
مصادیق پوسته های هوشمند ساختمانی
دراین بخش از تحقیق سعی شده با معرفی اجمالی مصادیقی از سیستم های هوشمند ساختمانی در کنار بررسی آثار معماری جهان که در چارچوب سیستم های ذکر شده طراحی و اجرا شده اند بر روی مزیت های هر یک از سیستم های ذکر شده و معایب احتمالی آنها تحلیلی صورت گیرد. لازم به ذکر است در تدوین مورد ذکر شده سعی شده از منابع مکتوب که در بر دارنده ی نمونه آثار و تعاریف سیستم های هوشمند ساختمانی هستند استفاده ی لازم برده شود. انتظار می رود معرفی اجمالی موارد ذکر شده در هرچه ملموس تر شدن سیستم های یاد شده در بین علاقه مندان به سیستم های نوین و هوشمند ساختمانی تاثیر مطلوب را بگذارد.
پوسته های فتوولتائیک
به پدیده ای که در اثر نور بدون استفاده از مکانیزم محرک مکانیکی الکتریسیته تولید کند، پدیده ی فتوولتائیک گفته می شود(قیابگلو، 1390، .(226حداکثر بازدهی جمع کننده های خورشیدی حالتی است که پانل ها عمود بر جهت تابش باشند. پانل هایی که تغییر جهت می دهند هنوز در مناطق گرم و خشک بهترین گزینه بشمار می روند(قیابگلو، 1390، (234 فتوولتائیک ها 1می توانند جایگزین سقف ها، نماها، دیوارهای کرکرهای، کار باشیشه یا عناصر ویژه ی سایبان ها یا آفتاب شکن ها شوند(.(1 یکی از معایب پوسته های فتوولتائیک بازده پائین این اجزاء در روزهای ابری است که طراحان برای حل مشکل یاد شده از سیلیکون نانو کریستالی 2در پوسته های فنوولتائیک استفاده می کنند که راندمان انرژی جذبی و تولیدی این پوسته ها در روزهای ابری و غیر آفتابی در حد مطلوب حفظ میشود. روش یاد شده بر اساس یک پوشش سه لایه ای که موجب کاهش وابستگی سلولهای خورشیدی به زاویه تابش خورشید در محل می شود امکان پذیر است.

با توجه به اینکه محل اجرای پروژه در دل بافت متراکم شهری قرار داشت بنابراین فضای کافی برای قرار دادن بخش های تولید انرژی مورد نیاز ساختمان وجود نداشت . طراحان برای هماهنگ سازی و یک پارچه سازی ساختمان در استفاده از سامانه فتوولتائیک و جهت دستیابی به بامی یکدست، و خوشایند و زیبا که با نوع ساختمان هماهنگ باشد دست به نصب صفحات خورشیدی تلفیقی زدند که تولید برق، حفاظت سقف در برابر نور شدید آفتاب، محافظت نما، پوشش بام و دیگر عوامل مفید را در پی داشت(قیابگلو، 1390، .(244 از مزایای برجسته ی اعمال چنین راهکاری صرفه جویی در هزینه ی مصالح مورد نیاز ساختمان و تولید انرژ ی با بازده بالا در ساختمان بود.
سیستم های هوشمند ساختمانی
یک ساختمان هوشمند ساختمانی است که در بر دارنده ی محیطی پویا و مقرون به صرفه به وسیله یک پارچه کردن چهار عنصر اصلی یعنی سامانه ها، ساختار، سرویسها، مدیریت و رابطه میان آنها است بعبارت دیگر ساختمانی هوشمند ساختمانی است که کلیه اجزای داخلی آن بواسطه ی سامانه ای یک پارچه و ایجاد منطقی سازگار با محیط در تعامل با یکدیگرند(قیابگلو، 275،.(1390
سامانه ی EMS1
سامانه های کنترلی هستند که با تنظیم عملکرد ساعتی ویا دورهای تجهیزات از اتلاف انرژی جلوگیری می کنند. سامانه های مدیریت ساختمان (BMS) شبکه ی BMS ترکیبی است برای تامین نیازهای مدیریتی ساختمان به همراه امنیت در عملکرد و راحتی در جنبه علمی موضوع. از مصادیق این سیستم کنترل سرما و گرما، روشنایی، اطفاء حریق، کنترل آسانسور، برق اضطراری،کنترل دستی می باشد سامانه ی بهینه سازی دما بر اساس زمان2 این سامانه تامین کننده ی کنترل عملکردهای چند کاره و کنترل پیشرفته ی دما است(قیابگلو، 1390، .(275 دراین سامانه دمای داخل و خارج ساختمان به طور مداوم کنترل می شود و ابزارهای تنظیم کننده ی زیست داخل بنا به طور خود کار عمل می کند . از مزیتهای سیستم های یاد شده عبارتند از:
قابلیت انعطلف این سیستم ها یه این معنا که می توان انواع تغییرات را با توجه به نیازهای ساختمان و با حداقل نرم افزار در آن ایجاد نمود بدون آن که نیازی به بکارگیری سخت افزار های پیچیده و زاید و پرهزینه باشد. البته ویژگی ذکر شده در سیستم بهینه سازی دما براساس زمان برجسته تر است.

ضریب دقت بالای این سیستم ها در مورد عملکرد مطلوب آنها کاهش هزینه های ایجاد شرایط زیستی تا حد قابل قبول کاهش میزان دخالت انسانی جهت کنترل شرایط زیستی ساختمان مصادیق معماری سیستم های هوشمند ساختمانی معماری دهه های اخیر جهان همانگونه که پیشتر بیان شد سعی دارد بیشترین هماهنگی را بین سه عنصر اصلی یعنی ساختمان، تکنولوژی، اقلیم و محیط پیرامون بنا جهت بهبود شرایط زیستی برای ساکنان ساختمان ها فراهم آورند. در قسمت زیر سعی شده به نمونه آثار معماریی که از مصادیق موفق این تیپ ساختمان ها به شمار می روند اشاره ای شود و سعی گردیده بررسی اجمالی پیرامون مزیت ها و معایب آنها انجام گیرد.
ساختمان GLA تالار شهر لندن
این ساختمان یکی از کارهای معمار، تکنولوژی مدار نورمن فاستر 1می باشد که بر اساس پایداری محیطی شکل گرفته است . سامانه ی بکار رفته در این ساختمان بر مبنای تقارن نمای شمالی-جنوبی و تنظیم میزان سطح نمای رو به جنوب به شکل پویا با پوسته ی هوشمند طراحی شده است انرژی صرفه جویی شده دراین ساختمان %65 کمتر از بناهای مشابه آن می باشد(.(2 از دیگر راهکارهای جدید در این ساختمان بهره گیری از چرخه ی سامانه های سرمایشی و گرمایشی می باشد.