مقاله بررسی دیوار ترومب و تاثیر آن در معماری پایدار

بخشی از مقاله

بررسي ديوار ترومب و تاثير آن در معماري پايدار
چکيده
از معضلات اصلي جهان امروز تامين انرژي مورد نياز است .که بخش عمده ان از منابع فسيلي تامين مي شود،درحالي که با استفاده ازانرژي هاي تجديدپذير،مي توان در صدزيادي از انرژي را تامين نمود.هدف از طراحي ساختمان هاي پايدار کاهش اسيب ان بر محيط و منابع انرژي و طبيعت است .در يک طرح خورشيدي دومسئله اصلي مطرح مي شود،يکي چگونگي طراحي براي بهره وري بيشتراز انرژي خورشيدي و ديگري چگونگي طراحي براي به حداقل رساندن اتلاف حرارتي به منظور استفاده بهينه ازانرژي بدست امده که در صورت عدم توجه به هريک از اين ها،طرح مورد نظر ازکارايي لازم برخوردار نخواهدبود.روش هاي بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان بسيار متنوع است ،يکي از اين روش ها،ديوار ترومب مي باشد،ديوار ترومب اگرچه ظاهرا به عنوان اختراعي جديد شناخته شد ه ،اما به عنوان يک تکنيک باستاني در معماري بومي کاربرد داشته و نقش موثري در گرمايش و سرمايش بناها ايفا کرده است .اين سامانه ايستاي خورشيدي که بصورت جذب غيرمستقيم کار مي کند،انرژي تجديئپذير خورشيد را جايگزين انرژي هاي فسيلي کرده و بنابراين کمک شاياني به صرفه جويي انرژي مي نمايد.در اين مقاله نقش ديوار ترومب به عنوان يکي از روش هلي استفاده از انرژي غيرفعال خورشيدي با هدف ارائه راهکاري در تامين گرمايش و سرمايش ساختمانها و فضاهاي شهري در رسيدن به اهداف توسعه پايدار مورد بررسي قرار مي گيرد.روش تحقيق اصلي در اين مقاله مبتني بر روش تطبيقي و بر اساس مطالعات کتابخانه اي و به ويژه جستجو در سايت هاي اينترنتي معتبر مي باشد.
واژه هاي کليدي : معماري پايدار،سيستم غير فعال خورشيدي ،ديوار ترومب
مقدمه
flix) براي اولين بار توسط مخترع فرانسوي trombe wall يا Thermal wallدر ايالت نيو los-almos در اواخر ١٩٥٠ميلادي و سپس در ازمايشگاه (trombeمکزيو در امريکا ساخته شد.اگر چه اين سامانه به عموان يک اختراع جديد ثبت شد،اما مروري بر معماري بومي کشورهاي مختلف جهان نشان مي دهد که اين سامانه در گذشته به عنوان تکنيک براي گرمايش فضا مورد استفاده قرار گرفته است .تقريبا تمامي منابع انرژي روي زمين منشاء خورشيدي دارند.بشر ازطلوع عصر تکنولوژي کوشيده است که اين انرژي را براي اهداف مفيد به خدمت گيرد.انرژي خورشيدي بر خلاف انرژي فسيلي ،يک منبع انرژي پايان ناپذير است و از انجايي که مقدار انرژي تابشي خورشيد بر روي کره زمين حدودا ٦٠٠٠برابر کل مصرف انرژي هاي سالانه بر روي زمين مي باشد.اهميت توجه به اين منبع در تامين نيازهاي روزمره بشر،امري ضروري است .بسياري از کشورها ي جهان در تلاشند تا جايگزين انرژي خورشيدي در توليد حرارت الکتريسيته حداکثر استفاده از اين منبع انرژي را بدست اورده و زيان هاي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي را کاهش دهند. در واقع استفاده از انرژي هاي تجديدپذير،به منظور تلمين انرژي هاي مورد نياز بشر در حال گسترش است . با توجه به محدوديت هاي به وجود امده براي سوخت هايفسيلي و نيز ارائه تکنولوژي هاي نوين ،استفاده از انرژي هاي تجديدپذير مقرون به صرفه شده است .به طور کلي گرمايش ساختمان ها از جمله بخش هاي پرمصرف انرژي است که با استفاده از انرژي گرمايشي خورشيدي ،مي توان بخشي از نياز هاي گرمايشي راتامين نمود.يکي از روش هايي که براي گرمايش ساختمان ها کورد استفاده . قرار گرفته است سيستم غيرفعال ديوار ترومب است بنابراين چنانجه شهرسازان و معماران به اهميت ايجاد هماهنگي بين ساخت و سازها،بخصوص محيط هاي مسکوني و شرايط اقليمي از جنبه هاي کيفي و کمي ان وقوف ذاشته و ابزاري مناسب براي طراحي اقليمي در اختيار داشته باشند،قادر خوانهد بود بدون ان که لطمه اي به ساير اهداف طراحي شان وارد شود طرح خود را با شرايط اقليمي جغرافيايي محيط پيرامون ان کاملا هماهنگ ساخته و از مزاياي ان بهره مند
شوند.
معماري پايدار:تعاريف و مفاهيم
در يک چارچوب کلي مي توان معماري پايدار را به معناي (خلق محيط .پايدار انسان ساخت )تعبير کرد
محيط پايدار:شرايط اساسي در نيل به پايداري محيطي ،برقراري تعادل پويا ميان نظام هاي مختلف محيط است .اين شرط از ديدگاه عملي ،دستيابي همزمان به پايداري :
نظام بوم شناختي ٢-نظام اجتماعي و فرهنگي ٣ -نظام اقتصادي مي باشد-
پايداري در معماري را نمي توان يک سبک يا گرايش خاص و متعلق به زمان فعلي دانست چرا که در ان نگرش و رويکردي اخلاقي مطرح مي شود که در هر زمان و برحسب هر شرايط حائز اهميت و اعتبار است .
"برقراري تعادل ميان نيازها و خواستهاي انسان و شرايط ديگر ارگان نظام زيست جهاني در حال و اينده "معماري پايدار مانند ساير مقولات معماري ،داراي اصول و قواعد خاص خود است واين سه مرحه را در بر مي گيرد:
-صرفه جويي در منابع
-طراحي براي بازگشت به چرخه زندگي
-طراحي براي انسان
که هرکدام از انها استراتژي هاي ويژه خود را دارند.
شناخت و مطالعه اين تدابير،معمار رابه درک بيشتراز محيطي که بايد طراحي ان را انجام دهد،مي رساند.اما اصولي که بايد رعايت شود تا يک ساختمان در زمره بناهاي پايدار طبقه بندي شود به شرح زيراست :
اصل اول :حفظ انرژي
بايد طوري ساخته شود که نيازساختمان به سوخت هاي فسيلي را به .حداقل برساند
اصل دوم :هماهنگي با اقليم بنا بايد طوري طراحي شود که با اقليم و منابع انرژي موجود در محل .احداث هماهنگي داشته و کارکند
اصل سوم :کاهش استفاده از منابع جديد
ساختمانها بايد به گونه اي طراحي شوند که ميزان استفاده از منابع جديد را تا حد ممکن کاهش داده ودر پايان عمرمفيد خودبراي ساختن
.بناي جديد،خود به عنوان منبع جديد به کار روند اصل چهارم :براوردن نيازهاي ساکنان درمعماري پايدار براورده شدن نيازهاي روحي وجسمي ساکنان ازاهميت .خاصي برخوردار است
اصل پنجم :هماهنگي با سايت
بنا بايد با ملايمت در زمين سايت خود قرار گيرد و با محيط اطراف .سايت سنخيت داشته باشد
اصل ششم :کل گرايي
تمام اصل معماري پايدار دريک پروسه کامل که منجربه ساخنه شدن محيط زيست سالم مي شود،تجسم يابد .يکي لز راه حل هاي دسترسي به توسعه پايدار که در ارتباط با الگوهاي ساخت و طراحي در زمينه هاي گوناگون زندگي بشري ،شامل طراحي هاي صنعتي ،ساختماني و شهري ...است .هدف از طراحي ساختمان هاي پايدار کاهش اسيب ان بر روي محيط ومنابع انرژي و طبيعت است .
تاريخچه انرژي خورشيدي
بشر از ديرباز با انرژي خورشيدي اشنا شد و از صور مختلف جهت بهره بردن از ان سودجويي نمود.اما از يک سو بدليل تخصصي بودن و از سوي ديگر بالا بودن هزينه هاي اوليه سيستم هاي تبديل انرژي وهمچنين بدليل دسترسي اسان و هزينه پايئن انرژي هاي فسيلي کمتر مورد توجه واقع بود،اما افزايش قيمت نفت در سال ١٩٧٣سبب شد تا کشورهاي صنعتي پيامد توجه بيشتربه محيط زيست و حفظ انرا هم در پي داشت .امروز بنا بدليل محور بودن منابع انرژي فسيلي (غيرطبيعي )وحفظ محيط زيست که نه تنها سلامتي انسان ها تهديد مي شود بلکه جهان هستي و همه جانوران و حتي لايه ازون در حال تهديد است ،بشر نيازمند توجه بيشتر در جهت پايداري محيط زيست پيرامون خود مي باشد.
الگو برداري ازمعماري بومي اما به صورت امروزي با توجه به رشد تکنولوژي و شهر نشينان ديگر مانند گذشته و به روش هاي سنتي نمي توانيم بناهاي معماري خلق کنيم چون هم نيازما به فضاي معماري عوض شده اند و هم روش هاي ساخت سنتي پاسخگو نيستند اما مي توان با توجه به فناوري هاي نوين معماري بومي را به زبان امروزي ترجمه و تبديل کرد. ايستا است .وابسته به جريان انرژي تجديد پذير هستند،مانند تابش افتاب و جريان هوا که در ميان و اطراف بنا موجود است و در جهت ايجاد اسايش انسان مورد استفاده قرار مي گيرند.انرژي تجديدپذير در سامانه هاي ايستا جريان نمي يابد،بدين مفهوم که انرژي تجديدپذيرازميان بناو به وسيله روش هاي طبيعي انتقال انرژي مثل تشعشع جريان پيداکرده و سامانه گرمايشي و سرمايشي را قادر مي سازد تابدون احتياج به انرژي فسيلي با مکانيکي عمل کند.مراحل اوليه ايکه انرژي طبيعي در سامانه هاي ايستا بايد طي کند تا بتواند در فضاي داخلي مورداستفاده قرار بگيرد عبارتند از
سامانه هاي انرژي زاي طبيعي که شامل سامانه هاي ايستا و فوق :
-جذب انرژي از منبع
-ذخيره کردن انرژي در يک انباره يا خازن انرژي پخش کردن انرژي در فضا-
سامانه ايستا از عناصر پيوسته اي تشکيل شده است تا بتواند بازدهي خاصي راکه ازقبل براي ان تعريف شده ايجاد کند.طراحي دقيق تر اين عناصربراي عملکرد موثر سامانه بسيارمهم است .عوامل اوليه و ثانويه با هم بکار گرفته مي شود تا فرايند انتقال نيرو اتفاق بيافتند. (رستمي و پيري زاده :١٣٩٣)
سيستم هاي غير فعال خورشيدي
سيستم هاي غيرفعال خورشيدي به سيستم هايي گفته مي شود که انرژي خورشيدي را بدون استفاده از سيستم هاي مصرف کننده انرژي نظير دمنده پمپ يا کنترل کننده هاي پيچيده ،جمع اوري ،ذخيره و تئزيع مي کنند.با اين شيوه ،اجزلي مختلف يک ساختمان به طور همزمان انتظارات مختلف مطرح ودر زمينه هاي معماري ،سازه و انرژي را براورده مي سازند.در واقع زماني که گرداوري انرژي و هزينه هاي ابتدايي دغدغه اصلي طراح مي باشند،اين سيستم ها در ميان ديگر سيستم هاي خورشيدي کارامدترين سيستم ها خواهند بود.

شکل ١نمونه (خورشيدي (سمت راست )وسيستم غيرفعال خورشيدي (سمت چپ )
سيستم هاي غيرفعال
سيستم هاي غير فعال خورشيدي را مي توان در انواع "دريافت مستقيم " ، "دريافت غير مستقيم " ، "دريافت مجزا"تقسم نمود.
سيستم هاي دريافت مستقيم
در اين سيستم ها،تابش خورشيد از طريق پنجره ها وارد فضاي داخل مي شود و توسط مصالح سنگين ساختمان جذب شده و به تدريج ازاد مي شود.در روش دريافت مستقيم ،از اين فضا به عنوان فضاي زندگي ،گرد اور خورشيدي و سيستم ذخيره و توزيع گرما به طور يکجا استفاده مي شود.به اين ترتيب ،در اين سيستم ها هر پنجره رو به جنوب به عنوان يک سيستم دريافت مستقيم عمل مي کند،در حالي که پنجره هاي واقع بر جهت هاي ديگر،در اکثر موارد،دريافت انرژي خورشيدي بيش از اتلاف حرارت است .در اين سيستم ها،اثرگلخانه اي به صورت يک جريان يک طرفه گرماي تابشي عمل مي کند.اين اثر،امکان ورود انرژي خورشيدي با طول موج کوتاه رافراهم مي سازد،ولي مانع از خروج گرماي تابشي با طول موج بلند مي شود.در سيستم هاي دريافت مستقيم ،براي ورود مستقيم تابش خورشيد مي توان از پنجره ها،کلرستوري هاي رو به جنوب و نور گيري هاي بام استفاده کرد.
سيستم هاي دريافت غير مستقيم
در اين سيستم ها،همانند سيستم دريافت مستقيم ،اثر گلخانه اي امواج تابشي خورشيد را محبوس مي سازد.در طول روز،سطح خارجي ديوار روبه خورشيد،با داشتن يک پوشش انتخابگرجاذب (ورقه سياه يا تيره رنگ )،گرم مي شود و حرارت را به سمت داخلي ديوار منتقل مي کند.ضخامت ديوار بايد متناسب با مصالح به کار رفته تعيين گردد،تا ورود گرما به داخل عصر هنگام اغاز گردد وتا حد امکان ادامه يابد.در سيستم هاي دريافت غير مستقيم ،يک لايه شيشه در سطح خارجي ديوار يا ديگر عناصر ساختماني که داراي ظرفيت حرارتي بالا و رو به جنوب هستند،قرار داده مي شود.
سيستم هاي دريافت مجزا
در سيستم هاي دريافت مجزا،دريافت و جذب انرژي خورشيدي در يک فضا يا يک عنصر معماري حائل ،مستقل از فضاي داخل ،صورت مي گيرد.در اين سيستم ها،از گرماي ذخيره سازي شده به صورت کنترل شده و بنا به نياز،بهره برداري مي شود.(دفترمقررات ملي ساختمان :١٣٩٢،٢٣١تا ٢٣٦ (

شکل ٢ سيستم هاي دريافت مستقيم ،غيرمستقيم ومجزا (از بالا به پايين
مواد ساخت ديوار ترومب
اگر چه ديوار ترومب معمولا از مواد جامد مانند (بتن ، آجروخشت - سنگ – فلز) که با يک لايه هوا و يک لايه شيشه عايق دار و يک مخزن ترکيب شده است تا يک جمع کننده حرارتي خورشيدي را شکل دهند. ساخته شده ولي مي توان آن را از ظروف محتوي آب نيز ساخت . نمونه سنتي اين سامانه توسط استيو باير براي سکونت خود ساخته شد. اکثر ديوارهاي ابي از لوله هاي عمودي تشکيل مي شوند، اگر لوله هاي فولادي مورد استفاده قرار گيرند ضلع رو به شيشه آنها با رنگ تيره و ضلع رو به اتاق را با