مقاله نمای زنده ( استفاده از انعطاف پذیری در نما به منظور کاهش مصرف انرژی )

بخشی از مقاله

نمای زنده(استفاده از انعطاف پذیری در نما به منظور کاهش مصرف انرژی)

چکیده
در سال های گذشته کاهش مصرف انرژی وپایداری بنا به عنوان اصول مهم در طراحی ساختمان های نوین به موضوعی بسیار حائز اهمیت بدل شده.از آنجایی که سـاختمان مانند موجود زنده به پوششی برای محافظت از عوامل جـوی (باد،باران،گرما،سـرما و...) نیازمند است، انتخاب یک پوشش مناسب (به عبارتی نما) برای بنا؛ از اهمیت خاصی بر خوردار است . با توجه به تغییـر شـرای اقلیمـی در طــول شـبانه روز و همچنین در فصول گوناگون سال ، در صورتیکه نمای یک بنا قابلیت تغییـر و حرکـت را داشته باشد میتواند تا اندازه ی زیادی در این راستا کمک کننده باشد.در این مقاله تلاش بر این است که با بررسی نمونه هـایی از بناهــای بـا قابلیـت جنبشی به تاثیر این حرکت و جنبش درکـاهش مصـرف انـرژی در بناهـا بپـردازیم . و میزان پاسخگویی به شرای اقلیمی را بـا رعایـت نـوع و نحـوه ی پوشـش بناهـا و انعطاف پذیری نما بررسی کنیم.در نتیجه بهره گیـری از نماهـای بـا قابلیـت حرکـت یـا بـه عبـارتی نمـا هـای پویا(دینامیک) میتواند تا اندازه ی زیادی به کـاهش مصـرف انـرژی بیانجامـد و باعث فراهم آوردن شرای آسایش برای ساکنین شود ، چنین راهکاری علاوه بر کمک به ساخت بنایی پایدار تا حد زیادی در کاهش هزینه ها نیز سودمند خواهد بود.

واژه های کلیدی: نمای پویا ، نمای متحرک ، نمای جنبشی ، معماری پایدار

پیشگفتار
علاقه مندی به طراحی و ساختمان نور و ساختمان های قابل تغییر شـکل (دگرگون شونده) به تمدن آغازین بشر باز می گردد . چادرهای همرا بـا عناصر باز و بسته شونده و اجزاء (متغیر)دگرگون شونده ، نمونه هـایی از چنین طراحی هایی هستند ؛ لئوناردو داوینچی یکی از نخستین طراحان دهه های اخیر است که در این زمینه فعال بـوده (اقـداماتی داشـته) و مطالعاتی بر روش های طراحی ساختمان های قابل تغییر داشـته ؛ ماننـد پل های متحرک. او از مکانیزم های حرکتی موجود در بال پرندگان بـرای ابزار های پرواز و همچنین برای نخستین سقف متحرک استفاده کرد. کـار های او به اهمیت جهان طبیعی اشاره مـی کـرد. او بــه عنـوان یکـی از بهترین معلم ها در اختراعات و خلاقیت های بشری است( آصفی و فروزنده، 513، .(2011در باغسازی دوران قاجار ایران سازه های سبک در باغ هـا بـرای بـر افراشتن چادر میان چمن رواج داشت. در زیر این چادر هـا در تابسـتان فضایی مفرح برای گذراندن اوقات فراغت و برپایی میهمانی ها و مراسـم جشن و عزا به وجود می آمد . چادر ایلات و عشـایر در ایـران نمونـه ی بارز انعطاف پذیری مطابق با شرای اقلیمی منطقه است( ارمغان و ثروت جو، 95، .(1390در دهه سوم قرن بیستم تمایلات معماری جنبشی ظهور پیدا کـرد کـه از مکتب (فوتوریسم ) نشئت گرفته بود . مقاله هـا و کتـاب هـای مختلفـی شامل طراحی هایی از ساختمان های متحرک ارائه شد ، از جمله کتاب 101 فانتزی معمارانه در سال 1933 اثر یاکف چرنیخف . در اواس قرن بیستم چند تجربه عملی در راستای معماری جنبشی صورت گرفـت کـه بـا موفقیـت همراه نبود . در سال 1970 معماری به نـام ویلـیم زوک کتـاب معمـاری جنبشی را منتشر کرد که الهام بخش نسل جدید معماران برای تجربه علمی در این زمینه بود ( ارمغان و ثروت جو، 97، .(1390 با توجه به اثرات منفی تغییرات آب و هوا و گرم شدن کره زمین به طـور مـداوم بـه نـوع آوری ، توسعه و استفاده از راه حل های جدید برای توسـعه پایـدار در محی ساخته شده توصیه می شود .برای رسیدن به این هدف ، وظیفه اساسی این است که به تجزیه و تحلیل و ارزیابی و عملکرد حرارتی ساختمان ها بپردازیم . در این زمینه تلاش های چند منظوره ای در رابطه با طراحی و ایجاد ساختمان های پاسخ گو به آب و هوا و محی زیسـت مشـاهده مـی شود . تجزیه و تحلیل فیزیک ساختمان نشان می دهد که نمای ساختمان ها علاوه بر تاثیرات زیبایی شناختی و بصری آن ، نقش مهمی را در کـارایی انرژی ساختمان ایفا می کنـد(نظرپور و یـاوری بـه نقـل از اکـا ، 4، .(1393 مطالعات پیشین اهمیت تاثیر نمای ساختمان هــا را در حـدود 36 درصد کل هزینه های انرژی در محی های آب و هوایی گرم و مرطوب تایید می کند (نظرپور و یاوری به نقل از هیز و همکاران ، 4، .(1393امروزه به پوسته ساختمان به واسطه آن که بیشـترین ارتبـاط را بـا انرژی های محیطـی دارد بـه عنـوان ژنراتـوری بـرای جـذب ، ذخیـره و بازتولید انرژی ساختمان نگریسته می شود . سلول های فوتو ولتائیـک و توربین های بادی این مکان را برای ساختمان ها فراهم آورده اند ، تا در آن ها فق از انرژی های قابل بازگشت و محیطی استفاده شود(نظرپور و یاوری به نقل از مهرجردی ، 4، .(1393از آنجاییکه نمای ساختمان نخستین پوشش آن به شمار مـی آیـد شـاید ساده ترین راه کار برای برداشتن گامی در راستای داشتن ساختمانی سبز و با کمترین میزان مصرف انرژی، توجه به چگونگی پوشش بنـا باشـد؛ در این زمینه تابش نور خوشید (به منظور استفاده از انرژی گرمـایی آن )

2

سایه اندازی آن(در راستای خنک کردن بنا و کاهش حرارت ) تا اندازه زیادی در کاهش مصرف انرژی تـاثیر گـذار اسـت. از ایـن رو در ایـن نوشتار تلاش شده تا بابررسی نمونه هایی از پویایی و جنبش در بنا هاو نماهای آن ها سودمندی بهره گیری از نمای هوشمند (در اینجـا نمـای جنبشی ) را بیان کرده و اهمیت بهــره گیـری از نمـایی پویـا ودارای قابلیت حرکت و تغییر را در دست یابی به بنای پایدار بیان کنیم.

انرژی ضرورت مطالعه انرژی
به طور پیوسته گفته می شود که ساختمان ها تقریبا 30 تا 40 درصد ازکل انرژی مصرفی رادر کشورهای توسعه یافته استفاده می کنند(کاپسالاکی و همکاران به نقل از غفاریان ، 6،.(2013 هدف ازمطالعه انرژی،شناخت یک چارچوب واقع گرایانه برای حل مسائل منطقه ای و جهانی مربوط به انرژی است. تا به وسیله آن بتوان مقدار کافی انرژی با هزینه ای قابل قبول برای برآوردن تقاضای کلیه مردم جهان تامین کرد. و ضمنا محی زیست را در حد قابل قبول اجتماعی، مورد حفاظت و حمایت قرار داد. هدف شناخت واقعیت ها، آزادی های واقعی در انتخاب و دستورالعمل های لازم برا نیل به آن اهداف است(احمدی شلمانی، 119، .(1390
وضعیت استفاده از انرژی بادی در سطح جهان

رشد روزافزون تقاضای انرژی ، افزایش استانداردهای زندگی ، گرم شدن بیش از حد کره زمین و در نهایت مشکلات زیست محیطی موجب شده تا هر روز شاهد پیشرفت هایی در زمینه فن آوری استفاد از منابع انرژی تجدیدپذیر باشیم یعنی استفاده از منابع لایزالی که خداوند به ما ارزانی داشته است. ماهیت پایان ناپذیر این گونه انرژی ها ، روند رو به اتمام سوخت های فسیلی و سایر مزایای بارز این انرژی ها موجب تشویق بشر در سرمایه گذاری در این راه بوده است. پیش بینی می شودکه انرژی های تجدیدپذیر جایگاه ویژه ای را در سرمایه گذاری دراین راه بوده است . البته حدود سه دهه گشورهای پیشرفته وصاحب فن آوری به این مهم پرداخته اندتا جایی که در برنامه سالانه انرژی خود درصدی از انرژی های مورد نظر کشورشان را از طریق توبین های بادی ،پیل های خورشیدی ، انرژی زمین گرمایی و ... تامین می کنند.

بناهای سبز

امروزه بناهای سبز ، یکی از جذاب ترین و در عین حال کاربردی ترین مفاهیم فناوری های نوین به حساب می آیند که تنها طی دو دهه گذشته از شتاب خیره کننده ای برخوردار شده اند و به عقیده کارشناسان از زمان معرفی جهانی فناوری های سبز ، یکی از بارز ترین مظاهر این دسته از فناوری ها به شمار می آیند. با توجه به سرانه مصرف بسیار پایین انرژی در بناهای سبز، خریداران چنین بناهایی در دراز مدت شاهد بازگشت سرمایه های خود بوده و در عین حال با رعایت استانداردهای زیست محیطی به عنوان دوستداران اصلی محی زیست شناخته می شوند . یکی از بارزترین مصادیق توسعه دانش سازه های سبز که اتفاقا با الگوهای نوین شهر نشینی و استفاده از پرتوهای خورشیدی به عنوان شاخصه ای مهم در افزایش بهره وری مصرف انرژی منطبق شده، برج های پویا است(احمدی شلمانی، 243، .(1390سیستم های پایدار به گروه های زیر تقسیم می شوند . ساختمان های با انرژی کم(مصرف پایین انرژی) ، ساختمان های اولترا کم انرژی( Ultra low (energy ، و ساختمان های با انرژی صفر . همگی این بناها ایده ی کاهش انرژی ساختمان را ارائه می کنند . پوشش ساختمان که شامل نمای ساختمان می شود ، مانند پوشش محافظ فضاهای داخلی ، به طور قابل توجهی برای توسعه آینده ی پایداری تاثیرگذار است .(هندریکز و همکاران به نقل از غفاریان ، 8، (2013 با توجه به این موارد ساختمان های با انرژی کم به عنوان ساختمان معرفی می شوند که توس ویژگی های موثر و پاسخگو محیطی تکمیل شده اند . مانند فرآورده های قابل تجدید انرژی که کامل شده اند، بنابراین به وسیله مقاوم سازی پوسته ساختمان میزان نیاز به گرم و سرد کردن در ساختمان تا اندازه ای کاهش می یابد . (چلا و همکاران به نقل از غفاریان ، 4، (2013
انعطاف پذیری

تعریف انعطاف پذیر در لغت نامه دهخدا آمده آنچه خمیدگی و برگشتگی پذیرد. انعطاف پذیری به طور عام به قابلیت تغییر در اشیا و اجسام گفته می شود . در معماری و طراحی محی منظور ازانعطاف پذیر انعطاف پذیری فضایی و سامان دهی فضای انسان ساخت وتغییر در آن برای دست یابی به شرای ، نیاز ها و کاربست های جدید است . ( عینیفر، 1382، .(66تنوع پذیری قابلیت فراهم آوردن استفاده های مختلف از فضا است .
این گونه انعطاف پذیری با دو متغیر فضا و زمان سر و کار دارد.
معماری جنبشی
می توان گفت ریشه معماری دینامیک ، معماری پویا و یا معماری متحرک از زمان شکل گیری در ورودی و پنجره های بناهای باستانی شکل گرفته است . سپس این معماری در بناهای آسیاب های بادی نمایان شده است ، و در طول زمان توسعه یافته و در عصر ما هم با تکنولوژی به خوبی پیش رفته و با معماری معاصر همگام شده است(احمدی شلمانی،41 ،(1390ساختمانی دارای معماری جنبشی است که قسمت هایی از آن قابلیت حرکت کردن داشته باشد . توانایی حرکت ساختمان می تواند صرفا جنبه زیبایی شناسانه داشته ، یا واکنشی باشد در مقابل نیروهای محیطی ، و یا در راستای ارائه ی عملکردی به کاربران انجام پذیرد . دیگر ساختمان ها محصول افکار منسوخ شده و کهنه ی معماران نخواهد بود ، بلکه تبدیل به بناهایی می شوند که در حال دگرگونی هستند و دائما برای ما چشم اندازها و تجارب جدیدی همراه با زمان به ارمغان می آورند . در نتیجه ، قلم معماران نمی تواند محیطی را برای ما تحمیل کند ، و هرساختمان دارای نوعی آزادی ، اختیار و خواستگاه خاص خود می شود .بینش و دیدگاه جدید این سبک معماری بر اساس مجموعه نیروهای محرک پایه ریزی شده که در واقع معماری سنتی تا کنون بر اساس ثقل و جاذبه استوار بود را به چالش می کشد . ساختمان هایی که بر این اساس طراحی می شوند تبدیل به سمبلی برای فلسفه ی جدید خواهد شد که شکل شهرها و مفهوم زندگی مارا تغییر خواهند داد( ارمغان و ثروت جو،95،.(1390 بناهای معماری دینامیک پیوسته در حالت تعدیل و تغییرشکل هستند ، هر طبقه به صورت مجزادر حال چرخش است ، به طوری که فرم کلی بنا تغییر می کند و نماهای متفاوت از زوایای متفاوت را به ارمغان می آورد. این رویکرئ جدید ، در واقع نوعی رقابت با معماری معاصر ماست که تا به حال تمام اتفاقات آن براساس قانون گرانش زمین بوده است .ایده بعد چهارم نتیجه تحقیقات و تلاش های معمار ایتالیایی ، دیوید فیشر بوده است که در سطح جهانی و بین سیاستمداران و شهر داران مورد توجه بسیار قرار گرفته است .برج دینامیکی احتمال طراحی های بی شماری را ارائه می کند . به طوری که هر طبقه به صورت مستقل با سرعت های متفاوت می چرخد که سبب ایجاد یک شکل منحصر به فرد و متحول شده می شود که بعد چهارم یعنی زمان را در معماری معرفی می کند(احمدی شلمانی ،243و244، .(1390معیارهای اصلی طراحی همان طور که در شکل1 آمده شامل موارد زیر است

.1سهولت اجرا

انتظار می رود یک ساختار موقت و دگرگون شونده ، به سادگی توس کارگران حتی کم تجربه ساخته ، برپا و جمع اوری شود . سهولت اجرا در این جا به معنی کاهش هزینه ها در اجرا بر پایی کار و ارتباطات و میل به سادگی با دوری از جزئیات پیچیده است .

.2استفاده ی دوباره و کاهش هزینه

تولید
اجرا مراحل طول عمر ساختمان موقت
(بازیافت) بعد از استفاده

یکی از نکات مهم طراحی برای سازه های موقت و قابل جابه جایی
قابلیت بازیافت و آلوده نکردن محیط میباشد می باشد. و هم چنین مکانیزم های
تاشونده باید در حالتی پیش بینی شود که بتواند ازفرسودگی وگسیختگی درطول تغییر شکل جلوگیری کنند.

شکل-1نمودار معیارهای اصلی طراحی (آصفی و فروزنده، (2011

.3زیبایی و کارآیی

جزئیات باید ساده و کارآمد باشند (ساده ترین بهترین است)

.4توسعه و گسترش وحمل و نقل
یک سازه قابل بازآرایی شاید به نحوی طراحی شود که به بازآرایی های پایدار در طول روند گسترش و تا شدن،برسد . ویا تنها به عنوان یک سازه ی (ساختار) قابل گسترش ، قابلجابه جایی که هنگامی پایداراست که کاملا گسترش یافته باشد . (معمولا برای برنامه های موقت)سازه های قابل حمل و نقل هم ممکن است در ساختمان های ثابت و دائمی استفاده شوند به نحوی که تمام ویا بخشی از سازه پیش سازی شده وبرای برپایی به محل نهایی منتقل شده باشد .

.5تعمیر و نگهداری

معماری قابل جابه جایی،مانند معماری ایستا،نیازمند یک سیستم مدیریت و نگهداری است که به دقت برنامه ریزی شده و به منظور تضمین امنیت استفاده کننده و اطمینان کارکرد مورد نیاز ساختمان هم از نظرسازه ای و هم از نظر معماری به هر روی در معماری قابل دگرگونی به دلیل طبیعت دگرگونی و تغییرشکل که باز و بسته شدن سازه را تحمل میکند،باید تنظیمات ویژه ایجاد شود تا حرکت نرم و قابل اعتماد را تامین کند و مفصل بندی اجزاء سازه ای را تضمین کند( آصفی و فروزنده، 513، .(2011

بناهای با قابلیت انعطاف

یکی از ساختار های جالب ساخته شده از صفحات تا شنونده سیستم سقف استادیوم کیژانگ ( (Qizhang stadumاست. (شکل (2 که از سه بخش ساخته شده است:
یک حلقه ی فشاری فلزی فضایی با قطر ۱۲۳ متری و عرفی ۲۴ متری و ارتفاع ۷ متال که بل روی سازه های بتنی ۲. هشت سیستم جمع شونده ی سقفی که بر روی پایه ی حلقه ایی فضایی یا قطر ۱۲۳ متر قرار گرفته ، و هر کدام دارای یک یاد ته (استواته و سه سیستم ریلی بتنی هستند) ۳. هشت ساقه ی قلزی کششی یه شکل گلی برگ که بر روی هشت سیستم ریلی مشابه قرار دارد . و هر کدام از خرپاهای گلیرگ شکل سققی ۷۲ متر درازا دارند . و ۴۸ متال عرضی دارند و طول طلره ۵ و ۶۱ دارند . باز و بسته شدن آن شبیه شکفتن گل است. مثال دیگر سقق دگرگون شو تد ه برای تئاتر استار لایت (Starlight theater ) در امریکاست که از ساختار گل سیب زمینی الهام گرفته است . دارای ۵ یا ۶ گلی برگ یا تک لچکی ها یین گلی رگ ها هستند هما تطور که در شکل شماره ۳. تمایش د اد ه شد ه است

..همجنین معماری های دیگری از استخوان ها و ما هیچه های بدن انسان یال ای طراحی ساختمان خود الهام گرفته اتد برای مثال رنزو پيانو در ساختمان ladybird traveling paVillion (شکل ۴) از شکل پای