معماری سبز : فرم، فضا و انرژی

انرژی خورشیدی

طراحی پاویون خورشیدی در بارسلونای اسپانیا تلفیق انرژی و فرم معماری

کاربرد عناصر مولد انرژی (پانل های خورشیدی و توربین باد) در شکل گیری معماری سبز

مقدمه

تلفیق معماری با طبیعت و گیاهان یک ایده جدید نیست؛ طراحی فضاهای سبز از زمان توجه انسان ها به معماری شروع شد. ساخت محل زندگی شامل استفاده از مناطقی با طراحی باغ به عنوان یک روش هنری از دیرباز مورد توجه انسان ها بوده است. به عنوان مثال ساخت دیوارهای شیب دار در حدود 2100 سال قبل از میلاد که با درختان و بوته های گل پوشیده شده بودند، باغ های معلق بابل که شامل ستون های باغ مانند و کلبه های پوشیده شده از درخت بودند و … ، همه و همه نشان از توجه عمیق انسان دیروز به معماری سبز دارد.
فرآیند سبز در معماري فرآیندي کهن می باشد، براي مثال از هنگامی که انسان هاي غارنشین براي نخستین بار پی به این مساله بردند که انتخاب غاري رو به جنوب از لحاظ دماي محیط بسیار مناسب تر از غاري می باشد که دهانه آن به سمت شمال است. موضوع جدید، درك این مهم است که معماري سبز براي محیط هاي مصنوع و انسان آفرینش، بهترین فرآیند براي طراحی ساختمان هاست؛ به گونه اي که تمام منابع وارده به ساختمان، مصالح آن، سوخت یا اشیا مورد استفاده ساکنان، نیازمند پدید آوردن یک معماري پایدار هستند.
بسیاري از ساختمان هاي موجود حداقل یکی از ویژگی هاي متعدد و قابل تشخیص معماري سبز را درون خویش دارند، با این حال، تنها تعداد اندکی از این بناها کل این فرآیند کامل را دارا می باشند.

بررسی و ارزیابی معماری سبز در محیط زیست، طیفی گسترده ازمفهوم عملکردی معماری را در برگرفته است، بر این اساس بازبینی و پرداختن به اصول معماری سبز، از اساسی ترین رویکردهای پژوهشی و علمی در زمینه معماری می باشد. امروزه توجه به اصول و مبانی معماری سبز در جنبه های مختلف محیط زیست از اهمیت شایسته ای برخوردار است. در واقع، ضرورت پرداختن به مفهوم سبز در معماری از آن جهت دارای اهمیت است که این مفهوم در حوزه معماری و محیط زیست به صورت اصول و مبانی مشخص، در ایران تکوین نشده است.
درحال حاضر معماری سبز نزدیک ترین تداخل حوزه عملکردی را با اصول مربوط به پایداری، درحوزه زیست محیطی و معماری را به خود اختصاص داده است. امروزه استفاده از عناصر مولد انرژی مانند توربین های باد و پانل های خورشیدی نه تنها به عنوان نیاز در صرفه جویی انرژی های فسیلی، بلکه به عنوان عناصر زیبایی شناختی در فرم بیرونی معماری نیز به کار گرفته می شود. یک ساختمان سبز، علاوه بر بهره وری انرژی به چگونگی شکل گیری فرم و فضای معماری با عناصر مولد انرژی نیز توجه دارد.

تعریف معماری سبز

اداره محیط زیست آمریکا، ساختمان سبز را این گونه تعریف میکند :« فرآیندی در جهت افزایش کیفیت ساختمان که در آن ساختمان ها و مکان قرارگیری آن ها از آب، انرژی و مصالح استفاده نموده و تاثیرات منفی ساختمان را روی سلامت انسان و محیط، از طریق مکان یابی بهتر، طراحی، ساخت، اجرا و نگهداری چرخه زندگی کامل یک ساختمان کاهش دهد.» بنابراین ساختمان سبز، نه تنها به محیط زیست آسیب نمی رساند، بلکه به گونه ای مثبت در اکوسیستم مشارکت می نماید و حتی ممکن است به درمان اثرات ناشی از منظر های آسیب رسان کمک نماید (دباغیان، 1388). تعریف ساختمان سبز عبارتست از:

« ساختمان سبز منجر به افزایش کارآمدی ساختمان ها با استفاده از انرژی محیط شان، آب، هوا و مصالح و کاهش تاثیر ساختمان ها بر سلامتی انسان و محیط با ایجاد موقعیت بهتر در طراحی، ساخت، عملکرد، حفاظت و نگهداری در چرخه کامل ساختمان می شود. » (نساج، 1387)

جعفری و مهدی نژاد (1388)، معتقدند طراحی سبز باید از 3 اصل تبعیت کند: صرفه جویی در منابع، طراحی برای بازگشت به چرخه زندگی و طراحی برای انسان. موسوی نژاد (1389) ، معماری سبز را دارای مزایایی می داند مانند: برآوردن احتیاجات ساکنان، تامین سلامتی، رضایت و خشنودی، بهره وری و نشاط ساکنان، بهره گیری سنجیده از راه کارهای تایید شده معماری پایدار، ساخت و ساز با مواد غیر مسموم کننده، استفاده موثر از مصالح به دست آمده از مواد طبیعی پایدار، اتکا و وابستگی به خورشید برای نور روز و کمک به تقویت روحیه و بازدهی افراد با وجود گیاهان.

شفیعی (1388) راهکارهای اجرایی برای معماری سبز را شامل مواردی می داند :
– مرمت ساختمان های قدیمی، زیرا مرمت ساختمان های موجود، زیست شناسانه ترین ساخت و ساز است.
– ساختمان ها به گونه ای باید جایگزین شوند که از گیاهان موجود بهر ه برداری حداکثر صورت گیرد.
– استقرار ساختمان ها روی سایت شامل دسترسی ها و مسیرهای تدارک دیده شده سودمند.
– جهت یابی ساختمان ها با توجه به خورشید و محیط اطراف.
– چیدمان همگام با طبیعت اتاق های داخلی و درها و پنجره ها، ابعاد و وجوه ساختمان ها و اجزای تشکیل دهنده محیطی.
– رنگ، نما، تزیینات ساختمان هماهنگ با محیط.
– ساختن خانه ها و اماکن تجاری با انرژی موثر بیش تر، افزایش آسایش، قابلیت زندگی و بهره وری، بهبود دوام، کیفیت و قابلیت نگهداری.
– ثبات وضعیت محیط داخلی.
– انتخاب زمینه مصالح ساختمانی سبز جهت ایفای نقش افراد برای کمک به حفاظت محیط زیست.
– استفاده از پانل های خورشیدی همراه با تانک ذخیره سازی انرژی.
– پیدا کردن راه هایی برای استفاده از عناصر بومی هر منطقه برای در تعادل نگه داشتن ساختمان با محیط زیست و ساختن یک ساختمان هم ساز با اقلیم .

انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی

معماری سبز و صرفه جویی در مصرف انرژی

اساس هر معماری سبز، استفاده کارآمد از انرژی ها مانند انرژی باد، انرژی خوشید، زمین گرمایی و… است. این مهم به گونه ای است که برخی از نمونه های معماری سبز در سال های اخیر موفق شده اند تا نزدیک به 100% انرژی های مورد نیاز خود را از این روش ها تولید کنند. ساختمان های انرژی صفر (Zero Energy) امروزه جایگاه خاص خود را در میان منتقدان معماری پیدا کرده اند و معماری سبز از حالت های نامناسب و تصنعی تلفیق عناصر الحاقی مانند پنل های خورشیدی به نما یا روی سقف، و یا قرار دادن توربین باد روی ساختمان سعی دارد در ساختار کالبدی خود این عناصر را جای دهد.

پانل های خورشیدی در معماری : بهره وری انرژی و زیبایی شناسی در فرم

نمونه های متعددی از تلفیق پانل های خورشیدی در معماری وجود دارد. از مطرح ترین این نمونه ها، شهر مصدر است. آنچه نظر تیم بازدیدکننده از شهر مصدر را بیش از پیش به خود جلب کرد، استفاده از انرژی خورشیدی با انواع تکنولوژی های موجود بود. از پنل های خورشیدی نصب شده روی بام فضاها گرفته تا نمای دو پوسته با مصالح فتوولتاییک.

Solar Energy

تقریبا تمام برق شهر مصدر واقع در کشور امارات، از یک نیروگاه عظیم خورشیدی دارای 87،777 پنل خورشیدی به همراه سایر صفحات خورشیدی نصب شده روی ساختمان ها تامین می شود.

بخش اعظم انرژي الكتريکي در شهر مصدر طبق طرح موجود از مزارع فتوولتاییک و بخش ديگر از پنل هاي فتوولتاییک نصب شده بر بام ساختمان ها و نیز نماها تامين مي گردد. استفاده از پنل های خورشیدی در سقف ها باعث شده که از تابش مستقیم خورشید به سطح بام جلوگیری شود و همچنین به ایجاد سایه ی مضاعف در خیابان ها و مناطق عمومی کمک می کند. سرمايش حرارتي خورشيدي، منبع مهمي براي تامين سرمايش شهر مصدر محسوب مي شود. طبق بررسی ها از انرژي توليد شده به وسيله كلكتور هاي حرارتي خورشيدي براي توليد آب سرد يا رطوبت زدايي هوا نیز استفاده می گردد. اين تكنولوژي مصرف انرژي الكتریکي را براي یک سيستم تهويه مطبوع كاهش مي دهد. طبق مطالعات حدود ۳۰ درصد انرژی مورد نیاز این مجموعه دانشگاهی از طریق صفحات خورشیدی تعبیه شده روی سقف ها تولید می شود که در مجموع، ۷۵ درصد آب گرم مصرفی را نیز تامین خواهد کرد. در طراحی میدان شهر مصدر در ابوظبی، از گل های آفتاب گردان الهام گرفته شده است. در این شهر جدید، یک مزرعه خورشیدی 10 مگاواتی طراحی شده که با بیش از 80000 پانل خورشیدی سالانه 17500 مگاوات-ساعت انرژی تولید می کند (کامل نیا، 1393)

توربين هاي بادي و ساختمان هاي بلند مرتبه سبز

استفاده از توربین های باد به ویژه در ساختمان های بلند با تلفیق فرم های معماری بدیع رو به پیشرفت است. در طراحی ساختمان های بلند به دلیل برخورداری از ارتفاع زیاد و امکان قرار گیری برج باد در بالای بنا، امکان استفاده بهینه از انرژی باد برای تولید برق وجود دارد. در سال های اخیر نمونه های زیادی از برج های اداری – مسکونی ساخته و یا طراحی شده اند که از توربین های باد برای تامین برق مصرفی خود بهره گرفته اند. مرکز تجاری بحرین از 3 توربین باد برای تامین برق خود استفاده کرده و برج التقا، تمامی انرژی الکتریکی خود را به واسطه انرژی خورشید و باد تامین می کند.

طرح ارائه شده توسط تیم طراحی Francesco Colarossi, Giovanna Saracino و Luisa Saracino جهت استفاده از انرژی بادی در فضای زیرین پل های جاده ای – ایتالیا

کاربرد معماری سبز در طراحی ساختمان های بلند مرتبه

خطری که از جانب آسمان خراش ها محیط زیست را تهدید می کند، به مراتب خطرناک تر از آلودگی هواست. آن ها برای جلوگیری از این معضل معماری سبز را پیشنهاد می کنند. کمبود جا و انفجار رشد جمعیت از مشکلاتی است که به عنوان تهدیدی جدی برای محیط زیست محسوب می شود. آسمان خراش و سایر ابرسازه هایی که به منظور ایجاد توازن بین رشد جمعیت و فضای مورد نیاز ساخته می شوند، در مراحل ساخت و پس از آن در زندگی روزمره، مقدار قابل توجهی انرژی مصرف کرده و باعث آلودگی محیط زیست و سرریز فاضلاب ها شده و در مجموع ساکنان خود را از نور و هوای طبیعی محروم می کنند. با این وجود بسیاری از معماران، مهندسان و طراحان معتقدند ساختمان شهرهای بزرگ و متراکم در شرایطی که درست طراحی و ساخته شوند، می توانند معرف پیشرفت “پایدار” و “سبز” در معماری بوده و با این اعتقاد می توان عوامل نامطلوب موثر بر محیط را با حفظ سلامت و رفاه ساکنان، خود به خود به حداقل رساند. طراحان و صاحب نظران برای دست یابی به نسل جدید آسمان خراش ها که بتوانند در هر دو جنبه، تامین راحتی ساکنان و مطابقت با محیط زیست، مناسب باشد، به تکنولوژی پیشرفته ای مانند سلول های قدرتمند خورشیدی و توربین های بادی پیشرفته روی آوردند(جعفری، مهدی نژاد، 1388).

كنيانگاز از مشهورترين معماران و نظريه پردازاني است كه سعي در به کا‌‌‌‌رگيري اصول معماري پايدار و معماري سبز در ساختمان هاي بلند مرتبه نموده است، هر چند تعداد اندكي از طرح های وی اجرا شده است اما انديشه ها و آرا او افق هاي جديدي را براي طراحان ساختما نهاي بلند گشوده است : (گلابچی، 1392)

– جهت گیری ساختمان : توجه به شرایط سایت و شرایط اقلیمی.
– ارتباط با خیابان : ارتباط با محیط بخشی از اصول معماری سبز را تشکیل می دهد و از آنجا که بیشترین میزان ارتباط با فضای خارج در سطح هم کف ساختمان رخ می دهد، این تراز و نحوه ارتباط ساختمان با سایت بسیار مهم تلقی می شود.
– فضاهای عبوری: (فضاهای بینابین)، این فضاها نباید کاملا بسته باشند اما باید امکان کنترل شرایط محیطی آن ها وجود داشته باشد.
– سامان دهی پلان : به عقیده یانگ، پلان نباید نه تنها از ویژگی های اقتصادی و یا فنی متاثر باشد، بلکه باید در طراحی پلان به نحوه ی استفاده مردم از آن فضاها توجه شود و پلان با توجه به نحوه یجریان زندگی در فضا طراحی شود.
– طراحی سایبان های مناسب : کمک به تنظیم نور و به تبع آن گرمای حاصل از تابش خورشید.
– تراس ها یا فضاهای نیمه باز : این فضاها را می توان امکانی برای محافظت ساختمان از تابش، بارش و … و در عین حال کمکی به جریان تهویه و همین طور ایجاد فضاهای قابل زیست دانست.

– جانمایی هسته های خدماتی : از آنجا که جانمایی هسته خدماتی بر قیمت تاسیسات و یا شکل سازه و در نحوه شکل گیری معماری ساختمان، دیدها و سیرکولاسیون ساختمان موثر است از این رو پیشنهاد کن یانگ، بر این است که این هسته ها در دو پوسته جانبی (شرق و غرب) که شرایط اقلیمی مناسبی ندارند جانمایی شود.
– دیوارها به عنوان غشاهای فعال محیطی : یانگ به پوسته ساختمان به عنوان غشاهایی که امکان تغییر و تطابق ساختمان را با فضا و شرایط خارج فراهم می کنند می نگرد و عقیده دارد این جداره ها از مهم ترین اجزای ساختمان در تعیین نحوه ارتباط ساختمان با خارج هستند.
– بازشوها : مسیرهای ارتباطی متغیر داخل و خارج باید قابلیت تطبیق ساختمان با شرایط محیطی را افزایش دهند و آن را کنترل کنند.
– عایق بندی و ذخیره انرژی : کاهش مصرف سوخت و کم شدن آلودگی محیط زیست، که از اهداف معماری سبز است.

برخی از مطرح ترین ساختمان های سبز بلند مرتبه دنیا که از انرژی های نو در معماری خود استفاده کرده اند :

 

نتیجه گیری

امروزه استفاده از انرژی های نو نه فقط به مثابه یک نیاز تکنیکی بلکه به مفهوم تغییر شاخصه های زیبایی شناختی در معماری و شهرسازی مورد نظر است. عناصر مولد انرژی مانند پنل های خورشیدی و یا توربین های بادی به عنوان عناصر کارکردی-فرمی و نمادین ساختمان های سبز تبدیل شده اند. این موضوع هر چند در کشور ما به دلایل مختلف هنوز در جامعه معماری مورد اقبال نیست اما رفته رفته جایگاه خود را در مدارس، معماری و در دنیای حرفه ای باز می نماید. در سال های اخیر علی رغم تحلیل های اقتصادی که در خصوص استفاده از پنل های خورشیدی و توربین های بادی در تولید انرژی برق مصرفی برای ساختمان ها صورت می گیرد، اما استفاده از آن ها را به عنوان یک ضرورت و نیاز آینده می توان قلمداد کرد.

نویسنده مقاله : حامد کامل نیا – استادیار دانشکده معماری و شهرسازی و هنر اسلامی دانشگاه  فردوسی مشهد-ایران kamelnia@um.ac.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.