رابطه معماری اقلیمی با حفظ انرژی طبیعی

افزایش مصرف سوخت فسیلی و سطح تولید دی‌اکسیدکربن نیازی به استرس بیشتر در سطح جهانی دارد و حداکثر صرفه‌جویی در انرژی یک هدف جهانی است. آمار نشان می‌دهد که بخش ساخت‌وساز یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در سراسر جهان است. ازآنجایی‌که انتظار می‌رود تا سال ۲۰۵۰ تعداد افرادی که در مناطق شهری زندگی می‌کنند به ۷۰ درصد افزایش یابد، مصرف انرژی طبیعی در شهرها احتمالاً از این روند پیروی خواهد کرد؛ بنابراین، بهره‌وری انرژی شهری، حیاتی خواهد بود.

باتوجه‌به سرعت توسعه اقتصادی و تراکم فزاینده جمعیت در جهان، اکثریت این شهرها تحت تسلط ساختمان‌های بلندمرتبه هستند. بهبود خدمات ساختمان و سطح آسایش و رشد جمعیت مصرف انرژی را تا سطح حمل‌ونقل و صنعت افزایش داده‌است. تحقیقات نشان می‌دهد که ساختمان‌ها ۴۰ درصد انرژی جهان را مصرف می‌کنند. حجم عظیم مصرف انرژی در ساختمان‌ها برای سرمایش و گرمایش توسط بخاری‌ها و سیستم‌های تهویه مطبوع، مشکل قابل‌توجهی را برای سیستم به تصویر می‌کشد.

بهینه‌سازی انرژی در بخش ساخت‌وساز ایران

در بخش ساختمانی ایران اهمیت این موضوع مطرح گردیده و اقدامات اولیه در این زمینه آغاز شده‌است. در حال حاضر بر اساس آمار مصرف سوخت، بهینه‌سازی انرژی به‌ویژه در بخش ساخت‌وساز و در چیدمان فضاها و جهت‌گیری ساختمان به انرژی‌های طبیعی خورشید و باد و غیره حیاتی است. میانگین مصرف انرژی در ساختمان‌های ایرانی در هر واحد مترمربع حدود ۳۱۰ کیلووات‌ساعت در سال است که در همین وضعیت در کشورهای اروپایی حدود ۱۲۰ کیلووات‌ساعت در هر مترمربع می‌باشد؛ بنابراین مصرف انرژی در ساختمان‌های ایرانی حدود ۲.۵ برابر کشورهای اروپایی است. اجرای روش‌های مناسب در طراحی ساختمان‌های هماهنگ با اقلیم مکان همواره موردتوجه معماران قرارمی گیرد.

باتوجه‌به چهار اقلیم غالب در ایران، انرژی قابل‌توجهی برای تعادل اقلیم سردوگرم با طبیعت مصرف می‌شود. ساختمان‌های موجود در آب‌وهوای سرد پتانسیل صرفه‌جویی انرژی قابل‌توجهی را نشان می‌دهند و مقاوم‌سازی ساختمان برای اهداف ضروری است. اقدامات مقاوم‌سازی باید مصرف انرژی را کاهش دهد و آب‌وهوای داخلی را در عین مقرون‌به‌صرفه بودن بهبود بخشد. این‌ها می‌توانند در آب‌وهوای سرد چالش‌برانگیز باشند.

این مقاله الزامات و چالش‌های عملکرد انرژی در فرایند مقاوم‌سازی را در اقلیم سرد غرب تا شمال غرب را موردبحث قرار می‌دهد. همچنین مروری بر وضعیت مقاوم‌سازی و اقدامات مربوط به مقاوم‌سازی صرفه‌جویی در انرژی با پتانسیل آن‌ها برای ساختمان‌های مسکونی ارائه می‌کند.

طراحی ساختمان با درنظرگرفتن اقلیم از گذشته تا به امروز

برای بهینه انرژی و مقاومت سازی ساختمان باید از منظری جدید و متفاوت به پدیده‌های محیطی و طبیعی نگاه کرد. ازاین‌رو برای مناطق مختلف آب‌وهوایی ایران، شکل زیبا و معروف خانه‌های سنتی ایرانی پیشنهاد می‌شود که از دوران پیش از تاریخ نه‌تنها در مناطق داخلی ایران بلکه در مناطق خاورمیانه تکرار شده‌است. طراحان ساختمان با درنظرگرفتن اقلیم‌شناسی از حداکثر امکانات اقلیمی هر منطقه و انرژی‌های طبیعی برای صرفه‌جویی در مصرف سوخت فسیلی در ساختمان‌ها استفاده می‌کنند که باعث افزایش کیفیت آسایش، آرامش و سلامت جسمی و روانی ساکنان می‌شود؛ بنابراین، جهان به دنبال منابع تجدیدپذیر به‌ویژه انرژی خورشیدی است و برای تکامل و توسعه فناوری بهره‌وری، بهره‌برداری از آن‌ها به‌سرعت در حال پیشرفت است.

ناسازگاری ساختمان‌ها با اقلیم بستر خود و برای کسب تجربیات گذشته آسیب‌هایی از جمله افزایش مصرف انرژی را به همراه داشته است. علاوه بر این، تولید مصالح و ساخت‌وسازهای بی‌شمار ساختمان، انرژی زیادی را مصرف می‌کنند که این منجر به آلودگی‌های زیست‌محیطی زیادی شده‌است. براین‌اساس، جهت‌گیری استراتژی‌های طراحی در ساختمان‌های جدید برای کاهش مصرف انرژی و آلودگی محیط‌زیست ضروری است.

طراحی ساختمان‌هایی با حداکثر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای دستیابی به این هدف پیشنهاد شده‌است. هدف این پژوهش بررسی و شناسایی شرایط اقلیمی سرد و تبیین مدلی مناسب برای طراحی معماری با رویکرد اقلیمی مناسب در معماری نوین ایران می‌باشد.

تحلیل اقلیم استان آذربایجان

آذربایجان در میان تمامی ایالت‌ها، یکی از بحرانی‌ترین ایالت‌های ایران می‌باشد که در شمال غربی واقع شده‌است و با کشور شمالی آذربایجان هم‌نام، همسایگی دارد. علی‌رغم ویژگی‌های معماری متمایز ساختمان‌ها، تنها ادبیات کمی منتشر شده‌است که نشان می‌دهد چگونه مردم این منطقه ساختمان‌های خود را با محیط خشن و سرد سازگار کردند.

این مطالعه باهدف شناسایی تفاوت‌های اصلی بین ویژگی‌های معماری ساختمان‌های ایالت آذربایجان با مناطق مرکزی ایران برای مسائل طراحی اقلیمی انجام شد. ارزش‌های معماری سنتی کشور قرن‌هاست که از آن استفاده می‌گردد و نیازهای ساکنان را به بهترین شکل ممکن برآورده کرده است.

ازاین‌رو، پژوهش حاضر با ارزیابی ویژگی‌های فضایی خانه‌های سنتی برای افزایش انرژی طبیعی، مؤلفه‌های مؤثر در طراحی خانه‌های معاصر را شناسایی کرده و به دنبال پاسخ به این سؤالات است که کدام ویژگی‌ها و مدل‌های معماری سنتی در طراحی معماری برای سرما مؤثر است؟ طراحی اقلیمی چه تأثیری بر استفاده از انرژی طبیعی در معماری خانه‌های معاصر دارد؟ چگونه می‌توانیم به راه‌حل‌هایی برای طراحی خانه در آب‌وهوای سرد دست پیدا کنیم؟ و مدل‌های معماری برای پاسخگویی به این خواسته‌ها چیست؟

موقعیت جغرافیایی استان آذربایجان چه تأثیری بر اقلیم آن گذاشته‌است؟

آذربایجان را می‌توان یکی از مرتفع‌ترین نقاط جغرافیایی ایران دانست. تمام ایالت از هر سو به ارتفاعات دیگری محدود شده‌است که به فلات‌های متعددی منتهی می‌شود؛ مانند مغان، تبریز و غیره. قله سهند (۳۷۲۲ متر) مرتفع‌ترین نقطه استان است که تنها ۵۰ کیلومتر با تبریز فاصله دارد درحالی‌که دریاچه ارومیه (۱۲۲۰ متر) بیش از ۱۰۰ کیلومتر با شهر تبریز فاصله ندارد. چنین موقعیت جغرافیایی و ارتفاعی منجر به آب‌وهوای سرد، خشک، باران و برف در فصول خاصی می‌شود. با تفاوت فاحش بین شرایط در فصول سردوگرم در اصل، این بخش از کشور از نظر دما و آب‌وهوا به طور قابل‌توجهی با مناطق خشک مرکزی تفاوت دارد.

تعریف و تأثیر اقلیم در معماری

طبق تعریف علمی، اقلیم ترکیب زمانی حالت فیزیکی جو می‌باشد که مشخصه یک موقعیت جغرافیایی خاص است. ازآنجایی‌که آب‌وهوا شرایط جوی فعلی یک مکان خاص است، می‌توانیم آب‌وهوا را به‌عنوان ترکیب زمانی شرایط آب‌وهوایی تعریف کنیم. امروزه توجه به شرایط اقلیمی در طراحی و ساخت کلیه ساختمان‌ها به‌ویژه ساختمان‌هایی که مستقیماً مورداستفاده انسان و موجودات زنده قرار می‌گیرند، از دو جهت حیاتی است.

از یک سو ساختمان‌های هماهنگ با اقلیم و یا با طراحی اقلیمی از نظر آسایش حرارتی انسان کیفیت بهتری دارند. شرایط محیطی چنین ساختمان‌هایی بهتر است و تغییر و تنوع روزانه و فصلی، نور، گرما و جریان هوا فضاهای متنوع و دلپذیری را ایجاد می‌کند. از طرفی هماهنگی ساختمان با اقلیم باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی موردنیاز برای کنترل شرایط محیطی چنین ساختمان‌هایی می‌شود. در این ساختمان می‌توان شرایط داخلی ساختمان‌ها هماهنگ با اقلیم را به طور طبیعی در طول سال بدون نیاز به سیستم‌های تهویه مطبوع مکانیکی با آسایش انسان تنظیم کرد.

برای دستیابی به یک شرایط راحت، استفاده از راه‌هایی برای تأمین آسایش در ساختمان‌ها ضروری است. برای ادامه مبارزه محیط‌زیست با ساخت‌وساز ساختمان‌ها باید شرایط زیر رعایت شود:

الف) طراحی ساختمان مناسب برای محیط‌زیست؛

ب) انتخاب مواد مناسب برای محیط.

انرژی در معماری چه نقشی دارد؟

هر شهر و منطقه بر اساس نوع ساختمان‌های موجود انرژی متفاوتی مصرف می‌کند. در ساختمان‌های مسکونی، گرمایش فضا، گرمایش آب، روشنایی و آشپزی مصرف انرژی را شکل می‌دهند. از میان این فعالیت‌ها مصرف انرژی برای گرمایش فضای داخلی خانه حدود ۶۰ درصد از کل انرژی مصرفی در این ساختمان‌ها را به خود اختصاص داده و بیشترین سهم را دارد.  در معماری، انرژی به دو بخش تقسیم می‌شود: الف) انرژی نور؛ ب) انرژی حرارتی.

الف) انرژی نور برای دیدن، مطالعه، راه‌رفتن و غیره است. این نوع انرژی قابل‌کنترل و تنظیم است؛ اما بدون برنامه‌ریزی هدر می‌رود.

ب) انرژی حرارتی عبارت است از مساعد ساختن محیط برای کار و زندگی با گرمایش یا سرمایش در داخل خانه، محیط کار و سایر فضاها برای زندگی بهتر. چنین انرژی‌هایی مانند سایر انرژی‌ها می‌توانند هدر بروند.

کنترل مصرف انرژی درگذشته و امروزه

یکی از مهم‌ترین پارامترها در معماری استفاده از نور به‌ویژه نور طبیعی مانند خورشید است.

در زمان‌های قدیم استفاده از نور و انرژی حرارتی در معماری رایج بوده است، از جمله جلوگیری از گرمایش با دیوارهای ضخیم و تولید سرمایش با جهت‌گیری مناسب ساختمان. نور لازم و کافی می‌تواند محیط فضای معماری ایجاد شده را به محیطی هنرمندانه، آشنا، قابل زندگی و قابل‌استفاده تبدیل کند. باتوجه‌به دمای داخل مجتمع و قابلیت استفاده و مفید بودن آن، مانند استفاده بهینه از دمای بیرون، لازم است کنترل‌های لازم در طراحی در خصوص استفاده بهینه از انرژی حرارتی صورت گیرد. فصول گرم انرژی حرارتی توسط خورشید به بدنه ساختمان تابیده می‌شود و باعث گرم‌تر شدن داخل ساختمان می‌شود؛ بنابراین معماران باید با همفکری و نظرخواهی از کارشناسان (مهندسین و کارشناسان تأسیسات) این مورد را کنترل کنند.

در تابستان انرژی حرارتی از بیرون به داخل منتقل می‌شود. در زمستان، انرژی حرارتی از داخل به خارج منتقل می‌شود. این تغییر و تبادل انرژی باعث می‌شود تا معماران و طراحان تمهیدات طراحی لازم را در نظر بگیرند. برای دستیابی به اهداف فوق برای کنترل و استفاده بهینه انرژی، باتوجه‌به دانش روز، کارشناسان دستورالعمل‌ها و معیارهایی را برای استفاده بهینه از انرژی در طراحی به کار می‌برند.

طراحی اقلیمی و صرفه‌جویی در انرژی

تخریب‌پذیری و محدودیت منابع انرژی به‌ویژه منابع سوخت فسیلی، کشورها را بر آن داشته است تا در مورد سایر منابع انرژی به‌ویژه انرژی‌های تجدیدپذیر مانند خورشید، باد، زمین گرمایی و امواج دریا و اقیانوس تحقیق و مطالعه کنند و از سوی دیگر استفاده بهینه، مناسب و صحیح از سوخت‌های فسیلی در دستور کار است.

دولت‌ها خود را متعهد به توافقنامه‌ها و سیاست‌های مختلف تغییر اقلیم کرده‌اند. روندها برجسته می‌شوند و انگیزه‌ها برای روندهای خاص مورد بررسی قرار می‌گیرند و بین اقتصادهای توسعه‌یافته و درحال‌توسعه جهان تمایز قائل می‌شوند. علی‌رغم تلاش‌ها و قطعنامه‌های بسیاری از کشورها، نفوذ گذرا به بهره‌وری انرژی و اتخاذ منابع انرژی پایدار از نظر زیست‌محیطی چالش اساسی نیاز به راه حلی را برجسته می‌کند که فرهنگ بهره‌وری انرژی و انرژی پایدار را در شیوه زندگی ما تثبیت کند.

عدم استفاده از وسایل مکانیکی در طراحی سنتی و اقلیمی

در طول تاریخ معماری و ساخت‌وساز، طراحان همواره به دنبال پاسخگویی به شرایط آب‌وهوایی بوده‌اند. طراحی اقلیمی معماران به‌اصطلاح سنتی بیان دقیق و منظمی سوق داده است. در این روش طراحی اقلیمی از هیچ وسیله مکانیکی و تأسیساتی استفاده نمی‌شود. به‌عبارت‌دیگر این روش هزینه‌ای ندارد و ساختمان با عناصر و اجزای خود این انرژی را دریافت و حفظ می‌کند.

جزئیات طراحی بر اساس معماری اقلیمی

فقط دانش و آگاهی در مورد ساختمان‌های طراحی اقلیمی موردنیاز است. چه به‌صورت جهت ساختمان‌های واقع در شهرهای کوهستانی که از باد محافظت می‌شوند و رو به جنوب هستند و چه به‌صورت طرح خانه‌های حیاط مرکزی سنتی که برای حفظ سرمای شب در اقلیم گرم و خشک طراحی شده‌اند. به‌عنوان‌مثال طراحی ساختمان‌ها (پاویون) بر اساس معماری باستانی ایران با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و باد است.

ساختمان‌های بومی و سبک‌های محلی، آب‌وهوا و آب‌وهوا اساس اولیه زندگی و فعالیت‌های بشری در نظر گرفته می‌شد که در نهایت به شکلی زیبا منجر شد. این روش طراحی اقلیمی ساختمان نامیده می‌شود و طراحی اقلیم روشی برای کاهش انرژی ساختمان است. طراحی ساختمان اولین خط دفاعی در برابر عوامل اقلیمی خارجی است. در تمام اقلیم‌ها، ساختمان‌هایی که بر اساس اصول طراحی ساخته می‌شوند، نیاز به گرمایش و سرمایش مکانیکی را به حداقل می‌رسانند و در عوض از انرژی طبیعی اطراف ساختمان استفاده می‌کنند.

طراحی اقلیمی باعث می‌شود که ساختمان‌ها بهترین شرایط آسایش را داشته باشند. ساختمان به‌جای فشار زیاد بر سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی، شرایط راحت و بدون تجهیزات و وسایل را فراهم می‌کند. استفاده از دستگاه‌های مولد مرکزی باعث کاهش اثرات زیست‌محیطی و مصرف سوخت‌های فسیلی می‌شود که در این مدل طراحی اقلیمی در طراحی معماری خانه‌های سنتی شاهد آن هستیم. عواملی مانند گرما، رطوبت، باد و غیره در نوع و سبک ساختمان‌های یک شهر مؤثر هستند.

برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!!