معماری خورشیدی در معماری معاصر ریشه در چرخش پایدار این حرفه دارد. رابطه بین معماری و انرژی از طریق نوآوری‌های اخیر در فناوری به استراتژی‌های غیرفعال و عملکرد مرتبط است. به‌عنوان یکی از راه‌های پرداختن به بحران جهانی آب‌وهوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای، طراحی خورشیدی در حال تغییر شکل شهرها و معماری در سراسر جهان می‌باشد.
برای سال‌های متمادی، معماران بارهای انرژی را با تمرکز بر کاهش انرژی موردنیاز ساختمان‌ها برای سرمایش، گرمایش، تهویه و روشنایی هدف قرار دادند. معماری خورشیدی شامل ایده‌های نور و رویکردهای غیرفعال، و اخیراً، انرژی تجسم‌یافته عملیاتی و ساختاری است. ایجاد ساختمان‌های کم‌مصرف به طور فزاینده‌ای به یک تعادل ظریف تبدیل شده است، جایی که طراحی ویژگی‌هایی که انرژی موردنیاز را کاهش می‌دهد در واقع می‌تواند مواد پرانرژی موردنیاز برای ساخت آنها را افزایش دهد.
امروزه معماران و طراحان در سرتاسر جهان اقداماتی را برای به‌حداقل‌رساندن میزان انرژی مصرفی ساختمان‌های جدید انجام داده‌اند و تأکید بر انرژی خورشیدی و شیوه‌های پایدار دارند. با نگاهی به ارتباط بین معماری و انرژی، این مقاله به بررسی طراحی خورشیدی و نوآوری‌های اخیر می‌پردازند که نحوه تفکر ما را در مورد آینده محیط ساخته شده شکل می‌دهند.
تعادل انرژی ساختمان‌ها به چه صورت است؟
انرژی خورشیدی به طور رایگان در اختیار هر ساختمانی است. شوربختانه، در بسیاری از مناطق آب‌وهوایی، تابش نور خورشید بسیار پایین است، ازاین‌رو گونه‌های دیگر انرژی برای گرم‌کردن اتاق، آب گرم، روشنایی و به خدمت گرفتن دستگاه‌های الکتریکی، را می‌بایست بکار گرفت. بیشترین اتلاف انرژی یک ساختمان به‌خاطر انتقال گرما از طريق پنجره‌ها، دیوارها، سقف‌ها و بام‌ها می‌باشد.
ملاحظات ساختار هوشمند انرژی
اساسی‌ترین نکاتی که باعث کاهش چشمگیر نیاز به انرژی در یک ساختمان مسکونی می‌شوند:
کاهش اتلاف گرما: انتخاب محل ساختمان به‌خودی‌خود می‌تواند اتلاف گرما را کاهش دهد. در یک فضای کوچک در یک منطقه، شرایط می‌تواند تغییر نماید. برای نمونه، میزان باد و دما با تغییر بلندی محل ساختمان از سطح دریا، تغییر می‌کند.
ذخیره انرژی: افزایش ذخیره‌سازی انرژی حاصل از تابش خورشید و تلاش‌های هوشمندانه مصرف‌کنندگان برای بهبود تعادل انرژی.
شکل ساختمان: شكل ساختمان نقش مهمی در ساختار هوشمند انرژی دارد. سطح بیرونی ساختمان در تماس مستقیم با جو خارجی بوده و انرژی ارزشمند را به هوای بیرون منتقل می‌کند. طراحی ساختمان می‌بایست به‌گونه‌ای باشد که نسبت سطح خارجی در تماس با هوای بیرون به حجم ساختمان کوچک‌ترین مقدار ممکن باشد. شکل موردنظر یک مکعب و همین‌طور در حالت ایده‌آل یک نیم کره است. اگرچه این فرضیه ایده‌آل تنها برای یک خانه مجزا کاربرد دارد.
منظور از سازمان‌دهی بر نگاره چیست؟
در کاربرد غیرفعال انرژی خورشیدی، گرما بکار رفته از تابش مستقیم و اتفاقی و ذخيره گرما در اجرای ویژه ساختار همچون دیوارها و كف به دست می‌آید. به علت وجود شرایطی که انرژی خورشیدی به‌خاطر آنها به‌صورت غیرفعال بکار گرفته می‌شود، طرح بر نگاره می‌بایست پیرو یک طرح‌بندی منطقی خاص باشد. محل‌های نشیمن و خواب که پیوسته مورداستفاده قرار می‌گیرند؛ باید رو به جنوب باشند و با پنجره‌های بزرگ تجهیز شوند. ساختارهای لعابی و براق در این محل‌ها سودمند است.
سه دلیل مهم آن عبارت‌اند از :
۱. گسترش فضای زندگی
۲. بهبود انرژی خورشیدی
۳. ایجاد منطقه پیشگیری گرمایی
اتاق‌های با دمای پایین که به‌ندرت استفاده می‌شوند و نیاز کمی به نور طبیعی دارند می‌بایست رو به شمال باشند. آنها به‌عنوان منطقه پیشگیری میان منطقه نشیمن گرم و هوای سرد خارج از ساختمان عمل می‌کنند.
عناصر اصلی خانه‌های خورشیدی
اصل خانه خورشیدی شامل سه عنصر اصلی طراحی است:
الف) خانه‌های خورشیدی از یک پلان باریک و کشیده استفاده کردند که به اکثر مناطق زندگی امکان می‌داد رو به جنوب باشند و حداکثر قرارگرفتن در معرض خورشید را فراهم می‌کرد.
ب) نمای جنوبی عمدتاً از شیشه تشکیل شده بود تا به پرتوهای خورشید اجازه دهد نور و گرمای کارآمد برای اتاق‌های داخلی فراهم کند.
پ) معماران به‌دقت برآمدگی سقف را تعیین می‌کردند تا سقف اوج نور خورشید در اواسط روز تابستان را مسدود کند، در نتیجه اتاق‌های داخلی را از گرمای بیش از حد محافظت می‌کرد، درحالی‌که اجازه می‌داد حداکثر تشعشع و گرما از خورشید در زمستان وارد خانه شود.
نکته: این اصول طراحی اغلب به‌عنوان طراحی خورشیدی “غیرفعال” توصیف می‌شوند، زیرا آنها به فرایندهای مکانیکی اضافی پس از ادغام در ساخت‌وساز نیاز ندارند.
کاربرد انرژی خورشیدی (کاربرد فعال و غیرفعال)
در بکار بردن انرژی خورشیدی، نقطه تمایزی میان کاربرد فعال و غیرفعال در نظر گرفته شده است.
کاربرد فعال انرژی خورشیدی مستلزم بهره‌گرفتن از ابزاری چون جمع‌کننده نور خورشید Solar collector، لوله‌کشی، پمپ‌های ایجاد جریان در مخزن‌های کالکتور (برای انتقال انرژی خورشیدی) است. این سیستم سرمایه‌گذاری، وسیع بوده و هزینه‌های نگهداری را در بر دارد که می‌بایست تنها از محل صرفه‌جویی در مصرف انرژی تأمین گردند. ازاین‌رو، چنین سیستمی در خانه‌های تک خانوار اقتصادی نیست.
کاربرد غیرفعال انرژی خورشیدی مستلزم بکار گرفتن اجزای ساختاری ویژه همچون دیوارها، سقف و واحدهای لعابی است. اثربخشی این سیستم وابسته به عامل‌های خاص است که عبارت‌اند از :
شرایط آب‌وهوایی: میانگین ماهیانه دما، هندسه خورشیدی و تابش اتفاقی نور خورشید، ساعت‌های تابش آفتاب و سطح تابش انرژی اتفاقی
شیوه کاربرد انرژی خورشیدی: کاربرد غیرمستقیم، کاربرد مستقیم
انتخاب مواد: ظرفیت جذب سطحی و گنجایش ذخیره گرمایی مواد
استفاده از شیشه در این نوع معماری
فراتر از روش‌های طراحی، سازندگان خانه‌های خورشیدی به دنبال استفاده از نوآوری‌هایی در عایق‌کاری و ذخیره‌سازی گرما بودند تا استفاده خود را از انرژی خورشید به حداکثر برسانند. پانل‌های شیشه‌ای وسیع رو به جنوب اجازه ورود گرما را می‌دادند، اما آن را به‌خوبی حفظ نمی‌کردند. سازنده شیشه، یک پانل دوجداره با یک‌لایه عایق از شیشه را توسعه داد.
بااین‌حال، پانل شکننده بود و قابل باز و بسته‌شدن مکرر نبود. خانه‌های خورشیدی آزمایشی در دهه ۱۹۴۰ اغلب دارای نماهایی با ترمو پن متناوب با پنجره‌های شیشه‌ای استاندارد و قابل باز شدن بودند.
معماری سقف خورشیدی به چه صورت است؟
بیش از سه سال پیش، شخصی به نام ایلان ماسک جدیدترین نوآوری شرکت خود را رونمایی کرد: یک سیستم سقف خورشیدی که کاملاً در معماری خانه یکپارچه شده است و از سقف سنتی قابل تشخیص نیست. این کاشی‌ها از شیشه‌های بافت‌دار ساخته شده‌اند و دارای لوورهای میکروسکوپی هستند که به نور اجازه عبور می‌دهند و درعین‌حال نماهای سلول فتوولتائیک (سیستمی که قادر به تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته است)؛ را مسدود می‌کنند.
تلاش برای ترویج یافتن معماری خورشیدی
امروزه، امکانات فناوری جدید و پروژه‌های الهام‌بخش معماری خورشیدی نشان داده شده‌اند و نیاز به ترویج دارند تا معماران را مجذوب خود کنند و کیفیت معماری خورشیدی و پتانسیل‌های عظیم یک رویکرد چندرشته‌ای را که انرژی، طراحی و ساخت‌وساز را به هم متصل می‌کند، نشان دهند. برای جلب‌توجه معماران، مهم است که به زبان آنها، به روشی نوآورانه و با استفاده از رویکردی پیچیده‌تر که در آن انرژی، معماری و ساخت‌وساز بخشی از یک مفهوم طراحی منحصربه‌فرد هستند، ارتباط برقرار کرد.
معماران موفق شده‌اند پانل‌های خورشیدی را به شکلی جهشی انجام دهند. مشتریانی که تصمیم می‌گیرند روی انرژی خورشیدی تمرکز کنند، می‌توانند با معماران کار کنند تا پانل‌ها بدون اینکه به‌سادگی در ردیف‌هایی در امتداد سقف قرار گیرند؛ فضاهای مسطح و بلااستفاده را در سرتاسر ملک تعیین کنند تا پانل‌های خورشیدی را بدون جلب‌توجه زیاد قرار دهند.
اثربخشی معماری خورشیدی تا حد زیادی توسط خلاقیت معمار و انعطاف‌پذیری مشتری تعیین می‌شود. یک معمار باهوش می‌تواند پانل‌های خورشیدی را بدون اینکه حجیم و ناهنجار به نظر برسد، در طراحی ساختمان بگنجاند. هر چه مشتری تمایل بیشتری به انعطاف‌پذیری با مقدار انرژی خورشیدی تولید شده داشته باشد، پنل‌ها را می‌توان باظرافت بیشتری در طراحی گنجاند.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!
