مجتبی مهدوی نیا

نخستین هدف این مقاله بررسی محتوا و پیشینه رویکرد طراحی شهری عمودی به عنوان نظریه جدید طراحی شهری است که در راستای حل مشکلات شهری ناشی از کمبود زمین بوجود آمد.علاوه بر این بررسی شرایط شهر تهران به عنوان کلان شهری در حوزه جنوب غرب آسیا، برای تحقق اهداف رویکرد فوق و تحلیل محتوای متون تخصصی و بررسی تحلیلی – ارزیابانه رویکردها و جنبش های مطرح در توسعه شهری عمودی، به منظور استخراج پیشینه طرح این رویکرد از دیگر اهداف این نوشتار است. بر طبق یافته های این نوشتار، رویکردهایی همچون منظر عمودی، آسمان خراش های پایدار، شهرسازی اکولوژیک و طراحی اکولوژیک، ریشه های شکل گیری رویکرد طراحی شهری عمودی است. همچنین دو مقوله پایداری اکولوژیک و توسعه عمودی برای استفاده از حداکثر فضای آسمان از موضوعات اصلی و محوری این رویکرد است.در ادامه، ویژگی های کلان شهر تهران به لحاظ شرایط زمین و رشد عمودی با استناد به پیشنهادات طرح جامع مورد مداقه قرار گرفته و در انتها با رویکرد مشکل محور و نظریه زمینه ای در پژوهش های کیفی، الگویی برای چگونگی مواجهه با این موضوع در قالب ارایه پیشنهاداتی در باب نحوه بکارگیری پهنه های کلان شهر تهران مطرح شده است.

از دیرباز انرژی خورشید در میان انرژی های تجدیدپذیر، نقش فعالی در تامین نیازهای گرمایشی و روشنایی ساختمان ها داشته است، گرمای حاصل از نور خورشید در فصل زمستان سبب کاهش بار گرمایشی ساختمان و این دریافت در فصل گرم، سبب افزایش بار سرمایشی ساختمان و مصرف سوخت می شود. یکی از عوامل مهم برای بهبود بهره وری انرژی در ساختمان، کنترل تابش خورشیدی است و با توجه به این که پنجره، تنها بخش در ساختمان است که به طور مستقیم تابش خورشیدی را وارد فضا می کند، بنابراین استفاده از سایه بان جهت کنترل نفوذ تابش خورشیدی به داخل فضا، ضروری است. پوشش محافظ پنجره نوعی سایه بان است که در طول سال ها در معماری ایران از آن بهره برده اند و در معماری خانه های دوره پهلوی شهر تهران نیز پوشش های محافظ پنجره ی چوبی با کرکره ثابت مشاهده می شود ولی با وجود این که این سایه بان ها بر عملکرد حرارتی و روشنایی فضا تاثیر گذارند، متاسفانه به دلیل عدم آگاهی معماران امروز، به فراموشی سپرده شده است. این تحقیق با مطالعات میدانی در رابطه با جزییات ساختاری پوشش های محافظ پنجر ه ی استفاده شده در خانه های شهر تهران، به بررسی تاثیر ویژگی های ساختاری این نوع سایه بان بر بهبود عملکرد حرارتی در ساختمان مسکونی پرداخته است. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار انرژی پلاس، تاثیر مکان قرارگیری، نوع، نحوه ی کنترل و جنس پوشش های محافظ پنجره بر بار سرمایشی و گرمایشی ماهانه و سالانه فضا بررسی شده است. نتیجه ی بررسی های صورت گرفته در این پژوهش نشان می دهد که پوشش محافظ پنجره ی چوبی و با کرکره های متحرک که به صورت هوشمند کنترل شده و در جداره ی خارجی پنجره نصب شده اند، در مقایسه با دیگر وضعیت های بررسی شده و شرایط بدون سایه بان، کاهش بیشتری در بار سرمایشی و گرمایشی فضا ایجاد کرده اند.

از مهم ترین مؤلفه های یک بنا که ویژگی های فیزیکی، رفتارها و واکنش های محیطی- حرارتی و میزان مصرف انرژی را تحت تأثیر قرار می دهد، جداره خارجی یک بناست و اتخاذ تصمیمات صحیح در این خصوص، به ویژه در گونه ساخت وساز بلندمرتبه که حجم زیادی از مصرف مواد و مصالح و همچنین افزایش بار مرده را به دنبال دارد، اهمیت فراوانی خواهد داشت. در این تحقیق طی مطالعات کتابخانه ای و میدانی انجام شده بر روی ساختمان های اداری شهر تهران، ویژگی های معماری مدل پایه شبیه سازی استخراج گردید و شبیه سازی سه بعدی مدل در نرم افزار اکوتکت 2011 و شبیه سازی حرارتی در نرم افزار انرژی پلاس نسخه 2/8 صورت گرفت. برای شروع شبیه سازی، انواع متداول دیوار خارجی ساخته شده با بلوک های عایق پرین به عنوان متغیر شبیه سازی درنظر گرفته شد و تأثیر هرکدام از آنها بر تغییرات دمایی، بار سرمایش و گرمایش طبقات بررسی گردید. نتایج شبیه سازی حاکی از آن بود که تأثیر عایق کاری داخلی در کاهش مصرف بار گرمایش و سرمایش بیشتر از عایق کاری خارجی است. با ثابت نگهداشتن ضخامت دیوار، تأثیر افزایش ضخامت عایق بیشتر از افزایش ضخامت بلوک های دیوار در کاهش مصرف انرژی است. در انتها انواع بهینه دیوار در قالب جدول برای جداره های خارجی ساختمان های اداری معرفی شد.

یکی از راهکارهای مؤثر در معماری گذشته   ایران، بهره گیری از سایه بان های متحرک به عنوان یکی از سامانه های غیرفعال ساختمانی بوده  است که کاربرد گسترده ای داشته و می توان در معماری امروز از آن به منظور بهبود عملکرد حرارتی فضاهای نیمه باز بهره گرفت. در این پژوهش، برای اعتبارسنجی شبیه سازی از مقایسه نتایج اندازه گیری تجربی استفاده  شده است. شبیه سازی حرارتی در نرم افزار انرژی پلاس نسخه 8.9 صورت گرفت. برای شبیه سازی، عمق   فضای نیمه باز، اندازه   سطح بازشوی دیوار مجاور فضای نیمه باز و ضریب هدایت حرارتی آن در دو نوع بالکن و ایوان، به عنوان متغیر در نظر گرفته  شدند و تأثیر الحاق سایه بان با لوورهای متحرک و پوشش شیشه ای متحرک بر عملکرد حرارتی فضای مجاور بالکن و ایوان بررسی شد. نتایج شبیه سازی حاکی از آن بود که در اوقات گرم سال، استفاده از سایه بان با لوورهای باز و در اوقات سرد سال، به   کار بردن پوسته   شیشه ای متحرک در جداره های باز، سبب ارتقا عملکرد حرارتی فضای مجاور فضای نیمه باز است. در اوقات گرم سال، تأثیر سایه بان الحاقی بر بهبود عملکرد حرارتی اتاق، با تغییر عمق تفاوت چندانی نمی کند ولی در اوقات سرد سال می تواند تا 30% بارهای حرارتی را کاهش دهد. در انتها نیز دستورالعملی برای طراحی سایه بان های متحرک و الحاقی به فضاهای نیمه باز ساختمان های مسکونی شهر تهران ارائه گردید.

درپى هشدارهاى ناشى از بحران انرژى، متخصصین حیطه هاى مرتبط با معمارى نیز باید رویکرد انرژی-کارائی را در تمامی مراحل فرآیند طراحی و ساخت مد نظر قرار دهند. از مهمترین ابزارهاى مؤثر در این زمینه، شبیه سازی رایانه ای مصرف انرژی است. تحقیقات در مورد قابلیت ابزارهای شبیه سازی موجود، غالباً کلى بوده و بندرت پژوهش هایی در زمینه قابلیت های مطلوب در حوزه معماری صورت گرفته است. در نوشتار حاضر، ابتدا شبیه سازی مصرف انرژی، حوزه های کارکردی آن و مشخصات نرم افزارهای شبیه ساز مصرف انرژی بررسى شده و سپس نرم افزارهای مذکور از نظر کارآیى در حوزه معمارى بایکدیگر مقایسه و ابزار منتخب، ارائه شده اند. در گام بعدی، با استفاده از نتایج پژوهش نظرسنجی "جان هنسن" و تحقیقى در رابطه با میزان بهره گیرى از این ابزارها در مدارس معمارى آمریکا، نرم افزارهاى پرکاربرد استخراج گردیده است و نهایتاً از ترکیب نتایج در دو حیطه نظری و کاربردی، نرم افزارهای برگزیده نهائی پژوهش معرفى شده اند.

به کارگیری نورگیرهای سقفی در فروشگاه های بزرگ، با توجه به تقاضای بالای انرژی این کاربری و پتانسیل بهره مندی آن از نور طبیعی، می تواند باعث کاهش مصرف انرژی و انتقال نور روز به فضاهای عمیق تر شود. این پژوهش به بهینه سازی مشخصات نورگیر سقفی و جانبی با هدف تأمین روشنایی مناسب و کاهش مصرف انرژی در کاربری فروشگاهی و به طور خاص شعبه آل احمد فروشگاه شهروند در شهر تهران می پردازد. به منظور دستیابی به این هدف، پس از تعریف پارامترهای تأثیرگذار بر عملکرد انرژی و روشنایی در دو مدل دارای نورگیر سقفی و نورگیر جانبی به کمک فرایند بهینه سازی دو هدفه، مشخصات بهینه نورگیرها مشخص شد. در نهایت جهت بررسی میزان تأثیرگذاری متغیرهای بررسی شده بر خروجی، تحلیل حساسیت انجام شد. مطابق نتایج به دست آمده، نورگیر سقفی در نسبت مساحت سطح نورگذر خود به مساحت ساختمان در بازه 4.97% تا 6.09% با کمترین ارتفاع دیواره ها و شیشه دوجداره با ضریب گسیلندگی 0.10، و نورگیر جانبی با ارتفاع زیاد در جبهه شمالی و جنوبی و ارتفاع کم در جبهه شرقی و غربی با شیشه دوجداره با ضریب گسیلندگی 0.10 بهترین عملکرد را از نظر نور و انرژی داراست. همچنین نورگیر سقفی در مقایسه با نورگیر جانبی در شرایط یکسان، با 35% سطح شیشه کمتر اما با 12 کیلووات ساعت بر مترمربع شدت مصرف انرژی بیشتر، سطح مشابهی از نور روز با یکنواختی بیشتر فراهم می کند.