سایه اندازی

با ورود به عصر سوم تحول زندگی بشر موضوع محیط زیست و ارتباط تنگاتنگ آن با فرآیندهای اقتصادی، اجتماعی، فرهنگ و سیاسی بیش از پیش مورد توجه مجامع بین المللی قرار گرفته است. از آنجایی که رابطه ای مستقیم میان مصرف انرژی و پیشرفت های صنعتی و ساخت و ساز وجود دارد، مسئله بحران انرژی به عنوان معضل اساسی قرن حاضر شناخته شده است. این موضوع سبب افزایش رویکرد به انرژی های تجدیدپذیر شده است. طراحی پایدار که امروزه در بیشتر مجامع معماری مطرح می شود از بحث برانگیزترین موضوعات جهان کنونی است. یکی از مهمترین اهداف طراحی پایدار، حفظ طبیعت و اصلاح نگرش به آن است. تجلی توسعه پایدار در حوزه محیط ساخته شده، معماری پایدار نامیده می شود. با توجه به محدود بودن منابع سوختی، استفاده از منابع انرژی پاک به عنوان یک راهکار استراتژیک از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. هدف از این مقاله پرداختن به رویکرد طراحی بر اساس استفاده از انرژی خورشید در ساختمان بلند و جانمایی مناسب آن هاست، به گونه ای که با توجه به نتیجه ی آنالیزهای انجام شده متوجه می شویم سایه اندازی ساختمان های بلند در یک مجموعه برج که هرکدام بر دیگری سایه می اندازند، و مجموعه هایی که سایه اندازی روی یکدیگر ندارند یا این سایه ها بسیار کماند، در مصرف انرژی آن ها چه مقدار تفاوت مشاهده می کنیم. روش تحقیق با استفاده از روش توصیفی تحلیلی می باشد. در این تحقیق به استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان اصلی ترین منبع انرژی پاک پرداخته شده است و راهکارهایی در جهت طراحی و جانمایی برج ها در یک مجموعه با توجه به سایه اندازی آنها روی یکدیگر و مصرف انرژی آنها ارائه شده است.

 هدف از این مطالعه سنجش سایه اندازی در نماهای جلویی ساختمان هایی با سبک های متفاوت معماری در مالزی است. دو نمونه موردی از میان آپارتمان های مرتفع در ایالت پنانگ (Penang) مالزی انتخاب شدند. اولین نمونه، آپارتمان هالامان کریستال (Halaman Kristal) است؛ ساختمان ۳۱ طبقه ای که به صورت تلفیقی از سبک های اروپایی و سنتی طراحی شده است .این سبک تلفیقی، با نام سبک کولونیال (Clonial Style) یا استعماری نیز شناخته می شود. این آپارتمان در منطقه جلوتانگ (Jelutong) در پنانگ واقع شده است. دومین نمونه مورد بررسی، ساختمان بایسواتر (Bayswater) است که 62 طبقه داشته و طراحی آن به سبک نئومینیمال اولیه  (Early Neo-Minimalist) است. این بنا در کرانه شرقی جزیره پنانگ مالزی واقع شده است. پنانگ در عرض جغرافیایی 5 درجه و 52 دقیقه و صفر ثانیه شمالی و طول جغرافیایی 001 درجه و 91 دقیقه و صفر ثانیه شرقی با آب وهوای استوایی، دومین ایالت مهم در مالزی است و در دهه اخیر، شاهد پیشرفت های چشمگیری بوده است. برای بررسی و محاسبه مناطق سایه دار در نمای ساختمان های مورد نظر از نرم افزار سان تول (Suntool) استفاده شده است. این بررسی در فواصل زمانی بین ساعات 8 صبح تا 7 بعداز ظهر صورت گرفت؛ یعنی در شرایطی که پرتوهای خورشید به صورت عمود بر نمای ساختمان بتابد. مقایسه بین طراحی دو ساختمان با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری انجام شد. نتایج پژوهش مشخص کرد که سبک کولونیال نتایج بهتری از سایه اندازی نسبت به سبک نئومینیمال در ساعات مختلف صبح تا بعد از ظهر را نشان می دهد. طراحی دیوارهای عقب نشسته و بالکن در ساختمان هالامان کریستال در مقایسه با عناصر مشابه در آپارتمان بیسواتر، تأثیر بسزایی در ایجاد سایه داشته است. این عوامل، نفوذ تابش خورشید به بخش داخلی ساختمان و تابش آن به دیوار جلویی یا نمای ساختمان را محدود می کنند. در این پژوهش بیشتر تمرکز بر بررسی طراحی نما در طول ساعات پایانی تابش آفتاب یعنی از ساعت 5 بعد از ظهر به بعد است. نتایج نشان داد که استفاده از کرکره های عمودی و سقف های جلوآمده (کنسول) به عنوان عناصر اضافی سایه ساز برای مقابله با تشعشعات خورشیدی از اهمیت زیادی برخوردار است.

ساباط از عناصر معمارانه فضاهای شهری ایران است که هنوز در گذرهای بسیاری از شهرهای تاریخی مانند نایین یافت میشود. اقلیم و ویژگی های اقلیمی از عوامل تأثیرگذار در طراحی معماری است که علاوه بر عملکرد پوشانندگی و خلق فضای مضاف، در ساباط ها نیز لحاظ شده است. بر اساس بررسیهای صورت گرفته تاکنون پژوهشی که به مطالعه ساباط ها ی بافت تاریخی نایین و به خصوص تحلیل های اقلیمی این عناصر پرداخته باشد انجام نگرفته است. لذا پژوهش حاضر برای نخستین بار به شناخت و بررسی ساباط ها ی این شهر میپردازد و درصدد واکاوی و بازشناسی نقش و کارکرد ساباط ها در ایجاد شرایط آسایش حرارتی و مطلوب کردن دمایی گذرهای پیاده بافت تاریخی نایین، می-باشد. روش گردآوری اطلاعات کتابخانهای – میدانی و روش تحقیق تحلیلی - توصیفی است. با مطالعات انجام شده آشکار شد که با طراحی و ساخت ساباط با ویژگی های معمارانه و کالبدی خاص خود (کشیدگی، ابعاد، مصالح و سازه)، نقش و کارکرد اقلیمی در ایجاد آسایش حرارتی و مطلوب سازی دمایی گذرها نیز بر آن مترتّب میشود. به منظور ایجاد آسایش حرارتی در گذرها و کنترل مؤلفه تابش از جدارههای داخلی گذر (دمای متوسط تشعشعی) هر یک از این ویژگی های کالبدی ذکر شده زمینههایی را در گذر به وجود میآورند که در مجموعه ساباط در راستای تعدیل و خنثی کردن تأثیرات چهار متغیر تبادل تابشی، تبادل همرفتی، تشعشع موج بلند حرارت و هدایت حرارت، مؤثر بوده و کارآیی دارند. تعدیل و خنثی نمودن اثرات تشعشع بازتابشی با زمینه سایهاندازی ایجاد شده است که در نایین درصد فراوانیِ (ده ساباط) ساباط ها ی گذرهای شرقی-غربی که در تابستان سایه مناسبی ندارند و همچنین طول سایهاندازیِ این ساباط ها -بر خلاف پنج ساباط شمالیجنوبی- بیشتر است. استفاده از پوشش های گنبدی، مصالح با بافت زبر، رنگ روشن و ظرفیت حرارتی بالا از دیگر اصول معمارانه ساباط ها محسوب میگردند که به عنوان مکمل سایهاندازی در کاهش دمای سطوح مجاور و فراهم نمودن آسایش حرارتیِ گذرها نقش برجستهای دارند.

اهداف: حیاط مرکزی می تواند نقش مهمی در کاهش میزان مصرف انرژی، افزایش سایه اندازی، تقویت جریان عبوری و ایجاد سرمایش تبخیری در ساختمان های بادآهنگ داشته باشد. این مقاله در پی آن است تا به بررسی نقش تناسبات حیاط مرکزی در میزان سایه اندازی، انرژی تابشی دریافتی، میزان بار سرمایشی و پتانسیل تهویه طبیعی بپردازد. روش ها: روش تحقیق در این پژوهش از نوع توصیفی- تحلیلی است که در آن از نرم افزارهای دیزاین بیلدر ۶.۱.۲.۰۰۹، گروه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و اکوتکت ۲۰۱۱ به ترتیب برای بررسی تاثیر تغییر عرض حیاط مرکزی بر الگوی جریان باد، الگوی سایه اندازی و میزان انرژی تابشی دریافتی و محاسبه بار سرمایشی معماری بادآهنگ استفاده شد. یافته ها: در مقایسه ساختمان های چهارگانه U شکل دارای حیاط مرکزی با نسبت حجم به سطح ثابت، مدل مربوط به ساختمان با عرض حیاط ۴متر به عنوان بهترین گزینه مطرح است. تغییر عرض حیاط از ۴ تا ۱۰متر، منجر به افزایش ۱۳درصدی بار سرمایشی و کاهش ۱۰درصدی سطوح تحت سایه می شود. در حالی که افزایش عرض حیاط از ۴ به ۶متر منجر به کاهش سرعت به میزان ۱۸.۷۵% و تغییر عرض از ۶ تا ۱۰متر همراه با رشد ۶درصدی سرعت جریان است. نتیجه گیری: افزایش عرض حیاط مرکزی پتانسیل سرمایش ایستای ساختمان را تضعیف می کند. تعبیه حیاط مرکزی به منظور ارتقای کارآیی سرمایشی ساختمان زمانی موثر است که حیاط ها از تناسبات طولی کشیده شمالی- جنوبی با تناسبات ۱:۲.۵ برخوردار باشند.

اهداف: حیاط مرکزی می تواند نقش مهمی در کاهش میزان مصرف انرژی، افزایش سایه اندازی، تقویت جریان عبوری و ایجاد سرمایش تبخیری در ساختمان های بادآهنگ داشته باشد. این مقاله در پی آن است تا به بررسی نقش تناسبات حیاط مرکزی در میزان سایه اندازی، انرژی تابشی دریافتی، میزان بار سرمایشی و پتانسیل تهویه طبیعی بپردازد. روش ها: روش تحقیق در این پژوهش از نوع توصیفی- تحلیلی است که در آن از نرم افزارهای دیزاین بیلدر ۶.۱.۲.۰۰۹، گروه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و اکوتکت ۲۰۱۱ به ترتیب برای بررسی تاثیر تغییر عرض حیاط مرکزی بر الگوی جریان باد، الگوی سایه اندازی و میزان انرژی تابشی دریافتی و محاسبه بار سرمایشی معماری بادآهنگ استفاده شد. یافته ها: در مقایسه ساختمان های چهارگانه U شکل دارای حیاط مرکزی با نسبت حجم به سطح ثابت، مدل مربوط به ساختمان با عرض حیاط ۴متر به عنوان بهترین گزینه مطرح است. تغییر عرض حیاط از ۴ تا ۱۰متر، منجر به افزایش ۱۳درصدی بار سرمایشی و کاهش ۱۰درصدی سطوح تحت سایه می شود. در حالی که افزایش عرض حیاط از ۴ به ۶متر منجر به کاهش سرعت به میزان ۱۸.۷۵% و تغییر عرض از ۶ تا ۱۰متر همراه با رشد ۶درصدی سرعت جریان است. نتیجه گیری: افزایش عرض حیاط مرکزی پتانسیل سرمایش ایستای ساختمان را تضعیف می کند. تعبیه حیاط مرکزی به منظور ارتقای کارآیی سرمایشی ساختمان زمانی موثر است که حیاط ها از تناسبات طولی کشیده شمالی- جنوبی با تناسبات ۱:۲.۵ برخوردار باشند.

امروزه، بحران انرژی و آلودگی های زیست محیطی، معماران و سیستم آموزش معماری را وارد چالشی جهت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر نموده است . توجه به طراحی فرم ساختمان و استفاده از پتانسیل های اقلیمی، از اصول مهم طراحی اقلیمی می باشد که نیازمند آموزش در دروس طراحی معماری است. پژوهش پیش رو میزان استفاده از شاخصه سایه اندازی، کوران و مصالح، را به عنوان سه عامل تأثیرگذار طراحی اقلیمی در درس طرح دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد مورد مطالعه قرار داده است. روش تحقیق نیز از نوع کمّی و کیفی می باشد که داده ها از طریق مطالعات کتابخانه ای و میدانی جمع آوری و توسط نرم افزار انرژی پلاس شبیه سازی و تحلیل شده است. این پژوهش در سه مرحله، ابتدا با انجام مطالعات کتابخانه ای و میدانی، متغیرهای تأثیرگذار را شناسایی و سپس طرح های اقلیمی ساختمان های اداری منتخب دانشجویان را مورد آنالیز نرم افزاری قرار داده است و در انتها به ارزیابی نوع آموزش طراحی معماری و میزان به کارگیری متغیرها در طراحی های دانشجویان پرداخته است. نتایج حاصل نشان می دهد که؛ در حوزه آموزش طراحی معماری، متغیرها به درستی در طرح های دانشجویان منعکس نشده و نیاز به تبیین مناسب تر کاربرد شاخصه های اقلیمی مخصوصا کوران و تهویه طبیعی در آموزش طراحی معماری می باشد.

روند رو به افزایش رشد جمعیت، بحران انرژی و رو به اتمام بودن منابع انرژی در کره زمین، همگی هشدارهایی هستند برای تمامی علوم و در تمام زمینه ها و حرفه ها، برای کمک به پایداری وضع موجود. ازآنجایی که مقدار زیادی از مصرف انرژی در دنیا صرف مصارف ساختمانی می گردد و از این میزان مقدار قابل توجهی صرف بار سرمایش و گرمایش و ایجاد آسایش حرارتی در ساختمان می گردد، توجه و مطالعه در این زمینه به شدت موردتوجه می باشد. در این پژوهش با انتخاب یک ساختمان به عنوان نمونه موردی، میزان تابش نور خورشید دریافتی توسط سطوح عمودی، بررسی شده است؛ و در ادامه با استفاده از روش شبیه سازی و نرم افزارهای مرتبط، به طور بی درنگ زاویه های متفاوتی بین صفر تا 180 درجه چرخش برای ساختمان درنظر گرفته شده است تا زاویه قرارگیری ساختمان بهینه گردد. زاویه بهینه به این معنا که کمترین میزان انرژی خورشید در سطوح عمودی دریافت شود و بیشترین میزان سایه اندازی را داشته باشیم. در رابطه با میزان نور خورشید دریافتی در ساختمان و زاویه بهینه پژوهش هایی بالاخص در سال های گذشته انجام شده است که نرم افزار مورداستفاده و نیز اندازه گیری بر روی سطوح عمودی در شهر تهران در این تحقیق، به عنوان نوآوری پژوهش محسوب می گردد. نتایج زاویه بهینه را به همراه نمودارهای تحلیل انرژی ساختمان نمایش می دهد.