کاربرد انرژي خورشيدي در معماري و برنامه ريزي شهري (1)

نويسنده: بنت الهدي کبيرزاده (2)

چکيده

مقادير بسيار زيادي از سوخت هاي فسيلي تجديدناپذير که امروزه براي توليد انرژي مصرف مي شوند، سوخت هايي هستند که در دسترس نسل هاي آينده نخواهند بود و آيندگان از آن محروم خواهند ماند. فرآيندهايي که در تبديل سوخت به انرژي نقش دارند، به دليل پخش و گسترش آنها در درازمدت اثرات منفي بر محيط خواهند داشت. اين شرايط مستلزم يک بازنگري اساسي و سريع در تفکر بشر، به ويژه در بخشي که برنامه ريزان و موسسات در فرآيند ساخت آن نقش دارند، خواهد بود. شکل و نوع فضاي ساختماني ايجاد شده براي آينده بايد بر اساس يک رويکرد پاسخ گويانه و مسئولانه به طبيعت و استفاده از پتانسيل انرژي هاي پايان ناپذير به خصوص خورشيد باشد، چرا که خورشيد يکي از منابع مهم انرژي است که به فناوري هاي پيشرفته و پر هزينه نياز ندارد به عنوان يک منبع مفيد و تأمين کننده ي انرژي در بيش تر نقاط جهان به کار گرفته شود. استفاده از اين انرژي پاک براي تمامي کشورها، به ويژه آن هايي که فاقد منابع انرژي زيرزميني اند، مناسب ترين راه براي دستيابي به نيروي لازم براي رشد و توسعه اقتصادي است. نقش معماري و شهرسازي در اين جا به عنوان يک حرفه مسئوليت پذير است که به طور وسيع اين جنبه ي مهم را پشتيباني مي کند. بنابراين، هدف از کار معماران و شهرسازان در آينده بايد طراحي ساختمان ها و فضاهاي شهري به گونه اي باشد که منابع طبيعي محفوظ بمانند و بهره برداري از انواع قابل تجديد انرژي، به ويژه انرژي خورشيدي، تا حد امکان به طور گسترده مورد استفاده قرار گيرد.
کليد واژه ها: خورشيد و انرژي خورشيدي، معماري خورشيدي، سيستم هاي فعال (3) و غير فعال خورشيدي (4)، کالکتورهاي خورشيدي (5)، تأسيسات فتوولتاييک (6)، شهرسازي خورشيدي

مقدمه

در اواسط دهه ي هفتاد (1970) هنگامي که بحران انرژي براي اولين بار بشر را از طبيعت محدود سوخت هاي فسيلي آگاه ساخت، معماران و برنامه ريزان شهري- که مسئول حوزه و بخشي بودند که بيش از نيمي از انرژي مصرفي به آن بخش نسبت داده مي شد - نتوانستند پاسخ دقيق و واضحي براي اين مشکل پيدا کنند. مدت زمان طولاني پيش از اين موضوع، انرژي در مقاديري نامحدود و با قيمتي مناسب و قابل قبول در دسترس همگان بود و به نظر نمي رسيد که روزي اين نياز حياتي به وجود آيد و مصرف انرژي بايد کاهش پيدا کند. هر چند بعد از آن زمان، احساس ناامني و تزلزل بسيار شديدي در اين باره به وجود آمد و حداقل، چالش هايي که اين شرايط جديد را به وجود آ ورده بود، شناسايي شد: وظيفه ي اوليه و اصلي ساختمان ها - تأمين سرپناه و استراحتگاه براي انسان و دارايي هاي او - به طور مجدد تفسير شد.
صرفه جويي دقيق در مصرف انرژي و استفاده و به کارگيري موثرتر از اشکال منطبق با محيط زيست (به ويژه انرژي خورشيدي) به صورت يک فرضيه، نقش محوري را در کار افراد متخصص در اين زمينه ايجاد کرد. اين رويکرد جديد پاسخي عمل گرايانه به شرايط موجود بود و تنها بر اساس تمايل هاي مدگرايانه نبود.
حال، پس از گذشت سه دهه، مي توان تعداد زيادي از ساختمان هاي برجسته و ممتازي را نام برد که مفاهيم بلند پايه ي معماري پايدار در آن ها آشکار است. اين ساختمان ها بيانگر تعابير جديد و کاربردهاي موثر و جامع انرژي محيطي براي گرمايش، سرمايش، تهويه ي طبيعي، روشنايي و توليد الکتريسيته هستند. از جمله ساختمان هايي که انرژي خورشيدي در طراحي آن ها به عنوان يک معمار اصلي محسوب مي شود و به شکل موثر مورد استفاده قرار مي گيرد، مي توان به خانه ها و مجتمع هاي مسکوني از هر نوع و با هر ابعادي، مدارس، دانشگاه ها، ادارات، موزه ها، نمايشگاه ها و بسياري از کاربري هاي ديگر اشاره کرد.

خورشيد: جنبه هاي حسي و فن آوري

نور خورشيد (آفتاب) منبع مستقيم رفاه و سلامت انسان است و بدن انسان از طريق حسگرهايش خود را با آن تطبيق مي دهد. بدن انسان گرما را حس مي کند و به وسيله ي لايه هاي سطحي پوست، به افزايش يا افت شديد گرما واکنش نشان مي دهد. بدن انسان از طريق تعريق، تبخير يا به وسيله ي استفاده از وزش نسيم سعي در خنک سازي خود دارد، در حالي که در شرايط عکس به دنبال پناهگاهي براي گرم شدن و حفاظت در برابر باد مي گردد.
نور خورشيد تأثير مستقيمي بر توليد هورمون ها در بدن دارد و در نتيجه بر روي حالات، انگيزه، اشتياق و خواسته هاي بشر تأثير مي گذارد. نور خورشيدي به بدن انسان مي تابد و به آن انرژي مي دهد. در اثر تابش نور خورشيد (آفتاب) بر اشياء است که انسان مي تواند آن ها را ببيند و زيبايي آن ها را حس کند که اين زيبايي حاصل القاء نور است و تابش نور به اشياء، شکل، رنگ و حجم مي دهد. نور خورشيد به گل ها و درختان و جنگل ها زندگي مي بخشد، مناظر زيباي طبيعت را پديد مي آورد و قابل رويت مي کند و در واقع نور خورشيد منبع و اساس رشد و توليد غذاي بشر است. خورشيد به زمين تابيده و آن را

تصوير 2: يک ساختمان خورشيدي
مآخذ :Behling ص: 223، 1996
تصوير 3: خورشيد منبع نور وگرما
مآخذ: Herzog ص:23، 1996

گرم مي کند و حتي به هوا و لايه هاي اتمسفر هم گرما مي بخشد. نور خورشيد با تأثيرات متقابل نوسانات درجه ي حرارت، باعث ايجاد باد، باران و برف مي شود.
خورشيد، خانه هاي ما را روشن و گرم مي کن و آب انباشته شده، باد و موج هاي دريا را گرم مي کند. برداشت هاي حسي انسان از طريق تجربه فيزيکي و قابليت بصري، زيبايي چند بعدي خورشيدي که هميشه منبع الهام هنرمندان و از جمله معماران بوده است را به بشر منتقل مي کند.
با اين حال، يکي از مواردي که در استفاده از خورشيد به عنوان شکلي از انرژي بايد مورد توجه قرار گيرد، ناپيوستگي تابش آن است. ناپيوستگي تابش خورشيدي در گذشته با کاربرد اشکال ديگري از انرژي به عنوان جايگزين يا با مهاجرت و جابه جايي رفع مي شد. مردم به نواحي که در آن جا فصل تابستان بود يا نواحي و اقليم هاي گرم تر جنوبي که زمين قابل کشت داشتند، مهاجرت مي کردند؛ و يا از نواحي حفاظت شده ي خود به نواحي که بيش تر در معرض نور خورشيد بودند، و در فصول سرد بر خلاف آن، نقل مکان مي کردند. انسان الگوي کلي زندگي اش را با وجود خورشيد، هماهنگ ساخته است.
خورشيد با تابش عظيم و بي انتهاي خود هيچگاه به شخص يا گروه خاصي تعلق نداشته است و متعلق به تمام موجودات زنده و غير زنده ي کره ي زمين و ساير کرات است. با اين همه، حتي اگر خورشيد ميليون ها بار بتابد تا انرژي مورد نياز امروز مردمان کره زمين را فراهم کند، باز هم اين مساله بايد در ارتباط با ساختمان ها، با حداکثر دقت در نظر گرفته شود، چرا که ساختمان ها جمع کندگان عظيم انرژي و نور خورشيد هستند که سايه خود را بر ساختمان هاي ديگر و بر زمين مي اندازند و در نتيجه قسمت هايي که در سايه قرار مي گيرند، مالکيت خورشيد را از دست مي دهند و در عوض ساختمان هايي که در معرض انرژي خورشيدي هستند مالکيت آن را از دست مي گيرند.
بنابراين استفاده از خورشيد بايد تمام عرصه ها از کاربري هاي شخصي (انساني) گرفته تا کاربري هاي تکنيکي و اجتماعي (انساني - زيست شناسي) را شامل شود.

تصوير4: خورشيد وساختمان ها
مآخذ:Herzog، ص:26، 1996

معماري خورشيدي

مهم ترين بعد مجزاي بعد خورشيد در ارتباط با ساختمان ها، استفاده ي بصري از آن است و اين يعني نور خورشيد (آفتاب)، تابش و چشم انداز. تابش مستقيم آفتاب به بدن انسان را مي توان در نواحي خاصي محصور کرد که مردم در اين مکان ها اوقات فراغت و استراحت خود را مي گذرانند، (مثل نواحي خارج از خانه، بالکن ها، حياط، گلخانه، و ايوان ها ...). معماري خورشيدي بايد بتواند شرايط راحت و مطلوبي را براي صرف مدت زمان طولاني در چنين نواحي فراهم آورد. مهم ترين موارد در اين راستا، عبارت اند از جنبه هاي آسايش بصري (مناظر) و چشم اندازي کوتاه به خورشيد است. جنبه ي منحصر به فرد روشنايي روز در تکنولوژي خورشيدي، متأثر از تراکم نوري است. ساختمان ها بايد طوري طراحي شوند که بتوانند نور پراکنده و پخش شده ي خورشيد را دريافت کنند، که اين خود زماني حاصل مي شود که خورشيد در بالاترين نقطه در آسمان (سمت الرأس) باشد.
يکي از اشکال استفاده از انرژي خورشيدي در ساختمان به صورت مستقيم (انفعالي) است که در آن کيفيت و چگونگي معماري ساختمان، دريافت و ذخيره ي انرژي خورشيدي را فراهم مي کند.
کاربردهاي شخصي استفاده از نور خورشيد، چون گرمايش ساختمان يا اتاق ها با تابش خورشيد را نيز مي توان جزء کاربردهاي انفعالي يا مستقيم انرژي خورشيدي به شمار آورد.

تصوير 5: ايوان خورشيدي يک خانه ي خورشيدي
مآخذ:Herzog، ص:61، 1996

تصوير 6: گلخانه خورشيدي يک خانه ي خورشيدي مآخذ: Herzog، ص:75، 1996

تصوير 7: يک خانه ي خورشيدي با گرمايش انفعالي خورشيدي

اين نوع از گرمايش، ترکيبي است از کاربردهاي تکنيکي و شخصي تابش خورشيدي، در نگاه اول، اين شکل گرمايش، در قسمتي ساده و راحت از يک خانه مثل اتاق نشيمن براي آسايش فرد به نظر عجيب مي رسد؛ چون هيچ کس نمي خواهد در يک جمع کننده خورشيدي يا جايي که گرمايش آن کاملاً تحت کنترل خورشيد است، زندگي کند. به بيان فني، کوچک بودن ناحيه ي جذب مستقيم (منبع ذخيره ي اوليه)، محدوديت هاي گرمايي اتاق و جريان هاي همرفتي ناشي از منابع ثابت براي ورود هواي تازه جهت آسايش ساکنان، بخش داخلي ساختمان را به تنهايي و بدون اعمال و استفاده از سيستم خورشيدي انفعالي در آن، به يک جمع کننده ي بي نهايت ضعيف گرما و انرژي خورشيد تبديل مي کند.
کاربرد فني محض از انرژي خورشيدي بايد در کالکتورها (جمع کننده هاي انرژي خورشيدي) و سطوح تبديلي (مثل کالکتورهاي حرارتي) و تأسيسات فتوولتاييک (مبدل هاي انرژي خورشيدي به انرژي الکتريکي) رخ دهد، که از آن ها، انرژي به واحدهاي ذخيره يا مکان حقيقي خود جهت استفاده، انتقال مي يابد. اين يک کاربرد غيرمستقيم (يا فعال) از انرژي خورشيدي است، و تأسيسات تکنيکي آن، بر روي بدنه ي ساختمان، جايي که عاملي براي ايجاد سايه نباشد، نصب مي شوند.
از جمله نکات و مراحلي که در راستاي شکل گيري و اجراي يک پروژه ي معماري خورشيدي بايد مورد نظر قرار گيرند، مي توان به مواردي چون سايت ساختمان، شکل و فرم و مصالح ساختمان و خود ساختمان اشاره کرد که در ادامه به شرح هر يک پرداخته شده است.

تصوير 8: اتاق نشيمن يک خانه ي خورشيدي انفعالي
مآخذHerzog، ص: 73، 1996

تصوير 9: يک ساختمان اداري با کلکتورهاي خورشيدي
مآخذ: Herzog، ص: 103، 1996

سايت هاي ساختماني

موقعيت محلي ويژه، پوشش گياهي موجود و سازه ي ساختمان ها، عوامل اقليمي و توپوگرافي محدوده و قابل دسترس بودن اشکال پايدار الکولوژيکي از انرژي که براي يک دوره ي زماني در نظر گرفته شده اند و حجم استفاده از آن ها، همانند محدوديت هاي محلي، همگي بايد به عنوان پايه و مبناي اصلي هر يک از پروژه هاي معماري به صورت جداگانه، ارزيابي و تحليل گردند.
منابع طبيعي قابل دسترس در يک مکان خاص، به خصوص خورشيد، باد و گرماي درون زميني بايد در تعيين موقعيت اقليمي ساختمان ها منعکس شوند و نيز در طراحي اوليه شکل و سطوح و لايه هاي ساختماني منظور گردند. بر حسب موقعيت جغرافيايي، شکل کالبدي، ترکيبات مواد و مصالح و اين که سازه براي چه منظوري مورد استفاده قرار گرفته، الگوهاي گوناگون موجود يا جديد براي ايجاد يک سازه در ارتباط متقابل با عوامل مکاني که در زير آمده است، بايد مدنظر قرار گيرد.
* داده هاي اقليمي (ارتفاع خورشيد، تغييرات فصلي و ناحيه اي نور خورشيد، دماهاي متفاوت هوا، نيروي باد و مسير آن، دوره هاي زماني که در آن بادها مي وزند، ميزان رطوبت و بارش و غيره).

تصوير 10: يک خانه ي خورشيدي هم ساز با اقليم
مآخذ: Herzog، ص:76، 1996

تصوير 11: گنبد پارلمان آلمان هماهنگ با تغييرات ارتفاع و زواياي خورشيدي
مآخذ: Herzog، ص: 133، 1996
تصوير 12: يک ساختمان خورشيدي هماهنگ با توپوگرافي وشيب زمين
مآخذ:Herzog، ص:121، 1996

* ميزان قرارگيري در معرض نور خورشيد، و مناظر فضاهاي باز و مسطح زمين (زاويه شيب، شکل، خط، برجستگي زمين، تناسبات، مقياس و غيره).
* موقعيت، شکل هندسي، اندازه ها و ابعاد ساختمان هاي مجاور، ساختارهاي توپولوژيکي (زمين شناسي)، آب و پوشش گياهي (الگوهاي متغير سايه اندازي، انعکاس، حجم، تشعشعات و تابش و غيره).
* تناسب جرم و توده هاي زميني موجود به عنوان بدنه هاي ذخيره حرارتي (گرمايي).
* الگوهاي انساني و مکانيکي حرکت.
* قراردادها و آيين نامه هاي موجود ساختمان سازي و ميراث هاي معماري.

مصالح و شکل ساختمان

ساختمان ها بايد به گونه اي طراحي شوند که به حداقل انرژي جهت روشنايي و سرويس دهي به فضاها (براي مثال، گرما براي گرمايش آب يا خود ساختمان، سرمايش، تهويه ي هوا و توليد الکتريسيته براي روشنايي) نيازمند باشند. براي رفع همه ي نيازهاي باقيمانده ي ديگر، راه حل ها بايد به گونه اي انتخاب شوند که ايجاد تعادل کلي در مصرف انرژي را برآورده کنند و آخرين دانش فني روز را در استفاده از اشکال مختلف انرژي سازگار با محيط در بر گيرد و مورد ملاحظه قرار دهد.
در استفاده از مصالح، اشکال ساختماني، فن آوري سازه، حمل و نقل، نصب و مونتاژ قطعات توليدي مربوط به اجزاي ساختماني، بايد محتوا، مقدار انرژي و چرخه ي عمر (طول عمر) مصالح در نظر گرفته شود.
* مواد خام قابل بازيافت که به مقدار کافي با مقادير دقيق در دسترس هستند و اشکال ساختماني شامل انواع سازه ها و ساختمان هايي که داراي حداقل مقدار مصرف انرژي اوليه هستند، بايد در اولويت قرار داده شوند.

تصوير 13: سازه ي شيشه اي شفاف خورشيدي با نام Lite Wall
مآخذ: Herzog، ص:199، 1996

تصوير 15: عايق حرارتي شفاف شيشه اي خورشيدي
مآخذ: Herzog، ص:202، 1996

* بازيافت مواد و مصالح ساختماني بايد تضمين شده باشد، به طوري که بتوان آن ها را دوباره مورد استفاده قرار داد و يا اين که دفع آن ها براي محيط زيست امکان پذير باشد (محيط زيست بتواند آن ها را تجزيه کند).
* ساختارهاي باربر و پوسته ي ساختمان ها بايد مقاوم باشند و دوام زيادي داشته باشند، به طوري که از کارايي و موثر بودن مصالح، نحوه ي عمل و مصرف انرژي آن ها اطمينان حاصل شود و هزينه ي دفع را به حداقل رساند.
يک ارتباط بهينه ميان انرژي توليد شده يا مورد استفاده در طول عمر آن، بايد حاصل شود.
عناصر و اجزاي ساختماني که به طور فعال يا غيرفعال انرژي خورشيدي مصرف مي کنند و آن دسته از المان هايي که به راحتي قادر به استفاده براي رفع مشکلات طراحي و ابعادي هستند، موادي هستند که بايد در آينده براي گسترش آن ها تلاش شود و بايد استفاده ي آن ها را در اولويت قرار داد.
سيستم هاي جديد و محصولات توليد شده در زمينه ي انرژي و فن آوري ساختمان، بايد اين قابليت را داشته باشند که به آساني با اجزاي ساختمان يکپارچه و ترکيب گردن و به راحتي قابل تعويض و تجديد باشند.

تصوير16: عايق حرارتي شفاف خورشيدي به نام Kapipane
مآخذ: Herzog،ص: 203، 1996

تصوير 17: عملکرد مقطع يک خانه ي خورشيدي با تغييرات خورشيد
مآخذ: Herzog، ص:76، 1996

تصوير 18: استفاده از مصالح و سازه هاي قابل تغيير دريک استاديوم خورشيدي
مآخذ: Herzog، ص:89، 1996

ساختمان

ساختمان ها را بر حسب تعادل انرژي شان، مي توان به عنوان سيستم هاي کاملي در نظر گرفت که انواع انرژي قابل حصول محيطي را کسب مي کنند و نيازهاي متنوع و گوناگون را در اين رابطه برآورده مي سازند. ساختمان ها را بايد به عنوان سيستم هاي پايدراي در نظر گرفت که قابليت استفاده ي مختلف را در درازمدت دارا باشند.
* عملکردها بايد در پلان و مقطع به گونه اي مشخص شوند که تغييرات دما و نواحي دمايي محاسبه گرديده باشد.
* نقشه کشي و اجراي ساختمان و انتخاب مصالح بايد بر اساس يک راهکار و مفهوم انعطاف پذير و قابل تغيير باشد، به گونه اي که تغييرات بعدي در به کارگيري و استفاده از آن ها بتواند با حداقل هزينه براي مصالح و انرژي صورت پذيرد .
* نفوذپذيري پوسته ساختمان نسبت به نور، گرما و هوا، و نيز شفافيت پوسته ساختمان بايد قابل کنترل و قابل اصلاح باشد، به گونه اي که بتواند در برابر تغييرات شرايط آب و هوايي محلي عکس العمل نشان دهد (مثل ميزان دريافت انرژي خورشيدي، محافظت در برابر تابش، انعکاس نور، سايه اندازي، محافظت در برابر گرم شدن هاي موقتي و تهويه قابل تطبيق طبيعي).

تصوير 19: پوسته ي نفوذ پذير دريک ساختمان خورشيدي
مآخذ: Herzog، ص:99: 1996

تصوير 20: رفاه خريداران وبازديد کنندگان دريک مارکت خورشيدي
مآخذ: Herzog،ص: 91، 1996

* امکان اين که نيازهاي رفاهي ساکنان به طور عمده از طريق طراحي ساختمان بر اساس معيارهاي مشترک و به شکل مستقيم برآورده شود، بايد وجود داشته باشد. انرژي مورد نياز باقيمانده که براي گرمايش، سرمايش، توليد برق، تهويه و روشنايي مورد نياز است، بايد توسط سيستم هاي فعالي که از نظر اقتصادي به وسيله انرژي هاي قابل دسترس تأمين مي شوند، به دست آيند.
منابع تکنيکي و انرژي که در يک ساختمان مورد استفاده قرار مي گيرد، بايد متناسب با عملکردهاي ساختمان باشند، بررسي ها نشان مي دهند که نيازها براي گروه هاي مختلف استفاده کننده بايد دوباره مورد بازبيني قرار گيرند و در هر جايي که لازم است اصلاح گردند. ساختمان ها با کاربري هاي خاص، از قبيل خانه ها، موزه ها، کتابخانه ها، بيمارستان ها و غيره، بايد به طور جداگانه در نظر گرفته شوند، چرا که شرايط آب و هوايي و اقليمي خاصي براي هر يک از آن ها وجود دارد.

شهرسازي خورشيدي

شکل هاي تجديدپذير انرژي، فرصت هايي را براي زندگي در شهرها فراهم مي آورد که آن ها را جذاب تر مي کند. در نواحي که منابع انرژي و زيربنايي انتقال انرژي وجود دارد، استفاده از اين نوع انرژي ها، بايد از طريق شکل واقعي ساختمان به حداکثر برسد. سوخت و اشتعال و استفاده از سوخت هاي فسيلي بايد به طرز جدي کاهش يابد، ارتباط ميان شهرها و طبيعت بايد تا آن جا بهبود يابد که يک همزيستي ميان اين دو ايجاد شود. براي هر گونه تغييرات و ساير معيارهايي که در فضاهاي عمومي يا ساختمان هاي موجود لحاظ مي شود و يا باعث ايجاد ساختمان هاي جديد مي شود، بايد هويت فرهنگي و تاريخي آن منطقه را مورد ملاحظه قرار دهد و شرايط جغرافيايي و اقليمي آن منطقه با هر چشم انداز و منظره طبيعي را در نظر گيرد.
شهر، در کل بايد به عنوان يک ارگانيسم با طول عمر کاملاً طولاني مورد توجه قرار گيرد، همواره اين امکان براي يک شهر بايد وجود داشته باشد که تغييرات ثابتي که در ساختار و ظاهر شهر به وجود مي آيند، قابل کنترل باشند تا حداقل اختلال و حداکثر استفاده از منابع انرژي حاصل شود.
شهرها منابعي به شکل ساختمان هستند که داراي ظرفيت انرژي اوليه بالايي هستند. دستيابي به يک يکپارچگي منسجم تر با تعادلي کامل ميان طبيعت، همسايگي هاي گوناگون، ساختمان ها و فضاهاي باز، فراساختارها و عملکرد آن ها، سيستم هاي حمل و نقل و ارتباطات، بايد در معرض يک فرايند ثابت که چرخه هاي طبيعي تجديدپذيري انرژي را دنبال مي کند، مورد اصلاح و احياء و بازسازي قرار گيرد.
آنچه که در اين نوع شهرسازي بايد در نظر گرفته شود، سايه اندازي نواحي خارجي ساختمان است: به عبارت ديگر کاربرد اجتماعي و همگاني انرژي خورشيدي. ساختمان ها بر روي کالکتورهاي بيولوژيکي، يعني نواحي که گياهان رشد مي کنند، نيز سايه ايجاد مي کنند. اين مساله باعث کاهش درجه ي حرارت زمين و کاهش زماني است که مي توان از گل ها و درختان لذت برد. در حقيقت، بيشتر گياهان ممکن است نتوانند تحت چنين شرايطي رشد کنند.
يکي از نيازهاي پايه اي و اساسي، نياز به پيشرفت متمرکزتر جهت ايجاد همسايگي هاي متراکم و همچنين ايجاد خدمات، منابع و مراکز فرهنگي است که عابر پياده نيز بتواند به راحتي به آن دسترسي پيدا کند. بدين ترتيب، حجم ترافيک و تعداد معيارها و ابعاد فراساختاري را مي توان کاهش داد.
نواحي و قسمت هاي خارجي ساختمان، در گسترش با تراکم بالا، از اهميت اجتماعي خاصي برخوردارند. روشنايي کامل اين قسمت ها، حس بصري و احساس رفاه و راحتي افراد را تقويت مي کند. فضاهاي بازي که مي توان در آن ها قدم زد، بازي کرد و يا اوقات فراغت را در آن گذراند، بايد تحت تأثير کامل نور و گرماي طبيعي خورشيد باشند. اين نوع کاربرد مستقيم يا انفعالي انرژي خورشيدي، از نظر تکنولوژي خورشيدي، نسبت به استفاده از نور خورشيد در فضاهاي داخلي ساختمان، داراي کارايي بالاتري است (البته اگر به بعد فضاي خارجي ساختمان (براي مثال با کنار گذاشتن وسايل نقليه) توجه شود).
اشکال ساختماني موقعيت و قرارگيري آن ها در ارتباط با يکديگر، به طور خودکار منجر به انتشار و پخش نور خورشيد و اثرات فردي، تکنيکي و اجتماعي که در بر دارد، مي شود. در اشکال متراکم گسترش، کاربرد اجتماعي و همگاني از اهميت اصلي برخوردار است.
شکل ساختارهاي شهري و مناظر طبيعي ساخت بشر، بايد با استفاده از فاکتورهاي محيطي و اقليم شناسي که در ادامه بيان مي شود، مديريت گردد:

تصوير 21: طرحي براي يک دهکده ي خورشيدي در ايسلند
مآخذ: Herzog، ص: 176، 1996

تصوير 22: طرحي براي يک دهکده ي خورشيدي در ايسلند
مآخذ: Herzog، ص: 177، 1996

* جهت گيري ساختمان ها و خيابان ها به سمت خورشيد.
* کنترل دما و استفاده از روشنايي طبيعي روز در خانه ها و مکان هاي عمومي.
* توپوگرافي (فرم زمين، پرتوگيري و در معرض نور خورشيد قرار گرفتن به شکل کامل، شرايط و مکان هاي عمومي).
* مسير و شدت وزش باد (در امتداد خيابان ها، خانه ها، فضاها و مکان هاي عمومي سرپوشيده، تهويه سيستماتيک، راهروهاي هواي سرد).
* پوشش گياهي و توزيع مناطق گياهي (تأمين اکسيژن، وجود گرد و خاک، تعادل دمايي، سايه اندازي،بادشکن ها).
* بررسي آب هاي زيرزميني (رباطه ي ميان آب و سيستم هاي راه آبي).
تسهيلات سرويس دهي و توليد مي توانند يکديگر را تکميل کنند و به شکل موثرتري مورد استفاده قرار بگيرند. پياده ها و وسايل نقليه اي که بدون استفاده از سوخت هاي فسيلي حرکت مي کنند، راهکارهايي هستند که بايد در مناطق شهري مورد توجه قرار گيرند. حمل و نقل عمومي نيز بايد مورد پشتيباني ويژه قرار گيرند، نياز به پارکينگ عمومي نيز بايد کاهش يابد و مصرف بنزين و ساير سوخت ها نيز بايد به حداقل رسد.

تصوير 23: پلان زونA از يک دهکده ي خورشيدي در ايسلند و جهت گيري خانه ها به سمت خورشيد وهماهنگي با توپوگرافي
مآخذ: Herzog، ص: 179، 1996ص: 180، 1996

تصوير 24: طرحي براي شهر خورشيدي Lize- Pichling در استراليا
مآخذ: Herzog، ص: 180، 1996

استفاده ي اقتصادي از زمين، که از طريق عرضه ي تراکم قابل قبول در طراحي و برنامه ريزي هاي جديد همراه گرديده است، مي تواند کمکي به کاهش هزينه در ساختارهاي زيربنايي و حمل و نقل باشد و در نتيجه کاهش بهره برداري از زمين در آينده را به دنبال داشته باشد. اندازه گيري ها براي حفظ يک تعادل زيست محيطي نيز بايد اجرا گردد.
در مکان هاي عمومي شهرها و حومه ها، بايد اقداماتي جهت بهبود آب و هواي شهري، کنترل دما، حفاظت در برابر باد، سرمايش و گرمايش خاص اين مکان ها و با استفاده از انرژي هاي تجديدپذيري چون انرژي خورشيدي، انجام گيرد و قدم هايي در اين زمينه برداشته شود.

تصوير 25: سايت پلان شهر خورشيدي Lize- Pichling در استراليا
مآخذ: Herzog، ص:183، 1996

تصوير 26: اسکيس از پوشش گياهي و طبيعت شهر خورشيدي Lize- Pichling در استراليا
مآخذ: Herzog، ص:184، 1996

تصوير 27: اسکيس از جهت گيري خانه ها به سمت خورشيد درشهر خورشيدي Lize- Pichling در استراليا

نتيجه گيري

در حال حاضر ايده هاي تازه اي براي مناطق جديد شهري در حال گسترش ارائه مي شود که در آن ها، پس از اين ديگر ساختمان هايي که از انرژي خورشيدي استفاده مي کنند، عجيب و بيگانه نيستند و به عنوان ساختمان هاي مجزا و غير قابل باور در نظر گرفته نمي شوند. امروزه، بسياري از مواردي که از انرژي خورشيدي استفاده مي کنند، مرتبط با ساختارهاي شهري و

تصوير 28: اسکيس از جهت گيري خانه ها وخيابان ها به سمت خورشيد در شهر خورشيديLize- Pichling در استراليا

پيشرفت هاي ساختماني هستند و در فضاهاي باز و عمومي و زيربنايي کاملاً دست نخورده، ديده مي شوند. در نتيجه، امکان کاهش چشمگير مصرف سوخت هاي فسيلي براي توليد انرژي سيستم هاي پيچيده شهري، ايجاد مي گردد.

تصوير 29: مقطعي از شهر خورشيدي Lize- Pichling در استراليا ونمايش واکنش خانه ها به تغييرات زوايه ي تابش خورشيد

بنابراين، تغييرات در بسياري از سطوح در مقياس شهري، طرح هاي موردي و مجزاي توسعه و در اجزاء و عناصر ساختماني، همانند روش هاي طراحي و برنامه ريزي شهري و مراحل آن، رخ مي دهد. اهداف و خط مشي سياسي در حال توسعه است. مدت زمان زيادي طول کشيد تا مشخص شود که استفاده از انرژي خورشيدي در طراحي محيطي، يک نظريه ي مهم براي آينده محسوب مي شود.
بنابراين پروژه هاي معتبر آينده پروژه هايي هستند که مقدار و نيز چرخه ي حيات مصالح و مواد ساختماني و استفاده از انرژي هاي تجديدپذير چون خورشيد را مدنظر قرار دهند و تأثيرات ساختماني را بر فضاهاي شهري و محيط به طور کامل لحاظ کنند، به طوري که مناظر و چشم اندازهاي طبيعي حفظ گردد و ساختمان ها و شهرهايي همساز و هماهنگ با طبيعت ايجاد شوند.

پي‌نوشت‌ها:

1- بيش تر مطالب اين مقاله حاصل ترجمه ي بخشي از کتاب Urban planing "Solar Energy in Architecture and" نوشته ي "Thomas Herzog" ، توسط نگارنده مي باشد.
2- دانشجوي کارشناسي ارشد، دانشگاه آزاد اسلامي واحد خوراسگان.
3- Active Solar System
4- Solar System Passive
5- Solar Callectors
6- Photovoltaic Installations

منابع
* بندتي، آلودو، 1384. «نورمن فاستر»، ترجمه ي: م. موسوي، تهران: انتشارات نشر خاک، چاپ دوم.
* دنکاي، مارک و برون، جي. 1386. «خورشيد باد و نور، طرحي اقليمي (استراتژي هاي طراحي در معماري)، ترجمه: س. آقايي، تهران، انتشارات گنج هنر، ويرايش دوم.
* حاج سقطي، اصغر. 1380. «اصول و کاربرد انرژي خورشيدي»، تهران، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران، چاپ اول.
* Behling, Sophia. 1996. Sol Power (The evolution of solar architecture), Germany, VG Bild-Kunst, Bonn.
* Herzog, Thomas. 1996. Solar Energy in Architecture and Urban Planing Germany, Prestel Verleg.
* Schittich, Christian. 2003. in Detail Solar Architecture,, Germany, Institute fur internationale Architecture, Doknmentation GmbH & Co. KG.
دانش نما شماره پياپي 166-165

/ج

کاربرد انرژي خورشيدي در معماري و برنامه ريزي شهري (1)

مقالات مرتبط

تازه های مقالات

بیشترین بازدید هفته