مدرس دوره های تخصصی مهندسین ، مدرس دانشگاه
مقدمه :
انسان برای محافظت خود در برابر عوامل طبیعی از لباس استفاده می کند و ساختمان به تعبیری لباس دوم انسان است که برای انسان شرایط مناسب را فراهم می کند ، دما ی مناسب ، کنترل تابش ، باد و رطوبت توسط ساختمان کنترل می شود .
معماران در طول تاریخ در همه کشورها سعی بر این داشته اند که با استفاده از همه تجارب ، فن آوری و امکانات موجود در هر اقلیم ، بنایی را برپا کنند که بتواند شرایط آسایش را برای انسان ها فراهم کند.
مردمان در هر اقلیم و منطقه ای در طول تاریخ به یک مجموعه ای از تجارب دست پیدا کردند که آن را “معماری بومی” می نامیم . در معماری بومی حداکثر تلاش برای حفظ انرژی انجام می شد زیرا تولید و تهیه آن بسیار سخت و پر هزینه بود و این روند تا انقلاب صنعتی و استفاده از تاسیسات گرمایش و سرمایش مدرن در ساختمانها ادامه داشت ولی بعد از آن اهمیت انرژی کاهش پیدا کرد و معماری بومی جایگاه خود را از دست داد تا سال هزار و نهصد و هفتاد و سه که با اولین شوک نفتی ،جهان بیدار شد و دوباره اهمیت انرژی و لزوم حفظ انرژی و تفکر پایداری و معماری سبز شروع شد و بتدریج در قوانین ضوابط جای گرفت و کم کم فراگیر شد. در این مقاله یکی از روشهایی که برای حفظ انرژی و کاهش اتلاف آن بکار می رود به عنوان ” نمای دو پوسته ” توضیح داده می شود.
لغات کلیدی : انرژی ، معماری ، معماری پایدار ، نما ، نمای دو پوسته ، ساختمان دو پوسته ، پایداری
پیشینه ساختمان های دوپوسته
اولین تلاش انسان برای حفظ انرژی و استفاده از پوسته دوم شاید بر می گردد به پوشش های ثانویه روی پنجره ها ، این پوسته دوم معمولا از چوب بود و در شب ها و روزهای خیلی سرد یا گرم بسته می شد و مانع تبادل حرارتی از پنجره ها می گردید.
نمونه دیگری که می توان در معماری بومی به آن اشاره کرد استفاده از یک لایه دوم روی نمای ساختمان بود لایه ای از جنس چوب که روی ساختمان را بپوشاند
تکنیک دیگری که بکار رفت سقف های شیبدار بود که شامل یک سقف چوبی مسطح و یک سازه شیبدار که روی آن ورقه هایی از جنس فلزی ، سنگ یا سفال پوشانده می شد فضای بین این دو سقف تبادل حرارتی را کاهش می دهد .
نمونه بسیار کاملی که در معماری قدیمی ایران شکل گرفت و به حد کمال رسید گنبدهای دو پوسته بود این گنبد ها برای اهداف سازه ای ، تبادل حرارتی و تناسبات معماری طراحی و ساخته شدند .
مهمترین کارکرد آنها حفظ دمای مناسب داخل گنبد خانه بود این گنبد دوپوسته از یک طرف و دیوار های حجیم پیرامونی باعث حفظ دمای داخل بنا می شدند.
در بعضی مناطق مرطوب از دیوار دو جداره برای دفع رطوبت استفاده می کردند و با عبور جریان هوا از بین دو جداره دیوار مانع از ماندگاری رطوبت در داخل دیوار می شدند.
ساختمان های دو پوسته نوین
پس از شوک نفتی در سال ۱۹۷۳ و بازگشت جوامع به سوی توجه بیشتر به انرژی و لزوم استفاده بهینه از انرژی ، تفکرات مختلفی در این خصوص شکل گرفت و اهداف زیر توسط معماران و اندیشمندان تدوین گردید:
- استفاده بهینه از انرژی
- بازگشت به معماری بومی هر منطقه
- استفاده از انرژی ها پاک
- استفاده از مصالح بومی و با انرژی نهان کمتر
- بازیافت آب
- بازیافت انرژی
- توجه به اقلیم
یکی از روشهای جلوگیری از اتلاف انرژی استفاده از پوسته دوم است در ساختمان های جدید از پوسته دوم بدین منظور استفاده می شود یکی به عنوان دیوار ترومپ و در سایر ساختمان ها به روشهای دیگری که توضیح داده می شود ، بکار می رود .
اولین مفهوم نماهای دوجداره در قرن بیستم ارائه شد. این ایده را «دیوار طبیعی» نام‌گذاری کردند، ایده شامل جای گذاری لوله‌های سرد و گرم در بین لایه‌های شیشه‌ای بود، از این ایده در پروژه‌های مختلفی استفاده شده‌است. مهندسان آمریکایی اعلام کردند که این سیستم انرژی بیشتری نسبت به دیگر سیستم‌های رایج مصرف می‌کند ولی اعلام کردند در صورت استفاده از سیستم‌های خورشیدی حرارتی این سیستم بهتر عمل می‌کند.
در نیویورک هم از این روش استفاده شده‌است، ساختمان یک نمای دو لایه دارد که فضای خالی بین لایه‌ها شصت سانتیمتر است.
یکی از اولین مثال‌های مدرن که با استفاده از این روش ساخته شده ساختمان بیمه سوییس در لندن است، این ساختمان که از یک فضای خالی بین لایه‌ها برای گرماسازی در زمستان استفاده کرده‌است ، این روش در کاهش انرژی و بهینه کردن مصرف انرژی در ساختمانها بسیار مفید است .
دوتا از ساختمان‌هایی هستند که از این روش نمای دو لایه استفاده کرده‌اند، هر دو این ساختمانها محیط زیستی با توجه به در نظرگیری سایز ساختمان بسیار حائز اهمیت است .
پنجره‌های مثلث شکلی بر روی پوسته خارجی دارد، ساختمان این پنجره‌ها با توجه به وضعیت آب و هوایی و اطلاعات ساختمان باز می‌شوند که اجازه ورود و خروج جریان هوا برای بادگیری را به ساختمان می‌دهند.
در مجموع می توان گفت معماران از نمای دو پوسته با دیدگاه های مختلف با هدف های متفاوتی استفاده می کنند این هدفها معماران ،برای تامین آسایش حرارتی ، آسایش دیداری و کنترل دید ، آسایش صوتی ، تهویه و کنترل مصرف انرژی هستند که در ادامه به ذکر مصادیق آنها می پردازم :
- طراحی نمای عمودی و یکپارچه
- نمای تمام شیشه ای
- جانمایی بهتر فضای اداری
- افزایش کیفیت هوای داخلی
- امکان ایجاد تراس های کنترل شده در طبقات بالا
اسایش حرارتی :
- استفاده از کنترل کننده اشعه خورشید در تمام سال
- عدم گرمایش بیش از حد داخل ساختمان
- دمای قابل قبول جداره ساختمان (جداره داخلی ) در همه فصول
آسایش دیداری :
- کنترل تابش نور خورشید در کل سال
- کنترل نور شدید و خیرگی
آسایش صوتی :
- افزایش کارایی آکوستیکی ساختمان با کمک پوشش ثانویه
تهویه :
- استفاده از تهویه طبیعی از طریق شکاف بین دو جداره
- کمک به تهویه مکانیکی
- امکان تعبیه بازشو در حداره ساختمان حتی در طبقات بالا
- کنترل فشار باد روی جداره ساختمان
مصرف انرژی :
- کاهش مصرف انرژی از طریق کاهش تبادل حرارتی
- کاهش انرژی گرمایی در زمستان
- کاهش انرژی سرمایی در تابستان
- کاهش پیک حرارتی
- استفاده از نور روز کنترل شده
نحوه تقسیم بندی فضای خالی بین پوسته دوم و نمای ساختمان
فضای بین نمای دوم و نما ی اصلی بر اساس ارتفاع ساختمان و طراحی تهویه این فضا می تواند دارای چند نوع تقسیم بندی باشد :
الف- فضای یکپارچه سرتاسری
ب- فضای قطعه قطعه شده در هر طبقه
ج – فضای یکپارچه در بخشی از نما و در بخش دیگر تفکیک شده
د- فضاهای تفکیک شده در هر طبقه و در هر جهت
انواع نمای دوپوسته از نظر کارکرد و ساختار پوسته خارجی :
۱ – نمای دو پوسته اکتیو (تهویه فضای داخل بصورت مکانیکی انجام می شود )
۲ – نمای دو پوسته پسیو (تهویه هوای داخل دو پوسته بصورت طبیعی انجام می شود )
۳- نمای دو پوسته متحرک ( قطعات نما قابلیت حرکت دارند با فرمان دستی به موتور محرک)
۴- نمای دو پوسته هوشمند ( قابلیت حرکت قطعات نما توسط سیستم کنترل هوشمند )
۵- نمای چند پوسته
۶- نمای دو پوسته با قابلیت حرکت افراد بین دو پوسته
۷- نمای دو پوسته مسونری ( بصورت دیوار ترومپ)
نتیجه گیری
امروزه معماران از نماهای دو پوسته برای ایجاد یک نمای یکپارچه فارغ از اتفاقات متفاوت نمای اصلی بهره می گیرند و از طرف دیگر می توانند با ایجاد طرحهای هندسی یکپارچه زیبایی چشم گیری برای ساختمان فراهم آورند . این نمای دوم از طرفی می تواند از مواجهه مستقیم ساختمان با شرایط آب و هوایی بیرون جلوگیری کند و سبب کاهش مصرف انرژی گردد. پوسته های ثانویه هوشمند کارا ترین روش برای بهینه کردن مصرف انرژی هستند . این پوشش بخصوص در ساختمان های بلند امکان باز کردن پنجره ها و استفاده از یک کوران را فراهم می آورد.
امید است استفاده از این روش در ایران نیز فراگیر شده و پس از اجرای مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان ، گامی دیگر در جهت بهینه سازی مصرف انرژی باشد.
