مانوستیک

معماری پایدار و معماری اقلیمی

شرایط اقلیم بر تمامی شئون زندگی ساکنان به ویژه بر معماری مراکز جمعیتی اثرات مستقیم و غیر مستقیم می­گذارد. هر چه واحدهای جمعیتی کوچک­تر باشند تأثیرپذیری آن­ها از محیط طبیعی بیشتر می­شود. توجه به عوامل تهدید کننده و هم­چنین فراهم آوردن زمینه­ های لازم جهت بهره برداری از پانسیل ­های محیطی مانند نور، باد، سایه ... در جهت بهبود شرایط زیست از مهم­ترین اقدامات در طراحی ساختمان و مسکن مناسب است. مسکن یکی از نیازهای اولیه ­ی بشر برای در امان ماندن از شرایط سخت آب و هوایی است. انسان در گذشته ساختمان­ ها را به گونه­ ای می­ ساخت که با آرامش و آسایش ساکنان هماهنگ بود. امروزه ضرورت توجه به شرایط اقلیمی در طراحی و ساخت همه­ ی ساختمان­ ها به ویژه ساختمان­ هایی که به طور مستقیم مورد استفاده­ ی انسان و موجودات زنده قرار می­ گیرند به دو دلیل حائز اهمیت است: نخست به این دلیل که ساختمان­ های هماهنگ با اقلیم یا ساختمان­ های با طراحی اقلیمی، از نظر آسایش حرارتی انسان کیفیت بهتری دارند، شرایط محیطی این گونه ساختمان ­ها بهتر است و تنوع و تغییر روزانه و فصلی نور، حرارت و جریان هوا در این ساختمان­ ها فضاهای متنوع و دلپذیری ایجاد می­ کند. دلیل دوم این است که هماهنگی ساختمان­ ها با شرایط اقلیمی موجب صرفه جویی در مصرف انرژی مورد نیاز برای کنترل شرایط محیطی این گونه ساختمان­ ها می­ شود. برای دست­یابی به آسایش انسان، به کارگیری اصول و معیارهای اقلیمی در ساختمان­ ها مهم­ترین عامل است. از این رو لازم است ارتباط اقلیم و معماری در هر منطقه بررسی شود. استفاده از تجارب معماری در این زمینه بسیار راه گشاست.

طراحی اقلیمی

منظور از طراحی اقلیمی یعنی طرحی که بتواند ضمن هماهنگی با محیط طبیعی پیرامون خود و بهره­ گیری هرچه بیش­تر از نیروهای طبیعی موجود در محل تا حد امکان محیط طبیعی مناسبی برای استفاده کنندگان ایجاد کند. طراحی اقلیمی به روش ­های ساختمان ویژه­ ای گفته می ­شود که هدف آن­ها کاستن هزینه­ های سرمایش و گرمایش با استفاده از جریان ­های انرژی طبیعی برای ایجاد آسایش در ساختمان­ هاست. طراحی اقلیمی روشی است برای کاهش همه جانبه ­ی مصرف انرژی یک ساختمان اولین خط دفاعی در مقابل عوامل محیطی خارج بناست. در تمامی اقلیم­ ها، ساختمان ­هایی که طبق اصول طراحی اقلیمی ساخته شده ­اند، ضرورت سرمایش و گرمایش مکانیکی را به کم­ترین حد کاهش می­ دهند و در مقابل از انرژی طبیعی استفاده می­ نمایند. برای محقق شدن این هدف بایستی شرایط آب و هوایی محل از نظر آسایش انسان و طراحی کالبد ساختمان از قبیل ابعاد ساختمان مساحت آن، نوع دیوارها و اندازه­ی پنجره ­ها مورد توجه قرار گیرد.

اهداف و نیازهای اساسی در طراحی اقلیمی عبارتند از:

1)      پایین آوردن مصرف انرژی در ساختمان و جلوگیری از اتلاف آن؛

2)      پیشگیری از اثرات نامطلوب باد در ساختمان؛

3)      استفاده از تابش آفتاب جهت نور و گرمایش ساختمان؛

4)      حفاظت ساختمان از هوای نامطلوب بیرون از ساختمان؛

5)      بهره ­گیری از تغییرات دمایی روزانه؛

6)       استفاده از هوای مطلوب بیرون از بنا؛

7)      حفاظت ساختمان از تابش شدید آفتاب؛

8)      تولید کوران در فضاهای داخلی؛

9)      استفاده از رطوبت مطلوب؛

10)  حفظ بنا در برابر ریزش­ های جوی؛

11)  حفظ بنا از گرد و خاک و آلودگی­ های صوتی؛

توجه به محیط­ های طبیعی و زمینه­ ی اقلیمی از یک­سو که البته تجربه­ ی سالیان سکونت در بوم بوده است و از سوی دیگر محترم دانستن ارزش ­ها، هنجارها، رفتارهای بومی از ویژگی بارز این گونه ساخت و ساز است. به تعریف آلبادو گابریل، مهماری بومی را می ­توان هرگونه معماری دانست که آفرینش آن در بوم زاییده شده و در آن رشد می­ کند و به بالندگی می­ رسد. 

در بحث توسعه­ ی پایدار و معماری پایدار، هر ساختمان باید با بستر و محیط طبیعی خود تعامل داشته باشد. برخی بناها دارای ویژگی ­هایی هستند که آن­ها را در زمره ­ی بناهای پایدار قرار می ­دهند؛ اصولی که باید رعایت شوند تا یک بنا به عنوان ساختمان پایدار طبقه ­بندی شود (اصول معماری پایدار) عبارتند از:

اصل اول) ا فزایش راندمان و حفظ انرژی؛

اصل دوم)  هماهنگی بوم و انطباق با اقلیم؛

اصل سوم)  کاهش استفاده از مصالح و منابع جدید؛

اصل چهارم)  برآوردن نیازهای ساکنان؛

اصل پنجم)  هماهنگی با ساختگاه و مکان خود؛

اصل ششم) کل­ گرایی؛

 

رویکرد معماری پایدار نیازمند بسترسازی بومی مناسب است. خط مشی­ های سنتی منجر به ایجاد سرپناه­ هایی شده­ اند که در طی قرن­ ها پایدار بوده اند. توجه به ویژگی­ های بومی، از دو جهت قابل توجه است: نخست، ایجاد بستر مناسب برای شکل­ گیری معماری پایدار؛ دوم، استفاده از ارزش­ های تکرارپذیر معماری بومی در فرآیند معماری. آماده سازی بستر ایجاد معماری پایدار در هر سه شاخه ­ی فرهنگی – اجتماعی، اقتصادی و زیست­ محیطی قابل بررسی است که در همه ­ی شاخه­ ها، توجه به ویژگی­ ها و قابلیت­ های منطقه و مردم آن، مورد نظر است. لذا می ­توان با طراحی اقلیمی و توجه به طراحی­ های مناسب شهری در برنامه­ ریزی­ های کلان، در عمل به اهداف معماری پایدار زیست­ محیطی دست یافت.

با توجه به دلایل بحث شده، می­ توان استنتاج نمود که یکی از محورهای اصلی معماری پایدار توجه به عوامل محیطی است. توجه به این عوامل نه تنها موجب آسایش و راحتی نسل فعلی می­شود، بلکه زندگی و سعادت نسل آتی را نیز ضمانت می­ کند. توجه به عوامل و شرایط اقلیمی در امور معماری ساختمان نقش بسیار مهمی در ایجاد آسایش شهروندان و حفظ منابع طبیعی دارد. شرایط اقلیمی هر منطقه به طور مستقیم در نوع معماری آن تأثیرگذار است. در مناطق کوهستانی بناهای مسکونی با سقف­ های شیب­دار و دیوارهای سنگی بر دامنه­ ی کوه قرار می­ گیرند، در حالی­ که سکونت­ گاه­ های واقع در پهنه­ های دشتی، دیوار ساختمان­ ها آجری بوده و از سقف­ های تیرپوش، مستوی و پوشیده از کاه­گل برخوردارند. در نواحی کویری نیز بناهایی با بام­ های گنبدی یا گهواره­ ای دارند که از خشت و  گل ساخته شده و با کاه­گل اندود شده اند، دیوارهای آن­ها نیز قطور و از جنس خشت است. علاوه بر این برای مبارزه با سرما و گرما، و هم چنین استفاده­ ی مناسب از نور خورشید، استفاده مطلوب از جهت وزش باد و سایر موارد، تفاوت­ هایی در معماری سکونت­گاه ­های واقع در مناطق مختلف یک منطقه دیده می ­شود.

برای تأمین اصل سازگاری با محیط در احداث ساختمان ­ها، شرایط و مواردی باید رعایت شوند. طراحی ساختمان و انتخاب مصالح و مواد متناسب با محیط از جمله این موارد است. ساخت و ساز باید منتاسب و متأثر از اقلیم مناطق مختلف باشد و از تجارب معماری سنتی منقطه بهره گیرد. نیاکان ما در هر منطقه، برای ایجاد فضای مسکونی با فرم و مصالح سازگار با شرایط آب و هوایی آن منطقه، تلاش کرده­ اند.  دگرگونی­ های ناشی از تحولات طی صد سال گذشته، معماری مسکن را در معرض تحولاتی قرار داده است که هدایت آن می ­تواند هم در حفظ سنت­ های نیکوی زیست، معیشت و معماری مساکن و هم در به کارگیری صحیح فن­ آوری­ های جدید در ساخت مصالح  سازه­ های بوم ­آورد تأثیر به سزایی داشته باشد.

 یافتن راه­ حل برای مشکلات و نیازهای خانواده و ساکنین در شرایط ویژه در تمامی سطوح و مراحل از فراهم آوردن مصالح تا آماده سازی آن و طرح و ساخت بنا همگی گویای میزان بالای خلاقیت گذشتگان است. معماری بومی با هویت و نقش اجتماعی خود در قرن بیستم آرزو دارد یافته ­ها و دانش ­های بومی و سنتی را با شرایط بازار تطابق دهد. معماری بومی از سنت­ های عامیانه­ ای سرچشمه می­ گیرد که در بطن فرهنگ یک ملت در تعامل با محیط پیرامون به طور ناخودآگاه وجود دارد و بیانگر آرزوهای آن ­هاست. اقلیم­ شناسان باید با شناخت وضعیت اقلیم هر منطقه، رهنمودهای مناسبی را برای تأمین آسایش در ساختمان ­ها و محیط­ های طبیعی زندگی ارائه دهند. اقلیم­ شناسان می ­توانند با شناخت هرچه بهتر و دقیق ­تر خصوصیات معماری گذشته و رابطه­ ی آن­ها با شرایط اقلیمی حاکم طراحی نو ارائه دهند و وضع موجود را با توجه به گذشته و حال و آینده به شکل مطلوب سازماندهی نمایند. در طراحی ساختمان­ های شهری، روستایی و صنعتی باید طرحی منطبق با آب و هوای محل ارائه شود.

  در برخورد با مجموعه­ ها و واحدهای معماری، تأثیرات محیط طبیعی و فرهنگی به بارز­ترین شکل خود و بی ­آن که بتوان یکی را از دیگری تمیز داد، متجلی می ­شوند. به نظر می ­رسد که این مجموعه­ ها، مصادیق خوبی برای رویکرد پایداری در زمان و مکان خودشان هستند. هر منطقه از سرزمین ایران، دارای آداب و رسوم و سنت ­های خاص منطقه ­ای خود می ­باشد، از این رو هماهنگی الگوی مسکن با فرهنگ و آداب و رسوم و سنت­ های خاص هر منطقه در کنار اعتقادات مذهبی نیز بسیار حائز اهمیت است. به عنوان نمونه می ­توان به هماهنگی فرهنگ مردم کویر با بافت مسکونی فشرده و معماری حجاب­ دار آن­ها در مقایسه با مردم خطه­ ی شمال با بافت مسکونی غیرمتراکم و باز آن­ ها جهت تهویه­ی هوا و دفع رطوبت این منطقه اشاره نمود و یا نمونه­هایی از معماری منطقه­ی سرد غرب را بازشوهای محدود و کوچک آن برشمرد.

در جهت به حداکثر رساندن پایداری ساختمان­ ها، اقلیم و توپوگرافی باید از ملاحظات کلیدی طراحی هر مجتمعی باشند. دستورالعمل­ ها برای اقلیم­ های سرد، معتدل، گرم، خشک یا مرطوب در ذیل مطلب درج شده­اند. یکی دیگر از شرایط مهم، خرده ­اقلیم (Micro-Climate) است که زمانی اتفاق می­ افتد که شرایط جوی منطقه­ ای خاص، با محدوده­ ی اطرافش متفاوت باشد. برای مثال طراحی پایدار می ­تواند با کاشت درخت برای کاهش سرعت باد و بهره ­وری انرژی، خرده­ اقلیم­ های مناسبی را ایجاد کند.

از آن­جا که مساحت بیشتر، موجب اتلاف گرمای بیشتری می­شود، به صرفه ­تر است که ساختمان به جای فرم مستطیل کشیده، به صورت مکعب طراحی شود. با این حال نسبت طول به عرض که انرژی را در بیشترین حد ممکن حفظ می­ کنند، عبارتند از:

الف) نسبت 1 : 1/3 – 1/1 برای اقلیم سرد

ب) نسبت 1 : 2/4 – 1/6 برای اقلیم معتدل

پ) نسبت 1 : 1/6 – 1/3 برای اقلیم گرم و خشک

ت) نسبت 1 : 3 – 1/7 برای اقلیم گرم و مرطوب

از آن­جایی که در اقلیم­ های سرد از دست ندادن گرما از اهمیت بسزایی برخوردار است، شکل نهایی پلان ساختمان باید شبیه به مکعب با نسبت 1 : 1/1 و 1 : 1/3 باشد. علاوه بر این باید پنجره­ های رو به شمال دارای حداقل مساحت و دیوارها دارای عایق مناسب باشند. در اقلیم­ های معتدل تأکید کم­تری بر پوسته ­ی ساختمان وجود داشته و فرم کلی اهمیت کم­تری دارد و طراحان مجاز به استفاده از فرم­ های کشیده هستند. در اقلیم­ های گرم و خشک افزایش فشار محیط بر ساختمان در نسبت پیکره ­بندی آن­ها منعکس شده است که می­ بایست نسبت به خانه­ های اقلیم معتدل کشیدگی کم­تری داشته باشند. با این وجود در اقلیم ­های گرم یا مرطوب، تهویه توسط بازشوهای متقابل اهمیت بسیای پیدا می­ کند و باید از طریق فرم­ های کشیده همراه با بازشوهایی در هر انتها تأمین شود.

 موقعیت ساختمان نسبت به تپه تا حد زیادی تحت تأثیر آب و هواست. در اقلیم ­های سرد یا معتدل، پناه دادن ساختمان در مقابل باد سرد، بسیار مهم است. از آن­جا که سرعت باد در نوک تپه افزایش می­یابد و هوای سرد در قعر دره جمع می ­شود، بهترین حالت این است که ساختمان را بین قله و دره مکان یابی نمود تا از دو حالت افراطی اجتناب شود. از طرف دیگر، برای اقلیم ­های گرم و خشک، هوای سرد در ته دره جای می­ گیرد حالت مطلوبی است؛ بنابراین بهتر است ساختمان در ارتفاع پایین­ تر قرار گیرد. علاوه بر این، بهتر است ساختمان در جبهه­ ی جنوبی دره قرار گرفته باشد تا از اشعه­ های کم زاویه­ ی آفتاب زمستانی را بیشتر دریافت نماید. نهایتاً در اقلیم­ های گرم و مرطوب که تهویه­ ی متقابل امری ضروری است، ساختمان باید در نوک تپه قرار گیرد تا از بادهای شدید بهره ببرد.

ساختمان باید طوری جهت­ یابی شود که بیشترین میزان نور خورشید را در طول روز دریافت کند و وجه کشیده­ ی آن رو به جنوب باشد. ساختمان باید نسبت به جنوب واقعی یعنی مسیر مستقیم تابش آفتاب جهت­ یابی شود، نه جنوب مغناطیسی که می­ توند تا 20 درجه انحراف داشته باشد. اگر جهت کشیدگی در محور شرقی- غربی باشد، ساختمان در زمستان به بیشترین حد در معرض اشعه­ ی کم ­زاویه قرار می ­گیرد؛ در حالی که در تابستان همراه با پیش­ آمدگی ­های بزرگ سقف، به کم­ترین میزان در معرض اشعه­ های تابش با زاویه ­ی زیاد قرار می­ گیرد. قرار گرفتن در معرض اشعه­ های تابش کم ­زاویه­ ی تابستانی که در هنگام طلوع و غروب خورشید رخ می­ دهد نیز کاهش پیدا می­ کند؛ چرا که روی نماهای کوتاه ­تر شرقی و غربی ساختمان فرود می­ آیند. با این وجود، جهت­ یابی نمای کشیده­ ی ساختمان به طور مستقیم به سمت جنوب تنها یک راه­نماست و تنظیم همراه با 15 درجه اختلاف نیز کافی است.

باوجود این که داشتن نور خورشید در طول زمستان ضروری است، قرار گرفتن در معرض تابش خورشید در تابستان برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و کاهش وابستگی به سیستم ­های خنک کننده، باید محدود شود. به دو روش می­ توان به راحتی به این مهم دست یافت. نخستین راه­حل عرض پیش­آمدگی سقف است.(سایه بان) از آن­جا که ارتفاع خورشید نسبت به سطح دریا بین تابستان و زمستان متفاوت است، پیش ­آمدگی می­ توان به گونه­ ای طراحی شود که ساختمان را از پرتوهای تابستانی حفظ کند و در عین حال به پرتوهای زمستانی اجازه­ ی تابش به داخل ساختمان را بدهد. راه دوم کاشت یا بهره ­گرفتن از درخت­ های موجود در طول جبهه­ ی جنوبی است. از آنجا که درختان برگ­ریز در تابستان پر از شاخ و برگ هستند و در زمستان برگ­ های خود را از دست می ­دهند، در طول تابستان میزان تابش نور خورشید به داخل ساختمان را محدود کرده و در زمستان اجازه می ­دهند پرتوهای خورشید آزادانه به درون ساختمان بتابند. همچنین میزان شفافیت و عبور نور در انواع درختان متفاوت است. درختانی که برگریزان کامل دارند و اجازه می­ دهند نور بیشتری از میان آن­ها عبور کند در اولویت هستند. درختان برگریز تا 50 درصد نور را عبور می­دهند و درختان میوه که شاخ و برگ کم­تری دارند تا 70 درصد نور را می­ توانند عبور دهند؛ در مقابل، درختان همیشه سبز، در زمستان تنها 8درصد نور را عبور می ­دهند.