آبادی سال اول، شماره‌ی چهارم بهار ۱۳۷۱
استفاده از نیروهای طبیعی در تنظیم هوای داخل ساختمان مرتضی کسمائی
تاریخ استفاده انسان از انرژی که با توجه انسان به نیروهای طبیعی موجود در محیط رابطه‌ای بسیار نزدیک دارد به سه دوره کاملا متفاوت قابل تقسیم است:   نخستین دوره به دوران قبل از کشف و استخراج نفت و به قبل از انقلاب صنعتی مربوط می‌شود. در این دوره انسان همواره بیشترین توجه خود را به طبیعت و نیروهای موجود در آن - آفتاب، باد، آتش و آب - معطوف داشته و برای تامین انرژی مورد نیاز خود از آنها بهره بردا ری کرده است. چون این نیروها تنها منبع تولید انرژی بودند، انسان درطی این دوره بسیار طولانی می‌توانست از طریق روشهای تجربی آزمون و خطا و با اتکا به خلاقیت و ابتکاراتش. به بهترین نحو ممکن از آنها استفاده کند. در ارتباط با استفاده از انرژی‌های طبیعی در ایجاد آسایش حرارتی، یا به عبارت دیگر برای گرم کردن ساختمان‌ها در زمستان یا به خصوص کشور‌های خاورمیانه و از جمله کشور ما، سرشار از تجارب و نمونه‌هایی است که نشان دهنده راه حلهای بسیار دقیق و حساب شده در این زمینه است. این ساختمان‌ها که در هماهنگی با بهره‌گیری از نیروهای طبیعی با مقابله با شرایط بسیار سخت اقلیمی کاملا موفق بوده‌اند. با توجه به تکنولوژی و امکانات ساختمانی محدود در این دوره، بعضی از این ساختمان‌ها را باید راه حلهایی استادانه و شایان مطالعه دقیق محسوب کرد. دومین دوره مربوط می‌شود به سالهای پس از کشف، استخراج و بهره برداری از نفت و استفاده از ماشین بخار و نیروی الکتریسیته و بخصوص سالهای پس از انقلاب صنعتی . با بهره برداری از نفت، که خیلی ارزان به دست می‌آمد و ذخایر آن در آغاز بی پایان به نظر می‌رسید، کارها بیشتر، سریعتر و راحت تر انجام می‌شد. نفت برای انجام دادن بسیاری از کارها- گرم کردن ساختمان، راه اندازی کارخانه‌ها ، راندن اتومبیل و غیره - به کار گرفته شد . بازده زیاد، استفاده راحت، حمل ونقل آسان و قیمت ارزان نفت، که خود در اصل در طول میلیونها سال از انرژی خورشیدی حاصل شده بود، موجب شد که مردم انرژی لایزال و رایگان خورشید و طبیعت را از یاد ببرند و به مرور خود را از طبیعت و انرژیهای آن جدا سازند و بدین ترتیب اجازه دادند که ماشین و نفت برایشان کار انجام دهند. در زمینه استفاده از این انرژی در ساختمان، سیستمهای مکانیکی گرمایش، سرمایش و تهویه این امکان را در اختیار طراحان و اجرا کنندکان قرار دادند که ساختمان‌هایی عظیم و مرتفع را در هرکجا و به هر شکل که ما‌یل‌اند طراحی و اجرا کنند. بدین ترتیب، به مرور توجه به مسائل اقلیمی و شرایط خاص آب هوایی اهمیت خود را از دست داد.گرچه استفاده از سیستمهای کنترل کننده مکانیکی در ساختمانهای بزرگ و ساختمانهای خاص اجتناب ناپذیر بود. اما باب شدن استفاده از این سیستمها و عادت به استفاده از انرژی مصنوعی موجب شد که در ساختمانهای مسکونی و ساختمانهای معمولی کوچک نیز،که می‌توانند به نحو مطلوبی از نیروهای طبیعی بهره‌مند شوند، موضوع هماهنگی با طبیعت و استفاده از انرژیهای طبیعی به فراموشی سپرده شود. عدم توجه به مسائل اقلیمی در طراحی ساختمانها ، محیطهای مسکونی و سکونتگاهها، باعث شد تا در نقاط مختلف دنیا ،  ساختمانهای یک شکل و بی هویتی ساخته شوند که هیچ گونه هماهنگی و ا رتباطی با شرایط طبیعی محیط خود ندارند؛ وجه مشخصه معماری این دوره تکیه بر تکنولوژی و نادیده گرفتن سایر ارزشهاست.   بر خلاف تصور اولیه، به مرور معلوم شد که ذخایر نفت لاینتاهی نیستند. قیمت نفت نیز رو به افزایش گذاشت. یکی از تاثیرات جانبی استفاده از نفت، آلودگی هوا بود که پس از مدتی محیط زیست را در حد قابل توجه و حتی خطرناکی آلوده ساخت. استفاده از سیستمهای کنترل کننده مکانیکی در ساختمان عوارض جانبی روانی نیز به دنبال داشت. برای آنکه این سیستمها بتوانند با بازده قابل قبولی کار کنند، پنجره‌های ساختمان باید ثابت باشند. از این رو ساکنان چنین ساختمان‌هایی که قادر با باز کردن پنجره‌ها و ارتباط نزدیک با طبیعت و هوای خارج نبودند، احساس کردند که زندانی سیستمهای پیچیده مکانیکی شده‌اند. از طرف دیگر، بروز اشکالی جزئی در تامین سوخت یا وسایل مورد نیاز اسن سیستمها ‏ موجب غیر قابل تحمل شدن ساختمان می‌شداما آنچه به طور جد ی آغازگر دوره جدیدی در مصرف انرژی، به طور کلی ، و در ساختمان، به طور اخص شد بحرانهای نفت بود. بحران سال ۱۹۶۰ و بروز اختلال در حمل نفت به جهان غرب و افزایش ناگهانی قیمت نفت در ا ین زمان سبب شد محدودیت نفت شدیدا احساس و توجه عموم به این محدودیت جلب شود. در این  دوره به ناچار توجه متفکران و استفاده کنندگان از انرژی، به طور جدی تری به نیروهای طبیعی و روشهای استفاده از آنها معطوف شد. در زمینه استفاده از انرژی طبیعی در ساختمان،نمونه‌هایی از معماری کشورهایی که در این مورد سابقه تاریخی داشتند و از جمله کشور ما به دقت مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفت . یافته‌های جدید علمی در رابطه با نیروهای بالقوه موجود در طبیعت نیز استفاده از این نیروها را ترغیب می‌کر‌د برای مثال، مطالعات و تحقیقاتی که در زمینه انرژی تابشی خورشید انجام شده بود، نشان داد که گرچه زمین تنها ۶ ‏میلیاردم انرژی تابشی خورشیدی را دریافت می‌کند، اما همین جزء بسیار کوچک از انرژی خورشیدی تقریبا معادل ٣۵٠٠٠ ‏برابر کل انرژی مصرفی مردم جهان در طول یک سال است در این دوره که بشر به علوم جدید و ثکنولوژی پیشرفته‌ای دست یافته بود، محققان و طراحان متعهد توانستند با درک اصولی که در زمینه استفاده از نیروهای طبیعی و مقابله با شرایط سخت اقلیمی، در معماری سنتی کشورهای یاد شده به کار رفته بود و با ابداع و روشهای جدید علمی در به کارگیری این نیروها به نتایج چشمگیر و قابل توجهی دست یابند. این روشها امکان آن را فراهم می‌ساخت که بدون استفاده از انرژی فسیلی یا با مصرف کمترین مقدار ( یعنی بیشترین صرفه جویی در مصرف انرژی) محیط داخلی ساختمان را از نظر گرما،سرما،تهویه و روشنایی در حد قابل قبول وحتی بسیار دلپذیری نگه داشت. طراحی اقلیمی، معماری خورشیدی و عایق – بندی حرارتی ساختمان از جمله دستاوردهای این دوره است.
در همین ارتباط بخوانید!  پژوهش درباره فضاهای شهری و جایگاه آنها در زندگی و سیمای شهر | محمود توسلی
  امروزه در کشور ما نمونه‌های معدودی از ساختمان‌های متعلق به دوره اول و الگوهای فراوانی از دوره دوم یافت می‌شود، اما به ندرت می‌توان نمونه‌هایی یافت که آگاهانه و با توجه به نیروهای بالقوه موجود در محیط و صرفه جویی در مصرف انرژی طراحی شده یاشند. در روستاها و در بافت قدیمی شهرها، بخصوص شهرهای بزرگ تاریخی، نمونه‌هایی از معماری سنتی و زیبای ایران را می‌توان دید. بسیاری از نمونه‌ها با آنکه از نظر تنظیم شرایط محیطی و صرفه‌جویی در مصرف سوخت نمونه‌های کاملا قابل قبولی هستند، به دلیل محدودیتی که در تامین نیازهای زندگی شهری امروز پیدا گرفته‌اند؛ بافتی که منحصرا متاثر از شیوه‌های معماری و ساخت و ساز دوران دوم است. اغلب ساختمانهای جدید و به طور کلی محیط‌های مسکونی معاصر ما متعلق به دوره عدم توجه به نیروهای طبیعی و مصرف بی رویه انرژی هستند و در نتیجه بافتی بی هویت و ناهنجار در شهرهای ما پدید آمده است. دیوارهای خارجی نازک، پنجره‌های شیشه‌ای یکپارچه، ساختارهای نا مناسب، سطوح شیشه‌ای بدون سایبان و رو به شرق و غرب و ... که از جمله عناصر مشخصه ساختمان‌های شهری امروز ما در همه مناطق اقلیمی کشور هستند، نشان می‌دهند که در طراحی و ساخت آنها کوچکترین توجهی به محیط طبیعی چه از نظر استفاده از نیروهای موجود در آن و چه با توجه به تاثیر نا مطلوب این نیروها نشده است.   تنها در سالهای اخیر توجه به مسائل اقلیمی به عنوان یکی از وظایف مهندسان مشاور، در طراحی پروژه‌های توسعه و عمران شهرها گنجانده شده است. البته ضوابط اجرایی مربوط به ملاحظات اقلیمی هنوز به طور کامل در اختیار دستگاه‌های اجرایی قرار نگرفته است. در ضوابط معماری و ساختمانی بناهای مسکونی، که تنها ضابطه کنترل کننده ساخت و سازهای شهری است، موارد محدودی گنجانده شده است، حال آنکه به راحتی می‌توان ضوابط مشخصی در زمینه رعایت اصل صرفه جویی در مصرف انرژی در عناصر مختلف ساختمان – میزان سطوح شیشه‌ای، ضخامت و جنس دیوارها، ابعاد سایبان پنجره‌ها و ..... در هر یک از مناطق مختلف اقلیمی کشور تدوین کرد و در اختیار طراحان، سازندگان و دستگاه‌های اجرایی گذاشت و بدین ترتیب در مصرف سوخت در سطح ملی به حد چشمگیری صرفه جویی کرد. در کشوری که بخش عمده‌ای از مناطق شهری آن دارای شرایط اقلیمی کاملا مناسب برای استفاده از انرژیهای طبیعی در ساختمان است و در جامعه‌ای که برای (( روشن کردن هر لامپ ۱۰۰ وات جدید، ۱۵۰ دلار سرمایه گذاری در صنعت برق لازم است))، آیا سزاوار است که این چنین به اسراف در مصرف منابع ملی خود ادامه دهیم؟
در همین ارتباط بخوانید!  شهرسازی و معماری در تاجیکستان | بهاءالدین ظهور الدینوف
  در اینکه زندگی جدید شهری ویژگی خاصی دارد و نمی‌توان با برگشت به الگوهای معماری سنتی به آنها پاسخ کامل داد بحثی نیست، اما باید توجه داشت که منظور از هماهنگی ساختمان با شرایط اقلیمی، یا استفاده از انرژی خورشیدی یا تهویه طبیعی، برگشت به الگوهای گذشته نیست، بلکه همان طور که اشاره شد، روشهای جدید طراحی اقلیمی یا معماری خورشیدی، بدون تحمیل تغییری در الگوهای مقبول امروزی و بدون تحمیل هرگونه هزینه اضافی در طراحی یا اجرای ساختمان،امکان بهره‌گیری از ‏انرژیهای طبیعی موجود در محیط را به میزانی که شرایط اقلیمی محل و نوع ساختمان مورد ‏نظر اقتضا کند، ‏فراهم می‌آورند.   ‏ ساختمانی که با محیط طبیعی خود هماهنگ باشد، یا به اصطلاح طرحی اقلیمی داشته باشد، در بسیاری از مناطق اقلیمی کشور ما می‌تواند بدون استفاده از وسایل کنترل کننده  مکانیکی و با استفاده از نیروهای طبیعی، شرایط حرارتی مناسبی را در تمام طول سال به ساکنان خود عرضه نماید. نوسان دما، رطوبت، جریان هوا و روشنایی فضای داخلی ‏ چنین ساختمانهایی محیطی مطبوع، متنوع و دلپذیرذد تمام فصلهای سال ایجاد می‌کند اما برعکس، در بعضی از موارد ، هوای داخل ساختمان‌های نا هماهنگ با اقلیم را نمی توان حتی با اتکای کامل به سیستمهای مکانیکی و با صرف هزینه‌های هنگفت در حد رضایتبخشی کنترل کرد.   ‏بررسی و تحلیل د ‏قیق آمار آب و هوایی شهرهای مختلف کشور نشانگر این واقعیت است که در بسیاری از این شهرها می‌توان با بهره‌گیری ا ز نیروهای طبیعی، شرایط مناسبی را در تمام طول سال در ساختمانها ایجاد کرد.   ‏جالب اینجاست که ما در مقطعی از زمان هستیم که مطالعات ، محاسبات، آزمایشها و تجارب فراوانی در زمینه عملکرد اینگونه ساختمان‌ها صورت گرفته و نتایج آنها انتشار یافته است. تنها کافی است که این نتایج را باکمی بصیرت با شرایط خاص اقلیمی، فرهنگی و اقتصادی کشور انطباق دهیم یا اصلاح کنیم و آنها را در بازسازی، نوسازی و بهسازی محیط‌های مسکونی خود به کار بندیم.   جالبتر اینکه به کارگیری روشهای استفاده از انرژی طبیعی به نوع خاصی از ساختمانها محدود نمی‌شود. در چند دهه گذشته،انواع مختلفی از این گونه ساختمان‌ها طراحی و در مناطق اقلیمی مختلف اجرا و بهره برداری شده‌اند. به اعتقاد ساکنان چنین ساختمانهایی و به استناد آمار مصرف سالانه انرژی در آنها، این ساختمان‌ها بسیار راحت و مناسب و از نظر مصرف انرژی بسیار کم هزینه و در پاره‌ای از موا رد بدون هزینه بوده‌اند.   ‏امروزه با استفاده از تکنولوژی پیشرفته و مصالح ساختمانی جدید، نمونه‌های بسیار جالب و مدرنی از این سیستمها ساخته شده است. ساختمان مرکزی شبکه جهانی مخابرات ماهواره‌ای در واشنگتن یکی از این نمونه هاست که چندین سال پیش بهره برداری از آن آغاز شد. اهداف ا ز پیش تعیین شده در طراحی این ساختمان، تامین  روشنایی طبیعی و صرفه جویی در مصرف انرژی بوده و طرح ارائه شده ا ز طرف یک گروه استرالیایی به سرپرستی جان اندروز به عنوان برنده انتخاب شد. سطح زیربنای این ساختمان، که تشکیلات مرکزی ۱۰۹ کشور جهان را در خود جای می‌دهد، بالغ بر ۵۴۰۰۰ متر مربع است.   ‏در نتیجه اقداماتی که به منظور صرفه جویی در مصرف ‏سوخت این ساختمان انجام شده، بار گرمایش و سرمایش آن به کمتر از ۴٠ ‏درصد بار ساختمانی مشابه تقلیل یافته است. مجموع سالانه بارهای گرمایش وسمایش هر فوت مربع از این ساختمان ۲۹۲۴۲ BTU‏و در ساختمانی با همین زیربنا و در همین شهر ۷۵۰۰۰ BTU ‏ بوده است. تمام پنجره‌های خارجی به شیشه و آفتاب شکن‌های مخصوصی مجهز شده‌اند که در عین هدایت حداکثر روشنایی طبیعی به داخل ساختمان، از گرم شدن فضاهای داخلی جلوگیری می‌کنند. تمام اتاقها روشنایی طبیعی دارند و به اعتقاد افرادی که در این مرکز کار می‌کنند، محیط کار بسیا ر مناسب و دلپذیری در این ساختمان ایجاد شده است . جان اندروزاندروز اظهار داشته است که: (( از این پس امکان ندارد ساختمانی طرح کنم که در آن از روشنایی طبیعی استفاده نشده باشد، چون دگیر برایم ثابت شده است که این کار امکانپذیر است.))
در همین ارتباط بخوانید!  سبکها و گرایش‌های مدرن در معماری
‏ ‏با توجه به آنچه گذشت، همواره این سوال مطرح بوده است که آیا زمان آن فرا نرسیده که ما هم توجه بیشتری به نیروهای طبیعی پیرامون خود داشته باشیم؟ آیا وقت آن نیست که جنبه‌های سازنده و مفید دیدگاه‌های جدید استفاده از انرژی در کشور ما نیز مد نظر قرار گیرند؟ اکنون که مردم ما با قرار گرفتن در تنگناهای اقتصادی و رویارویی با کمبود و گرانی مواد سوختی به ارزش واقعی انرژی پی برده‌اند، اکنون که در آستانه‌ی بازسازی مناطق جنگی قرار گرفته‌ایم و اکنون که به مدد شبکه وسیع رادیو تلویزیونی، امکان اشاعه فرهنگ صرفه جویی در مصرف انرژی فراهم شده است، آیا وقت آن نیست که با آگاهانیدن و تشویق و ترغیب عموم، بخصوص طراحان و سازندگان و دست اندرکاران امور ساختمانی توجه آنها را به نیروهای بالقوه موجود در طبیعت اطرافشان و روشهای به کارگیری این نیروها معطوف کنیم و بدین طریق کیفیت محیط‌های مسکونی را چه از نظر آسایش و چه از نظر بهداشت بالا بریم و علاوه بر آن، از اسراف بی حد و بی رویه نفت، این سرمایه ملی و عمده‌ترین پشتوانه ارزی کشور جلوگیری کنیم؟   به طور خلاصه از تجارب و نمونه‌هایی که در نقاط مختلف جهان وجود دارد، می‌توان چنین نتیجه گرفت که اگر شهرسازان و معماران ما به اهمیت هماهنگ کردن ساخت و سازها و بخصوص محیط‌های مسکونی با شرایط اقلیمی از جنبه‌های کیفی و کمی آن وقوف داشته و ابزار کافی برای طراحی اقلیمی در اختیار داشته باشند، قادر خواهند بود، طرح خود را با شرایط اقلیمی و جغرافیایی محیط کاملا هماهنگ سازند، بی آن که لطمه‌ای به اهداف مورد نظر طرح وارد آید.   هدف از مجموعه مطالعاتی که از سالها پیش در کشور ما توسط تعداد انگشت شماری از علاقه مندان به این موضوع انجام شده، فراهم ساختن اطلاعات یا ایزاری قابل استفاده در طراحی ساختمان‌های هماهنگ با شرایط اقلیمی برای معماران و شهرسازان بوده است. اخیرا تحقیقات دیگری با عنوان یک جمع بندی مقدماتی از مجموعه این مطالعات، توسط نگارنده انجام شده که هدف آن تقسیم – بندی یا تعیین محدوده جغرافیایی مناطق مختلف کشور از نظر تاثیر شرایط اقلیمی این مناطق در شکل‌گیری محیط‌های مسکونی و ارائه اطلاعات لازم برای طراحی اقلیمی مسکن در هر یک از محدوده‌های جغرافیایی یا پهنه‌های مختلف بوده است. چکیده مهمترین نتایج این تحقیقات به صورت نقشه‌ای در مقیاس یک چهارم میلیونیم به نام (( نقشه پهنه بندی اقلیمی ایران – مسکن و محیط‌های مسکونی)) توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، وابسته به وزارت مسکن و شهرسازی، چاپ و منتشر شده است. در این نقشه شرایط آب و هوایی نقاط مختلف کشور با استفاده از پیشرفته ترین و مورد قبول ترین روش ارزیابی عملکرد اقلیمی عناصر کالبدی ساختمان مورد برسی قرار گرفته، تصویری دقیق و جامع از ویژگیهای اقلیمی مناطق مختلف کشور در ارتباط با شرایط آسایش حرارتی انسان و سودمندی انواع مختلف سیستمهای ساختمانی و تاسیساتی و همچنین دستورالعملهایی جامع برای طراحی فضاهای مسکونی در هر یک از نقاط کشور ارائه گردیده است. بر اساس نتایج مطالعات و تحقیقات انجام شده در طرح پهنه بندی اقلیمی ایران، کل کشور به ۸ گروه بزرگ اقلیمی شامل ۳۶ زیر گروه تقسیم شده و برای هریک از این گروهها اهداف عمده طراحی اقلیمی و روشهای دستیابی به این اهداف و برای هر یک از زیر گروهها درصد سالانه نیازهای حرارتی در فضاهای داخلی ساختمان تعیین گردیده است.   از آنجایی که مشکلات ناشی از عدم انطباق محیط‌های مسکونی با شرایط جغرافیایی و اقلیمی و ضرورت توجه به ملاحظات اقلیمی در طرحهای معماری و شهرسازی از نظر ارتقای سطح کیفی بهداشت و آسایش در فضاهای مسکونی و فراهم ساختن فضاهای مطلوب و بهینه از نظر مصرف انرژی، برای مسئولان محترم وزارت مسکن و شهرسازی روشن بوده است، نقشه پهنه بندی اقلیمی ایران – مسکن و محیط‌های مسکونی در تاریخ ۱۳/۰۳/۷۰ مورد تایید شورای عالی شهرسازی و معماری ایران قرار گرفت و بر لزوم توجه به نتایج آن در کلیه مطالعات شهرسازی، معماری و ساختمان تاکید گردید.   آبادی بهار۱۳۷۱