کالبد شهری و معماری همساز با اقلیم
مروري بر متون نگاشته شده در زمينه بهينه سازی مصرف سوخت در ساختمان نشان می دهد،مدتهاست نگاه بيشتر مهندسين و محققان بر تصحيح روش های طراحی ساختمان (تك بنا)معطوف شده است .
اگر چه اين امربسيار ارزشمنداست اما نبايد فراموش كرد در كنار هر گونه جزيی نگری بايد نگاهی نيز به كليت ها داشت . به بيان ديگر بايد توجه داشت، علاوه بر آنكه می بايست هر يك از بناهاوساختمان ها(به تنهايی ) به گونه ای طراحی و اجرا شوند كه كمترين ميزان اتلاف انرژی را داشته باشند(يا اصولاًاتلاف انرژی نداشته باشند)بايد به خاطر داشت كه لازم است، قرار گيری ساختمان ها در كنار يكديگرنيز در اين راستا صورت گيرد.در واقع شهرسازی و ضوابط مربوط به آن نيز بايد در خدمت اين هدف باشد(يا حد اقل تأثير سوء نداشته باشد).
به بيان ديگر رواج ساخت وساز برمبنای طراحیِ هماهنگ با اقليم، زمانی می تواند بر کاهش اتلاف انرژی تأثير مطلوب داشته باشد که زمينه (context) و بستر آن در کالبد شهر فراهم باشد . چرا که از سويی درصد قابل توجهی از جمعيت در شهرهای بزرگ و کلان شهرها سکونت دارند يا به کار مشغولند ،و از سويی ديگر بيشترين در صد ساخت و ساز ها نيز در شهر ها انجام می گيرد و به تبع اين امر بخش اعظم معضل اتلاف انرژی در ساختمان ها نيز منوط ومرتبط بامسأله اسکان در شهر وشهر نشينی است.
از اينرو هدف از اين نوشتار،يادآوری تأثيرات قوانين شهرسازی معاصرايران برنحوه استفاده از انرژی در ساختمان هاست كه با نگاهی دوباره بر كالبد شهرهای معاصر(از طريق مشاهدات عينی) صورت می گيرد.
بااين قصد،برخی ازمسايل شهرسازی که تأثيرات نا مطلوبی بر نحوه ساخت و ساز ساختمان هادرشهر داشته است و موجب افزايش اتلاف انرژی شده است شرح داده می شود:
الف – ناهمگونی ارتفاع ساختمان های همجوار
هر گاه سخن از قوانين شهر سازی به ميان می آيد ، مباحث و معضلاتی همچون نا همگونی ارتفاع ساختمان ها مطرح می شود ،بلافاصله مباحث زيبايی شناسی شهر به چالش کشيده می شود و ابعاد ديگر مسأله ،از جمله تأثيرسوءاين ناهماهنگی بر افزايش اتلاف انرژی ساختمان ،ناديده گرفته می شود.
برای توضيح اين مطلب ،ياد آوری قوانين ترموديناميک درعلم فيزيک مفيد به نظر می رسد.
قانون دوم ترموديناميک به سادگی نحوه انتقال گرمادر اجسام راشرح می دهدو توضيح می دهد: در طبيعت،براثر همجواری دو جسم سرد و گرم ،تبادل حرارتی بين اين دو صورت می گيرد و گرما از جسم گرمتر به ديگری منتقل می شود و اين تبادل تا زمانی که دمای هر دو جسم به حالت ميانگين برسد ، ادامه می يابد. سرعت اين تبادل ، متناسب با خصوصيات ماده تشکيل دهنده هريک از دو جسم است .انرژی گرمايی می تواند به کمک مولکولها در فرآيند رسانش و همرفتی ويا بدون کمک آنها از طريق تابش منتقل شود.
به رغم آنکه مطلب فوق از قوانين قابل درک طبيعت است ،اما جای تعجّب است که چرا چنين مسأله ای در نحوه ساخت و ساز شهرها نا ديده گرفته می شود.!؟ از جمله آنکه نا همگونی ارتفاع ساختمان های همجواردر نحوه قرار گيری واحد های همسايگی موجب اتلاف انرژی در ساختمان می شود .
همانگونه که در دياگرام ارايه شده مشاهده می شود ،بی نظمی ارتفاع ساختمان هايی که در يک رديف و در يک بلوک شهری ساخته می شوند،سبب می شود حجم کلی برخی از ساختمان ها در شرايطی قرار گيردکه بخشی از ساختمان از دو طرف و بخشی ديگر از چهار طرف در تبادل حرارتی با محيط پيرامون قرار گيرد.
به اين ترتيب حجم کلی يک ساختمان به دو بخش با دمای بيشتر و کمترتقسيم می شود ودر اين شرايط است که به طور طبيعی انتقال حرارت از فضای گرمتر به فضای سردتر اتّفاق می افتد امّا در صورت هماهنگی ارتفاع ساختمان های همجوار انتقال انرژی حرارتی از اين طريق بسيارکمتر می شود به اين ترتيب نا هماهنگی ارتفاع ساختمان های همجوار،موجب اتلاف بخشی از انرژی مصرف شده حهت ايجاد گرما در داخل ساختمان ها می شود.
البته ممکن است در نگاه نخست ،ميزان اتلاف انرژی از اين طريق نا چيز به نظر برسد اما زمانی که به خاطر می آوريم در بخش اعظم کلان شهر هايی مثل تهران چنين ساخت و سازی انجام شده و ارتفاع ساختمان ها بسيارنا هماهنگ است و نيز با در نظر گرفتن جمعيت دوازده ميليون نفری تهران (درطول روز)و مصرف انرژی اين جمعيت ، به سادگی به اهمّيت موضوع پی می بريم.
همچنين نگاهی مجدد به نحوه شهر سازی در شهر های تاريخی ايران – همانند شهرهادراقليم گرم و خشک- وتوجه به ارتفاع واحد های همسايگی ،اهمّيت اين مطلب را بيش از پيش نشان می دهد و قابل درک می کند.
درکالبد بافت قديمی شهر هايی همچون يزد، کاشان،...مشاهده می کنيم قرار گيری وا حد های مسکونی در کنار يکديگر به گونه ای است که نوعی هماهنگی در ارتفاع ساختمان های همجوار ديده می شود.
به بيان ديگر بايد گفت همانگونه که معماری گذشته ايران، به دليل هماهنگی مناسب با شرايط اقليمی ،می تواند در برخی مسايل راهگشای مناسبی برای طراحی های همساز با اقليم در زمان معاصر باشد و اتلاف انرژی ساختمان ها(به صورت تک بنا) را در هماهنگی با محيط به حد اقل برساند ،مطالعه و بررسی مجدد شهر سازی گذشته ايران – در اقليم های گوناگون – نيز می تواند در برخی از مسايل راهگشای حل معضلات کنونی ،شهرسازی معاصر ما باشد .
ب - عدم تناسب ارتفاع ساختمان ها با عرض گذر ها
بی شک يکی از مسايل مهم در طراحی های همساز با اقليم برای استفاده بهينه از حرارت خورشيددر ايجاد آسايش درون ساختمان ها،دقّت درقرارگيری بازشوها،کنترلِ جهتِ آن هانسبت به تابش خورشيد در طول روز،ابعاد سايه بان هاو تناسبات آنهاست .
اما دقت و بکار گيری اين موارد در طراحی ،تنها زمانی نتايج مطلوب را ارايه می کند که نحوه قرار گيری واحد مسکونی در محيط پيرامون ، امکان استفاده از اين انرژی را ميسّرسازد.
به بيان ديگردر شهر های بزگ – که اتفاقّاً بيشترين معضلات اتلاف انرژی را نيز دارند – فواصل ميان واحد های مسکونی و ساختمان های دو طرف يک گذرمطلوب نيست . به اين معنی که معمولاًاندازه عرض گذر ،کوچه يا خيابان با اندازه ارتفاع ساختمان تناسب مورد نياز را ندارد.
يکی از پيامد های منفی اين مطلب ،عدم ايجاد بستر وزمينه مناسب جهت استفاده از نور طبيعی روز و حرارت ناشی از تابش خورشيددر طبقات نخستين و پايين تر ساختمان هاست .
در واقع عرض ِکمِ گذر ،کوچه يا خيابان نسبت به ارتفاع ساختمان ها ، سبب می شود پيکره يک ساختمان بر ساختمان مقابل سايه افکند .به طوريکه گاهی يک واحد ساختمانی در طبقات همکف ،اوّل - يا بعضاًطبقات بالاتر- به دليل سايه ساختمان روبرو ،در تمام طول روز حتی نور طبيعی مناسبی در يافت نکند ، بنابر اين در اين واحد ها مسلماًنمی توان از انرژی حرارتی خورشيد برای ايجاددمای مطلوب در فضای درون ، بهره برد.
البته تا کنون هر گاه مسأله تناسب عرض گذر و ارتفاع ساختمانهای اطراف در شهر ها مطرح شده است همواره مسأله ديد ناظر،و پرسپکتيوخيابان ،يا معضل ِاشرافيت ناشی ازفواصل ميان باز شوهای روبروبه هم و مواردی از اين دست موردبحث بوده است اما بايددقت داشت درنظرگرفتن اين مورد در قوانين ساخت و ساز درشهر،برنحوه استفادهاز انرژی حرارتی خورشيدبرای ايجادآسايش وايجاد گرمای مطلوب در يک واحد ساختمانی، تأثير مستقيم دارد.
مروري بر متون نگاشته شده در زمينه بهينه سازی مصرف سوخت در ساختمان نشان می دهد،مدتهاست نگاه بيشتر مهندسين و محققان بر تصحيح روش های طراحی ساختمان (تك بنا)معطوف شده است .
اگر چه اين امربسيار ارزشمنداست اما نبايد فراموش كرد در كنار هر گونه جزيی نگری بايد نگاهی نيز به كليت ها داشت . به بيان ديگر بايد توجه داشت، علاوه بر آنكه می بايست هر يك از بناهاوساختمان ها(به تنهايی ) به گونه ای طراحی و اجرا شوند كه كمترين ميزان اتلاف انرژی را داشته باشند(يا اصولاًاتلاف انرژی نداشته باشند)بايد به خاطر داشت كه لازم است، قرار گيری ساختمان ها در كنار يكديگرنيز در اين راستا صورت گيرد.در واقع شهرسازی و ضوابط مربوط به آن نيز بايد در خدمت اين هدف باشد(يا حد اقل تأثير سوء نداشته باشد).
به بيان ديگر رواج ساخت وساز برمبنای طراحیِ هماهنگ با اقليم، زمانی می تواند بر کاهش اتلاف انرژی تأثير مطلوب داشته باشد که زمينه (context) و بستر آن در کالبد شهر فراهم باشد . چرا که از سويی درصد قابل توجهی از جمعيت در شهرهای بزرگ و کلان شهرها سکونت دارند يا به کار مشغولند ،و از سويی ديگر بيشترين در صد ساخت و ساز ها نيز در شهر ها انجام می گيرد و به تبع اين امر بخش اعظم معضل اتلاف انرژی در ساختمان ها نيز منوط ومرتبط بامسأله اسکان در شهر وشهر نشينی است.
از اينرو هدف از اين نوشتار،يادآوری تأثيرات قوانين شهرسازی معاصرايران برنحوه استفاده از انرژی در ساختمان هاست كه با نگاهی دوباره بر كالبد شهرهای معاصر(از طريق مشاهدات عينی) صورت می گيرد.
بااين قصد،برخی ازمسايل شهرسازی که تأثيرات نا مطلوبی بر نحوه ساخت و ساز ساختمان هادرشهر داشته است و موجب افزايش اتلاف انرژی شده است شرح داده می شود:
الف – ناهمگونی ارتفاع ساختمان های همجوار
هر گاه سخن از قوانين شهر سازی به ميان می آيد ، مباحث و معضلاتی همچون نا همگونی ارتفاع ساختمان ها مطرح می شود ،بلافاصله مباحث زيبايی شناسی شهر به چالش کشيده می شود و ابعاد ديگر مسأله ،از جمله تأثيرسوءاين ناهماهنگی بر افزايش اتلاف انرژی ساختمان ،ناديده گرفته می شود.
برای توضيح اين مطلب ،ياد آوری قوانين ترموديناميک درعلم فيزيک مفيد به نظر می رسد.
قانون دوم ترموديناميک به سادگی نحوه انتقال گرمادر اجسام راشرح می دهدو توضيح می دهد: در طبيعت،براثر همجواری دو جسم سرد و گرم ،تبادل حرارتی بين اين دو صورت می گيرد و گرما از جسم گرمتر به ديگری منتقل می شود و اين تبادل تا زمانی که دمای هر دو جسم به حالت ميانگين برسد ، ادامه می يابد. سرعت اين تبادل ، متناسب با خصوصيات ماده تشکيل دهنده هريک از دو جسم است .انرژی گرمايی می تواند به کمک مولکولها در فرآيند رسانش و همرفتی ويا بدون کمک آنها از طريق تابش منتقل شود.
به رغم آنکه مطلب فوق از قوانين قابل درک طبيعت است ،اما جای تعجّب است که چرا چنين مسأله ای در نحوه ساخت و ساز شهرها نا ديده گرفته می شود.!؟ از جمله آنکه نا همگونی ارتفاع ساختمان های همجواردر نحوه قرار گيری واحد های همسايگی موجب اتلاف انرژی در ساختمان می شود .
همانگونه که در دياگرام ارايه شده مشاهده می شود ،بی نظمی ارتفاع ساختمان هايی که در يک رديف و در يک بلوک شهری ساخته می شوند،سبب می شود حجم کلی برخی از ساختمان ها در شرايطی قرار گيردکه بخشی از ساختمان از دو طرف و بخشی ديگر از چهار طرف در تبادل حرارتی با محيط پيرامون قرار گيرد.
به اين ترتيب حجم کلی يک ساختمان به دو بخش با دمای بيشتر و کمترتقسيم می شود ودر اين شرايط است که به طور طبيعی انتقال حرارت از فضای گرمتر به فضای سردتر اتّفاق می افتد امّا در صورت هماهنگی ارتفاع ساختمان های همجوار انتقال انرژی حرارتی از اين طريق بسيارکمتر می شود به اين ترتيب نا هماهنگی ارتفاع ساختمان های همجوار،موجب اتلاف بخشی از انرژی مصرف شده حهت ايجاد گرما در داخل ساختمان ها می شود.
البته ممکن است در نگاه نخست ،ميزان اتلاف انرژی از اين طريق نا چيز به نظر برسد اما زمانی که به خاطر می آوريم در بخش اعظم کلان شهر هايی مثل تهران چنين ساخت و سازی انجام شده و ارتفاع ساختمان ها بسيارنا هماهنگ است و نيز با در نظر گرفتن جمعيت دوازده ميليون نفری تهران (درطول روز)و مصرف انرژی اين جمعيت ، به سادگی به اهمّيت موضوع پی می بريم.
همچنين نگاهی مجدد به نحوه شهر سازی در شهر های تاريخی ايران – همانند شهرهادراقليم گرم و خشک- وتوجه به ارتفاع واحد های همسايگی ،اهمّيت اين مطلب را بيش از پيش نشان می دهد و قابل درک می کند.
درکالبد بافت قديمی شهر هايی همچون يزد، کاشان،...مشاهده می کنيم قرار گيری وا حد های مسکونی در کنار يکديگر به گونه ای است که نوعی هماهنگی در ارتفاع ساختمان های همجوار ديده می شود.
به بيان ديگر بايد گفت همانگونه که معماری گذشته ايران، به دليل هماهنگی مناسب با شرايط اقليمی ،می تواند در برخی مسايل راهگشای مناسبی برای طراحی های همساز با اقليم در زمان معاصر باشد و اتلاف انرژی ساختمان ها(به صورت تک بنا) را در هماهنگی با محيط به حد اقل برساند ،مطالعه و بررسی مجدد شهر سازی گذشته ايران – در اقليم های گوناگون – نيز می تواند در برخی از مسايل راهگشای حل معضلات کنونی ،شهرسازی معاصر ما باشد .
ب - عدم تناسب ارتفاع ساختمان ها با عرض گذر ها
بی شک يکی از مسايل مهم در طراحی های همساز با اقليم برای استفاده بهينه از حرارت خورشيددر ايجاد آسايش درون ساختمان ها،دقّت درقرارگيری بازشوها،کنترلِ جهتِ آن هانسبت به تابش خورشيد در طول روز،ابعاد سايه بان هاو تناسبات آنهاست .
اما دقت و بکار گيری اين موارد در طراحی ،تنها زمانی نتايج مطلوب را ارايه می کند که نحوه قرار گيری واحد مسکونی در محيط پيرامون ، امکان استفاده از اين انرژی را ميسّرسازد.
به بيان ديگردر شهر های بزگ – که اتفاقّاً بيشترين معضلات اتلاف انرژی را نيز دارند – فواصل ميان واحد های مسکونی و ساختمان های دو طرف يک گذرمطلوب نيست . به اين معنی که معمولاًاندازه عرض گذر ،کوچه يا خيابان با اندازه ارتفاع ساختمان تناسب مورد نياز را ندارد.
يکی از پيامد های منفی اين مطلب ،عدم ايجاد بستر وزمينه مناسب جهت استفاده از نور طبيعی روز و حرارت ناشی از تابش خورشيددر طبقات نخستين و پايين تر ساختمان هاست .
در واقع عرض ِکمِ گذر ،کوچه يا خيابان نسبت به ارتفاع ساختمان ها ، سبب می شود پيکره يک ساختمان بر ساختمان مقابل سايه افکند .به طوريکه گاهی يک واحد ساختمانی در طبقات همکف ،اوّل - يا بعضاًطبقات بالاتر- به دليل سايه ساختمان روبرو ،در تمام طول روز حتی نور طبيعی مناسبی در يافت نکند ، بنابر اين در اين واحد ها مسلماًنمی توان از انرژی حرارتی خورشيد برای ايجاددمای مطلوب در فضای درون ، بهره برد.
البته تا کنون هر گاه مسأله تناسب عرض گذر و ارتفاع ساختمانهای اطراف در شهر ها مطرح شده است همواره مسأله ديد ناظر،و پرسپکتيوخيابان ،يا معضل ِاشرافيت ناشی ازفواصل ميان باز شوهای روبروبه هم و مواردی از اين دست موردبحث بوده است اما بايددقت داشت درنظرگرفتن اين مورد در قوانين ساخت و ساز درشهر،برنحوه استفادهاز انرژی حرارتی خورشيدبرای ايجادآسايش وايجاد گرمای مطلوب در يک واحد ساختمانی، تأثير مستقيم دارد.
