در سال ۲۰۲۱ وقوع آتشسوزی در بام دو واحد مسکونی در مجموعه Oasis Village شهر مالندی، منجر به تخریب بخش قابلتوجهی از طبقهی دوم و بام تخت ساختمان گردید.
این حادثه، نیازمند بازسازی سازهای بود؛ اما رویکرد پروژه فراتر از بازسازی صرف در نظر گرفتهشد.
اقلیم مالندی دارای ویژگیهای گرم و مرطوب، تابش خورشیدی شدید و دمای بالا در اغلب ماههای سال است. در چنین شرایطی، وابستگی به سیستمهای سرمایشی مکانیکی اجتنابناپذیر است؛ موضوعی که با توجه به هزینهی بالای برق(بیش از ۰.۲۲ دلار به ازای هر kwh) فشار اقتصادی قابلتوجهی بر ساکنین وارد میکند.
پروژه ترکیبی از بازسازی پس از سانحه، طراحی معماری اقلیمگرا و شبیهسازی پیشرفته انرژی ساختمان است که با هدف کاهش وابستگی به سیستمهای سرمایشی مکانیکی در اقلیم گرمسیری شرق آفریقا تعریف شدهاست.
در حقیقت رویکردی یکپارچه میان معماری و مهندسی انرژی موجب شد تا ضمن بازسازی بخشهای آسیبدیده، عملکرد حرارتی کل ساختمان ارتقاء یابد، بار سرمایشی کاهش یافته و آسایش حرارتی با تکیه بر راهکارهای غیرفعال تأمین گردد.
دستیابی به عملکرد بهینه ساختمان از طریق:
جهتگیری طراحی بر اساس الگوی بادهای فصلی منطقه:
فرآیند مطالعاتی این پروژه بر پایهی رویکرد “شبیهسازیمحور مرحلهای” تعریف شد؛ بهگونهای که هر تصمیم طراحی پیش از اجرا، در محیط دیجیتال ارزیابی و صحتسنجی گردید.
در گام نخست، مدل سهبعدی دقیق بر اساس نقشههای موجود، بازدید میدانی و مشخصات واقعی مصالح در نرمافزار DesignBuilder توسعه یافت. این مدل شامل تمامی اجزای مؤثر بر عملکرد حرارتی بود که عبارتند از:
دادههای اقلیمی منطقه مالندی شامل دمای خشک، رطوبت نسبی، شدت تابش خورشیدی و الگوی بادهای فصلی به مدل افزوده شد تا رفتار واقعی ساختمان در اقلیم گرمسیری بازتولید گردد.
پس از کالیبراسیون مدل پایه، شاخصهای کلیدی زیر استخراج شد؛
در ادامه، فرآیند بهینهسازی بهصورت مرحلهای تعریف شد؛ به این معنا که هر راهکار طراحی بهتنهایی اعمال، شبیهسازی و نتایج آن ثبت گردید. سپس راهکارها بهصورت تجمعی ترکیب شدند تا اثر همافزایی آنها سنجیده شود.
این رویکرد امکان شناسایی دقیق سهم هر مداخله طراحی در کاهش مصرف انرژی را فراهم ساخت.
راهبردهای بهینهسازی در هشت فاز متوالی طراحی و ارزیابی شدند که از مداخلات کالبدی پایه، آغاز و تا کنترلهای هوشمند بهرهبرداری توسعه یافتند.
فاز ۱؛ بهینهسازی سازماندهی فضایی (Layout Optimization)
بازچیدمان فضاها با هدف همراستاسازی بازشوها نسبت به بادهای غالب انجام شد. این اقدام منجر به شکلگیری مسیرهای مؤثر تهویهی متقاطع و افزایش نفوذ جریان هوا در عمق فضاها گردید. نتایج آن عبارتند از:
فاز ۲؛ طراحی سایبان افقی پنجرهها
برای بازشوهای شمالی و جنوبی سایبانهایی با پیشآمدگی ۶۰ سانتیمتر طراحی شد. این المانها با قطع تابش زاویهی بالای خورشید، از ورود بار حرارتی ناخواسته جلوگیری کردند. در نتیجه؛
فاز ۳؛ بهینهسازی حرارتی بام
با توجه به سهم بالای بام در دریافت تابش مستقیم، دو راهکار “نصب سایبان نیمهشفاف” و “استفاده از پوشش سفید با ضریب بازتاب بالا” همزمان اعمال شد که در نتیجه؛
فاز 4؛ ارتقاء عملکرد شیشهها
جایگزینی شیشههای موجود با پنلهای دوجداره Low-E با قابلیت فیلتر اشعه UV انجام شد که نتایجی را به دنبال داشت؛
فاز ۵؛ تهویه طبیعی هوشمند(Smart Ventilation)
سیستم تهویهی طبیعی شرطی تعریف شد؛ بهطوری که بازشوها تنها زمانی فعال میشدند که دمای داخل بیش از ۲۲°C و دمای خارج کمتر از ۲۵°C باشد. در نتیجه؛
فاز ۶؛ کنترل هوشمند روشنایی
سنسورهای نور روز در ارتفاع ۰.۸ متر نصب و شدت روشنایی مصنوعی بر اساس لوکس محیط تنظیم شد. در نتیجه؛
فاز ۷؛ افزایش سطح شیشهکاری نما
برای بررسی حداکثر پتانسیل تهویه، شیشهکاری سرتاسری در نماهای شمالی و جنوبی اعمال شد که دستاوردهایی را به دنبال داشت؛
فاز ۸؛ نسخه نهایی بهینه (Optimized Glazing Ratio)
با توجه به افزایش دریافت حرارتی در حالت ۱۰۰%، نسبت شیشه به ۵۰% کاهش یافت تا تعادل میان نور، تهویه و بار حرارتی برقرار شود. در نتیجه؛
برای سنجش جامع عملکرد، مجموعهای از شاخصهای انرژی، حرارتی و آسایش مورد تحلیل قرار گرفت؛
این مجموعه شاخصها امکان ارزیابی چند بعدی اثر هر مداخله طراحی را فراهم ساخت.
اجرای رویکرد مرحلهای بهینهسازی منجر به تحول بنیادین در عملکرد انرژی ساختمان شد و وابستگی آن به سیستمهای سرمایشی مکانیکی را بهطور چشمگیری کاهش داد. دستاوردهای کلیدی این پژوهش عبارتند از:
بیشترین سهم کاهش انرژی مربوط به بهینهسازی بام، تهویهی طبیعی هوشمند، اصلاح نسبت شیشه و طراحی سایهاندازها بود که در ترکیب با یکدیگر اثر همافزایی قابلتوجهی ایجاد نمودند.
این پروژه فراتر از کاهش عددی مصرف انرژی، کیفیت سکونت و بهرهبرداری بنا را نیز ارتقاء دادهاست. اثرات راهبردی و کیفی آن شامل:
نتایج نشان میدهد که طراحی اقلیمگرا و غیرفعال، در صورت یکپارچهسازی صحیح، میتواند جایگزینی مؤثر و اقتصادی برای وابستگی به سیستمهای مکانیکی باشد.
این پروژه نمونهای شاخص از تبدیل یک بحران ساختمانی به فرصتی برای ارتقاء عملکرد انرژی است. بازسازی انجام شده نه تنها کیفیت کالبدی بنا را احیا نموده، بلکه با اتکا به تحلیلهای شبیهسازیمحور، مصرف انرژی و بار سرمایشی را بهطور بنیادین کاهش دادهاست.
طراحی اقلیممحور بام، کنترل تابش خورشیدی، تهویهی طبیعی هوشمند و نورگیری هدفمند، مجموعهای یکپارچه از راهکارهای غیرفعال را شکل داده که توانسته آسایش حرارتی را با حداقل مصرف انرژی تأمین نماید.
این تجربه نشان میدهد که در اقلیمهای گرم، طراحی معماری هوشمند میتواند جایگزینی مؤثر برای وابستگی پرهزینه به سیستمهای مکانیکی باشد و مسیر توسعه مسکن پایدار را هموار سازد.
برای مشاوره و مدیریت مصرف انرژی پروژههای خود با ما در ارتباط باشید.
در صورت داشتن هرگونه سوال، با ما در تماس باشید …
