معرفی ۷ نوع شبیه سازی ساختمان در معماری برای دستیابی به طراحی پایدار

شبیه سازی ساختمان در معماری چیست؟

ما از طریق شبیه سازی ساختمان، چگونگی عملکرد فضاها و عناصر ساختمانی مختلف در شرایط دنیای واقعی را آزمایش می کنیم. شبیه سازی ساختمان در معماری بسیار مورد نیاز است، به خصوص زمانی که هدف ما طراحی پایدار است.

در طول مراحل توسعه مفهومی و طراحی، معماران تحلیل ها و شبیه سازی های متعددی را اجرا می کنند. این فعالیت ها اطمینان می دهند که طراحی براساس داده های تحلیلی است و نه فقط از شهود معمار.

چرا به شبیه سازی ساختمان نیاز داریم؟

شبیه سازی ساختمان می تواند به ما اطلاع دهد که چگونه آب و هوا بر طراحی و مصرف کلی انرژی تاثیر خواهد گذاشت. درک آب و هوا اولین قدم است. با استفاده از عناصر طبیعی می توانیم وابستگی خود به تجهیزات الکتریکی و مکانیکی را کاهش دهیم و در نتیجه مصرف انرژی را نیز کم کنیم.

تنها از طریق شبیه سازی و تحلیل ساختمان است که ما می توانیم به دنبال بهینه سازی بهترین طرح های پایدار با مناسب ترین مواد و سیستم ها برای خنثی کردن ۴۸ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه ای توسط ساختمان ها باشیم.

انواع شبیه سازی ساختمان در معماری

۱-مطالعات خورشیدی

تابش خورشید به طور مستقیم بر بهره حرارتی ساختمان از طریق نما و فونداسیون تاثیر می گذارد. این تحلیل نشان می دهد که کدام بخش از ساختمان در معرض گرما قرار دارد و کدام بخش فاقد آن است. بنابراین، درست است که بگوییم تجزیه و تحلیل خورشیدی نیز می تواند به طور غیر مستقیم سطوح آسایش حرارتی را نشان دهد. ما می توانیم به راحتی هم نوردهی و هم شدت تابش را در Autodesk Revit و دیگر ابزارهای مدل سازی تجسم و کمی سازی کنیم.

تابش زیاد همیشه نامطلوب نیست؛ همچنین باید آب و هوا را بررسی کنیم تا مشخص شود که آیا تابش کم یا زیاد برای طراحی مطلوب است یا خیر. درک این تحلیل به معماران اجازه می دهد تا در مورد مصالح مورد استفاده در نما تصمیم بگیرند یا بهترین مکان برای نصب پنل های خورشیدی را پیدا کنند.

۲-ساعات آفتابی

برخلاف تابش خورشیدی که انرژی خورشیدی را اندازه گیری می کند، تحلیل ساعات آفتابی نشان می دهد که پوشش ساختمان در طول سال  چه میزان در معرض تابش خورشیدی قرار خواهد گرفت.

تحلیل ساعات آفتابی به ویژه برای برنامه ریزی چیدمان فضایی و برنامه ریزی مفید است. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض نور خورشید بر سایه اندازی و طراحی منظره نیز تاثیر می گذارد، بنابراین لازم است ساعت های آفتابی در مرحله طراحی مفهومی تجزیه و تحلیل شوند.

۳-تحلیل سایه

می گویند با نور سایه ها می آیند. معماران به تجزیه و تحلیل سایه می پردازند تا دریابند که طرح مورد نظرشان چگونه سایه انداری کرده و چگونه در طول زمان حرکت می کند. تحلیل سایه با مطالعه تابش نور خورشید به داخل و اطراف ساختمان انجام می شود. ممکن است در این راه موانع فیزیکی و ساختمان های مجاور باشند که رسیدن نور به فضاها را  مختل کنند.

اگرچه  روشنایی و درخشش شدید (بدون در نظر گرفتن افزایش حرارت)، می تواند باعث ناراحتی بصری شود. با این حال، سایه های قوی یا نور کم نیز می توانند ناراحتی مشابهی را ایجاد کنند زیرا دید را کاهش می دهند. با انتخاب حجم و جهت گیری مناسب می توان از سایه بهره برد.

۴-تحلیل باد

باد به معنای تهویه است و ما می خواهیم اطمینان حاصل کنیم که ساختمان بر این اساس جهت گیری می شود تا تهویه خوب فراهم شود. جهت گیری و طراحی کلی ساختمان ها تنها مواردی نیستند که تحت تاثیر جهت باد قرار می گیرند. طراحی سقف، مهاربندی و روکش ها  نیز می توانند تحت تاثیر باد قرار گیرند.

تحلیل باد در معماری را می توان در نمودارهای مختلفی نشان داد که رایج ترین آن ها نمودار گلباد است. معمولا در میان دانشجویان معماری، استفاده از فلش هایی که جهت و قدرت را نشان می دهند،  رایج است.

۵-مدل سازی و تحلیل انرژی

تحلیل مصرف انرژی شاید مهم ترین تحلیل در طول فرایند طراحی باشد. مصرف انرژی در اینجا کل ساختمان و همچنین هر فضای واقع در ساختمان را پوشش می دهد. برخلاف خورشید و باد، انرژی از الکتریسیته تامین می شود و بسته به اشغال فضایی، طراحی و عملکرد مطلوب ساختمان تغییر می کند. تحلیل انرژی ساختمان می تواند به معماران اطلاع دهد که یک طرح چقدر انرژی مصرف خواهد کرد و  چگونه می توان مصرف را کاهش داد.

بسیاری از معماران و شرکت ها در حال حاضر به دنبال  طاحی ساختمان صفر خالص و بهره وری انرژی برای توسعه پایدار هستند. با اجرای تحلیل انرژی از اولین مرحله ممکن، معماران می توانند مصرف انرژی را مطالعه و پیش بینی کنند. این تحلیل شامل بررسی روشنایی، HVAC ، گرمایش آب و دیگر اجزای مکانیکی و الکتریکی است.

۶-تحلیل ساختاری

تحلیل سازه ای توسط مهندسان سازه انجام می شود. یک معمار ممکن است در نقشه ها تیرها و ستون ها را رسم و برنامه ریزی کند، اما این مهندس سازه است که محاسبات را انجام می دهد و طراحی دقیق سازه را انجام می دهد. پایداری همه چیز نیست؛ هم مهندسان و هم معماران باید به قوانین و استانداردهای طراحی از جمله قاب بندی برای ایمنی پایبند باشند. BIM می تواند فرآیند طراحی سازه را از طریق هماهنگی معماران و مهندسان ساده کند. پایداری یک سازه، مقاومت، ارتعاش و سختی آن را تحت انواع مختلف بارها پوشش می دهد.

۷-تحلیل آکوستیک

طراحی آکوستیک در معماری اهمیت زیادی دارد .ما برای آکوستیک به عنوان مفهوم اصلی  طراحی نمی کنیم بلکه عملکرد آکوستیک بهینه را در هر فضای طراحی تضمین می کنیم. این شامل راه حل های طراحی است که نویز محیطی در ساختمان را کاهش می دهد، و همچنین قابلیت تشخیص گفتار  را در عین اطمینان از حریم خصوصی ایجاد می کند. آنالیز آکوستیک ممکن است شامل شدت صدا و ارتعاشات باشد. مصالح ساختمانی و روکش ها در آکوستیک ساختمان تاثیر دارند زیرا صدا را جذب کرده و انعکاس آن را کاهش می دهند.