استراتژی های طراحی غیرفعال در پروژه‌های مسکونی

روزی روزگاری مردم معماری‌هایی را می‌پسندیدند که به‌صورت مستقل عمل می‌کردند؛ جایی که پوسته‌ی ساختمان نه به‌عنوان واسطی میان اقلیم بیرونی و فضای داخلی، بلکه همچون یک مانع خنثی و مستقل عمل می‌کرد. در چنین ساختمان‌هایی از انواع دستگاه‌های مکانیکی و تجهیزات الکتریکی برای تهویه، گرمایش و سرمایش استفاده می‌شد – به‌عبارتی، ساختمانی شبیه به یک ماشین واقعی. اما امروزه معماران بیش‌ازپیش به رابطه‌ی میان معماری و محیط پیرامون آن توجه دارند و در نتیجه، مسئولیت تأمین آسایش حرارتی فضاهای داخلی را می‌پذیرند؛ آن هم با به‌کارگیری راهبردهای طراحی مبتنی بر کنترل طبیعی شرایط اقلیمی.

در نتیجه، فرایند طراحی بیش از پیش شامل استراتژی‌هایی می‌شود که به آن‌ها سیستم‌های غیرفعال گفته می‌شود؛ یعنی سازوکارهایی برای تعدیل طبیعی دما، با هدف ایجاد هماهنگی میان محیط طبیعی و فضای ساخته‌شده. این طراحی‌ها با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاص هر فضا، مانند خرداقلیم (ریزاقلیم) محلی و منابع طبیعی موجود، شکل می‌گیرند و پایه و اساس معماری پایدار هستند.

اگرچه این راهبردها بسته به موقعیت پروژه ممکن است تفاوت‌های زیادی داشته باشند، اما اصول پایه‌ای مشخصی وجود دارند که همواره باید رعایت شوند تا عملکرد مؤثر سیستم‌های غیرفعال تضمین گردد. در کنار نقش اساسی نور طبیعی و تهویه طبیعی، اقدامات غیرفعال شامل استفاده از مصالح مناسب برای ایجاد جرم حرارتی، و همچنین عناصر خاص طراحی مانند فضای سبز داخلی، حوضچه‌های بازتابی و موارد دیگر نیز می‌شود.

تهویه طبیعی: از تهویه متقاطع تا اثر دودکشی

تهویه طبیعی یکی از رایج‌ترین استراتژی های طراحی غیرفعال در پروژه‌های مسکونی است و با استفاده از تفاوت فشار هوا، هوای تازه را در فضای داخلی به جریان درمی‌آورد. به‌عنوان مثال، در تهویه متقاطع، با قرار دادن بازشوها در دو سوی مقابل یک فضا، اختلاف فشار باعث حرکت هوا می‌شود. نمونه‌ای از این راهکار را می‌توان در خانهٔ لی دید؛ جایی که درب‌های کشویی بزرگ، دمای فضای نشیمن اصلی را کاهش می‌دهند.

 یا در خانهٔ FVB، که با مشبک‌های چوبی قرمز خود، امکان گردش هوا در سراسر خانه را فراهم می‌کند.

در ادامهٔ موضوع تهویه، می‌توان از پدیدهٔ دودکشی (Stack Effect) نیز بهره برد؛ حالتی که در آن، هوای گرم و سبک به سمت بالا حرکت می‌کند و هوای خنک‌تر به سمت پایین می‌آید. در این روش، استفاده از سقف‌های بلند یا دوبل، به تبادل مؤثر هوا کمک می‌کند. نمونه‌های این رویکرد را می‌توان در خانهٔ (Sloth’s House) مشاهده کرد؛ خانه‌ای که با ترکیبی از نورپردازی مناسب، تهویه‌ی متقاطع و بهره‌گیری از اثر دودکشی، به‌گونه‌ای طراحی شده که نیازی به سیستم تهویه‌ی مطبوع (کولر) ندارد.

حیاط‌های داخلی: سنتی‌ترین راهکار برای سرمایش طبیعی

علاوه بر این، استفاده از حیاط‌های داخلی یک راهبرد طراحی با قدمتی چند صد ساله است که به سرد شدن غیرفعال ساختمان‌ها کمک می‌کند. برای نمونه، می‌توان به خانهٔ (Infiltrated Patio House) اشاره کرد که در آب و هوای گرم مریدا، مکزیک ساخته شده است.

همچنین در اکوادور، دو پروژه‌ی دیگر با بهره‌گیری از این راهکار دیده می‌شوند : خانهٔ سکوت (House of Silence) با حیاطی نیمه‌مسقف و گیاهان اندک، و خانهٔ میان درختان (House Among Trees) با حیاطی کاملاً باز و پوشیده از گیاهان بلند. هر دو نمونه نشان می‌دهند که چطور طراحی حیاط می‌تواند تهویه و سرمایش طبیعی را در اقلیم‌های گرم فراهم کند.

نور طبیعی و سایه‌اندازی: توازن روشنایی و گرمایش

در بحث نور طبیعی، علاوه بر اصل بهره‌گیری از سطوح وسیع نورگیر در اقلیم‌های سرد، توجه به سایه‌اندازی مناسب نیز اهمیت زیادی دارد. یک سایه‌بان خوب طراحی‌شده باید بتواند از ورود بیش از حد گرمای خورشید در فصل‌های گرم جلوگیری کند، بدون اینکه مانعی برای دریافت نور طبیعی در زمستان یا کاهش روشنایی روز باشد. برای دستیابی به این هدف، می‌توان از عناصر متنوعی در طراحی بهره برد. یکی از رایج‌ترین آن‌ها سایه‌بان‌های معماری است؛ مانند آنچه در خانه‌ی بویپبا با تخته‌های چوبی اجرا شده، یا در خانه‌ی باغ روح که از پنل‌های فلزی مشبک استفاده می‌کند. این عناصر نه‌تنها عملکردی هستند، بلکه جلوه‌ای زیبا به نمای ساختمان نیز می‌دهند.

مصالح ساختمانی: تنظیم دمای فضا با جرم حرارتی

مصالح ساختمانی نیز نقش اساسی در تأمین آسایش حرارتی از طریق استراتژی های طراحی غیرفعال دارند. در ساختمان‌هایی که در اقلیم‌های بسیار گرم واقع شده‌اند، برخی مصالح می‌توانند به نوعی به “تنفس” ساختمان کمک کرده و هم‌زمان مانند یک مانع حرارتی عمل کنند که از جذب گرمای خورشید جلوگیری می‌کند. در مقابل، در اقلیم‌های سردتر، این مصالح می‌توانند با افزایش اینرسی حرارتی (ذخیره و آزادسازی تدریجی گرما)، به گرم نگه‌داشتن فضا در شب کمک کنند. مصالحی مانند بتن، آجر، خاک رس فشرده و سنگ دارای ظرفیت حرارتی بالایی هستند و در پروژه‌های متعددی به کار رفته‌اند.

برای نمونه، در خانهٔ نیمه‌مدفون (Half Buried House) از خاک برای ایجاد اینرسی حرارتی مناسب با اقلیم منطقه استفاده شده است.

 یا در خانهٔ خانوادگی در لاپرِدا (Family House in La Pereda) – هر دو در اسپانیا – مصالح به‌گونه‌ای انتخاب شده‌اند که بهترین پاسخ حرارتی را نسبت به شرایط محیطی ارائه دهند.

سرمایش تبخیری: نقش آب در تعدیل دمای ساختمان

آب یکی از قدیمی‌ترین و کارآمدترین روش‌ها برای سرد کردن غیرفعال ساختمان‌ها است، به‌ویژه در اقلیم‌های خشک. سرمایش تبخیری فرایندی است که در آن گرما از محیط یا ماده از طریق تبخیر آب خارج می‌شود.

نمونه‌ای از این رویکرد در خانهٔ (Nivaldo Borges Residence) مشاهده می‌شود. در این پروژه، باغ‌ها و حوضچه‌ی بازتابی قابل توجه فضای خصوصی نشیمن و اتاق مطالعه را احاطه کرده‌اند و این ویژگی‌ها به‌طور موثری به خنک‌سازی فضا کمک می‌کنند.

استفاده از گیاهان در طراحی: ایجاد خرداقلیم و بهبود آسایش

در نهایت، نباید تاثیر گیاهان، چه در داخل و چه در خارج از ساختمان، را نادیده بگیریم؛ زیرا گیاهان نقش مهمی در کاهش تابش خورشید و ایجاد خرداقلیمی (ریزاقلیم) دارند که شرایط بهتری برای آسایش حرارتی فراهم می‌کند.

یکی از نمونه‌هایی که از گیاهان به‌عنوان استراتژی طراحی استفاده می‌کنند، خانهٔ MM Tropical است که، همان‌طور که از نامش پیداست، در یک محیط گرمسیری در جنوب‌شرقی آسیا واقع شده است. این خانه از گیاهان به‌عنوان ابزاری برای کاهش جذب گرمای خورشید بهره می‌برد، که به طور مؤثر به تنظیم دمای داخلی و بهبود شرایط آسایش حرارتی کمک می‌کند.

برخی پروژه‌ها نیز از گیاهان در سقف ساختمان استفاده می‌کنند که به افزایش آسایش حرارتی داخلی کمک کرده و به این ترتیب مصرف انرژی برای گرمایش یا سرمایش محیط‌ها را کاهش می‌دهند.

خانهٔ LLP در اسپانیا نمونه‌ای جالب است، زیرا برای به حداکثر رساندن عملکردهای زیست‌محیطی و حرارتی، و همچنین بر اساس درخواست کارفرما برای ایجاد یک خانه‌ی غیرفعال، نه تنها از باغ بام استفاده شده، بلکه محیط ساخته‌شده‌ی فشرده، جذب و حفاظت از انرژی خورشیدی، مقاومت حرارتی و تهویه متقاطع نیز در طراحی لحاظ شده است. این ویژگی‌ها به‌طور مؤثر به کاهش مصرف انرژی و بهبود شرایط آسایش حرارتی کمک می‌کنند.

جستجو برای طراحی ساختمانی با سطوح بالا از آسایش حرارتی از طریق طراحی غیرفعال نیازمند خلاقیت و ابتکار معماری است، که اغلب شامل یافتن روش‌های جدید برای به‌کارگیری مصالح مختلف یا بازنگری در تکنیک‌های بومی می‌شود. با این حال، برای اجرای صحیح این استراتژی‌های طراحی، ضروری است که با ویژگی‌های خاص سایت ساختمان آشنا باشیم، مانند جهت‌گیری خورشید و جهت وزش باد.

علاوه بر این، پروژه‌های موفق معمولاً ترکیبی از راهبردهای مختلف را برای دستیابی به بهترین شرایط آسایش حرارتی استفاده می‌کنند، زیرا هیچ استراتژی واحدی نمی‌تواند تمام نیازها را به طور کامل برآورده کند.