ارائه یک پوسته تطبیق‌پذیر هوشمند با رویکرد بیومیمتیک جهت کاهش مصرف انرژی
الموضوعات :حسین مهیاری 1 , افسانه زرکش 2 , محمدجواد مهدوی نژاد 3
1 - کارشناس‌ارشد معماری، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
2 - استادیار، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 - استاد، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
الکلمات المفتاحية: مصرف انرژی, بیومیمتیک, سلول فتوولتائیک, پوسته‌ی تطبیق پذیر,
ملخص المقالة :
این پژوهش به پوسته‌ی خارجی ساختمان، بعنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های ساختمان که می‌تواند میزان مصرف انرژی را کنترل کند، پرداخته است. هدف از این تحقیق دستیابی به راهکارهای تأثیرگذار کاهش مصرف انرژی در ساختمان بوسیله‌ی پوسته تطبیق‌پذیر و رویکرد بیومیمتیک است. روش گردآوری اطلاعات کتابخانه‌ای و سایت‌های اینترنتی و روش پژوهش توصیفی- تحلیلی و شبیه سازی می باشد. نرم افزار راینو6 و افزونه گرس هاپر و کامپوننت انرژی پلاس برای آنالیز نور روز و میزان مصرف انرژی استفاده شده است. آزمون نتایج با توجه به سیستم لید انجام گرفته است. با بررسی تأثیر پوسته خارجی بر فضای شبیه سازی شده مشخص شد که این پوسته‌ها بار حرارتی کل را %28 ، بار سرمایش را %56 و احتمال خیرگی نور روز را %23 کاهش دهد. با الگوبرداری رفتاری از گیاهان، بدلیل ماهیت ایستا و تطبیق‌پذیری با محیط پیرامون می‌توان به مکانیسمی در ساختمان مانند پوسته‌ای پاسخگو به محیط رسید.
1. ابراهیمی, آرام, توکلی, مرتضی, افتخاری, عبدالرضا رکن الدین. (1398). تحلیل فضایی زیرساخت های سبز با استفاده از اصول آمایش سرزمین (مطالعه موردی: منطقه 22 تهران). جغرافیای اجتماعی شهری, 6(2), 235-253.
2. احمدی، محمود. (1390). تحلیل آسایش انسان از نظر عوامل اقلیمی در استان تهران. جغرافیا، 9(29)، 61-81.
3. اربابیان، همایون. (1380). بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمان. سومین همایش ملی انرژی. اردیبهشت 11. تهران: کمیته ملی انرژی جمهوری اسلامی ایران، معاونت برق و انرژی وزارت نیرو.
4. امور نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه کشور. (1395). دستورالعمل طراحی سازه ای و الزامات و ضوابط عملکردی و اجرایی نمای خارجی ساختمان‌ها (ضابطه شماره 714). تهران: وزارت راه و شهرسازی، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
5. امیر هدایی، الناز. (1392). مروری بر مفهوم و عملکرد نمای هوشمند. معماری و فرهنگ، 14(51)، 32-36.
6. پرهیزگار، ترنم؛ جعفریان، هامون؛ کیالاشکی، یاسر؛ و سبوحی، یدالله. (1391). طراحی بهینه سایبان خورشیدی متحرک به‌همراه تولید برق و اثر آن روی جریان انرژی یک اتاق اداری مشخص. انرژی ایران، 15(1)، 81-96.
7. ترابی، فاطمه. (1390). رابطه متقابل پوسته‌های هوشمند و کاهش انرژی در ساختمان. همایش‌ملی عمران. معماری، شهرسازی و مدیریت انرژی. بهمن 12. اردستان: دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردستان.
8. ثروت جو، حمید؛ و ارمغان، مهتاب. (1390). نمای دو پوسته، هوشمندی و پایداری، مدیریت انرژی. همایش‌ملی عمران. معماری، شهرسازی و مدیریت انرژی. بهمن 12. اردستان: دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردستان.
9. حسینی، سید زین‌العابدین؛ صالحی، اسماعیل؛ و ایرانی‌بهبهانی، هما. (1400). سنجش شاخص‌های برگزیده در روند توسعه‌شهری در منطقه 22
شهر تهران. برنامه‌ریزی توسعه شهری و منطقه‌ای، 6(16)، 109-150.
10. خردمند، صبا؛ و ستاری ساربانقلی، حسن. (1397). معماری از طبیعت پیروی می‌کند. جغرافیایی سرزمین، 15(57)، 69- 87.
11. رزازی، سمیرا؛ و مظفری، فاطمه. (بهمن 1396). پوسته‌های سازگار و انطباق‌پذیر ساختمان با الگوپذیری از گیاهان در طبیعت. معماری سبز، 3(11)، 67-87.
12 رستم زاد، سحر؛ فیضی، محسن؛ صنایعیان، هانیه؛ و خاکزند، مهدی. (1400). طراحی پارامتریک نمای متحرک با هدف ارتقاء بهره‌وری روشنایی و آسایش بصری بررسی موردی: ساختمان‌های اداری تهران. نامه معماری و شهرسازی, 13(31), 85-100.
13. زینالی، بتول؛ و اصغری سراسکانرود، صیاد. (1394). مطالعه تاثیرات اقلیمی توسعه شهری در شهرستان تهران. علوم جغرافیایی، 11(22)، 69-58.
14. ژراردن، لوسین (1379). بیونیک: تکنولوژی از جانداران الهام می‌گیرد (ویرایش 3). (محمد بهزاد و پرویز قوامی، مترجمان). تهران: سروش.
15. علیدادی پور، آذر؛ و خوشکلام خسروشاهی، موسی. (1400). بهبود کارایی مصرف برق خانگی و اثر بازگشتی آن در ایان با لحاظ عدم تقارن در قیمت برق. فصلنامه علمی مدلسازی اقتصادی، 15(54), 47-66.
16. فخرالساعه، فاطمه؛ طاهباز، منصوره؛ دیواندری، جواد؛ و صنایعیان، هانیه. (1400). تاثیر آب و گیاه در عملکرد اقلیمی نورگیرهای داخلی ساختمان بررسی موردی: ساختمان مسکونی واقع در شهر تهران. نامه معماری و شهرسازی، 14(33)، 109-126.
17. مرکز ملی خشکسالی و مدیریت بحران. (1399). سالنامه مرکز ملی اقلیم و مدیریت بحران خشکسالی. تهران، وزارت راه و شهرسازی، سازمان هواشناسی کشور.
18. منصوریان، علیرضا. (1388). بررسی وضعیت آموزشی مهندسی‌خلاقیت بیونیکی. آموزش مهندسی ایران، 11(41)، 69-91.
19. Abdel-Rahman, W. S. M. (2021). Thermal performance optimization of parametric building envelope based on bio-mimetic inspiration. Ain Shams Engineering, 12(1), 1133-1142.
20. Abd El-Rahman, S. M., Es mail, S. I., Khalil, H. B., & El-Razaz, Z. (2020). Biomimicry inspired adaptive building envelope in hot climate. Engineering Research, 166(0), 30-47.
21. Badarnah Kadri, L. (2012). Toward the Living Envelope: Biomimetics for building envelope adaptation. Unpublished master’s thesis, University of Delft, Delft.
22. Bui, D. K. (2020). Improving building energy efficiency:
Biomimetic adaptive façade and computational data-driven
approach, Unpublished Doctoral dissertation, University of Melbourn, Melbourn.
23. Elasfouri, AS., Maraqa, R., & Tabbalat, R. (1991). Shading control by neighbouring building: application to building in Amman, Jordan. Refrigeration, 14(2), 112-116.
24. Fuertes, G. & Schiavon, S. (2014). Plug load energy analysis: The role of plug loads in LEED certification and energy modeling. Energy and Buildings, 76, 328-335.
25. Haase, M., & Amato, A. (2006). Performance Evaluation of three different façade Models for Sustainable Office Building. Green Building, 1(4), 89-103.
26. Hagan, S. (2001). Taking Shape: A New Contract between Architecture and Nature. (1-240) . The Architectural Press, Routledge, London.
27. Hwang, J., Jeong, Y., Park, J. M., & Lee, K. H. (2015). Biomimetics: Forecasting the future of science, engineering and medicine. Nanomedicine, 10(1), 5701-5713.
28. Inkarojrit, V. (2007). Multivariate Predictive window blind control models for intelligent building facade systems. Proceedings Building Simulation conference, September 3-6, (pp.787-794). Beijing: China.
29. Johnsen, K., & Winther, F. V. (2015). Dynamic Facades, the Smart Way of Meeting the Energy Requirements. Energy Procedia, 78, 1568-1573.
30. Kensek, K., & Hansanuwat, R. (2011). Environment Control Systems for sustainable design: A Methodology for Testing, Simulating and Comparing Kinetic Facade Systems. Creative Sustainable Architecture & Built Environment, 1, 27-46.
31. Klinkenberg, Brian. (2020). E-Flora BC: Electronic Atlas of the Plants of British Columbia- Oxalis oregana Nutt. Lab for Advanced Spatial Analysis, Department of Geography, University of British Columbia, Vancouver. Retrieved October 10, from https://linnet.geog.ubc.ca/Atlas/Atlas.aspx?sciname=Oxalis%20oregana
32. Kuru, A., Oldfield, Ph., Bonser, S., & Fiorito, F. (2019). Biomimetic adaptive building skins: Energy and environmental
regulation in buildings. Energy and Buildings, 205, 5-26.
33. Nakhle, C. (2019, February 13), Global Outlook: Market forces move developments in energy. Retrieved April 11, 2020, from https://www.crystolenergy.com/2019-global-outlook-market-forces-move-developments-in-energy/
34. Pacheco, R., Ordonez, G., & Martinez, G. (2012). Energy Efficient design of building: A review. Renewable and Sustainable Energy Review, 16, 3559-3573.
35. Roudsari, S., Pak, M., Smith, A., & Gill, G. (2013). Ladybug: A Parametric Environmental Plugin for Grasshopper to Help Designers Create an Environmentally-Conscious Design. In Proceedings of the 13th international IBPSA conference held in Lyon, Aug 26-28, (pp. 3128-3135). Lyon: France.
36. Sadegh, S. Q. (2022). Development of two-step biomimetic design and evaluation framework for performance-oriented design of multi-functional adaptive building envelopes. Daylighting, 9(1), 13-27.
37. Sheikh, W. T., & Asghar, Q. (2019). Adaptive biomimetic facades: Enhancing energy efficiency of highly glazed buildings. Frontiers of Architectural Research, 8(3), 2095-2635.
38. Solvang, H., Kristiansen, T., Bottheim, R. M., & Kampel. W. (2020). Comparison and development of daylight simulation software – A case study. In E3S Web of Conferences (Vol. 172, p. 19001). Oslo: Multiconsult Norway AS, Department of Building Physics and Energy.
39. Suralkar, R. (2011). Solar Responsive Kinetic Façade Shading Systems inspired by plant movement in nature. People and Building, In Proceedings of Conference: People and Buildings held at the offices of Arup UK, 23rd. (pp.106-123).
40. Tabadkani, A., Roetzel, A., Xian Li, H., & Tsangrassoulis, A. (2021). Design approaches and typologies of adaptive facades: A review. Automation in Construction, 121, 11-23.
41. USGBC. (2015). Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). U.S: Green Building Council.
42. Wigginton, M., & Harris, J. (2002). Intelligent skin. (193-
225). Oxford: Architectural Press.
43. Xinyue, F., Jiadong, L., & Ziyuan, W. (2020/2021). Bionic adaptive façade design.Unpublished master’s thesis, University of Politecnico, Milano.
44. Yeler, G., & Yeler, S. (2017). Models from nature for innovative building skins. Engineering and Science ,3(2), 142-165.
