پژوهشهای جدید نشان میدهد که تغییرات جزئی در طراحی بام ساختمانها، با بهرهگیری از شبیهسازیهای دقیق، میتواند تأثیر چشمگیری بر کاهش مصرف انرژی داشته باشد.
به گزارش سیناپرس، محققان در پژوهشی جدید با استفاده از ابزارهای شبیهسازی، به بررسی این موضوع پرداختهاند که آیا تغییرات ساده در طراحی بام میتواند به بهبود عملکرد انرژی ساختمانها کمک کند یا نه.
در سالهای اخیر، بحران جهانی انرژی و پیامدهای زیستمحیطی آن به یکی از دغدغههای اصلی جوامع انسانی تبدیل شده است. بخش ساختمان، چه در مقیاس مسکونی و چه در مقیاس شهری، سهم بزرگی از مصرف انرژی را به خود اختصاص میدهد و در بسیاری از کشورها نزدیک به ۴۰ درصد تقاضای سالانه انرژی را شامل میشود.
این موضوع در اقلیمهای گرم و خشک اهمیت دوچندان پیدا میکند، چرا که دمای بالای هوا در تابستان و اختلاف قابل توجه دمای شب و روز، فشار زیادی بر سیستمهای سرمایشی و گرمایشی وارد میکند. در چنین شرایطی، هر تصمیم طراحی که بتواند حتی بخشی از این فشار را کاهش دهد، میتواند نقش مؤثری در کاهش هزینههای انرژی و آثار منفی زیستمحیطی داشته باشد. معماری همساز با اقلیم، به عنوان رویکردی که به جای مقابله با طبیعت، با آن هماهنگ میشود، در سالهای اخیر بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته است.
یکی از عناصر کلیدی در طراحی اقلیمی ساختمان، بام است؛ سطحی که بیشترین تماس را با تابش مستقیم خورشید دارد و میتواند منبع اصلی جذب یا دفع حرارت باشد. در مناطق گرم و خشک، تابش شدید خورشید در بیشتر روزهای سال، همراه با رطوبت پایین هوا، باعث میشود که بام ساختمان نقش تعیینکنندهای در تعادل حرارتی فضای داخلی ایفا کند. با این حال، در بسیاری از پروژههای ساختمانی معاصر، انتخاب جهت و شیب بام بیشتر بر اساس سلیقه، زیباییشناسی یا محدودیتهای اجرایی انجام میشود و کمتر بر مبنای ارزیابیهای علمی و انرژیمحور است. این در حالی است که پیشرفت نرمافزارهای شبیهسازی انرژی امکان بررسی دقیق تأثیر تصمیمهای طراحی را فراهم کرده و میتواند معماران و مهندسان را در انتخاب گزینههای بهینه یاری دهد. ضرورت انجام پژوهشهایی که این ابزارها را در شرایط واقعی اقلیمی به کار گیرند، از همین جا ناشی میشود.
در همین رابطه، سید محمود معینی از گروه معماری دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر، با همکاری پژوهشگران واحد همدان، تحقیقی را درباره تأثیر جهتگیری و زاویه بام شیبدار بر مصرف انرژی ساختمان انجام داده است. این پژوهش که بر ساختمانهای معاصر در اقلیم گرم و خشک متمرکز است، تلاش کرده نشان دهد چگونه تغییر در شکل کلی بام میتواند عملکرد انرژی ساختمان را دگرگون کند. محققان با تمرکز بر شرایط اقلیمی شهر قم، به بررسی این موضوع پرداختهاند که کدام ترکیب از جهت جغرافیایی و شیب بام، مصرف انرژی سالانه ساختمان را کاهش میدهد و میتواند به عنوان راهنمایی عملی برای طراحی مورد استفاده قرار گیرد.
برای انجام این پژوهش، یک نمونه ساختمانی بر اساس الگوی استاندارد انتخاب شد تا نتایج قابلیت مقایسه داشته باشند. سپس، هشت جهت جغرافیایی مختلف با پنج زاویه شیب بام ترکیب شد و در مجموع ۴۰ حالت متفاوت طراحی گردید. هر یک از این حالتها با استفاده از نرمافزار شبیهسازی انرژی موسوم به «دیزاینبیلدر» و بر پایه دادههای واقعی اقلیمی شهر قم مورد تحلیل قرار گرفت. شبیهسازی انرژی به این معناست که رفتار حرارتی ساختمان، میزان نیاز به سرمایش و گرمایش و مصرف سالانه انرژی، پیش از ساخت و در محیط نرمافزاری پیشبینی میشود. این روش به پژوهشگران اجازه میدهد اثر هر تصمیم طراحی را بهصورت کمی و قابل اندازهگیری بررسی کنند.
یافتههای پژوهش نشان دادند که انتخاب صحیح جهت و زاویه بام میتواند تفاوت قابل توجهی در مصرف انرژی ایجاد کند. در میان سناریوهای بررسیشده، یک ترکیب مشخص کمترین مصرف انرژی سالانه را به خود اختصاص داد و در مقایسه با نامطلوبترین حالت، کاهش چشمگیری در مصرف انرژی نشان داد. این نتایج بیانگر آن است که حتی بدون استفاده از فناوریهای پیچیده یا پرهزینه، میتوان از طریق طراحی آگاهانه بام، بارهای سرمایشی و گرمایشی ساختمان را کاهش داد و به بهبود عملکرد انرژی دست یافت.
در جمعبندی نتایج، محققان تأکید میکنند که بام شیبدار با زاویه مناسب، نهتنها در تابستان از دریافت بیش از حد گرمای خورشید جلوگیری میکند، بلکه در زمستان نیز امکان بهرهگیری از تابش مفید خورشید را فراهم میسازد. این تعادل باعث میشود نیاز به استفاده از وسایل سرمایشی و گرمایشی کاهش یابد و در نتیجه مصرف انرژی سالانه ساختمان کمتر شود. به بیان ساده، طراحی درست بام میتواند به ایجاد آسایش حرارتی بهتر برای ساکنان منجر شود.
به نقل از ایسنا، یافتههای این پژوهش که در فصلنامه «هویت شهر» وابسته به دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات منتشر شدهاند، حاکی از آن هستند که زاویه شیب ۳۰ درجه به طور مستقل بهترین عملکرد را در کاهش مصرف انرژی داشته است. همچنین جهتهای شرقی تا جنوبشرقی، به دلیل بهرهمندی از تابش ملایم صبحگاهی و دوری از گرمای شدید بعدازظهر، عملکرد بهتری نسبت به جهتهای غربی از خود نشان دادهاند. این یافتهها با ویژگیهای اقلیمی شهر قم، که تابستانهای بسیار گرم و آفتابی دارد، همخوانی کامل دارد و نشان میدهد توجه به دادههای اقلیمی واقعی تا چه اندازه در تصمیمگیریهای طراحی اهمیت دارد.
اهمیت این نتایج فراتر از یک مطالعه موردی است. کاهش مصرف انرژی ساختمانها نهتنها هزینههای خانوارها را پایین میآورد، بلکه به کاهش مصرف سوختهای فسیلی و آلایندههای زیستمحیطی نیز کمک میکند. لذا پژوهش فوق میتواند به عنوان راهنمایی کاربردی برای معماران، مهندسان و حتی سیاستگذاران حوزه انرژی مورد استفاده قرار گیرد تا در برنامهریزیهای شهری و معماری مناطق گرم و خشک، به نقش بام ساختمان توجه بیشتری شود.