بهره‌گیری از الگوی تغییرپذیر جهت طراحی پوسته‌ی ساختمان در راستای کنترل نور روز (نمونه‌موردی: گل میمون)
الموضوعات :
زهرا یارمحمودی
1
,
طاهره نصر
2
1 - گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 - دانشیار شهرسازی، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
الکلمات المفتاحية: ساختار تغییرپذیر, سایبان متحرک, الگوی گیاهی, کنترل نور روز.,
ملخص المقالة :
امروزه طراحی پوسته‌های تغییرپذیر جهت انطباق با محیط پیرامون ساختمان به یکی از دغدغه‌های اصلی طراحان تبدیل شده است. بنابراین هدف کلان پژوهش حاضر طراحی پوسته‌ی تغییرپذیر ساختمان با بهره‌گیری از الگوهای طبیعی است. موجودات در طبیعت زنده هستند، به همین دلیل در برابر عوامل خارجی واکنش نشان داده و راه‌حل‌های زیادی در زمینه‌ی سازگاری و انطباق‌پذیری در بردارند. الگوی گیاهی (گل میمون) به عنوان نمونه موردی در پژوهش حاضر جهت الهام از مکانیزم حرکتی انتخاب شده است. گیاهان در عملکرد، تشابه زیادی با ساختمان دارند. هم در جای خود توسط ریشه ثابت هستند و هم به تغییرات محیط پیرامون واکنش نشان می‌دهند. باتوجه به اینکه شاخه‌های کاهش مصرف انرژی در ساختمان بسیار گسترده است، بنابراین در این تحقیق، رویکرد کنترل ورود نور روز به فضای داخلی ساختمان توسط پوسته‌ی نما در اقلیم شیراز انتخاب شده است. شیراز دارای اقلیم گرم و نیمه خشک است. بنابراین، دارای تابستان‌های گرم می‌باشد و نماهای جنوبی ساختمان‌ها در این اقلیم نیازمند پوسته اقلیمی در راستای منطبق شدن با مسیر حرکتی خورشید است. روش پژوهش مدلسازی-شبیه‌سازی است. به این صورت که توسط نرم‌افزار راینو6 و افزونه‌ی گرس‌هاپر، مدل پوسته براساس الگوی رفتاری گل میمون، الگوریتم نویسی شده و در نهایت توسط افزونه لیدی‌باگ، انرژی تابشی و توسط افزونه هانی‌بی، نور روز تحلیل شده است. نتایج حاصله حاکی از آن است که پوسته‌ی طراحی شده در اقلیم شیراز، ماه مرداد از ساعت 8 تا 16 در روز 10ام می‌تواند در حالت پنل‌های بسته تا 75 درصد از ورود نور روز به فضای داخلی ساختمان و 64 درصد از انرژی تابشی جذب شده توسط سطح شفاف نمای ساختمان کم کند. همین امر باعث کاهش 16 درصدی دمای فضای داخل ساختمان می‌شود.
Abodollahzadeh, S. M., Heidari, S., & Einifar, A. (2021). The investigation of thermal adaptation in apartments in hot and dry climate: A study on thermal comfort and thermal behavior in apartments in Shiraz. Naqshejahan- Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning, 11(3). [in Persian]
Ahmadnejad Karimi, M., & Haghparast, F. (n.d.). Membrane opening and closing and expandable roofs: An adaptable approach to a sustainable and flexible architecture. First National Conference on Sustainable Construction. Mashhad Municipality Press. Mashhad.[in Persian].
Asefi, M., Sami, Z., & Mahmoudi, R. (n.d.). Scissor-like folding arm awning inspired by functional geometry. International Congress of Contemporary Civil Engineering, Dubai.[in Persian]
Bano, F., & Sehgal, V. (2019). Finding the gaps and methodology of passive features of building envelope optimization and its requirement for office buildings in India. Thermal Science and Engineering Progress, 9, 66–93.
Behnava, B., & Pourzargar, M. (2021). Impact of New Materials on Dynamics of Four Recent Decades in Iranian Architecture 1980-2020. Naqshejahan-Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning, 11(3), 49–66. [in Persian]
Charpentier, V., Hannequart, P., Adriaenssens, S., Baverel, O., Viglino, E., & Eisenman, S. (2017). Kinematic amplification strategies in plants and engineering. Smart Materials and Structures, 26(6), 63002.
ElGhazi, Y., Hamza, N., & Dade-Robertson, M. (2017). Responsive plant-inspired skins: A review. 33rd International Conference Passive Low Energy Architecture PLEA 2017, 3, 3636–3643.
Elkhayat, Y. O. (2014). Interactive movement in kinetic architecture. JES. Journal of Engineering Sciences, 42(3), 816–845.
Hafizi, N., & Karimnezhad, M. (2022). Biomimetic architecture towards bio inspired adaptive envelopes: in case of plant inspired concept generation. International Journal of Built Environment and Sustainability, 9(1), 1–10.
Heidari, A., Taghipour, M., & Yarmahmoodi, Z. (2021). The Effect of Fixed External Shading Devices on Daylighting and Thermal Comfort in Residential Building. Journal of Daylighting, 8(2), 165–180.
Jafarian, S., Sarkardehee, E., Monsefi Parapari, D., & Mojahedi, M. (2021). Investigating the effect of Flexible Lightweight Membrane Canopy in Order to Provide Thermal Comfort in Hot and Dry Climate. Journal of Sustainable Architecture and Urban Design, 9(2), 47–64. [in Persian]
Kamarian, M., & Sadeghpour, A. (n.d.). Analysis and evaluation of various movement mechanisms in deformable structures. Third International Conference on Applied Research in Structural Engineering and Construction Management. Sharif University.[in Persian]
Karamirad, S., & Vakilinezhad, R. (2022). Assessing the Effect of Green Roofs on Urban Microclimate, Case study: the Low-Rise Context in Hot-Dry Climate of Shiraz. Journal of Iranian Architecture & Urbanism (JIAU), 13(2), 5–19. [in Persian]
Keshtkaran, P., Movahed, K., & Barzegar, Z. (2022). Roof Optimization of Three Floor Residential Building Using GA Case Study: Shiraz, Iran. Journal of Sustainable Architecture and Urban Design, 10(1), 141–167.
Knippers, J., & Speck, T. (2012). Design and construction principles in nature and architecture. Bioinspiration \& Biomimetics, 7 1, 15002.
Li, S., & Wang, K. W. (2016). Plant-inspired adaptive structures and materials for morphing and actuation: a review. Bioinspiration & Biomimetics, 12(1), 11001.
Matini, M.-R. (2007). Biegsame Konstruktionen in der Architektur auf der Basis bionischer Prinzipien.
Matini, M., & Kakouee, E. (2019). Compliant Mechanisms; an Approach Leading to Functional Deficiencies Reduction in Kinetic Skins. Honar-Ha-Ye-Ziba: Memary Va Shahrsazi, 24(2), 39–48. [in Persian]
Matini, M R, & Knippers, J. (2008). Application of “abstract formal patterns” for translating natural principles into the design of new deployable structures in architecture. Design and Nature IV, 147–156.
Matini, Mohammad Reza. (2015). Pliable Convertible Structures in Architecture Inspired by Natural Role Models. 20(1), 67–80. [in Persian]
Megahed, N. A. (2017). Understanding kinetic architecture: typology, classification, and design strategy. Architectural Engineering and Design Management, 13(2), 130–146.
Moghani Rahimi, B., & Porbar, Z. (2013). Climate and architecture of Shiraz. Scientific- Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 22(87), 64–67.
Molaei, M. M., Pilechiha, P., Zarrinmehr, Z., & Shaeri, J. (2020). The Impact of the Combination of Positive and Negative Spaces on the Performance of Solar Chimney; Case Study: Office Buildings in the Hot and Dry Climate of Shiraz. Armanshahr Architecture & Urban Development, 13(31), 157–167. [in Persian]
Nasr, T., & Yarmahmoodi, Z. (2022). Comparison of the Fixed External Sun Shading Devices Performance in order to Daylight Control (Case Study: Southern Facade in Yazd Climate). Journal of Environmental Science and Technology. 24(5), 33-45. [in Persian]
Nasr, T., Yarmahmoodi, Z., & Ahmadi, S. M. (2020). The Effect of Kinetic Shell’s Geometry on Energy Efficiency Optimization Inspired by Kinetic Algorithm of Mimosa pudic. Naqshejahan-Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning, 10(3), 219–230. [in Persian]
Razazi, S., Mozaffari Ghadikolaei, F., & Rostami, R. (2022). The effect of external and internal shading devices on energy consumption and co2 emissions of residential buildings in temperate climate. Space Ontology International Journal, 11(1), 75–89. https://doi.org/10.22094/soij.2022.1950918.1476
Sadeghpour, A. H., & Yavari, N. (2022). Analysis of dynamic mechanisms in building facades. Journal of Renewable and New Energy, 9(2), 101–112. [in Persian]
Shiraz Climate. (n.d.). Retrieved May 28, 2023, from https://www.weather-atlas.com/en/iran/shiraz-climate
Tabares-Velasco, P. C., Christensen, C., & Bianchi, M. (2012). Verification and validation of EnergyPlus phase change material model for opaque wall assemblies. Building and Environment, 54, 186–196.
Yarmahmoodi, Z., Nasr, T., & Moztarzadeh, H. (2023). Algorithmic Design of Building Intelligent Facade to Control the Daylight Inspired by the Rafflesia Flower Kinetic Pattern. Naqshejahan-Basic Studies and New Technologies of Architecture and Planning, 1–24. [in Persian]
