طراحی سایبان‌های هوشمند با الهام از گل زنبق

الهام گرفتن از طبیعت، همواره یکی از روش‌های انسان برای غلبه بر مشکلات و ایجاد ساختارهای مناسب بدین منظور بوده است. در تحقیقی جالب توجه که با همین روش انجام شده است، محققان با الهام گرفتن از شیوه واکنش گل زنبق به نور روز، طرحی را برای ساخت سایبان‌های هوشمند ارائه داده‌اند.

به گزارش ایسنا، نور روز به عنوان یک منبع تأثیرگذار بر نیازهای انســان محسوب می‌شود. بنابراین طراحی نمای ساختمان باید به گونه‌ای باشد که هم نور طبیعی مورد نیاز ساکنان در ســاختمان را تأمین کند و هم بتواند آسایش بصــری به همراه داشته باشد. با توجه به این‌که امروزه طراحان سعی دارند نمای ساختمان را با حداکثر جـداره شفاف طراحی کنند، بنابراین یکی از دغدغه‌های معماران، نحوه طراحی نما برای بهره‌برداری از نور روز و در عین حال، جلوگیری از ورود بیش از حد نور خورشید به فضای داخلی ساختمان است؛ چراکه در اثر ورود بیش از حد نور خورشید، فضای داخل ساختمان گرم شده و در اقلیم گرم و خشک یا نیمه‌خشک، مصرف انرژی سرمایشی افزایش می‌یابد که این مساله خلاف اهداف معماری پایدار است.

بنا بر نظرات متخصصان، در چنین مواردی، ضرورت بهره‌مندی از سایبان هوشمند خارجی نما که متناسب با اقلیم و مسیر حرکت خورشید است، مطرح می‌شود. برای رسیدن به یک نمای متحرک، نیاز است که در ابتدا الگوی حرکت مشخصی مطرح شود که بتوان از آن به عنوان منبع الهام طراحی مکانیزم حرکتی سایبان نما بهره گرفت. محققان بدین منظور، از علم بایونیک یا الهام از طبیعت جهت رسیدن به الگوریتم حرکتی چنین سایبان‌هایی بهره می‌برند. طبیعت، خود به دسته‌های مختلفی تقسیم شده که شامل گیاهی، انسانی، جانوری و موجودات بی‌جان است. اما نتایج حاصل از بررسی خصوصیات گیاهان حاکی از آن اسـت که این موجودات می‌توانند به خوبی منبع الهام باشند. زیرا آن‌ها به دلیل نفوذ ریشه خود در خاک، در جای خود ثابت هستند، ولی نیاز است که به اتفاقات پیرامون خود عکس‌العمل نشان دهند.

با توجه به این موضوع، پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز در یک مطالعه، از الگوی حرکتی گل زنبق الهام گرفته و به طراحی الگوریتمیک نمای هوشمند ساختمان در جهت کنترل نور روز پرداخته‌اند.

آن‌ها در این پژوهش به کمک روش علمی شبیه‌سازی-مدلسازی به طراحی نمای متحرک ساختمان با الهام از الگوی حرکتی گل زنبق در جهت کنترل ورود نور روز به فضای داخلی ساختمان در اقلیم شیراز پرداخته‌اند.

یافته‌های پژوهش فوق حاکی از آن هستند که گلبرگ‌های گل زنبق در پنج حرکت متوالی، الگوی باز و بسته شونده خود را انجام داده و می‌توانند به‌عنوان الگوی حرکتی یا منبع الهام حرکت سایبان هوشمند نمای ساختمان عمل کنند.

در این خصوص، طاهره نصر، محقق گروه معماری دانشکده هنر و معماری دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز و همکارانش می گویند: «گلبرگ‌های گل زنبق با هندسه مثلث در نظر گرفته شده که در رأس از زاویه صفر تا زاویه ۴۵ درجه باز و بسته می‌شوند».

آن‌ها می‌افزایند: «باتوجه به مسیر حرکت خورشید و زاویه تابش در ساعت ۷ صبح تا ۷ شب، مراحل متوالی باز و بسته شدن گل صورت می‌گیرد و این امر می‌تواند ۲۰ درصد از میزان حرارت جذب شده توسط سطح بازشو و ۱۰ درصد از ساعت تابش نور خورشید را کاسته و در نتیجه گرمای فضای داخل در فصول گرم سال را کاهش داده و علاوه بر آن، روشنایی طبیعی نور روز را برای فضاهای داخلی تأمین کند».

بر اساس این تحقیق، سایبان هوشمند الهام گرفته شده از فرم و عملکرد گل زنبق کاملاً نوآورانه است، زیرا الگوی حرکتی گل توسط طراح بررسی شده و الگوریتم فرم و حرکت توسط طراح به نرم‌افزار داده شده است. بنابراین داده‌ها به صورت پیش فرض نیستند.

به گفته نصر و همکارانش، «نتایج، حاکی از آن هستند که جهت سهولت حمل و نقل، ساخت و اجرا و غیره، قطعات پوسته بهتر است که به صورت سبک و مدولار طراحی شود. یکی از نکات حائز اهمیت دیگر، قابلیت انعطاف‌پذیری و سازگاری پوسته با محیط است که در کل، هدف کلان طراحی پوسته نیز محسوب می‌شود».

آن‌ها معتقدند: «پژوهشگران در آینده می‌توانند پوسته مدل‌سازی شده را از نظر آسایش بصری، حرارتی، کنترل نفوذ نور روز، کاهش مصرف انرژی، کاهش بار گرمایش و سرمایش ساختمان و غیره در اقلیم‌ها، کاربری‌ها و جبهه‌های مختلف ساختمان به کار گرفته و نتایج را به صورت الگوریتم‌ها و داده‌های کمی ارائه کنند تا پوسته‌های طراحی شده برای معماران و طراحان، کاربردی‌تر شوند».

این یافته‌های پژوهشی جالب توجه را فصلنامه «نقش جهان - مطالعات نظری و فناوری‌های نوین معماری و شهرسازی» وابسته به دانشگاه تربیت مدرس منتشر کرده است.