نقش معماری در شرایط سخت اقلیمی

به گزارش تین نیوز به نقل از ایمنا، اگرچه طراحی یک ساختمان در شرایط عادی پیچیدگی های متعددی را به همراه دارد، هنگام توسعه در یک محیط سخت همچون مکان هایی با دمای بسیار بالا یا پایین، مکان هایی که در معرض تحلیل، تشعشع و موارد این چنینی هستند، با پیچیدگی ها و چالش های بیشتری روبه رو می شود.

ساختمان ها باید در برابر اثرات طبیعت مقاوم باشند و سرپناهی ایمن برای ساکنان فراهم کنند. اگرچه اساس روند طراحی و معماری به همین صورت است اما، دستیابی به این مهم در محیط های چالش برانگیز مستلزم در نظر گرفتن جنبه های مختلفی مانند عملکرد، تهویه، عایق، فرم، مصالح ساختمانی، مقاوم سازی در برابر زلزله، سرمای سخت و سایر شرایط سخت و همچنین زیبایی شناسی است. برای رسیدن به این هدف لازم است خلاقیت و علم با هم ادغام شوند تا علاوه بر ظاهر و عملکردی متعادل، اطمینان حاصل شود که ساختمان بادوام و پایدار است.

یک رویکرد کلیدی در طراحی این قبیل ساختمان ها، استفاده از تکنیک های طراحی غیرفعال است که از منابع تجدیدپذیر استفاده می کند و نیاز به سیستم های گرمایش و سرمایش فعال را به حداقل می رساند. برای مثال، ساختمان ها در مناطق بسیار سرد باید برای برقراری هماهنگی بین به حداکثر رساندن قرار گرفتن در معرض خورشید و به حداقل رساندن اتلاف گرما طراحی شوند، در حالی که در مناطق بیابانی باید از دیوارهای ضخیم و سیستم های سایه انداز برای جلوگیری از ورود گرمای بیش از حد استفاده کنند.

علاوه بر این، طراحان می توانند از مواد و فناوری های پیشرفته برای ایجاد ساختمان های پایدارتر و کاربردی در محیط های خشن استفاده کنند. استفاده از مواد عایق پیشرفته در سازه ها موجب افزایش بهره وری انرژی در ساختمان های واقع در سرمای شدید می شود و استفاده از پنل های خورشیدی و سایر منابع انرژی تجدید پذیر در مناطق بیابانی می توانند وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد. تکنولوژی های ساختمان سازی همچون سازه های ماژولار و پیش ساخته علاوه بر سرعت بخشیدن به فرایند ساخت وساز، میزان ریسک و قرارگرفتن در معرض خطرات را کاهش می دهد.

مصالح و تجهیزاتی که برای شرایط سخت طراحی شده اند به روش های نگهداری و تعمیر خاصی نیاز دارند که باید به صورت واضح به اپراتورها اطلاع داده شود و اطلاعات مربوط به آنها در مکان مناسب مستند شود. در ادامه چالش ها و راهکارهای اصلی برای معماری در شرایط سخت بررسی می شود.

آب وهوای سرد

در مناطقی با دمای بسیار پایین مثل قطب شمال و قطب جنوب، ممکن است مصالح ساختمانی انعطاف پذیری خود را از دست بدهند و بیشتر در معرض شکستگی و ترک خوردن قرار گیرند و ماشین آلات نیز دچار اختلال شوند. به علاوه کارگران با خطرات سلامتی مانند سرمازدگی و هایپوترمی مواجه هستند. در بعضی از مکان ها که زمین همواره منجمد و یخ زده است، مشکلات قابل توجهی برای ساخت فونداسیون ایجاد می شود و عملیات باید با احتیاط کامل انجام شود.

برای کاهش این چالش ها، مؤثرترین استراتژی طراحی یک محفظه حرارتی با کیفیت بالا است که می تواند ترکیبی از عایق، درزگیری هوا و پنجره های با اندازه مناسب باشد. مواد نوآورانه ای مانند ایروژل می توانند اتلاف حرارت را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. پنجره های سه جداره نیز با ایجاد یک سد مؤثر در برابر سرمای بیرون به حفظ گرما کمک می کنند.

بتن مسلح و فولاد مخصوص به گونه ای طراحی شده اند که در مقابل شرایط سرمای شدید مقاومت کنند و در عین حال یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کنند. استفاده از فناوری های ساخت وساز ماژولار نیز در این شرایط سودمند است که امکان ساخت اجزای پیش ساخته را در محیط های کنترل شده فراهم می کند. در این روش ماژول های پیش ساخته به سرعت در محل مونتاژ می شوند و از قرار گرفتن کارگران در معرض سرمای شدید تا حد زیادی جلوگیری می شود.

در نهایت، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر سازگار با آب و هوای سرد همچون گرمایش زمین گرمایی (ژئوترمال) و خورشیدی، می تواند به ساخت و سازهای پایدار و کارآمد کمک کند. برای مثال، سیستم های گرمایش زمین گرمایی از گرمای زیرزمینی بهره می برند که با وجود یخ زدگی در سطح، از دمای پایداری در اعماق زمین استفاده می کند و منبع ثابت و قابل اعتمادی را برای گرمایش ساختمان فراهم می کند.

آب و هوای گرم

در مناطقی با درجه حرارت بسیار بالا مثل بیابان ها و مناطق گرمسیری، مصالح ساختمانی می توانند با سرعت بیشتری انبساط یابند و خراب شوند. عملکرد ماشین آلات نیز در دمای بیش از حد گرم با اختلال مواجه می شود. کارگران با خطرات سلامتی مانند گرمازدگی و کم آبی مواجه هستند که باید از شیفت کاری ایمن برای آنها اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، نیاز دائمی به سرمایش یک چالش مهم برای بهره وری انرژی ساختمان ها در این مناطق است.

ساختمان های چوبی یا فلزی با وزن کم برای کاهش چالش های آب وهوای گرم و مرطوب گرمسیری ایده آل هستند. دیوارهای عظیم و سنگین برای آب وهوای معتدل یا جاهایی بهتر است که دما بین روز و شب تفاوت قابل توجهی دارد. استفاده از محلول های عایق حرارتی کارآمد نیز کمک بزرگی به کاهش چالش های بهره وری انرژی می کند.

مواد نوآورانه همچون پوشش های بازتابنده، می تواند جذب گرما را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. لعاب کاری با محافظ خورشیدی می تواند با مسدود کردن مقدار قابل توجهی از تابش خورشیدی به پایین نگه داشتن دمای داخلی ساختمان کمک کند. سیستم های تهویه طبیعی، مانند دالان ها، نورگیرها و کف پوش های بریس با بهبود گردش هوای داخل ساختمان، نیاز به سیستم های تهویه را کاهش می دهند و محیط داخلی خنک تر و راحت تری را ایجاد می کنند.

محیط های دریایی

هوای دریا سرشار از نمک و رطوبت است که خوردگی مواد را تسریع می کند و تهدیدی قابل توجه برای مصالح ساختمانی به حساب می آید. برای مبارزه با این موضوع، باید از موادی استفاده کرد که در برابر خوردگی مقاومت بالاتری دارند. فولادهای ضدزنگ و آلومینیوم برای مصارف دریایی به دلیل وزن سبک و مقاوم در برابر خوردگی بسیار کاربردی هستند. پوشش های محافظ پیشرفته همچون رنگ های اپوکسی و پلی اورتان موانع بیشتری در برابر عناصر خورنده دریا ایجاد می کنند.

موادی مانند فولاد گالوانیزه که با لایه ای از روی پوشانده شده باشد، مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون دارند. علاوه بر این، مواد کامپوزیتی پیشرفته مثل پلیمرهای تقویت شده با الیاف، بدون نیاز به پوشش ها یا عملیات اضافی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند و گزینه ای مؤثر برای ساخت وساز در محیط های دریایی هستند. استفاده از مواد با خوردگی قابل کنترل، یعنی لایه های اکسیدشده که از اکسیداسیون داخل یک عنصر محافظت می کنند، مثل مس و روی نیز می تواند در این محیط ها کارآیی داشته باشد.

باد و باران شدید

در مناطقی که در معرض باد و باران شدید قرار دارند، مصالح ساختمانی باید در برابر نیروهای شدید و نفوذ آب مقاوم باشند. برای کاهش این چالش ها، استفاده از موادی که مقاومت و نفوذناپذیری بالایی دارند ضروری است. بتن مسلح و فولاد سازه ای به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر بادهای شدید و ضربه های ناشی از آوار، عناصر کلیدی ساخت وساز در این مناطق هستند. همچنین سیستم های لنگر مقاوم و تکنیک های ساخت وساز مقاوم در برابر طوفان برای افزایش پایداری این سازه ها استفاده می شود.

مواد ضدآب مانند پوسته های ضدآب و پوشش های پلیمری برای جلوگیری از نفوذ آب، محافظت از پایه ها و سایر قسمت های آسیب پذیر ساختمان استفاده می شود. پنجره ها و درهای مقاوم در برابر ضربه، همراه با کرکره های مقاوم در برابر طوفان، محافظت بیشتری در برابر باد و باران شدید ایجاد می کنند. تکنیک های زهکشی کارآمد مثل ناودان ها و زیرساخت های مناسب برای مدیریت آب باران و جلوگیری از آسیب های ساختاری نیز در این مناطق ضروری هستند.

ارتفاعات بالا

در مناطقی که در ارتفاعات بسیار بالا قرار دارند، چالش ها شامل فشار کم اتمسفر، تغییرات شدید دما، قرار گرفتن در معرض تابش شدید خورشید و نیاز به محافظت در برابر بهمن و سایر پدیده های طبیعی است. طراحی ساختمان ها در این شرایط مستلزم ملاحظات طراحی و مصالح خاص برای اطمینان از ایمنی، آسایش و بهره وری انرژی است.

عایق ها و عملکرد حرارتی کارآمد از ملاحظات حیاتی ساخت وساز در این مناطق است. پنجره های دو یا سه جداره عایق اضافی را فراهم می کنند و به حفظ دمای داخلی پایدار کمک می کنند. مواد با جرم حرارتی بالا مثل بتن و سنگ می توانند گرما را جذب و آزاد کنند و به افزایش بهره وری ساختمان کمک کنند.

یکپارچگی ساختاری یکی دیگر از نگرانی های مهم در این مناطق است. انعطاف پذیری سازه های فولادی آنها را برای مناطقی با بارهای سنگین برف و بادهای قوی مناسب می کند. مواد کامپوزیت پیشرفته با وزن کم و استحکام بالا یکی دیگر از راه حل هایی مقاومت در برابر شرایط آب وهوایی شدید هستند که در عین حال هزینه های حمل ونقل را نیز کاهش می دهند.