کاربرد نور طبیعی در معماری و تولید انرژی

نور سر چشمه ی وجود همه ی هستی است. با روشن کردن سطح اجسام، نور به آنها پیرامون و یک محیط مرئی را اهدا می کند. و جمع شدن سایه در پشت آنها به اجسام عمق می دهد. اجسام تنها در مرزهای روشنایی و تاریکی است که معنی پیدا می کنند، و شکل خود را به دست آورده و نشان می دهند، روابط داخلیشان کشف می شود، و مانند حلقه های زنجیر تا بی کران به هم متصل می شوند. نور به اجسام، استقلال و خود مختاری می بخشد و هم زمان، وابستگی های آنها را محدود می کند. ما حتی می توانیم این طور بیان کنیم که نور به هر شیء در محیط اطراف خود آنقدر ترفیع می دهد که آن شیء کاملا مشخص شده و با سایر اشیاء فرق می کند.

قدرت و تاثیر نورپردازی

برای انسان های نخستین، نور به عنوان وسیله ای برای محاسبه ی زمان محسوب می شد. اشعه های پر انرژی نور که از فاصله دور خورشید به زمین منعکس می شوند، به احساس و درک انسان اولیه از امکان شکل اساسی می دهد. این نور که به وسیله ی بازشوهایی به داخل فضاهای ساخته شده ی او کشیده می شد، این امکان را به انسانی که داخل آن سکونت داشت می داد که وجودش را در ارتباط با محیط اطراف درک کند و بفهمد.

امروزه پیشرفت فنی و تکنولوژی، نورپردازی مصنوعی را تسهیل کرده است. ولی به وسیله نور پردازی مصنوعی، انسان از ارتباطش با طبیعت دور می ماند و این رابطه را از دست می دهد. نور طبیعی را می توان به فضای داخلی معماری هدایت به طوری هدایت کرد که آن به آن فضا عمق بخشیده و آن را تعریف کند و فضاهایی بسیار مهیج و تحریک کننده به وجود آورد.

نور به تنهایی نمی تواند ظهور دلچسبی داشته باشد. حتما باید در کنار نور تاریکی هم وجود داشته باشد تا نور موجودیت خویش را به وجود آورد. تاریکی است که درخشندگی نور را بر می افروزد و قدرت نور را آشکار می کند.

نور طبیعی: خلاقیت و انرژی در معماری مدرن 🌞🏢

نور طبیعی در معماری چیزی فراتر از یک منبع روشنایی است؛ ابزاری است برای خلق فضاهایی که زندگی را در درون خود جاری می‌کنند. ترکیب نور و سایه، مانند قلم یک هنرمند، اشکال تازه‌ای را به نمایش می‌گذارد و وقتی این بازی نور با انرژی خورشیدی تلفیق شود، نتیجه‌اش طراحی‌هایی است که هم زیبا و هم پایدارند.

تاریخچه و اهمیت بهره‌گیری از نور طبیعی

معماران از دیرباز به نور طبیعی به‌عنوان عنصر کلیدی توجه کرده‌اند:

• در معماری سنتی ایران، بادگیرها و نورگیرها برای هدایت نور و هوا به داخل فضاها طراحی شدند.
• کلیساهای گوتیک با پنجره‌های بلند رنگی، تجربه‌ای روحانی از نور ایجاد کردند.
• در معماری مدرن، لوکوربوزیه نور را عنصری زنده می‌دانست که با تغییر زاویه‌های خورشید، روایت فضا را تغییر می‌دهد.

در عصر امروز، نور طبیعی نه‌تنها به‌عنوان ابزار زیباشناختی، بلکه برای کاهش مصرف انرژی و تولید آن به کار می‌رود.

استفاده ی موثر از انرژی نور طبیعی

موثر ترین روش استفاده از نور خورشید تامین روشنایی با نور طبیعی است. حتی بهترین لامپ رشته ای در مقایسه با نور خورشید برای تامین میزان معینی روشنایی، به میزان بیشتری انرژی الکتریکی برای هر متر مربع نیاز دارد و میزان بیشتری گرما تولید می کند. مشارکت نور طبیعی در تامین روشنایی هر ساختمان باید در عین توجه به مقابله با جذب حرارت نامطلوب صورت پذیرد.

ایده ی بهینه کردن ارتباط میان سایه و نور طبیعی هدایت شده به درون فضای معماری،به شکل های جدید ممکن است و بدین ترتیب نمودی زیبا از این اشکال تازه را به نمایش گذاشت.

بازی نور و سایه در طراحی

با هدایت خلاقانه نور به فضا، می‌توان تجربه‌های متفاوتی خلق کرد:

• پنجره‌های زاویه‌دار: که نور را به سمت خاصی هدایت می‌کنند و الگوهای هندسی از سایه و روشنایی را روی دیوارها و کف ایجاد می‌کنند.
• سقف‌های نورگیر: که با تنظیم جهت و زاویه نور، در طول روز فضای داخلی را زنده نگه می‌دارند.
• دیوارهای مشبک یا پرده‌های نورگیر: سایه‌های پویا ایجاد می‌کنند و به فضا حالتی متغیر می‌بخشند.

مثال: خانه آبشار فرانک لوید رایت، که با ترکیب نور طبیعی و عناصر طبیعی اطراف، فضای داخلی را با طبیعت یکپارچه کرد.

تولید انرژی: کاربردهای نوین نور طبیعی

نور خورشید در معماری امروز، فراتر از روشنایی، منبع تولید انرژی است.

نور ملموس ترین انرژی تجدید پذیر است. امروزه روش های جدیدی از جمله (باتری خورشیدی) برای تبدیل این انرژی به جریان برق در دسترس است. فیزیک دانی به نام هنری بکرل کشف کرد که هنگام برخورد نور به ترکیبی از مواد حاوی سیلیکون، ولتاژ الکتریکی تولید می شود. این کشف انقلابی به پیدایش این نظریه که امکان تولید انرژی الکتریکی از نور طبیعی در فرآیندی شبیه به فتوسنتز وجود دارد، انجامید.

پنل‌های خورشیدی در طراحی نما

کاربرد باتری خورشیدی در ساختمان، توجه معماران سراسر جهان را به خود جلب کرده است. در بسیاری از پروژه های موفق شناخته شده از صفحات باتری خورشیدی به عنوان قسمتی از سیستم پوشش یا نمای ساختمان استفاده شده است. استفاده از این مصالح جدید که ملزومات مخصوص به خود را به خصوص از نظر زاویه ی جهت اقتضا می کند، به مسئله ی طراحی ساختمان بدل شده است.

• نماهایی که از پنل‌های فتوولتائیک ساخته شده‌اند، علاوه بر تولید انرژی، به زیبایی ساختمان کمک می‌کنند.
• نمونه: ساختمان کلیسای خورشیدی بادن در آلمان، که نمای آن کاملاً با پنل‌های خورشیدی پوشیده شده است.

پرده‌های سولار خورشیدی

امکان کار گذاشتن ورقه های سلول های باتری خورشیدی بین دو ورقه شیشه، کاربرد جالب دیگری داردکه در آن بخشی از صفحه می تواند به عنوان وسیله ای برای ایجاد سایه عمل کند و اجازه ی عبور نور از شکاف های مابین سلول ها را فراهم سازد.

• پرده‌هایی از جنس سلول‌های خورشیدی شفاف، که علاوه بر کنترل نور، انرژی تولید می‌کنند.
• کاربرد: در خانه‌ها و ادارات برای تنظیم نور طبیعی و کاهش مصرف برق.

این پرده ها در ساختمان های قدیمی یا جدید می توانند به عنوان شاتر های قابل تغییر یا پرده های کرکره ای متحرک کاربرد داشته باشند. کلیه قطعات سایه انداز به عنوان محلی برای نصب سلول های خورشیدی ایده آل هستند. چرا که ضمن قرار گیری در مقابل خورشید می توانند با تغییر مسیر نور در طول روز، جهت خود را تغییر دهند. برای این کار سیستم های کنترل کننده ی پیچیده با استفاده از کامپیوتر لازم است تا میزان استفاده از نور خورشید، سایه اندازی لازم و جمع آوری انرژی را اولویت بندی کند.

نکات پیشرفته:

در ادامه چند پروژه‌ی برجسته و الهام‌بخش که از نور طبیعی به شیوه‌ای خلاقانه بهره گرفته‌اند، معرفی می‌شود:

1. گنبد نورگیر مجلس رایشتاگ، برلین (Reichstag Dome)

• معمار: نورمن فاستر
• ویژگی‌ها:
  • این گنبد شیشه‌ای، نماد شفافیت دموکراسی در آلمان است.
  • نور طبیعی از طریق این گنبد به سالن اصلی هدایت می‌شود، به‌طوری که در تمام طول روز نیاز به نور مصنوعی کاهش می‌یابد.
  • یک سیستم آینه‌ای هلیکال، نور را به‌صورت یکنواخت در فضا پخش کرده و در عین حال از بازتاب گرمای بیش‌ازحد جلوگیری می‌کند.
  • تهویه طبیعی: دودکش حرارتی ایجاد شده توسط گنبد، هوای گرم را خارج و جریان هوای تازه را به درون هدایت می‌کند.

2. دیوار مجوف و قابل تهویه (Ventilated Cavity Wall) ساختمان لویدز لندن

• معمار: ریچارد راجرز
• ویژگی‌ها:
  • دیوارهای خارجی این ساختمان با استفاده از پانل‌های شیشه‌ای دولایه طراحی شده‌اند که بین آن‌ها فضایی برای تهویه قرار دارد.
  • این دیوارها از نور طبیعی به‌صورت کنترل‌شده استفاده کرده و دمای داخلی ساختمان را بهینه می‌کنند.
  • سیستم تهویه غیرفعال در کاهش مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش تأثیر چشمگیری دارد.

3. مرکز طراحی Linz، استرالیا (Design Centre Linz)

• ویژگی‌ها:
  • این ساختمان با نماهایی متشکل از صفحات نیمه‌شفاف طراحی شده که نور خورشید را به فضاهای داخلی هدایت می‌کنند.
  • سیستم دیوارهای شیشه‌ای متحرک، امکان تنظیم نور و سایه را فراهم کرده و فضایی داینامیک ایجاد می‌کند.
  • این طراحی علاوه بر بهره‌وری انرژی، حس بصری زیبایی را نیز در فضاهای داخلی ایجاد می‌کند.

4. کلیسای رونشان، فرانسه (Notre Dame du Haut)

• معمار: لوکوربوزیه
• ویژگی‌ها:
  • استفاده از پنجره‌های کوچک و نامتقارن برای ایجاد الگوهای نور متغیر در طول روز.
  • تأثیر نور بر حس معنوی فضای داخلی، یکی از نکات برجسته این طراحی است.

5. برج هرست، نیویورک (Hearst Tower)

• معمار: نورمن فاستر
• ویژگی‌ها:
  • استفاده از سقف‌های شیشه‌ای بزرگ برای ورود حداکثری نور طبیعی به دفاتر داخلی.
  • سیستم جمع‌آوری و استفاده مجدد از آب باران که از نور برای تصفیه و گرم کردن آب استفاده می‌کند.

6. موزه گوگنهایم، نیویورک (Guggenheim Museum)

• معمار: فرانک لوید رایت
• ویژگی‌ها:
  • نور طبیعی از طریق یک نورگیر بزرگ در سقف وارد فضای داخلی می‌شود.
  • این نور به‌صورت یکپارچه در طبقات مارپیچی ساختمان پخش شده و جلوه‌ای نرم و یکنواخت به فضای نمایشگاه‌ها می‌دهد.

7. مرکز ژرژ پمپیدو، پاریس (Georges Pompidou Centre)

• معماران: ریچارد راجرز و رنزو پیانو
• ویژگی‌ها:
  • استفاده از پنجره‌های عظیم و تهویه طبیعی برای روشنایی و کاهش مصرف انرژی.
  • دیوارهای شفاف که ارتباط بین فضای داخلی و خارجی را تقویت می‌کنند.

این پروژه‌ها نشان‌دهنده‌ی قدرت خلاقیت در به‌کارگیری نور طبیعی هستند و الهام‌بخش معماران برای طراحی فضاهایی پایدار، زیبا و کارآمد می‌باشند. 🌞

[/restrict]

جمع‌بندی و یک سؤال

هنر استفاده از نور طبیعی برای ایجاد تأثیرات نمایشی، هنوز هم یکی از موضوعات مورد توجه در معماری است. . نور طبیعی، فراتر از یک عنصر طراحی، پلی است میان زیبایی، عملکرد و پایداری. با ترکیب هوشمندانه آن، می‌توان فضاهایی خلق کرد که نه‌تنها زیبا، بلکه پایدار و دوستدار محیط زیست باشند.

📘 مطالعه بیشتر:

• کتاب «نور طبیعی در معماری» اثر ریچارد پاول.

از طرفی بسیاری از دولت ها در حال حاضر سوبسید هایی را برای افزایش میزان تولید منابع خورشیدی در نظر گرفته اند. در سال 1990 در آلمان برنامه ی هزار سقف طرح ریزی شد. در ژاپن نیز در سال 1995 برنامه ی مشابهی تحت عنوان هفتاد هزار سقف طرح ریزی شد. از آخرین دستاورد های ژاپنی ها می توان صفحات سقفی باتری خورشیدی غیر بلوری (amorphous) اشاره کرد. نمای متشکل از باتری خورشیدی که برای بهبود برنامه انرژی رسانی در آخن (Aachen power utilities) کشور آلمان با همکاری فلگسول صورت گرفت، از اولین نمونه های از این دست در جهان محسوب می شود.