استراتژی وکاربردهای نانو مواد هوشمند برای پوسته‌های ساختمانی سازگار با اقلیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی معماری، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران.

2 استادیارگروه معماری، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسالمی، کاشان، ایران.

3 استادیارگروه فیزیک، واحدکاشان، دانشگاه آزاد اسالمی، کاشان، ایران.

چکیده

نماهای ساختمان‌ به‌عنوان یک جداره، نقش مهمی در حریم وصل بین فضای داخلی و خارجی بنا دارند و به‌صورت مستقیم، سبب بروز عواملی همچون تبادل حرارت فضای درون و بیرون ساختمان، مدیریت، بهینه‌سازی و جلوگیری از اتلاف انرژی در ساختمان‌ها می شوند. بنابراین پوسته‌های سازگار با اقلیم در طراحی، شبیه‌سازی و دستیابی به زیبایی‌شناسی پویا، بر بهره‌وری انرژی و بهبود کیفی آسایش اقلیمی درون بنا موثرهستند .این پژوهش یک چارچوب اکتشافی جهت طراحی نماهای سازگار با اقلیم و مواد هوشمند پاسخگوی حرارتی در پوسته ساختمان است که با هدف استفاده از انرژی محیطی، قادر به ایجاد آسایش حرارتی داخل ساختمان باشد. روش مورداستفاده در این پژوهش بر مبنای روش ترکیبی با بررسی مطالعات موردی بر اساس فرآیند توصیفی- تحلیلی انجام گردیده که برای جمع‌آوری اطلاعات در آن از مطالعات کتابخانه‌ای با روش استدلال منطقی استفاده‌شده است. بنابراین تجزیه‌وتحلیل مقایسه‌ای روی نانو حسگر هوشمند با قابلیت پاسخگوی حرارتی و ارزیابی ابعاد مختلف نانومواد، انجام شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که پوسته های هوشمند سازگار با اقلیم از حیث تغییرات و شرایط محیطی در اقلیم های مختلف جغرافیایی می تواند جهت ایجاد آسایش و رفاه و امنیت بیشتر کاربران و صرفه‌جویی در مصرف منابع انرژی، استفاده شود. در نتیجه مصرف انرژی و ایجاد آسایش اقلیمی در هراقلیم جغرافیایی، تحت کنترل و مدیریت جامع پوسته های سازگار با اقلیم قرارمی گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Applications of Smart Nanomaterials for Climate-Compatible Building Shells

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Baniansari 1
  • Azam Razavizadeh 2
  • Masoumeh Firozi 3
1 Master of Architecture, Kashan Branch, Islamic Azad University, kashan, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Architecture and Urban Planning, Kashan Branch, Islamic Azad University, Kashan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Physics, Kashan Branch, Islamic Azad University, Kashan, Iran.
چکیده [English]

The facades of the building as a wall play an important role in the connection between the interior and exterior of the building and directly cause factors such as heat exchange inside and outside the building, management, optimization and prevention of energy loss in buildings. Therefore, climate-compatible skins are effective in designing, simulating and achieving dynamic aesthetics, on energy efficiency and qualitative improvement of climatic comfort inside the building. This research is an exploratory framework for the design of facades compatible with the climate and thermally responsive smart materials in the building shell, which is able to create thermal comfort inside the building with the aim of using environmental energy. The method used in this research is based on the combined method by examining case studies based on the descriptive-analytical process, in which library studies with logical reasoning method are used to collect information. Therefore, a comparative analysis was performed on a smart Nano sensor with thermal responsiveness and evaluation of different dimensions of Nano materials. The obtained results indicated that smart skins compatible with the climate in terms of changes and environmental conditions in different geographical climates can be used to create more comfort and safety for users and save energy resources. As a result of energy consumption and creating climatic comfort in every geographical climate, it is under the comprehensive control and management of climate compatible shells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Smart Building Shells
  • Nano Sensor
  • Energy Saving
  • Climatic Comfort
  • احمدی، سوفیا، و کردجمشیدی، ماریا.(1397). بررسی عملکرد نماهای هوشمند در بهینه‌سازی مصرف انرژی، کنگره بین­المللی معماری و شهرسازی معاصر پیشرو در کشورهای اسلامی، مشهد.

 https://civilica.com/doc/809406

  • افشارطارمی، فرامرز، و زهرا شریعتی‌نیا.(1394). نانو زیست‌فناوری: مبانی و کاربردها. تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
  • باستان­فر، متین، محسنی، منصوره.(1394). انعطاف‌پذیری و هوشمندی، ناگزیر معماری آینده. اولین کنفرانس سالانه بین­المللی عمران، معماری و شهرسازی.تهران.

https://civilica.com/doc/587971

  • تراز، معصومه، و تقی­زاده، کتایون، و عزیزی قهرودی، مهرزاد. (1394). تحلیل انرژی و میزان کارآمدی یک نمونه نمای متحرک در شهر تهران. نقش­جهان - مطالعات نظری و فناوری­های نوین معماری و شهرسازی. ۵ (۲)، 55-64.

DOR: 20.1001.1.23224991.1394.5.2.5.8

  • شهرام، پوردیهیمی. (1391). زبان اقلیمی در طراحی محیطی پایدار. تهران: انتشارات دانشگاه شهید بهشتی.
  • جعفری تبریزی، سمیرا، و حق­پرست، فرزین، و ملکی، آیدا. (1401). بررسی نقش سیستم­های سایه‌اندازی تطبیق‌پذیر در مصرف انرژی و مکانیز حرکتی آن‌ها. معماری سبز. 8(1)، 25-36.

http://greenarchitecture.ir/post.aspx?id=745

  • رزازی، سمیرا، و مظفری، فاطمه. (1397). پوسته­های سازگار و انطباق­پذیر ساختمان با الگوپذیری از گیاهان در طبیعت. معماری سبز.4(11)، 1-20.

http://greenarchitecture.ir/post.aspx?id=544

  • شودک، دانیل، و ادینگتون، دی. میچل. (1391). مواد هوشمند و فناوری نانو: کاربرد در معماری و طراحی داخلی (ترجمه فریبا شریفی). تهران: ناشر عزت‌الله غلامی.
  • طاهباز، منصوره. (1392). دانش اقلیمی طراحی معماری. تهران: انتشارات دانشگاه شهید بهشتی.
  • کرمی، نگار، و زال، محمدحسن، واحمدنژادکریمی، مجید. (1397). نمای متحرک (هوشمند). کنفرانس بین‌المللی عمران، معماری و مدیریت توسعه شهری در ایران، تهران.

https://civilica.com/doc/847045

  • گلابچی، محمود، و مظاهریان، حامد.(1389). فناوری­های نوین ساختمانی. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
  • Al-Obaidi, K. M., Azzam Ismail, M., Hussein, H., & Abdul Rahman, A. M. (2017). Biomimetic building skins: An adaptive approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 79, 1472–1491.

DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.028

  • Boldini, A., Colangelo, M., Pilla, A., Tavanti, M. (2017). Metereosensitive user-controllable skin for dynamic façades. In 12th Conference on Advanced Building Skins. Bern. 740–832.
  • Clifford, D., Zupan, R., Brigham, J., Beblo, R., Whittock, M., & Davis, N. (2017). Application of the dynamic characteristics of shape-memory polymers to climate adaptive building facades. In 12th Conference of Advanced Building Skins. Bern. 171-178.
  • Elzeyadi, I. M. K., Abboushi, B., Hadipour, H., & Rivera, I. (2016). High-performance façades: measuring the impacts of dynamic shading prototypes on indoor environmental quality Using Yearly Simulations and Field Tests. 32nd International Conference on Passive and Low Energy Architecture. Los Angeles, California. 0–9.
  • Fiorito, F. & Sauchelli, M. & Arroyo, D. & Pesenti, M. & Imperadori, M. & Masera, G. & Ranzi, G. (2016). Shape morphing solar shadings: A review. In Renewable and Sustainable Energy Reviews. 55, 863-884.

DOI: 10.1016/j.rser. 2015.10.086

  • Fernández-Galiano, L. (2013). Architecture and life. Infrastructure and urban planning sociology and economics. Anthropocene, Fifteen Theses.

https://arquitecturaviva.com/articles/architecture-and-life

  • Braham, W. W. & Willis, D. (2013). Architecture and Energy: Performance and Style. New York, USA: Routledge.
  • Favoino, F., Goia, F., Perino, M., & Serra, V. (2016). Experimental analysis of the energy performance of an ACTive, RESponsive and Solar (ACTRESS) façade module. Solar Energy. 133(133). 226–248.

DOI: 10.1016/j.solener.2016.03.044

  • Gosztonyi, S., Stefanowicz, M., Bernardo, R., & Blomsterberg, Å. (2017). Multi-active façade for Swedish multi-family homes renovation: Evaluating the potentials of passive design measures. Facade Design & Engineering, 5(1), 7–21.

DOI: 10.7480/jfde.2017.1.1425

  • Klooster, T. (2009). Smart surfaces and their application in architecture and design. Basel: BIRKHÄUSER.
  • Kim, Y. J. and Matsunage. Y. T. (2017). Thermo-responsive polymers and their application as smart biomaterials. Center for International Research on Integrative BiomedicalSystems (CIBiS), The University of Tokyo. Materials Chemistry B. 23,4307-4321

 DOI:10.1039/C7TB00157F

  • Lelieveld, C. M. J. L. (2013). Smart Materials for The Realization of An Adaptive Building Component. Doctoral Thesis. Delft University of Technology. Netherlands

DOI:10.4233/uuid:21ba183b-450e-45a1-bc89-24799586735c

  • Loonen, R. C. G. M., Trčka, M., Cóstola, D., & Hensen, J. L.M. (2013). Climate adaptive building shells: State-of-the-art and future challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 25, 483-493.

DOI: 10.1016/j.rser.2013.04.016

  • Lurie-Luke, E. (2014). Product and technology innovation: What can biomimicry inspire? Biotechnology Advances. 32(8), 1494-1505

DOI: 10.1016/j.biotechadv.2014.10.002

  • Lopez, M., Rubio, R., Martin, S., Croxford, B., & Jackson, R. (2015). Adaptive architectural envelopes for temperature, humidity, carbon dioxide and light control. 10th conference on Advanced Building Skins. Bern: Switzerland.
  • Ng, Rashida. (2010). Something Borrowed: Defining an Emerging Covenant between Architecture and Materials. International Conference on Architectural Research.

https://www.brikbase.org/content/something-borrowed-defining-emerging-covenant-between-architecture-and-materials

  • Yoon, H. (2018). Strategies of Thermo Responsive Smart Material Applications for Building Skins in Seoul. Smart and Healthy within the 2-degree Limit. Hong Kong.
  • Yoo, seung-HO. (2001). Efficieny characteristic of building integrated photovoltaics as a shading device. Building and Environment. 37(6), 615-623.

DOI:10.1016/S0360-1323(01)00071-3