مروری بر نمای هوشمند الگو گرفته شده از گیاهان

افزایش مصرف انرژی در بخش ساختمانها به ویژه در حوزه گرمایش، سرمایش و روشنایی چالش عمده زیست محیطی و اقتصادی محسوب می شود. مطالعات نشان می دهند که ساختمانها مسئول ۳۶ درصد از کل مصرف انرژی جهانی و ۳۹ درصد از انتشار دی اکسید کربن مرتبط با انرژی هستند. طراحی سنتی نماها به عنوان لایه ای ایستا به دلیل عدم انعطاف پذیری در برابر تغییرات محیطی کارایی کافی را ندارد. از این رو الهام گیری از طبیعت (بیومیمیکری) به عنوان راهکاری نوین برای توسعه نماهای هوشمند مطرح شده است. طبیعت در طول میلیون ها سال، تکامل راهکارهای بهینه ای برای مدیریت انرژی توسعه داده است. گیاهان با سازوکارهای هوشمند خود قادرند دما، رطوبت و نور را کنترل کنند و برخی از آنها با تغییر جهت برگها جذب نور را بهینه می کنند. این پژوهش با روش کتابخانه ای و اسنادی به بررسی کاربرد بیومیمیکری در طراحی نماهای هوشمند می پردازد. یافته ها نشان می دهد گیاهان منبع الهام بینظیری برای طراحی نماهای پویا هستند، زیرا نماها مانند گیاهان باید به عوامل محیطی مانند نور، رطوبت و دما واکنش مناسب نشان دهند. الهام از گیاهان مستلزم مطالعه دقیق در مورد ساختار و مکانیزم آنهاست و محبوب ترین نوع الهام از مکانیزم گیاهان انطباق پذیر با محیط و واکنش با محرک های خارجی (فتوترسیم) می باشد. در الهام از مکانیزم انطباق با محیط نیاز به سیستم مکانیکی نیست بلکه با استفاده از متریال های هوشمند که خود را با محیط انطباق می سازند کفایت می کند. متریال هوشمند در بهینه سازی انرژی کاربردی چندانی ندارد اما به لحاظ زیباشناسی و انعطاف پذیری کاربرد دارد. در مورد الهام از واکنش با محرک های خارجی «فتوترسیم» نیازمند استفاده از سیستم های متحرک و متریالی هستند که با حرکت و تغییر زاویه نور خورشید حرکت کند یا تغییر زاویه دهند. این نوع الهام در بهینه سازی انرژی تاثیر مهمی دارد و گاهی می توان انرژی پاک نیز تولید کرد. در نهایت این مطالعه نشان می دهد که نماهای متحرک الهام گرفته از گیاهان با تلفیق زیبایی شناسی طبیعی و کارایی فنی راهکاری امیدبخش برای نمای بیومیمیکری هستند. با پیشرفت فناوری های مواد و سیستم های کنترل می توان بر چالش های فعلی غلبه کرد و به بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمانها دست یافت.

کلیدواژه ها:

الهام از طبیعت ، نمای هوشمند ، بیونیک ، ساختار گیاهان