طراحی ویلا بیابانی برای زندگی پایدار در مناطق کویری

طراحی ویلا بیابانی با هدف ایجاد زندگی پایدار در مناطق کویری نیازمند رویکردی نوآورانه است که علاوه بر هماهنگی با شرایط اقلیمی، بهترین استفاده را از منابع طبیعی موجود انجام دهد. این نوع طراحی با تمرکز بر استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر، کاهش مصرف آب و بهینه‌سازی دما به دنبال کاهش اثرات منفی زیست محیطی است. ویلاهای کویری با الهام از معماری بومی و به کار گرفتن تکنولوژی مدرن می‌توانند ترکیبی از زیبایی، عملکرد و پایداری باشند. به‌طوری‌که محیطی راحت را برای زندگی در دل طبیعت چالش‌برانگیز کویر فراهم کنند.

راه‌حل‌های طبیعت در طراحی ویلا بیابانی

محیط‌های بیابانی و مناطق کویری طبیعتا خصمانه هستند. ساخت‌وساز در مناطق کویری، به این معنی است که باید طرح خود را برای مقاومت در برابر نور شدید خورشید و گرما در روز و دمای سرد بی‌امان در شب آماده کنید.
اما، حتی اگر زندگی در چنین محیطی غیرممکن به نظر برسد، سازگاری با آن به لطف علم معماری کاملا ممکن است. وقتی نوبت به یافتن الهام برای سازگاری در یک محیط خشک طبیعی مانند مناطق کویری می‌رسد، عاقلانه است تا نگاهی به عملکرد حیوانات و طبیعت در آن محیط خاص بیندازیم.

1. ایجاد سایه و محافظت در برابر گرما

دوری از نور خورشید یکی از مهم‌ترین مواردی است که باید در طراحی ویلا بیابانی در نظر گرفته شود. حیوانات تا حد امکان تمایل به کمتر ماندن زیر نور خورشید دارند. بنابراین راه‌های خلاقانه‌ای برای پنهان ماندن از آفتاب و رفتن زیر سایه در مکانی با پوشش گیاهی کم یا بدون پوشش گیاهی پیدا می‌کنند. بهترین راه برای پیدا کردن یا ساختن یک سایه مصنوعی، دوری از سطوح جذب‌کننده گرما است که مستقیما زیر نور خورشید قرار دارند.
برخی از حیوانات برای پنهان شدن و خنک ماندن در طول روز گودال‌ها و سوراخ‌هایی را در شن‌ها حفر می‌کنند. زیرا، گرمای خورشید به لایه‌های عمیق‌تر زمین نمی‌رسد و لایه‌های بالا به‌عنوان یک عایق طبیعی عمل می‌کنند.
در شب، همان لانه‌ها حیوانات را گرم نگه می‌دارند، زیرا عایق‌کاری به دو صورت کار می‌کند. از همین ویژگی می‌توان در طراحی و معماری استفاده کرد. با ساختن ویلا زیرزمینی، نه‌تنها از خورشید دور می‌شوید و ساختمان خود را خنک نگه می‌دارید، بلکه خواص عایق بودن زمین اطراف آن، گرما را در طول شب حفظ می‌کند. به خاطر داشته باشید که ساختمان لازم نیست کاملا زیرزمینی باشد. بلکه می‌تواند به صورت نیمه مدفون باشد و همچنان از خواص خنک‌کننده و عایق بودن زمین بهره‌مند شود.

2. سطوح انعکاسی

سطوح انعکاسی در محیط‌های بیابانی و کویری، بسته به نحوه استفاده از آن‌ها می‌توانند مثبت یا منفی باشند. توجه کنید که چگونه اکثر پستانداران بیابانی رنگ ماسه روشن دارند. این رنگ نه‌تنها به استتار آن‌ها در محیط اطراف کمک می‌کند، بلکه مانع از گرم شدن بیش از حد آن‌ها نیز خواهد شد.
بنابراین با استفاده از رنگ‌های روشن‌تر در طراحی ویلا بیابانی می‌توان به جای جذب نور کاملا آن را منعکس نمود. از نظر طراحی، رنگ‌آمیزی ساختمان با رنگ روشن به‌خصوص سقف‌ها می‌تواند به حفظ درجه حرارت در طول روز کمک کند، زمانی که گرمای خورشید در مناطق کویری بسیار مشکل‌ساز است.

راه‌حل‌های معماری بومی کویری در طراحی ویلا بیابانی

به غیر از نگاه کردن به طبیعت، می‌توان نکات الهام‌بخشی را در معماری بومی تمدن‌هایی یافت که ریشه در مناطق کویری دارند.

1. غارها

غارها همان نتایج حفره‌ها یا معماری مدفون در زیر زمین را به همراه دارند. هدف یافتن سرپناهی در یک فضای بسیار عایق شده طبیعی، با کنده‌کاری در دل یک کوه برای ایجاد یک فضای قابل سکونت است. می‌توانید نمونه‌هایی مانند بنای یادبود ملی Bandelier، معماری بومی آمریکا و پترا در اردن را بیابید. پروژه Casa Brutale توسط OPA، نمونه خوبی از این است که چگونه می‌توان این مفهوم را در یک زمینه معاصر دوباره تصور کرد.

2. کنترل نور خورشید

استفاده از پنل برای کاهش میزان ورودی نور خورشید به داخل ساختمان، رایج‌ترین راه‌حل در معماری عربی است. ساختارهای هرمتیکی شکل دیگری از کنترل نور خورشید هستند، هر چه تعداد پنجره‌ها کمتر باشد، نور خورشید کمتری وارد می‌شود.
در طراحی ویلا بیابانی امروزی، کنترل نور خورشید را می‌توان با استفاده از شیشه‌های عایق و صفحه‌های کمتر سنگین به دست آورد و از مشکل نبود سایه در بیابان جلوگیری کرد. آسیب ندیدن منظره زیبای خانه صحرایی یک نمونه عالی از کنترل خلاقانه نور خورشید است. به طوری که می‌توان از پنل‌های خورشیدی واقعی فراتر رفت و از نما برای مهار نور استفاده کرد.

3. روش‌های سرمایش غیرفعال

ملقاف یا بادگیر یک تکنیک خنک‌کننده غیرفعال در بخش آسیای مرکزی و خاورمیانه است. این کار به ساختمان اجازه می‌دهد تا از طریق حفره روی پشت‌بام هواگیری کند. این روش و راه‌حل‌های مشابه آن را می‌توان به‌راحتی در طراحی ویلا بیابانی تکرار کرد یا آن را با یک ساختمان مدرن تطبیق داد.

4. استفاده از دیوارهای ضخیم

دیوارهای ضخیم به عنوان عایق طبیعی عمل می‌کنند و زمانی موثرتر هستند که با موادی مانند خاک (رایج در هر محیط بیابانی) ساخته شوند. هنگام تطبیق این روش در یک محیط مدرن، ضخامت دیوار را می‌توان با یک عایق خوب جایگزین کرد.

5. ساخت‌وساز در اطراف حیاط‌ها

حیاط‌ها معمولا دارای آینه‌های آبی یا فواره‌ها و پوشش گیاهی هستند که به خنک شدن ساختمان در طول روز کمک می‌کنند. گاهی اوقات، باغ‌های داخلی با یک صفحه توری در بالا جفت می‌شوند تا نور خورشید را کاهش دهند. نمونه‌ای از استفاده از باغ‌های داخلی، کاخ الحمرا در سویا اسپانیا است.

6. گنبدها

سقف گنبدی شکل بسیار راحت‌تر خنک می‌شود، به‌ویژه زمانی که با بادگیر یا محلول‌های تهویه‌ای مشابه جفت شود. سقف‌های منحنی مانند آنچه در بانک سرمایه‌گذاری اروپا یافت می‌شود نیز برای استفاده از یک راه‌حل خنک‌کننده غیرفعال ایده‌آل هستند.

7. سایر روش‌ها و ملاحظات

• دیوار ترومب: این روش که توسط فلیکس ترومب در دهه 1960 توسعه یافت، یکی از بهترین روش‌های خنک‌کننده غیرفعال برای طراحی ویلا بیابانی است. این دیوار در طول روز گرما را جذب کرده و در شب آن را آزاد می‌کند تا مشکل تغییرات شدید دما در مناطق کویری حل شود.
• استفاده از انرژی خورشیدی: صحراها بهترین نقاط برای استفاده از انرژی خورشیدی هستند. زیرا، روزهای ابری کم‌تری در نزدیکی خط استوا دارند. پانل‌های خورشیدی در اکثر مواقع نور مستقیم خورشید را جذب می‌کنند و در خنک‌کنندگی و تامین انرژی بسیار کارآمد هستند.
• صرفه‌جویی در مصرف آب: برخی از محیط‌های بیابانی، به دلیل تفاوت شدید دمایی بین روز و شب، صبح‌ها مه تولید می‌کنند. مه را می‌توان جمع‌آوری و ذخیره کرد، سپس در داخل ساختمان برای اهداف مختلف به کار برد.

نظر شما در مورد طراحی ویلا بیابانی چیست؟ آیا راه‌حل دیگری وجود دارد که بخواهید با ما به اشتراک بگذارید؟ افکار خود را در مورد معماری کویری حتما در بخش نظرات مطرح کنید.

آشنایی با مفهوم جرم حرارتی در طراحی ویلا بیابانی

ذخیره حرارتی یا توده حرارتی یا جرم حرارتی (Thermal Mass) به توانایی یک ماده برای جذب، ذخیره و انتشار گرما اطلاق می‌شود. این مفهوم که برای تعدیل دمای ساختمان با کاهش نوسانات کاربرد دارد، در بهبود بهره‌وری انرژی بسیار مهم است. موادی با جرم حرارتی نسبتا بالا مانند سنگ، بتن، خاک کوبیده و آجر می‌توانند گرمای قابل توجهی را در طول روز جذب کرده و با کاهش دما در شب به‌آرامی آن را آزاد کنند. به‌طوری‌که نیاز به سیستم‌های گرمایش و سرمایش را کاهش دهند. ویژگی‌هایی مانند ظرفیت گرمایی، هدایت حرارتی و چگالی همگی هنگام ارزیابی خاصیت جرم حرارتی یک ماده در نظر گرفته می‌شوند.
جرم حرارتی، یک مفهوم اساسی در معماری غیرفعال است که بر طراحی ساختمان‌هایی با محیط‌های داخلی راحت تمرکز دارد. طراحان در محیط‌های خشن بیابانی با تمایل به نوسانات شدید دما از موادی با خاصیت جرم حرارتی برای تنظیم دمای داخل خانه، جذب گرما در طول روز و آزاد کردن آن در شب استفاده می‌کنند. محیط‌های خشک به‌خوبی به مداخلات توده‌های حرارتی کمک می‌کنند.

نمونه های طراحی ویلا بیابانی

در طراحی ویلا بیابانی از طریق انتخاب متریال استراتژیک، نصب، عایق‌کاری و تهویه مناسب می‌توان از دیوارها و دال‌های کف در قالب‌های گوناگون و با جرم حرارتی بالا برای کمک به بهره‌وری انرژی و راحتی ساختمان بهره برد. در ادامه، با چهار پروژه شاخص در مناطق بیابانی ایالات متحده آشنا می‌شوید که از مفهوم جرم حرارتی در طراحی خود استفاده می‌کنند.

1. ساختمان پناهگاه اسکالانته (Escalante Retreat) – شرکت طراحی Imbue

این بیابان‌نشین در یوتا آمریکا واقع شده و دارای جرم حرارتی برای ایجاد یک فضای زندگی پایدار و راحت خارج از شبکه است. اسکالانته به طور یکپارچه با محیط طبیعی اطراف خود ادغام می‌شود. این طرح از جرم حرارتی قابل‌توجه بلوک‌های بتنی دو لایه برای جذب گرما در طول روز استفاده می‌کند. سپس، با کاهش دما در شب به‌آرامی آن را آزاد خواهد کرد.
درواقع دیوار بتنی ضخیم ساختمان با وجود نوسانات شدید دمایی که در آب‌وهوای بیابانی وجود دارد، دمای داخل خانه را تعدیل می‌سازد. علاوه بر این، سازه آن در پایه یک صخره، جایی که پوشش گیاهی رایج است، قرار می‌گیرد. امری که با ادغام ویژگی‌های تنظیم حرارت طبیعی سنگ اطراف، اثر جرم حرارتی را بیشتر افزایش می‌دهد.

2. اقامتگاه فورت 137 - طراح دانیل جوزف چنین (Daniel Joseph Chenin)

اقامتگاه فورت 137 یک خانه امروزی است که در صحرای نوادا قرار دارد. این ساختمان برای خانواده‌ای با سبک زندگی کاملا فعال طراحی شده است. طراحی ویلا بیابانی پروژه اقامتگاه فورت 137 نیز از مفهوم جرم حرارتی برای ایجاد یک محیط زندگی راحت و کم‌مصرف استفاده می‌کند. به طوری که با محیط طبیعی ناهموار خود کاملا ترکیب می‌شود.
این خانه دارای دیوارهای سنگی قابل توجهی با اثر جرم حرارتی است که گرما را در طول روز جذب کرده و در شب به‌آرامی آن را آزاد می‌کند. این دیوارهای سنگی حجیم که ستون فقرات ساختاری خانه را تشکیل می‌دهند، همراه با یک قاب فولادی، حائلی در برابر آب‌وهوای شدید بیابانی ایجاد می‌کنند. اقامتگاه فورت 137 همچنین کف‌های تراورتن را برای افزودن به جرم حرارتی به کار می‌برد تا دمای داخل خانه با جذب و حفظ گرما تثبیت شود.

3. پناهگاه کوه توسان (Tucson Mountain Retreat) - شرکت طراحی DUST

پناهگاه کوه توسان، واقع در صحرای سونوران در آریزونا آمریکا از مفهوم توده حرارتی برای ایجاد یک محیط زندگی راحت و پایدار استفاده می‌کند که با محیط طبیعی اطراف خود نیز ادغام می‌شود. این ساختمان در اصل از خاک کوبیده شده ساخته شده است. ماده‌ای که به دلیل خواص جرم حرارتی خود شهرت دارد و به تثبیت دمای پایدار در داخل خانه کمک می‌کند. این ماده گرما را در طول روز جذب کرده و در شب آزاد می‌سازد و به‌طور گسترده در صحرای سونوران در دسترس است.
این پروژه طراحی ویلا بیابانی همچنین استراتژی‌های معماری منفعل مانند جهت‌گیری، سایه‌زنی و تهویه متقابل را برای ایجاد یک فضای نشیمن راحت ترکیب می‌کند. به‌طوری‌که خانه را در روزهای گرم بیابانی خنک می‌کند و گرما را در شب‌های خنک‌تر کویری به ارمغان می‌آورد.

4. خانه حیاط صحرایی (Desert Courtyard House) - گروه معماران وندل برنت (Wendell Burnette)

خانه حیاط صحرایی در یک شبه‌جزیره بیرون‌زده گرانیتی در صحرای آریزونا آمریکا قرار دارد. محیطی که توسط آب‌های بیابانی احاطه شده است و همچنین به‌طور موثری خواص جرم حرارتی را مورد استفاده قرار می‌دهد. این طراحی ویلا بیابانی از ویژگی‌های منحصر به فرد سایت، ازجمله سازندهای سنگی و کاکتوس‌های باستانی برای ایجاد ساختار خود استفاده می‌کند. ساختاری که به نظر می‌رسد از کف بیابان به‌طور ارگانیک رشد می‌کند. این سازه در درجه اول دارای خاک کوبیده است و لایه‌های فشرده خاک و درصد کمی سیمان در قالب‌های چوبی دارد. به‌طوری که دیوارهای متراکمی به وجود می‌آورد تا گرما به‌صورت موثر جذب شود. این پروژه همچنین دارای یک حیاط است که به‌عنوان یک بافر حرارتی عمل می‌کند. به‌شکلی‌که گرمای جذب شده توسط دیوارهای زمینی اطراف را تعدیل می‌کند.

جمع بندی

طراحی ویلا بیابانی با ترکیب فناوری‌های مدرن و اصول معماری اقلیمی به ایجاد محیطی کارآمد و پایدار در دل مناطق کویری کمک می‌کند. این نوع طراحی با استفاده از انرژی خورشیدی، سیستم‌های مدیریت آب و مصالح بومی، نه‌تنها زندگی راحت را برای ساکنین فراهم می‌کند، بلکه کمترین تاثیر منفی را بر محیط زیست می‌گذارد. چنین ویلاهایی می‌توانند الگویی برای انطباق با شرایط آب‌وهوایی سخت و حفظ منابع طبیعی در مناطق خشک و بیابانی باشند.