تهویه مطبوع طبیعی - استراتژی های تهویه طبیعی در طراحی کتابخانه

استراتژی های تهویه طبیعی در طراحی کتابخانه – بخش اول

طراحی کتابخانه کبک

استفاده مؤثر از خورشید، زمین و باد، قلب طراحی کتابخانه جدید کبک می‌باشد. انرژی خورشیدی اولویت‌بندی و تمام هوای خارج از طریق کانال زمینی تأمین شده است (ژئوترمال). به‌عبارت‌دیگر هر ساله برای تقریباً نیمی از کتابخانه‌ها در ساعت فعالیت خود از تهویه مطبوع طبیعی استفاده می‌شود.

نتیجه این استراتژی‌ها، صرفه‌جویی %42 در مصرف انرژی در مقایسه با استاندارد 90.1-2007 اشری (مرجع تخصصی ساخت و ساز) می‌باشد.

کتابخانه ریموند لوسک در سنت هوبرت، برای مردم در تمام مراحل زندگی مکان‌هایی را تعبیه کرده است که به‌عنوان جایگاهی جهت یادگیری و مبادلات بین نسلی در جامعه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برنامه این کتابخانه شامل خدمات مرسوم کتابخانه‌ای، دسترسی و نشر تکنولوژی‌های جدید و همچنین طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های عمومی را ارائه می‌دهد.

کتابخانه شامل فضاهای مطالعه، قفسه‌های کتاب، اتاق‌های کامپیوتر، دفاتر اداری و یک موتورخانه می‌باشد.

کتابخانه ریموند لوسک در کبک

کارآمدی انرژی

به‌عنوان بخشی از فرآیند طراحی یکپارچه، چندین مدل انرژی اجرا شد. اطلاعات بدست آمده با این مدل‌های انرژی به درک بهتر اثرات هر تصمیم به تیم طراحی کمک می‌کند.

با استفاده از نرم‌افزار می‌توان تمام عناصر طراحی نظیر تهویه مطبوع طبیعی، سیستم‌های زمین‌گرمایی و روشنایی طبیعی و پوسته ساختمان را بهینه‌سازی کرد.

فرآیند طراحی یکپارچه منجر به پیدایش سازه‌ای می‌شود که توانایی ذخیره‌سازی سالانه 646000 کیلووات ساعت انرژی در مقایسه با استاندارد ساختمان اشری 90.1-2007 را دارد.

کانال زمینی در ساختمان با بهره‌گیری از مزیت دمای نسبتاً ثابت زمین، شرایطی را برای تهویه هوا با پیش‌گرمایش در زمستان و پیش سرمایش در تابستان فراهم می‌نماید.

سپس هوا از روی مبدل حرارتی با کارآمدی 70% با گرمایش گلیکولی و کویل‌های خنک‌کننده عبور می‌نماید.

همزمان با کاهش جریان هوای خارج و درعین‌حال حفظ کیفیت هوا در سطح مطلوب، تهویه از طریق جا به جایی برای توزیع مکانیکی هوا در کتابخانه استفاده می‌شود.

استفاده از سیستم زمین گرمایی

استفاده از انرژی خورشیدی

اولویت پروژه، بهره‌مندی از ظرفیت‌های انرژی خورشیدی (جهت تابش، نور طبیعی و انتخاب شیشه با عملکرد بالا) و همزمان با آن کاهش بهره‌های حرارتی در طول خنک ‌سازی است.

زمانی که منابع انرژی خورشیدی ناکافی باشند یا نیازهای سرمایشی بیشتر از ظرفیت سرمایشی زمین گرمایش طبیعی باشد (کانال زمین) یک میدان زمین‌گرمایی با ظرفیت 150kw بیش از 80% نیازهای حرارتی و 100% نیازهای تهویه مطبوع طبیعی را فراهم می‌نماید. بار گرمایش باقی‌مانده با 3 دیگ بخار گاز طبیعی تأمین می‌شود.

گرمای هر فضا از طریق کف‌های تابشی مجهز شده به پمپ‌های توزیع سرعت متغیر فراهم می‌شود.

سیستم پمپ حرارتی زمین‌گرمایی شامل 3 هدر می‌باشد. یک بخش سرد با دمای (45˚F/ 7.2˚C) یک بخش گرم با دمای (120˚F/48.9˚C) و یک بخش زمین‌گرمایی با دمای متعادل. این ترکیب آب سرد و گرم را در هر زمانی تولید می‌کند.

سیستم زمین‌گرمایی به‌تنهایی منجر به صرفه‌جویی سالانه 144191kwh می‌شود که نشان دهنده صرفه‌جویی 28% در مصرف انرژی در ساختمان است.

بازشوهای موتوردار باعث ایجاد تهویه مطبوع طبیعی فضای کتابخانه سالانه در حدود 50% از ساعت‌های کاری کتابخانه می‌شود (تقریباً 1874 ساعت)، این در نتیجه ارتباط کاربران با کتابخانه‌ای است که با یک پارک بزرگ احاطه شده است.

سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی

مصرف انرژی در طراحی کتابخانه چگونه است؟

زمانی که پنجره‌ها باز هستند سیستم‌های خنک‌کننده در مناطق خاص خاموش می‌شوند و فن‌های تأمین‌کننده هوای خارج زمان عملکرد کمتری دارند که این امر به ذخیره انرژی در ساختمان کمک می‌کند. ذخیره انرژی در سال توسط این تهویه طبیعی 25850kwh تخمین زده شده است.

استانداردهای صرفه‌جویی انرژی و آسایش بصری موجود در استاندارد اشری 90.1-2007 و استانداردهای IESNA، مبنایی را برای طراحی روشنایی تشکیل می‌دهد. روشنایی، T5-HO عملکرد بالاست که از طریق پنل‌های رله کنترل می‌شود.

تمام مناطق را می‌توان به‌طور جداگانه یا باهم از یک دفتر واحد تا یک بخش کامل قفسه‌بندی شده کنترل نمود. در سال 2016 کل انرژی مصرفی برای ساختمان (شکل 3) 627840kwh برق و 529.7 ft3 (15m3) گاز طبیعی بود.

مصرف انرژی ساختمان

نوآوری

اگرچه کتابخانه‌های دهه 1940 و 1950 دارای پنجره‌های باز بودند، کتابخانه ریموند لوسک به خاطر سیستم خودکار تهویه خود در میان دیگر کتابخانه‌ها منحصر به فرد می‌باشد. این امر با طراحی معماری در جانمایی بازشوها امکان‌پذیر شده است.

طرح کلی ساختمان به شکل C در طبقه همکف و به شکل O در طبقه اول می‌باشد، شیب سقف جهت استفاده از تمامی اجزا طبیعی بنا (باد غالب، جهت نور خورشید، انباشت آب باران در کفشوی مرکزی حیاط و…) طراحی‌شده است.

شکل و موقعیت ساختمان نسبت به بادهای غالب فرصت‌های بیشتری برای تهویه مطبوع طبیعی و افزایش تعداد ساعت باز بودن پنجره‌ها را فراهم می‌کند.

بازشوها (پنجره‌ها و توری‌های متصل به کانال خارجی) به‌طور خودکار باز و بسته می‌شوند.

یکی دیگر از نوآوری‌ها استفاده از kick plate زیر قفسه‌های کتاب است که به‌طور خاص جهت توزیع هوا طراحی‌شده است. این یکپارچگی به‌منظور بهینه‌سازی سطح سوراخ‌دار kick plate متناسب با الگوهای جابجایی هوا و مدل‌های جریان هوا مورد مطالعه قرار گرفت.

به‌عنوان اولین طرح رقابتی که با استفاده از فرآیند طراحی یکپارچه‌سازی در کبک انجام گرفت، المان‌های مهندسی (کف‌های تابشی، دمپرهای موتوری توکار در کف، تهویه یکپارچه شده زیر قفسه‌ها و…) به‌طور یکپارچه منطبق با سبک معماری و فرآیند ساخت به کار رفت.