پـویا و ایستا تقسیم می‌شوند. سامانـه خـورشیدی پـویا برای دریافت و انتقال انرژی وابسته به سامانه‌های مکانیکی و الکتریکی هستند. سامانه‌های خورشیدی ایستا برای دریافت و انتقال انرژی خورشیدی از سایر انرژی‌ها استفاده نمی‌کنند و خود عناصر ساختمانی به‌عنوان المان‌های دریافت و جذب و پخش انرژی عمل می‌نمایند.
سامانه‌های خورشیدی ایستا به 6 دسته کلی تقسیم می‌شوند:
– پنجره آفتابی: پنجره‌هایی که در نمای جنوبی ساختمان قرار می‌گیرند نور خورشید را مستقیما به فضای داخلی می‌آورند.
– دیوار گرمایی (ترومب): دیوار ترومب وظیفه جمع‌آوری و ذخیره گرما را به شیوه غیرمستقیم برعهده دارد. انرژی خارج شده از خورشید به توده‌ای از مصالح که واسط بین فضای داخلی و منبع انرژی است برخورد کرده و جذب آن گشته سپس به فضاهای داخلی انتقال می‌یابد. این واسطه در دیوار ترومب مصالحی است که خاصیت انباشت حرارت در درون خود دارند و با مقداری فاصله از شیشه قرار می‌گیرند.
– دیوار آبی: در دیوار آبی به‌جای مصالح توپر ساختمانی به‌عنوان انباشت حرارت در دیوار گرمایی، از مایعاتی چون آب استفاده می‌شود. حرکت و جابه‌جایی آب سبب انتقال حرارات به داخل می‌شود.
– بام آبی: بام آبی شبیه به دیوارهای انباشت حرارتی است، و از کیسه‌های پر از آبی تشکیل شده که روی کف بام قرار گرفته‌اند و مستقیما در معرض نور خورشید قرار دارند و به جمع‌آوری، ذخیره و پخش گرما می‌پردازند.
– گلخانه: گلخانه یک فضای شیشه‌ای است که در دیوار جنوبی ساختمان با کشیدگی شرقی- غربی قرار می‌گیرد. گلخانه علاوه بر ایجاد فضای دلپذیر و فرصت رشد گیاهان, باعث ایجاد حدفاصلی بین هوای بیرون و درون برای جلوگیری از اتلاف و انتقال حرارت می‌شود.
– ترموسیفون: در این سامانه توده سنگی که زیر فضای اصلی داخلی قرار دارد جذب کننده و ذخیره کننده انرژی هستند که توسط کانال‌هایی با سطح دریافت کننده و فضای داخلی ارتباط دارد.
سامانه‌های خورشیدی پویا نیز به سه دسته تقسیم می‌شوند:
– آبگرمکن خورشیدی: این وسیله از یک، دو یا سه کلکتور برای دریافت انرژی خورشیدی و یک منبع ذخیره آن تشکیل شده‌است. آب سرد وارد یک منبع دوجداره شده که در جداره دوم آن آب یا سیال دیگری که در کلکتور گرم شده جریان دارد. در این منبع تبادل حرارتی اتفاق افتاده و آب گرم تولید می‌شود.
– کلکتور خورشیدی با پانل تخت: این کلکتور شامل جعبه‌هایی با پوشش شیشه‌ای است که مانند پنجره سقفی روی سقف نصب می‌شود. اشعه خورشید مخلوطی از آب و ضدیخ را گرم می‌کند که از کلکتور به آبگرمکن موجود در زیرزمین در گردش است.
– لوله‌های خلا: عامل جذب کننده داخل لوله خلا تشعشع خورشید را جذب و مایع داخل آن را گرم می‌کند. این عمل مانند عمل پانل خورشیدی است. تشعشعات از صفحه انعکاس نور واقع در پشت لوله جذب می‌شود.
راه‌هایی برای بهـره‌گیری از انـرژی خـورشیدی در طـراحی ساختمان‌ها وجود دارد؛ از جمله محل قرارگیری بنا برای اینکه قادر باشد نور خورشید را از ساعت 9 صبح تا 3 بعد از ظهر دریافت کند. ساختمان باید در شمال زمین باشد و از موانعی که باعث جلوگیری از آفتاب و تابش آن شده پرهیز شود. فرم و حجم بنا باید قادر به جذب و نفوذپذیری آفتاب باشد. بهتر است حجم و کشیدگی بنا شرقی غربی باشد. استفاده از مصالح با ظرفیت حرارتی بالا برای جذب و نگهداری حرارت موثر است. پنجره‌های بزرگ در ضلع جنوبی برای دریافت بیشترین حرارت خورشید موثر هستند. نماهای شرقی با پنجره‌های بزرگ باعث بالا رفتن حرارت اکتسابی ساختمان در طول ساعات صبح می‌گردد و سایه‌اندازی و پنجره‌های کم در جبهه‌های غربی مانع می‌شود که حرارت مازاد در ساعات بعد از ظهر به‌دست آید. پنجره‌های سقفی و روزنه‌ها و پنجره‌های دیواری ابزاری در جهت هدایت نور طبیعی به صورت مستفیم یا غیر مستقیم به داخل ساختمان باشند. نور شمال و جنوب دارای بهترین کیفیت‌ها بوده و نورگیری از غرب خسته کننده می‌باشد.68
3.5.2.3 بررسی جایگاه نماهای دو پوسته در کاهش مصرف منابع انرژی
نماهای دوپوسته یک جفت پوسته‌ی شیشه‌ای هستند که به‌وسیله دالان هوایی از هم جدا می‌شوند. فضای هـوای بین لایه‌های شیشه‌ای به صـورت عایق در مقابـل حداکثـر و حداقـل دما، باد و صدا عمـل می‌کند.
ساده‌ترین نوع این نما از دو لایه شیشه تشکیل می‌گردد که به فاصله 250 تا 750 میلی‌متر از هم قرار دارند. که بین این دولایه با فضایی از هوا درزگیری شده‌است. این نما قدیمی‌ترین گونه است.
نمای دیگری با نام نمای استخراج کننده هوا از دو پوسته عایق شیشیه‌ای و یک پوسته تک لعابی ثانویه که در داخل آن قرار دارد تشکیل شده‌است. فضای هوای بین دو لایه شیشه بخشی از سیستم تهویه می‌شود. هوای گرم استفاده شده بین لایه‌ها از طریق حفره بالایی با استفاده از فن‌ها خارج می‌شود. به این طریق لایه‌ی درونی شیشه سرد می‌شود و لایه‌ی بیرونی عایق شیشه‌ای اتلاف انتقال گرما را به‌حداقل می‌رساند.69
3.5.2.4 تحلیل الگوی آتریم‌ها در بهینه‌سازی مصرف انرژی
آتریم‌ها فضاهای درونی محصور با سقف‌های شفاف جهت تامین نور و گرمای خورشید هستند. جهت استقرار ساختمان در تامین بسیاری از نیازهای حرارتی آن موثر است. استقرار ساختمان در جهت تابش حداکثر انرژی خورشید در فصل سرد باید باشد. آتریم‌ها برای دریافت حداکثری گرما و نور خورشید باید در جهات از سمت جنوب تا جنوب شرقی قرار گیرد. برای کنترل و هدایت نور و گرمای خورشید معمولا در مسیر آن‌ها می‌توان از آینه‌ها جهت هدایت نور استفاده کرد. آتریم‌ها باعث تهویه فضای مرکزی بنا می‌شود. در این‌صورت با استفاده از فضای سبز می‌توان از یک جهت هوای تازه وارد و از جهت دیگر هوای آلوده و کثیف را خارج کرد. در سطوح نوررسان آتریم که جهت‌گیری مناسبی نسبت به آفتاب دارند از صفحات فوتوولتاییک به‌عنوان تامین‌کننده بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز ساختمان بهره‌برداری کرد.
3.5.3 بررسی نمونه‌های معماری پایدار
3.5.3.1 موزه علوم کالیفرنیا رنزو پیانو
آکادمی علـوم کالیفرنیـا، هم یک مـوزه‌ی تاریـخ طبیعی است، هم یک رصدخانه و هم محل نگهداری بیش از ۲۰ میلیون تحقیق که از دانشمندان سراسر دنیا جمع آوری شده است.
بنای قدیمی این محوطه، شامل ۱۲ ساختمان جدا از هم بود که هم‌اکنون همه‌ی آن‌ها توسط ساختمانی مـدرن که بـر روی طبیعت محیـط تأکیـد کرده به‌صورت یکپارچـه درآمده. زیربنـای این مجموعه چیزی در حدود ۱۰۲۰۰ مترمربع است، با این وجود مقدار انرژی که در آن به هدر می‌رود، با استفاده از آخرین فنّاوری‌های ساختمانی به کمترین مقدار خود کاهش‌یافته است.
کانسپت این بنا، همان‌طور که رنزو پیانو، طراح این بنا، به آن اشاره می‌کند، مانند برداشته شدن تکه‌ای از زمین و ساختن بنا در زیر این تکه است، به‌طوری که کمترین ناهماهنگی و بی‌احترامی به طبیعت اطراف را داشته باشد. از این رو رنزو طرح خود را چنین توصیف می‌کند: «ما برای آکادمی کالیفرنیا، محلی ساخته‌ایم که هم از نظر بصری و هم ازنظر عملکرد، جزئی از محیط اطرافش باشد، مثل‌اینکه تکه‌ای از زمین را برداشته باشید و زیرش یک ساختمان ساخته باشید.»
تمامی گیاهانی که بر روی سقف این بنا قرارگرفته‌اند کاملاً طبیعی هستند. حداکثر شیب گنبدهای این بنا 60 درجه است، اما این گنبدها که مانند تپه‌هایی بر بام این بنا قرارگرفته‌اند تنها برای زیبایی ظاهری نیستند، بلکه این تپه‌ها هم نقش یک افلاک‌نما را و هم نقش نورگیری برای داخل بنا را نیز بازی می‌کنند. علاوه بر آن، این گنبدهای تپه‌ای شکل، به وابستگی بین زمین و علوم زیستی جانداران اشاره دارد و همچنین این بنا به‌وسیله‌ی این تپه‌ها مقدار زیادی از انرژی‌اش را ذخیره می‌کند. درحقیقت این تپه‌ها در روی سقف مانند دو بادگیر عمل می‌کنند. البته نه به‌صورت بادگیرهای سنتی، بلکـه به شکلی هـوشمند، به‌گـونه‌ای که متناسب با دمـای داخـل بنا به‌صـورت اتوماتیک باز و بسته می‌شوند و هوای داخل را تنظیم می‌نمایند.
نکته‌ی جالب در مورد این بنا اینکه، سقف با ۶ اینچ خاک پوشانده شده است. این کار علاوه بر اینکه باعث می‌شود این سقف، عایق بسیار خـوبی در برابر دما باشد (به‌طوری‌که دمای داخل بنا ۱۰ درجه خنک‌تر از دمای خارج است)، عایـق بسیار مناسبی برای صـدا هم هست (این سقف فـرکانس صـداها را تا ۴۰ دسی‌بل کاهـش می‌دهد). علاوه بر همه‌ی این‌ها، این سقف با جذب ۹۸ درصد از آب بارندگی‌های احتمالی، آب لازم برای آبیاری گیاهان را در تمام طول سال تأمین می‌کند.
از دیگر اهداف رنزو پیانو این بوده که ارتباط بین ساختمان و محیط اطرافش به بهترین وجه به بینندگان القا شود، به همین جهت در دیـوارهای خارجـی این بنا به مقـدار بسیار زیادی شیشه استفاده‌شده است که به بینندگان این امکان را می‌دهد تا از پیرامون بنا به تماشای موزه‌ای که در داخل آن وجود دارد بپردازند.
از نکات جالب دیگر این بنا می‌توان به بازیافت 90 درصد از زباله‌های به وجود آمده از تخریب آکادمی قدیمی کالیفرنیا اشاره نمود. به‌طوری‌که از 9000 تن بتن برجای‌مانده از تخریب ساختمان قبلی برای ساخت جاده ریچموند و از 12000 تن فولاد بازیافت شده در اسکلت بنا استفاده‌شده است. همچنین در اطراف این بنا حدود 60000 سلول خورشیدی نصب‌شده که علاوه بر تولید سالانه 213000 کیلووات ساعت انرژی برق و جلوگیری از انتشار بیش از 450000 پوند گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید این مقدار انرژی، در محیط اطراف یک سایبان نیز ایجاد کرده و می‌توان نمونه‌ای از مهندسی زیست‌بوم را در این اثر مشاهده نمود.
3.5.3.2 غرفه ایران در اکسپو ا 2015 میلان
پیشنهاد‌هایی که در مسابقه نمایشگاه میلان 2015 مطرح شد، نشان می‌دهد که ایران هم در تلاش فراوان برای ایجاد معماری خاص است.
موضوعات این طرح ایرانی؛ تغذیه سیاره، انرژی برای زندگی و فرهنگ-ادب- هنر ایرانی بود. این ایده‌های مفهومی در پشت طرح باغ ایرانی، نشان‌دهنده یک چرخه زیستی قابل‌توجهی است. کل طرح شبیه درخت است که از خاک تغذیه کرده و رشد می‌کند و شکوفه می‌دهد؛ و دیده می‌شود که کل ایده، در سراسر زمین گسترش می‌یابد.
در کنار این مفاهیم، این حالت درخت گونه، محیطی دلپذیر با تهویه‌ای طبیعی در سایه خود را برای مردم به ارمغان می‌آورد و می‌تواند سرپناه خوبی برای روزهای بارانی شهر میلان باشد. این طرح، قابلیت ارائه هنر و تمدن تاریخی ایران و ویژگی‌های منحصربه‌فردش را دارد.
از ساختار گنبد و روش‌های انتقال نیرو نیز بهره گرفته شده است؛ و اصلی‌ترین الگویی که از آن استفاده‌شده؛ گنبـد مسجـد زیبـای شیـخ لطف‌الله در شهـر اصفهـان است که ازنظـر نـور، سایـه و یکپارچه‌سازی با ساختار معماری، بسیار مناسب و کامل است.
همچنین در این پروژه آب باران قابلیت جمع‌آوری و ذخیره کردن را دارد و در پایین دیوارها هم از این آب برای شستشو استفاده می‌شود. از پانل‌های خورشیدی هم بر روی سقف استفاده‌شده که مقدار زیادی از نور خورشید را جذب می‌کند و انرژی موردنیاز را برطرف می‌کند.
4 فصل چهارم: مقدمات طراحی
4.1 مقدمه
مطالب اين فصل به مطالعات بستر و سايت اختصاص دارد كه يكي از مسايل مهم در هر طرح است. بستر حوزه مكاني، سايت است و خواستگاه آن مي باشد. سايت ها خطوط اصلي نظام دهنده را از بستر دريافت مي دارند. از جمله نظامات كالبدي سايت همواره متاثر از زمينه يا بستر مي باشد. نظامات حركتي و در حوزه وسيعتري به نظام اقليمي، ديد منظر را مي توان اشاره كرد، بنابراين مطالعه بستر اهميت دارد. شناسايي سايت به لحاظ تاثيراتي كه در طراحي دارد، مهم است، سايت محدوده مكاني بلافصل طرح و فضاي معماري است. بحث فضا و مكان همواره از مباحث مهم در معماري بوده است. در اين مورد اچ بيكر از قول شولتس چنين مي نويسد: «كريستين نوربرگ شولتس در كتاب (به سوي شناخت عوامل بالقوه در معماري) شناخت «ويژگي هاي مكاني» را يكي از اركان اساسي معماري توصيف كرده و به هنگام طراحي بر
