مولفه های معماری پایدار

هرروزه شاهد هستیم که سبک‌های جدیدی وارد حیطه معماری می‌شوند. معماری پایدار یاSustainable Architecture به سبکی از معماری اطلاق می‌شود که تمهیداتی را به کار می‌گیرد تا اثرات منفی زیست‌محیطی ساختمان‌ها را به‌حداقل برساند. این کار از طریق اعتدال در استفاده از مواد و انرژی، بهبود کارایی مواد، بهبود فضای توسعه و اکوسیستم انجام می‌گیرد. درواقع، این نوع معماری رویکردی آگاهانه به انرژی و حفاظت از محیط‌زیست دارد و طبق آن، محیط ساختمان را طراحی می‌کند. طبق تعریف کمیسیون جهانی محیط‌زیست، توسعه پایداری، توسعه‌ای است که نیازهای زمان حال را بدون به‌خطر انداختن توانایی نسل‌های آینده برای برآوردن نیازهای خود برآورده می‌کند.

رویکرد معماری پایدار و طراحی سبز، همچنین به‌عنوان طراحی محیط‌زیستی، توسعه پایدار و معماری سازگار با محیط‌زیست نیز شناخته می‌شود. تمامی این اصطلاحات به یک رویکرد معماری اشاره دارند. طبق این رویکرد، باید استفاده از منابع موجود در حال حاضر، برای رفاه جمعی اثرات مخربی نداشته باشد و دستیابی به منابع برای کاربردهای دیگر در درازمدت را غیرممکن نکند. علاوه بر این‌ها، فضا باید عملکردی و از نظر زیبایی‌شناسی، برتر باشد. درواقع، در معماری پایدار نیاز داریم درباره منابع طبیعی، شرایط محیطی موجود در محل ساخت‌وساز، نحوه ادغام آن‌ها در ساختمان و فرهنگ جامعه اطلاعات کافی داشته باشیم. در بخش‌های بعدی، به مولفه های معماری پایدار خواهیم پرداخت.

طبق گزارش وضعیت جهانی محیط‌زیست سازمان ملل در سال 2017، بیشتر از 35 درصد از مصرف انرژی نهایی در کل جهان و تقریبا 40 درصد از انتشار گاز دی‌اکسید کربن مرتبط با انرژی، مربوط به ساختمان‌ها و صنعت ساخت‌وساز است. کلان‌شهرها روزبه‌روز در حال گسترش هستند و این رشد، تاثیر مخرب زیادی روی محیط‌زیست دارد.

نمی‌توان زمین را مانند چاه نامحدود در نظر گرفت که بتواند با سرعت مدرنیزاسیون رقابت کند و خود را بازسازی نماید. اینجا است که اهمیت معماری پایدار بروز می‌کند. ساخت ساختمان‌های پایدار می‌تواند از محیط‌زیست حفاظت کند، از هدر رفت منابع ارزشمندی مانند آب و انرژی جلوگیری به عمل آورد، سلامت و رفاه انسان را تامین نماید و با این کارها درنهایت انرژی‌های تجدید پذیر را بازسازی کند.

هدف از معماری پایدار ترکیب کردن سیستم‌های ساختاری و  سیستم‌هایMEP  در طراحی‌های ساختمانی است. این طراحی‌ها با محیط اطراف خود به‌طور مثبتی درگیر هستند. معماری پایدار دارای مولفه های زیادی است. برخی از مولفه های معماری پایدار را می‌توان به‌صورت زیر عنوان کرد:

• سیستم‌های گرمایش، سرمایش و تهویه کارآمد

• قرار گرفتن پنجره‌ها به‌صورت استراتژیک برای به حداکثر رساندن نور طبیعی

• استفاده از وسایل و لوازم روشنایی کم‌مصرف

• به کار بردن وسایل لوله‌کشی کم‌مصرف

• محوطه‌سازی با پوشش گیاهی بومی

• برداشت آب باران

• استفاده مجدد از آب خاکستری

• ترکیب سازه‌های قدیمی و استفاده از مواد بازیافتی

• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر برای مثال انرژی خورشیدی و باد

• به کار بردن مصالح ساختمانی محلی برای کاهش هزینه‌ها و مسافت حمل‌ونقل

معمارانی که در طراحی سبز تخصص دارند، به طور دائم با به‌کارگیری مولفه های معماری پایدار به دنبال تکنیک‌های جدید برای بهبود کیفیت ساختمان‌های سبز هستند. آن‌ها این مولفه ها را بدون اینکه به عملکرد ساختمان آسیبی وارد شود، اعمال می‌کنند.

در ادامه، به بررسی کامل‌تر مولفه های معماری پایدار می‌پردازیم:

پنل‌های خورشیدی که روی سقف نصب می‌شوند، روشی عالی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش مبلغ قبض برق هستند. حتی در برخی موارد می‌توانند درآمد اضافی نیز تولید کنند. به این صورت که اگر برق تولیدشده در پنل های خورشیدی بیشتر از نیاز ساختمان باشد، بسیاری از شرکت‌ها این برق مازاد را می‌خرند و آن را از طریق شبکه برق بین سایر کاربران توزیع می‌کنند. خروجی الکتریکی تولیدشده توسط یک پنل خورشیدی به عوامل مختلفی مانند جهت‌گیری، کارایی، عرض جغرافیایی و آب‌وهوا بستگی دارد. حتی ممکن است در همان عرض جغرافیایی، بهره خورشیدی متفاوت باشد. بازده معمول برای پنل های PV تجاری موجود بین 4 تا 28 درصد است.

برای این منظور می‌توان از شینگل های خورشیدی نیز استفاده کرد. این شینگل ها بخشی از سقف هستند و به‌عنوان منبع انرژی برای ساختمان عمل می‌کنند. شینگل های خورشیدی سیم‌کشی می‌شوند و به سیستم برق ساختمان متصل خواهند شد. در حالت ایده‌آل، آن‌ها باید جهت‌گیری بهینه‌ای داشته باشند تا نور خورشید را به حداکثر و مصرف برق از شبکه را به حداقل برسانند. با تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، میزان مصرف سوخت‌های فسیلی کمتر خواهد شد و دی‌اکسید کربن کمتری تولید می‌شود. همین امر، میزان گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد.

یکی دیگر از مولفه های معماری پایدار استفاده از بام‌ سبز است. بام‌های سبز یا باغ روی پشت‌بام، فضای سبز یا چمنزاری است که روی سقف ساختمان تعبیه می‌شود. این فضا می‌تواند شامل انواع درختان، گیاهان و چمن باشد. وجود چنین فضاهایی، علاوه بر زیبایی بصری، دمای کل ساختمان را کاهش می‌دهد و علاوه بر آن، کیفیت هوای بیرون را بهبود می‌بخشد. بام‌های سبز به‌عنوان ریه‌های شهری معروف شده‌اند. این بام‌ها همچنین می‌توانند به‌عنوان زیستگاهی برای پرندگان و حیوانات دیگر باشند. از طرف دیگر، با جذب آب باران هنگام بارندگی از روان شدن آب از سقف ساختمان جلوگیری می‌کند.

مراحل اصلی نصب بام سبز به‌صورت زیر است:

• سقف را با گذاشتن موانع تخصصی آب‌بندی می‌کنند.

• یک ماده زهکشی بالای لایه ضد آب نصب می‌کنند.

• خاک و گیاهان را در محل موردنظر به کار می‌گیرند.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که بام سبز وزن ساختمان را اضافه می‌کند و این باید در طراحی سازه در نظر گرفته شود.

یکی دیگر از ویژگی‌های ساختمان‌های سبز، حفظ آب آشامیدنی یا آب شیرین است. حفاظت از آب از سه طریق امکان‌پذیر خواهد بود:

مورد اول استفاده بهینه از آب است. با استفاده از وسایل آب کم جریان، می‌توان برای انجام دادن همان کار، آب کمتری نسبت به حالت عادی مصرف کرد.

مورد دوم، جمع‌آوری آب باران یا آب خاکستری است. این کار، فرصت بسیار خوبی برای صاحبان ساختمان‌ها است تا مصرف آب به‌ویژه آبی که برای آبیاری محوطه‌ها و باغ‌ها استفاده می‌شود را کاهش دهند. این مورد یکی از مهم‌ترین مولفه های معماری پایدار به‌حساب می‌آید. یکی دیگر از مزایای برداشت آب باران، کاهش روان آب و جلوگیری از سرریز در سیستم‌های فاضلاب است.

نحوه جمع‌آوری آب باران به این صورت است که از سیستم‌هایی بسیار ساده مانند ظروف و بشکه استفاده می‌شود که به‌صورت استراتژیک روی پشت‌بام‌ها قرار می‌گیرند. سیستم‌های جمع‌آوری آب باران پیچیده‌تری هم وجود دارند که از موادی مانند بتن عبوری یا مجموعه‌ای از فواره‌ها و ظروف استفاده می‌کنند.

مورد بعدی برای حفاظت از آب شیرین، کاشت چمن یا باغچه بهینه از آب است. کاشتن و نگهداری گیاهان مقاوم به خشکی، این فرصت را فراهم می‌کند تا آب زیادی برای زیبایی باغچه خانه‌تان هدر ندهید.

cob یک مصالح ساختمانی باستانی است که از خاک مرطوب و کاه که باهم مخلوط و به قطعات آجر مانند تبدیل می‌شوند، ساخته می‌شود. قوام این مخلوط مانند قوام خاک رس است. می‌توان از cob برای ساخت خانه‌هایی با اشکال منحصربه‌فرد استفاده کرد. سازندگان ساختمان‌ها، cobها را روی‌هم می‌چینند. سپس برای قالب‌گیری دیوارها با دست از موادی مانند خاک رس استفاده می‌کنند. در این نوع از ساختمان‌ها به‌جای لبه‌ها و زوایای تیز، خطوط منحنی نقش پررنگی دارند. این نوع از سازه‌ها معمولا دارای قفسه‌ها، نیمکت‌ها، میزها و انواع دیگر مبلمان هستند.

از مزایای استفاده از Cob این است که چون از مواد طبیعی ساخته‌شده است، در مقایسه با موادی مانند بتن و سنگ، ردپای کربن بسیار کمی دارد. هزینه‌های حمل‌ونقل و زمان ساخت آن نیز به حداقل می‌رسد، زیرا در نزدیکی محلی که قرار است ساختمان ساخته شود، تهیه می‌شود.

یکی دیگر از مواردی که می‌تواند درباره مولفه های معماری پایدار مطرح شود، استفاده از کانتینرهای حمل‌ونقل قدیمی است. آن‌ها را می‌توان برای ایجاد خانه‌ها و یا سازه‌های پیش‌ساخته استفاده کرد. این کانتینرها در کنار هم قرار می‌گیرند تا ساختمان‌های مسکونی و تجاری را به وجود آورند. در مرحله بعدی، آن‌ها مجهز به سیستم‌های برق، لوله‌کشی و تهویه مطبوع می‌شوند. کانتینرهای حمل‌ونقل نیز مانند ساختمان‌های cob اثرات زیست‌محیطی مصالح ساختمانی رایج را کاهش می‌دهند.

در طول زمان، استراتژی‌های معماری منفعل متعددی ایجادشده و توسعه‌یافته‌اند. برای مثال، به‌عنوان برخی از این استراتژی‌ها می‌توان اندازه و جهت‌گیری پنجره‌ها در یک ساختمان، چیدمان اتاق‌ها، جهت‌گیری نماها و خیابان‌ها و نسبت بین ارتفاع ساختمان و عرض خیابان را نام برد. یکی  دیگر از مولفه های معماری پایدار وجود یک سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع و کارآمد است.

مکان و جهت‌گیری ساختمان تاثیرات بسیاری روی کارایی سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع ساختمان دارند. طراحی ساختمان‌های خورشیدی غیرفعال به‌گونه‌ای است که این اجازه را به ساختمان می‌دهد تا بدون نیاز به مکانیزم‌های فعال خورشیدی مانند پنل‌های خورشیدی، بتوان انرژی خورشید را مهار کرد.  طرح‌های این ساختمان‌ها را عموما با مواد دارای جرم حرارتی بالا می‌سازند. این مواد، گرما را به‌خوبی حفظ می‌کنند و مانند عایق‌های قوی مانع از فرار گرما می‌شوند. در واقع، مصالح ساختمانی با جرم حرارتی بالا برای حفظ کردن دمای خنک شب در طول روز بسیار کمک‌کننده هستند.

در این ساختمان‌ها، تابستان‌ها از سایه‌بان خورشیدی یا کرکره استفاده می‌شود که باعث کاهش بالا رفتن گرمای خورشیدی در فصل تابستان خواهند شد. همچنین نیاز به سرمایش ساختمان به‌صورت مصنوعی را کم می‌کنند. در ساختمان‌های پایدار، معمولا نسبت سطح به حجم، پایین است و ساختارها متمرکزتر هستند.

پنجره‌های سازه‌های معماری پایدار معمولا دو یا سه جداره با فضاهای پر از گاز و پوشش‌های تابشی کم هستند و به صورتی تعبیه می‌شوند که نور ورودی را به حداکثر و اتلاف گرما را به حداقل برسانند. مثلا در قسمت شمالی، تعداد زیادی پنجره رو به جنوب نصب می‌شود. این کار، باعث جمع‌آوری مستقیم نور و گرمای خورشید خواهد شد.

این مورد از مولفه های معماری پایدار در سلامت افراد نقش مهمی دارد. زیرا بسیاری از افراد زمان زیادی را در منزل سپری می‌کنند. بنابراین کیفیت هوای داخل ساختمان اهمیت بسیار ویژه‌ای دارد. اگر ساختمان شما در برابر رطوبت به‌درستی آب‌بندی نشده باشد، احتمال رشد کپک و قارچ بالا می‌رود. هاگ این قارچ‌ها، بیماری‌های مختلفی نظیر واکنش‌های آلرژیک را ایجاد می‌کند. یک سیستم تهویه مطبوع کارآمد، راحتی ساکنین و هوای تمیز و تازه را برای فضای داخلی ساختمان تامین خواهد کرد.

باید توجه داشت که میزان انرژی زیادی در جریان آب، هوا و کمپوست از ساختمان‌ها خارج می‌شود. در معماری پایدار از فناوری‌های بازیافت انرژی در محل استفاده می‌کنند. این فناوری‌ها می‌توانند انرژی را از آب داغ و هوای کهنه بگیرند و به آب سرد تازه یا هوای تازه ‌وارد کنند.

سیستم‌های تهویه مطبوع توسط موتورهای الکتریکی تغذیه می‌شوند. مس، در مقابل سایر فلزها، بازده انرژی الکتریکی موتورها را بهبود می‌بخشد. همچنین استفاده از مس باعث افزایش پایداری اجزای الکتریکی ساختمان می‌شود.

کاشت درختان برگ‌ریز در جلوی پنجره‌ها می‌تواند کمک‌کننده باشد. این درختان در تابستان‌ها با برگ‌هایشان جلوی ورود نور و گرمای اضافی به ساختمان را می‌گیرند. اما برعکس، در زمستان، برگ‌هایشان می‌ریزند و نور و گرما از لابه‌لای شاخه‌ها به ساختمان می‌رسند. برای محافظت ساختمان در برابر بادهای سرد شمالی، معمولا گیاهان مخروطی یا همیشه‌سبز را در قسمت شمالی ساختمان‌ها می‌کارند.

استفاده از توربین‌های بادی هم یکی دیگر از مولفه های معماری پایدار است که باعث تولید انرژی می‌شود. به کار بردن آن‌ها در ساختمان‌های پایدار، مستلزم در نظر گرفتن عوامل زیادی است. سیستم‌های بادی کوچک، انرژی کمتری نسبت به سیستم‌های بزرگ‌تر تولید می‌کنند. به همین دلیل و با توجه به هزینه‌های نگهداری آن‌ها، استفاده از آن‌ها در مناطقی که در آنها باد کمی می‌وزد، توصیه نمی‌شود. توربین‌های بادی کوچک می‌توانند از 10٪ تا 25٪ برق موردنیاز برای یک‌خانه معمولی را تولید کنند.

برای به حداکثر رساندن کارآمدی این توربین‌های بادی، آن‌ها باید در محل‌هایی نصب شوند که مقدار باد ثابتی دریافت می‌کنند (میانگین سرعت باد بیش از 15 مایل در ساعت باشد). نصب این توربین‌ها در مکان‌هایی که باد را به‌صورت پراکنده دریافت می‌کنند، توصیه نمی‌شود. توربین‌های بادی کوچک را می‌توان روی سقف نصب کرد. استحکام سقف، لرزش و تلاطم ناشی از طاقچه سقف، مواردی هستند که هنگام نصب توربین باید در نظر گرفت.

بنزین و سایر سوخت‌های فسیلی، آلاینده‌های محیط‌زیست هستند. اگر بتوان گزینه‌های کم‌کربن مانند پیاده‌روی، دوچرخه‌سواری و استفاده از حمل‌ونقل عمومی را به کاربرد، تاثیر طولانی‌مدتی روی محیط‌زیست گذاشته خواهد شد. به‌عنوان یکی از مولفه های معماری پایدار می‌توان ساختمان را نزدیک ایستگاه اتوبوس یا مکان‌های تعبیه‌شده برای دوچرخه‌سواری ساخت.

برای پایداری معماری ساختمان، می‌توان مصالح را از یک منبع پایدار تهیه کرد. تهیه مصالح از یک تامین‌کننده محلی باعث حمایت از مشاغل محلی و کاهش حمل‌ونقل و به‌ تبع آن، کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌شود.

در معماری پایدار ساختمان‌ها به صورتی طراحی و ساخته می‌شوند که سیستم‌هایی برای تصفیه فاضلاب قبل از خروج فاضلاب دارند. روش دفع زباله‌های جامد نیز بسیار مهم است و باید به‌درستی مدیریت و اجرا شود. چه در زمان ساخت ساختمان و چه در زمان بهره‌برداری از آن، زباله‌های قابل بازیافت باید جدا شوند و به‌درستی دفع شوند. این امر، تاثیر زیادی روی حفظ منابع طبیعی و محیط‌ زیست دارد.

امروزه دیگر زمان آن نیست که صرفا ظاهر ساختمان و طراحی فرم آن اهمیت داشته باشد. در عصر حاضر، با افزایش جمعیت در کنار افزایش روزافزون شهرنشینی، توجه صرف به‌ظاهر ساختمان کافی نیست. امروزه معماران باید رویکرد طراحی ساختمان‌های سبز و معماری پایدار را در پیش گیرند. آن‌ها می‌توانند تعادل ظریفی بین ظاهر، عملکرد و تعامل یک ساختمان با محیط اطراف آن، محیط‌زیست، فرهنگ و آیندگان ایجاد کنند. برخی از مهم‌ترین مولفه های معماری پایدار عبارتند از، ایجاد انرژی تجدیدپذیر، جهت‌گیری مناسب ساختمان، دفع مناسب زباله‌ها و غیره.

منابع:

https://www.encyclopedia.com/environment/encyclopedias-almanacs-transcripts-and-maps/sustainable-architecture
 https://www.mapleridge.ca/1780/Sustainable-Building-Features
 https://www.barker-associates.co.uk/service/architecture/what-is-sustainable-architecture
 https://en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_architecture
 https://www.ny-engineers.com/blog/elements-of-sustainable-architecture
 https://www.ny-engineers.com