چشمانتان را ببندید و به زندگی بدون مصرف سوخت و انرژی فکر کنید. به‌تازگی طرفداران محیط‌زیست جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمانسازی پیدا به دست آورده‌اند و به سازه‌هایی به‌اصطلاح سبز فکر می‌کنند. سؤال اصلی آنها این است که چطور می‌شود ساختمانی با انرژی سالیانه‌ی صفر ساخت؟ امروزه به‌دلیل محدودیت منابع سوخت فسیلی، ساختمان‌ها، صنایع مختلف و دیگر سازمان‌ها به سوی استفاده از شکل‌های دیگر انرژی پیش می‌روند. در این مقاله قرار است با مفهوم ساختمان انرژی صفر آشنا بشویم که نوعی از معماری پایدار است.
ضرورت انرژی پاک
از عصر کشاورزی و شکل‌گیری تمدن، بشر به‌تدریج پوشش گیاهی را تخریب کرده است. جنگل‌زدایی و استفاده‌ی سوخت‌های فسیلی به کند شدن چرخهی بازیافت گازهای کربنی منجر شده و این پدیده کاهش ضخامت لایه اوزون و افزایش قطر لایه‌ی بازتاب‌کننده انرژی خورشیدی را باعث شده است. بی‌توجهی طولانی‌مدت به روند تغییر چهره‌ی کره‌ی زمین و گسترش آلاینده‌ها در زمین و هوا، انسان را با پدیده‌ای به نام گرمایش زمین مواجه کرده است. پژوهش‌های زیست‌محیطی نشان می‌دهد که یک سوم از کل مصرف منابع انرژی و آب پاک و مصالح به صنعت ساختمانسازی مربوط می‌شود.
یک ایده‌ی سبز
ایده‌ی مصرف انرژی خالص صفر به‌دلیل استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در راستای کاهش آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده است. بالا بودن هزینه‌ی سوخت‌های فسیلی، تأثیرات مخرب بر محیط زیست و همچنین بر هم زدن تعادل اکولوژیک، باعث شده صنعت ساختمانسازی نیز به فکر جایگزینی برای شیوه‌ی تولید و ساخت باشد. مهم‌ترین مزایای ایده‌ی ساختمان انرژی صفر استفاده از انرژی کم هزینه، منابع تجدیدپذیر و بدون آلایندگی است. امکان دارد ساختمان انرژی صفر به شبکه‌های تأمین انرژی موجود شهری متصل نباشد. در این‌صورت به امکاناتی مجهزند که توانایی ذخیره‌ی انرژیهای بزرگ به‌وسیله‌ی باتری‌های مخصوص را دارند.
امروزه به‌طور متوسط حدود چهل درصد از مصرف انرژیهای فسیلی به ساختمان‌های اداری و مسکونی اختصاص دارد. هرچند ساختمان انرژی صفر در کشورهای پیشرفته هم کمیاب و حتی نایاب است، اما به‌دلیل حذف سوخت فسیلی و کاهش آلاینده‌های کربنی، امیدواری زیادی برای رشد و توجه به این نوع ساختوساز وجود دارد. در سیستم‌های روشنایی، گرمایشی و سرمایشی این نوع ساختمان‌ها با استفاده از تکنولوژی‌های تجدیدپذیر تعادل میان تولید و مصرف انرژی برقرار می‌شود.
ماکتی از طراحی ساختمان سبز در لاس وگاس
ساختمان سبز
ساختمان سبز (Green Building) نوعی ساختمان است که به حفظ منابع زیست‌محیطی در بازه‌ی طولانی طراحی و احداث تا بهره برداری و بازسازی تعهد دارد. این ساختمان‌ها جدای از اولویت دادن به انرژیهای تجدیدپذیر در ساختوساز، روی استفاده از مصالح زیست محیطی حساسیت به‌خرج می‌دهند. هدف نهایی ساختمان سبز را میتوان استفاده‌ی بهینه‌ی منابع و کاهش تأثیر منفی ساختمان روی محیط زیست قلمداد کرد. ساختمان انرژی صفر ایده‌ی کلیدی ساختمان‌های سبز را به‌شکلی دقیق تحقق بخشیده و موجب کاهش آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای در طول استفاده‌ی آن می‌کند. با تمام اینها نمی‌توان آنها را در تمامی زمینه‌ها از قبیل کاهش زباله و ضایعات یا استفاده از مواد قابل بازگشت به طبیعت، سبز به‌حساب آورد. همچنین آسایش بیشتر محیط داخل ساختمان یکی دیگر از اهدافی است که ساختمان‌های سبز به آن توجه ویژه دارد. کیفیت آسایش محیط داخل (IEQ) سه بخش عمده را شامل می‌شود:
- هوای داخل ساختمان (IAQ) به‌منظور کاهش ترکیبات آلی فرار
- حرارت ساختمان
- روشنایی ساختمان
کیفیت هوای داخل ساختمان شامل پاک بودن هوا از آلاینده های هوا و آلاینده های میکروبی است. این امر نیازمند سیستم‌های تهویه مطبوع مجهز به فیلترهای هوا و درزبندی مناسب ساختمان است. همچنین کنترل رطوبت هوا ضمن اهمیت در آسایش حرارتی از رشد میکروبی و قارچ‌ها جلوگیری می‌کند.
دمای مطلوب ساکنین ساختمان، سرعت جریان هوای تهویه مطبوع نیز از جمله مواردی است که در کیفیت حرارتی ساختمان نقش بسزایی دارد. همچنین تامین شدت روشنایی محیط، کیفیت نور و رنگ نور در ساختمان سبز مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.
ساختمان انرژی صفر به عنوان یک ساختمان بهره‌ور انرژی قادر به تولید برق، یا دیگر حامل‌های انرژی از منابع تجدید پذیر است. این حامل‌های انرژی به منظور برطرف ساختن نیاز انرژی در خود ساختمان است.
طراحی ساختمان انرژی صفر
در طراحی ساختمان انرژی صفر جدای از رعایت موارد معمول ساختمانسازی، به موارد ویژه‌ی دیگری توجه می‌شود که در ادامه آنها را مطالعه می‌کنید:
- شناخت دقیق از موقعیت مکانی ساختمان
- بررسی و اندازهگیری دقیق اطراف ساختمان
- تمرکز بر طراحی غیر فعال و کاهش نیاز انرژی ساختمان با استفاده از عایق‌کاری مناسب، سایبان، تهویه و نور طبیعی
- بهره‌گیری از سیستم‌های کارآمد برای دستیابی به راندمان بالاتر در سیستم‌های الکتریکی و مکانیکی
- استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر
نمونه‌ای از طراحی ساختمان انرژی صفر
مزایای استفاده از ساختمان انرژی صفر
استفاده از ساختمان انرژی صفر در صنعت ساختمانسازی و شهرسازی مزایای قابل توجهی دارد. این مزایا جدای از حذف آلاینده‌ها و سوخت‌های فسیلی در بخش‌های دیگر نیز تأثیر مستقیم و به‌سزایی دارد. این مزایا عبارت‌اند از:
- نگران نبودن مالک از افزایش قیمت انرژی
- درجه‌ی حرارت داخلی یکنواخت
- نیاز به انرژی کمتر
- هزینه‌ی نگهداری کمتر به‌دلیل کارایی سیستم‌های انرژی بالاتر
- کاهش هزینههای ماهیانه زندگی
- افزایش اعتبار سیستم‌های تولید و مصرف انرژی. مثل سیستم‌های فتوولتائیک با گارانتی طولانی مدت
- به حداقل رسیدن هزینه‌ی ساختوساز با استفاده از تکنولوژی جدید
- افزایش قیمت ساختمان انرژی صفر در مقایسه با ساختمان‌های مشابه
- استفاده بهینه از ضایعات مختلف
- تعادل در مصرف انرژی
- کاهش مصرف برق
- حذف سیستم‌های اضافی مصرف انرژی
- کاهش پنجاه درصدی مصرف آب آشامیدنی
- استفاده از سیستم تهویه بدون وسیله‌ی مکانیکی
معایب ساختمان‌های انرژی صفر
اما همان‌طور که هر سیستم تازه و روش جدیدی باگ‌های مختلفی دارد، ایده‌ی ساختمان انرژی صفر نیز هنوز درگیر معایبی است که در سال‌های آینده برطرف خواهد شد. این معایب بدین شرح است:
- بالا بودن هزینههای اولیه
- کمبود نیرو و متخصص‌هایی که توانایی ساخت چنین ساختمان‌هایی داشته باشند
- کاهش 17 درصدی قیمت تکنولوژی تجهیزات سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک جدید و در نتیجه کاهش مقدار سرمایه‌ی موجود در سیستم تولید الکتریسیته
- توقف تدریجی کمک‌های مالی اختصاص یافته به این ایده با تولید انبوه فتوولتائیک
- افزایش ظرفیت شبکه‌های انرژی بعد از یک سال و نیاز به استفاده از شبکه‌های الکتریسیته برای جبران میزان انرژیهای مصرفی
نمونه‌ای از ساختمانسازی انرژی صفر
دستهبندی ساختمان انرژی صفر
سازندگان ساختمان انرژی صفر این نوع ساختمان‌ها را براساس میزان و شیوه‌ی مصرف انرژی در چهار نوع دستهبندی کرده‌اند.
1. انرژی صفر خالص شبکه (Net Zero Site Energy)
در این نوع از ساختمانسازی، همان مقدار انرژی مصرفی در طول یک سال را در محوطه‌ی شبکه تولید می‌کند.
2. انرژی صفر خالص منبع (Net Zero Source Energy)
مقدار انرژی تولیدی و مصرفی منبع در این ساختمان‌ها در طول یکسال تقریباٌ برابر است.
3. انرژی صفر خالص هزینه‌ها (Net zero Cost Energy)
در هزینههای ساختمان‌هایی با این شیوه‌ی ساخت، مقدار پولی که صاحب ساختمان برای ابزار (تاسیسات) و خدمات انرژی پرداخت می‌کند برابر است با حداقل مقدار پولی که مالک به علت صرفه‌جو‌یی در مصرف انرژی در ساختمان ذخیره می‌کند.
4. انرژی صفر خالص انتشار (Net zero Emission Energy)
در این نوع از ساختمان‌ها میزان استفاده از منابع انرژی فسیلی با میزان تولید انرژی پاک برابری می‌کند. به‌عبارت دیگر اگر در این نوع ساختمانسازی مجبور به استفاده از انرژی‌هایی با آلاینده‌های زیست‌محیطی شوند، در عوض با استفاده از تکنولوژی‌های نوین تولید انرژی پاک خواهد بود.
بایسته‌های طراحی ساختمان‌های انرژی صفر
برای تحقق اهداف معماری انرژی صفر و ساخت بنایی که انرژیهای مورد نیازش را به‌صورت درونی تامین شود، گزینه‌های متفاوتی با توجه به شرایط محل و نحوه طراحی وجود دارد. انرژی خورشیدی، باد، آبی، امواج، زمین گرمایی و دیگر انواع انرژی دیگر امکان‌ها و روش‌هایی هستند که در صنعت ساختمانسازی می‌توانند استفاده شوند. برای هر منطقه با توجه به منابع در دسترس، طراح، روش مناسبی را جهت تامین انرژی انتخاب می‌کند.
در مورد کشور ایران باتوجه به گستردگی تنوع اقلیمی و شرایط محیطی نمی‌توان روش و منبع خاصی را به‌صورت کلی درنظر گرفت اما به‌دلیل قرار گرفتن ایران در کمربند گرم و خشک زمین و همچنین میزان تابش مناسب خورشید در طول روز میتوان منبع مناسب انرژی درنظر گرفت. براساس یک دستهبندی دیگر، انرژی تجدیدپذیر موردنیاز برای ساختمان‌ها به دو دسته موجود در محل و خارج از محل ساختمان تقسیم می‌شود.
