بخشی از مقاله
امکان سنجی استفاده از معماری سبز در طراحی مدارس شهر کرمان
) راهی برای احیاء مدارس به مدارس سبز)
چکیده
با توجه به افزایش مصرف انرژی و سوخت های فسیلی در ایران و به ویژه مدارس سطح کشور و لزوم داشتن هوای داخلی با کیفیت در داخل مدارس نیاز به طراحی و زیستن در ساختمان هایی حس می شود که در آن مصرف انرژی ناچیز یا صفر باشد.
لذا در این مقاله با بررسی شرایط و اصول ساختمان های سبز (zero energy) و امکان سنجی اجرای این ساختمان ها در اقلیم شهر کرمان در پی آن هستیم که بتوان مدارس را بسوی مدارس سبز هدایت نمود تا مصرف انرژی را کاهش و در نهایت هزینه های آن را در صندوق آموزش و پرورش قرار داد تا این هزینه سبب بهبود امکانات آموزشی مدارس گردد.
با شناخت و پیشنهاد ساختمان سبز و باز طراحی به کمک ساختمان سبز می تواند این مشکل مصرف انرژی را در مدارس امروزی کاهش داد.روش تحقیق این مقاله بر اساس مطالعات کتابخانه ای و میدانی می باشد در ابتدا با بررسی مزایا و شرایط اجرایی ساختمان سبز به چک لیست مناسب جهت اجرا در مدرسه ی مورد مطالعه در شهر کرمان می رسیم و با بررسی این چک لیست در مدرسه ی مورد نظر به این نتیجه می رسیم که اجرای اصول ساختمان سبز در مدارس شهر کرمان کاهش مصرف انرژی و بهبود محیط زیست و افزایش آسایش دانش آموزان را به ارمغان می آورد.
واژه های کلیدی: معماری سبز،کاهش مصرف انرژی،طراحی مدارس،شهر کرمان
مقدمه
گرم شدگی کره زمین، نازک شدن لایه ازن بعلت استفاده از انواع آلاینده ها، افزایش آلودگی محیط زیست و انقراض گونههای زیستی همه و همه با هم می آمیزند تا ضرورت بوم شناسی و مسائل زیست محیطی را برای آینده قابل پیش بینی گردانند. بطوریکه پیشی گرفتن خاکستری در برابر جهان سبز آینده، قابل تأمل ترین مسئله قرن حاضر به شمار می آید .بحرانی که دراواسط دهه ٌُِّ با افزایش میزان آلودگی محیط زیست هشداری به جهانیان محسوب شد، سبب تشکیل گروههای طرفدار محیط زیست که از حامیان محیط زیست در جهان بودند گردید و مفهوم گسترده ای تحت عنوان پایداری را پی گیری نمود. اصطلاح پایداری (sustainable) برای نخستین بار در سال ٌَُّ توسط کمیته جهانی گسترش محیط زیست تحت عنوان (رویارویی با نیازهای عصر حاضر بدون به مخاطره انداختن منابع نسل آینده برای مقابله با نیازهایشان) مطرح شد و هرروز بر ابعاد و دامنه آن افزوده می شود تا استراتژیهای مناسبی پیش روی جهانیان قرار گیرد .با تعاریفی که از معماری پایدار مطرح گشت پایداری همان هماهنگی و سازگاری با طبیعت و محیط زیست،حداقل آسیب به طبیعت و صرفه جویی در انرژی ، تاثیر پذیری از شرایط فرهنگی ، محیطی واقلیمی ، پاسخ درست به نیازهای عملکردی،خوانایی و دور از ابهام و...... است.
ولی به طور کلی معماری پایدار را میتوان معماری دانست که نسبت به ویژگیها و شرایط محیطی و مکانی پاسخگو است و از قابلیتهای بستر خود در راستای ایجاد شرایط محیطی مطلوب استفاده بهینه مینماید. یعنی کمترین صدمات را بر محیط زیست دارد.معماری پایدار، برخاسته از توسعه پایدار، فرآیندی است برای حل مشکلات که طی آن منابع طبیعی، قبل و بعد و طی پروسه تولید و ساخت، به کمترین حد آسیب می بیند و بنایی کاملا سازگار با محیط (اقتصادی، اجتماعی و طبیعی) خلق می شود. [1]
چارلز جنکز در آخرین فصل کتابش این مسئله را خاطر نشان میسازد که نابودی زمین توسط ما منجر به نابودی ًًًٍْ گونه زیستی در یکسال میشود یعنی هفتاد و چهار انقراض در یک روز و یا سه نابودی در یک ساعت! مرکز تحقیقات خدمات ساختمان و اطلاعات سودمند مفهوم پایداری را این گونه توصیف می کنند" پایداری بنا عبارت است از خلق کردن و مدیریت بناهای بهداشتی بر پایه ی منابع کارا و اصول محیطی ،زیست محیطی ایجاد شده" اما دولت بریتانیا تعریفی جامع تر را بدین ترتیب ارائه می دهد " طراحی پایدار به معنای یک کیفیت برتر از زندگی کنونی و برای نسل هایی است که خواهند آمد " با هدف " پرهیز از بهره گیری منابع ،سریعتر از آنکه زمین بتواند آن ها را مجدداً فراهم کند" و با " اقتصاد و اجتماع و اهداف محیطی " ادغام میشود.[2] ساخت و ساز پایدار این چنین تعریف شده است: »مدیریت یک محیط پاک و سالم براساس بهرهبرداری مؤثر از منابع طبیعی و اصول اکولوژیکی« که هدف از طراحی ساختمانهای پایدار کاهش آسیب آن بر روی محیط و منابع انرژی و طبیعت است.
ساختمان پایدار را می توان این چنین تعریف نمود: ساختمانی که کمترین ناسازگاری و مغایرت را با محیط طبیعی پیرامون خود و در پهنه وسیع تر با منطقه و جهان دارد.تکنیکهای ساختمانسازی در یک پهنه وسیع در جهت تأمین کیفیت یکپارچه از نظر اقتصادی، اجتماعی و محیطی می کوشند. بنابراین استفاده معقول از منابع طبیعی و مدیریت مناسب ساختمان سازی به حفظ منابع طبیعی محدود و کاهش مصرف انرژی کمک نموده (محافظت انرژی) و باعث بهبود کیفیت محیطی میشود .ساختمان سبز به عنوان یکی از ساختمان های پایدار با اجرای اهدافی همسو با معماری پایدار توسط کارشناسان مطرح گشت.
مواد وروش ها ساختمان سبز چگونه ساختمانی است؟
ساختمان سبز یک رویکرد ، عملی و شهودی است و برای ایجاد ساختمان های سازگار با محیط زیست (ساختمان سبز) باید از انرژی کارآمد، صرفه جویی منابع ، ایجاد محیط سالم در محیط داخلی و ارائه فضاهای زیبا و با دوام که با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست استفاده نمود. ساختمان سبز شامل مفاهیم یکپارچه طراحی ، جهت گیری های خورشیدی، توجه به جداره، دوام مواد، تجزیه و تحلیل اقتصادی چرخه زندگی ، استفاده مجدد مواد،مواد طبیعی، مواد محلی در دسترس و پایداری اقتصادی است.
شاید ساده ترین راه برای درک ساختمان سازی سبز اولین اثرات مختلف زیست محیطی است که درتولید ساختمان ها باید در نظر گرفته شوند.و پس از آن در نظر بگیرید که چگونه اثرات منفی را می توان کاهش داد یا حذف نمود. با برنامه ریزی موثر، طراحی و ساخت و ساز در ساختمان های محیط زیستی زمینه های انتخاب سایت، مواد و منابع، مصرف انرژی و آلودگی هوا، کیفیت مصرف آب و کیفیت هوای داخل ساختمان و علاوه بر این اثرات تحولات ساختمانی در محیط زیست را هم موردتوجه داشته باشیم.[3]
مواد و منابع اثرات منفی زیست محیطی را می تواند از طریق استفاده مسئولانه و عمدی از مواد به حداقل برساند ومحصولاتی که حاوی درصد بالایی از منابع تجدید پذیراست موادی که به صورت محلی استخراج، برداشت و تولید (معمولا تعریف شده ًًِ مایل سایت پروژه) تاثیر کلی آن مناسب تر از حمل در مسافت های طولانی است. ساختمان سازی سبز با استفاده از مواد با دوام هزینه های چرخه زندگی و محدودیت های زیست محیطی را کاهش می دهد.ساختمان سبز و بیشتر برنامه ریزی انرژی کارآمد و منطقه بندی مقررات می تواند در نتیجه کاهش قابل توجه در مصرف انرژی و اتمسفر و آلودگی داشته باشد.کاهش در قیمت، هدف نهایی یک برنامه ساختمان سازی سبز است که به تولید خالص انرژی صفر ساختمان می انجامد.رسیدن به این نقطه نیاز به افزایش اجرای اقدامات سبز، از جمله استفاده از انرژی تجدید پذیر و بسیاری از روش های دیگر صرفه جویی در انرژی است.
ساختمان سازی سبز یک راه عالی برای حرکت تولید به سمت توسعه است. اهمیت فرایند طراحی برای ساختمان سبز موفق در ادغام یک تیم پروژه حرفه ای و حساب برای محل پروژه و آب و هوا ضروری است. موفقیت توسعه یک پروژه ساخته شده ی سبز قوی نیاز به بدست آوردن یک تیم که شامل طراحی حرفه ای از جمله طراحی های خورشیدی و برنامه ریزی سایت پایدار و....می باشد. [3]
ساختمان سبز استفاده کامل از ویژگی های بالقوه و منحصر به فرد سایت است.از لحاظ تاریخی، ساختمان ها ی سبز به صورت محلی ساخته و به طور کلی پایدار از مواد است. این مواد اغلب بومی منطقه و منجر به راه حل های طراحی منحصر به فرد بر اساس در دسترس بودن آنها و آب و هوایی که در آن ساختمان ساخته شده است. سازندگان سبز اذعان دارند که اثرات زیست محیطی مواد انتخاب شده به حمل در مسافت های طولانی و انتخاب طرح مناسب است.ساختمان سبز ساخته شده مقرون به صرفه و یک چرخه زندگی با کاهش هزینه بیش از مرسوم را دارد. در ساختمان سبز در نظر گیری آیتم های زیر لازم است:
· در نظر گرفتن سایت پایدار((ss
· کارائی آب (we)
· انرژی و اتمسفر((ea
· متریال و منابع (mr)
· کیفیت محیط داخلی((ieq
· نوآوری در اجرا (io)
· در نظر گیری الویتهای منطقه ای([4](rp
لزوم اجرای مدارس سبز
تاثیر محیط در طراحی ساختمان و صنعت ساخت و ساز و اجرای ساختمان بسیار زیاد می باشد.مصرف سالانه ی ساختمان ها بیش از ًَ% از مصرف انرژی و ًّ%بیشتر از انرژی الکتریکی می باشد.مصرف زیاد انرژی و آب و تولید گازهای مضر توسط مصالح ساختمان ها و عدم کارامد بودن ساختمانهای ساخته شده نیاز ما را به ساختمان سبز بیش تر کرده است.[3]مدارس سبز مانند ساختمان سبز باعث کاهش اثرات منفی روی محیط و موجب مدیریت و کاهش هزینه های تولیدی می شود.
مصرف انرژی ساختمان سبز در سال ًٌُْ به عنوان تکنیکی در پاسخ به صرفه جویی انرژی و نیز در ارتباط با ارجحیت دسترسی به ساختمانهای پایدار، به کار گرفته شده است . این ساختمانها در استفاده از منابع طبیعی، آب و مصالحی که در ساختمان به کار میروند کارآیی بالایی دارند .وقتی ساختمانهای سبز برای اولین بار به بازار عرضه شدند، قول صرفه جویی در مصرف انرژی، آب، منابع و مصالح دوستدار محیط زیست، بهبود کیفیت زیست محیطی داخل، تعمیر و نگهداری بهینه ساختمان، کاهش خروجی فاضلاب و مواد سمی، را به ساکنین دادند.[5]مدارس سبز ساخته شده دارای سیستم های انرژی تجدید پذیر در طول ًَ سال 100،000 دلار در هزینه های انرژی می تواند بیش از حد صرفه جویی کند.[4]این صرفه جویی در تحقق ماهانه اجازه می دهد تا کارکنان بودجه محدود خود را بیشتر صرف اقلام ضروری مانند ارتقاء آموزش و امکانات آموزشی مورد نیاز نمایند.ساختمان سبز ثبات در هزینه های عملیات، که مانعی در برابر تورم است را ارائه می دهد که اغلب سریعتر از درآمد دستمزد است. بنابراین، مدارس سبز کمک می کند تا پلی برای شکاف قیمت "آینده" با توجه به تجربه هزینه های عملیاتی بالا باشد.[3]
مدارس سبز نوسانات دما را کاهش می دهد در داخل ساختمان، شامل نور روز طبیعی و محافظت از کیفیت هوای داخل ساختمان محدود کردن یا از بین بردن مواد سمی ساختمان است.این تکنیک ها راحتی دانش آموزان و ترویج سلامت را افزایش می دهد. این مزایا باعث افزودن ارزش مقرون به صرفه ساختمان از طریق ایجاد ساختمان با دوام، اقتصادی و محیط زندگی امن است .روش معقول برای شروع تحصیل در ساختمان سبز بررسی ساختمان برای تعیین بهترین مطابقت با استراتژی های ساختمان سبز است. برای مثال، برای رسیدگی به ارزش هزینه های مهار ساختمان با افزایش بهروری انرژی ، باعث کاهش هزینه های عملیاتی برای صندوق رفاهی مدرسه است. بر اساس نتایجی که در مدرسه ای در کارولینای شمالی بر روی کارایی ساختمان سبز روی دانش آموزان گزارش شده حدوود ٌّ% سودمندی بیشتری را نسبت به مدرسه ی عادی گزارش داده شده است.[4]در طراحی و باز طراحی مدارس و ساختمان های فعلی به شیوه ی سبز توجه به موارد زیر لازم است:
اصل اول : حفاظت از انرژی
هر ساختمان باید به گونه ای طراحی و ساخته شود که نیاز آن به سوخت فسیلی به حداقل ممکن برسد. ساختمان هایی که در تعامل با اقلیم محلی و در تلاش برای کاهش وابستگی به سوخت فسیلی ساخته می شوند ، نسبت به ساختمان های عادی امروزی ، حامل تجربیاتی منفرد و مجزا بوده و در نتیجه ، به عنوان تلاشهای نیمه کاره برای خلق معماری سبز مطرح می شوند .
اصل دوم : کار با اقلیم
ساختمان ها باید قادر به استفاده از اقلیم و منابع انرژی محلی باشند. شکل و نحوه استقرار ساختمان و محل قرار گیری فضاهای داخلی آن می توانند به گونه ای باشد که موجب ارتقاع سطح آسایش درون ساختمان گردد و در عین حال از طریق عایق بندی صحیح ، موجبات کاهش مصرف سوخت فسیلی پدید آید .استفاده از سیستم های تهویه مطبوع هوا ، تنها فرآیندی ناکار آمد در تقابل با اقلیم به شمار می رود و در عین حال همراه با مصرف زیاد انرژی می باشد،که حتی به هنگام ارزانی و فراوانی انرژی به دلیل آلودگی حاصل از آن امری اشتباه بشمار می آید.
اصول سوم : کاهش استفاده از منابع جدید
هر ساختمان باید به گونه ای طراحی شود که استفاده از منابع جدید را به حداقل برساند و در پایان عمر مفید خود ، منبعی برای ایجاد سازه های دیگر بوجود بیاورد. ترمیم و ارتقاء وضعیت ساختمانهای فعلی برای کاهش اثرات زیست محیطی ، امری است که از اهمیتی برابر با خلق سازه های جدید برخوردار است.این نکته را نیز باید مورد توجه قرار داد که تعداد منابع کافی برای خلق محیط های مصنوع در جهان وجود ندارند که بتوان برای بازسازی هر نسل از ساختمان ها، مقداری جدید از آنها را مورد استفاده قرار داد. این استفاده مجدد میتواند درمسیر استفاده از مصالح بازیافت شده یا فضاهای بازیافت شده شکل بگیرد نوسازی ساختمان ها ی موجود همچنین می تواند موجب حفاظت از منابع مورد استفاده جهت تخریب وبازسازی ساختمان بدین ترتیب جلوگیری از تخریب جامعه شود.
اصل چهارم : احترام به کاربران
معماری سبز به تمامی افرادی که از ساختمان استفاده می کنند احترام می گذارد.به نظر می رسد که این اصل ارتباط اندکی با آلودگی ناشی از تغییرات اقلیم جهانی و تخریب لایه ازن داشته باشد .احترام بیشتر به نیازهای انسانی و نیروی کار، می تواند در دو مسیر مجزا مورد تجربه قرار گیرد.
اصل پنجم : احترام به سایت
تعامل میان ساختمان و سایت برای فرآیند سبز امری ضروری است.ساختمانی که انرژی را حریصانه مصرف می کند آلودگی تولید می کند و با مصرف کنندگان و کاربران خویش بیگانه است.تفسیری صریح تر از این گفته چنین است که نمی توان هر ساختمان را از درون سا یت ساخته شده در آن خارج نمود و شرایط قبل از ایجاد ساختمان را دو باره در سایت احیا کرد.[6]
بررسی اقلیمی شهر کرمان به منظور احیاء ساختمان سبز
اقلیم شهر کرمان خشک تا فرا خشک ارزیابی می شود مشخصات اصلی این آب و هوا عبارت است از رطوبت و بارندگی کم ،تبخیر و تعرق فوق العاده زیاد و نوسانات شدید درجه حرارت در فصول گرم و سرد سال و حتی در طول روز و شب؛ سردترین ماه سال ّ-سانتی گراد است.گرمترین ماه سال ٌَ درجه سانتی گراد است. ریزش نزولات جوی از آبان ماه شروع و تا اردیبهشت ماه سال بعد ادامه می یابد. بیشترین میزان بارندگی از دی ماه تا اردیبهشت ماه است. اغلب این بارش ها به صورت باران است و گاهی هم اندکی برف می بارد. با توجه به باز بودن مدارس در ماه های مهر تا خرداد گرم ترین ماه شهرکرمان در اواسط اردیبهشت تا اواسط خرداد می باشد که به لحاظ سرمایشی نیاز به تمهیدات خاصی است و سرد ترین ماه در شهرکرمان مربوط به نیمه های دی و بهمن است، لذا در این صورت اوج مصرف سیستم های گرمایشی در این دو ماه مذکور است.[7] برخی عوامل مثل کشیدگی ساختمان نقش بسیار مهمی بر میزان اثرگذاری عوامل اقلیمی دارد. همچنین میزان شکستگی در فرم بنا، تعداد بازشوها (درها و پنجرهها)، استفاده از کوران طبیعی، استفاده از نور طبیعی و جهتگیری در برابر بادهای منطقهای، از کارهایی است که نقش مهمی در ایجاد هوای مناسب در فضای ساختمان و کاهش مصرف انرژیهای تجدیدناپذیر دارند .صرفنظر از قسمتهای مختلف ساختمان، عواملی مثل نحوهی استقرار ساختمان و فرم بناها در میزان اتلاف انرژی، نقش موثری دارد.نحوهی استقرار و فرم ساختمان از دو جهت میتواند اتلاف انرژی را کاهش دهد. یکی از جهت تابش خورشید و دیگری از جهت وزش باد است ؛ از طرف دیگر در رابطه با مصرف انرژی و شرایط فرم بنا در کاهش استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر در ساختمان، باید به تامین روشنایی اشاره کرد. طراحی یک سیستم روشنایی در روز برای استفاده ی هرچه بیشتر از روشنایی طبیعی، به گونهای است که منجر به کاهش مصرف انرژی در سیستم روشنایی الکترونیکی میشود و میتواند شرایط محیط را بهبود بخشیده ، باعث افزایش کارایی کارکنان و ساکنان ساختمان و حتی افزایش میزان تولید و راحتی
بیشتر آنها شود[8] .در زمینهی تامین دمای لازم برای ساختمان کوچکترین مقدار ممکن از سطح خارجی - در تناسب با حجم ساختمان - با سطح هوای خارجی در تماس باشد.نحوهی چیدمان ساختمانها درکنار یکدیگر میزان افت حرارتی را تغییر میدهد. توجه به طراحی اقلیمی ساختمان ها از یک سو تامین کننده شرایط حرارتی مناسب تر و آسایش بهتر برای انسان و از سوی دیگر در مصرف انرژی و صرفه جویی در آن تاثیر شگرفی دارد .برخی از اهداف طراحی اقلیمی عبارتند از کاهش اتلاف انرژی در ساختمان، کاهش تاثیر باد در اتلاف حرارت ساختمان، بهرهگیری از انرژی خورشیدی در گرمایش ساختمان، محافظت ساختمان در برابر تابش آفتاب، بهرهگیری از نوسان روزانهی دمای هوا، بهرهگیری از شرایط مناسب هوای خارج، محافظت از ساختمان دربرابر بارندگی، جلوگیری از آلودگیهای صوتی و بهرهگیری از رطوبت مطلوب هوا است. وجود امکان استفاده از بادگیر و گرمایش و سرمایش زمین و توجه به موارد اقلیمی شهر کرمان می توان به این نتیجه رسید که شهر کرمان پتانسیل بهروری از ساختمان های سبز را با احیاء راهکارهای اقلیمی در ساختمان دارد.برای همین بهتر است برای احیاء ساختمان سبز در اقلیم شهرکرمان به موارد زیر توجه کرد:
· افزودن مصالح سنگین و با زمان تأخیر بیش از َ ساعت ودارای سطوح زبر در بدنه های خارجی ساختمان
· استفاده از جلوآمدگی بام ،ایوان سرپوشیده یا بالکن برای ایجاد سایه کامل بر سطوح خارجی، پنجره های شیشه ای، بازشوها و دیواره های رو به آفتاب
· ایجاد جریان هوا و پیش بینی حفاظت بازشوها در برابر باران های شدید و تابش مستقیم آفتاب و ابعاد بازشوها باید کوچک (ٍِ% ـ ٌِ % سطح) باشند.
· جهت گیری ساختمان هاشرقی – غربی با انحراف ٌِ درجه غرب نسبت به شرق وجود داشته باشد
امکان سنجی احیاء مدرسه ی مورد مطالعه به مدرسه ی سبز
در نوسازی و اصلاح مدارس ََ% به اتلاف انرژی ساختمان معطوف می شود .که از طریق بازیافت و طراحی ساختمان سبز و اجرای آن به عناصر محیط و اقتصاد و جامعه مورد توجه قرار می گیرد.برای تعمیر و نگه داری ساختمان های موجود leed عناصر اصلی و موثر ساختمان را معرفی نموده که لازم است قبل از اجرای مدارس سبز تمام نیاز های ساختمان لیست شود.تا جزئیات اجرایی مدارس مشخص شود. بنا براین لازم است در ابتدا اقدامات زیر انجام شود:
· خلاصه ای از پروژه و اهداف آن مطرح گردد تا در این صورت فاکتورهای اجرایی و نوسازی و تعمیر آن بر اساس ساختمان سبز نشان دهد که آیا پروژه یک ساختمان تنها است یا در ارتباط با محوطه و فضای باز و همسایگی های آن است.
· ساختمان و سایت آن که مکان پروژه و زمینه ی ساختمان را توصیف می کند منطقه و محله و ابزار نشان می دهد،علاوه بر آن اگر پروژه بخشی از یک ساختمان یا محوطه است باید از کل اجزای ساختمان گزارش تهیه شود.
· سکونت و اشغال ، بررسی قسمت هایی از ساختمان که استفاده از آن بیش تر از سایر فضاها است.[4]
بررسی های فوق مقدمه ای است برای تعمیر مدارس به مدارس سبز که دسته بندی سیستم ها و سطح ساختمان برای تضمین توسط leed را فراهم می کند. هدف leed برای ساختمان های ساخته شده تمرکز بر روی پیشرفت اجرایی در پایداری ساختمان است. ترکیب و مطابقت مواردزیر برای رسیدن به اهداف ساختمان سبزضروری است ،چک لیست نهایی یک راهنمای کلی است. پیروی از یک برنامه خاص و یا چک لیست برای این که از استراتژی جامع ساختمان سبز اطمینان حاصل شود. با استفاده از یک ساختمان سبز سیستم درجه بندی تاسیس شده توصیه می شود. سیستم رتبه بندی در پنج بخش ،به عنوان منابع ساختمان سبز ذکر شده است. بنا بر این در مدرسه ای که مورد نظر است در شهر کرمان مشخصات فعلی آن در جدول زیر آمده است:
