مقاله جایگاه چوب در معماری پایدار

بخشی از مقاله

جايگاه چوب در معماري پايدار

با توجه به کمبود انرژي، مشکلات زيست محيطي و رشد شهر نشيني بايد درپي خلق آثار معماري پايدار بود.
در اين نوع معماري علاوه بر فاکتورهاي متداول طراحي ساختمان مانند زيبايي، تناسب و بافت ، سايه و نور و امکانات مد نظر، گروه طراحي بايد به عوامل طولاني مدت محيطي، اقتصادي و انساني توجه نموده و اصول اوليه آنرا مد نظر قرار دهد. چوب يکي از ابتداييترين مصالح ساختماني است که توسط بشر مورد استفاده قرارگرفته و از قديم به عنوان اصليترين عنصر ساختماني در قسمت هاي مختلف بنا، از سازه تا جزئيات داخلي آن ، به کار رفته است و امروزه نيز در بسياري از کشورهاي پيشرفته دنيا عنصري مهم در صنعت ساخت و ساز محسوب ميشود. بنابراين بررسي جايگاه چوب و فراورده هاي مرکب چوبي در معماري پايدار امري ضروريست .
در اين پژوهش شاخص هاي زيست محيطي، صرفه جويي در مصرف انرژي، درک محيط و هماهنگي و سازگاري با طبيعت ، خوانايي و دور از ابهام بودن ، بهره برداري پايدار از منابع چوبي و توانايي الگوبرداري از معماري بومي اما به صورت امروزي که به عنوان شاخص هاي معماري پايدار مطرح هستند، در زمينه مصرف چوب در ساخت و ساز مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد که هماهنگي چوب و فراورده هاي آن با تعادل زيستي، طبيعت ، روحيات بشر و تکنولوژي، صرفه جويي در مصرف انرژي، کاهش آلودگي هوا و غيره باعث مي - شود که اين ماده با شاخص هاي معماري پايدار هماهنگ بوده و توانايي استفاده به عنوان مصالح ساختماني پايدار را داشته باشد.
واژه هاي کليدي: معماري پايدار، چوب ، فراورده هاي مرکب چوبي، محيط زيست
١- مقدمه
تأثيرات صنعتي شدن جوامع بر فضاهاي معماري کاملاً مشهود است ، و هر روز فرم ها و طرح هاي متفاوتي را در معماري شاهد هستيم ، طرح ها و فرم هايي که گاهاً بدون توجه به شرايط خاص و صرفاً به علت فرم هاي جالب توجه يا تقليد صرف ساخته مي - شوند. اما امروز با توجه به مشکلاتي که در زمينه حفظ محيط زيست و استفاده بهينه از انرژي با آن مواجه هستيم و همچنين توجه به بهينه سازي فضاهاي معماري و تغيير نيازهاي عملکردي ما از معماري، بايد به سمت معماري پايدار١ و استفاده از مصالح براورده کننده نيازهاي اين نوع معماري، حرکت کنيم (عزيزي، ١٣٨٩: ٢). به نظر ميرسد که چوب و فراورده هاي مرکب چوبي ٢ با داشتن بسياري از مشخصه هاي مورد نياز جهت تامين پايداري در معماري، بتوانند به عنوان يکي از مصالح ساختماني اساسي مطرح باشند. توجه به اين نکته حائز اهميت است که ، چوب و ساير فراورده هاي ساختماني نميتوانند بناهايي صد در صد پايدار را ايجاد کنند، بنابراين بايد فضاهايي خلق شوند که به صورت نسبي به اصول معماري پايدار نزديک باشند و يک محيط پاک و سالم بر اساس بهره برداري موثر از منابع طبيعي و اصول اکولوژيکي را خلق کنند.
٢ – چوب و معماري پايدار
اصطلاح پايداري براي نخستين بار در سال ١٩٨٦ توسط کميته جهاني گسترش محيط زيست تحت عنوان رويارويي با نيازهاي عصر حاضر بدون به مخاطره انداختن منابع نسل آينده مطرح شد و هرروز بر ابعاد و دامنه آن افزوده ميشود تا استراتژيهاي مناسبي پيش روي جهانيان قرار گيرد (گلکار، ١٣٧٩: ٤٥). در مباحث نوين معماري پايدار سعي بر آن است تا از اثرات منفي معماري جديد بر محيط زيست کاسته شود و در عوض با بکارگيري مواد و مصالح مناسب و همگون با محيط و طراحي ويژه اقليمي در مصرف انرژي صرفه جويي به عمل آيد. پس با توجه به نيازهاي امروز معماري و محدوديت در زمينه منابع انرژي، شاخص هايي مانند هماهنگي و سازگاري با طبيعت و محيط زيست (حداقل آسيب به طبيعت )، صرفه جويي در مصرف انرژي، خوانايي و دور از ابهام بودن ، تاثير پذيري از معماري بومي اما به صورت امروزي و استفاده درست از مصالح ، به عنوان اصول معماري پايدار معرفي ميگردند (قياسوند، ١٣٨٥: ٢). در اين راستا بحث و بررسي در زمينه کاربرد فراورده هاي چوبي به عنوان مصالح ساختماني جهت ساخت و ساز پايدار جالب توجه و حائز اهميت است . ساختمان هاي چوبي داراي سه مرحله مجزاي ساختماني هستند: الف - اسکلت بندي که در آن اسکلت بنا با چوب ها و تيرها و داربست هاي استاندارد پيش ساخته برپا ميشود. ب - پوشش مياني چوبي که همچون عضله اي بر روي اسکلت مستحکم ميشود و موجب دوام و ثبات ساختمان و يکپارچه شدن آن ميگردد. ج - پوشش نهايي يا پوشش اريبي که همچون پوست چوبي زيبايي بر روي پوشش قبلي مستقر ميگردد و به آن نما، زيبايي و ساير ويژگيهاي مفيد و مد نظر را ميبخشد. چوب قابليت استفاده در قسمت هاي مختلف اين ساختمان ها مانند اعضاي باربر تير، ستون و خرپا ، نما و تزئين ، داربست ، قالب بندي، کف و غيره را دارد (نيلوفري،
١٣٦٢: ٣٠). در ادامه بررسي خواهد شد که آيا چوب و فراورده هاي مرکب چوبي ملزومات معماري پايدار را تامين خواهند کرد يا خير.
٢-١- چوب ، فراورده هاي مرکب چوبي و محيط زيست :
چوب به عنوان يکي از مصالح ساختماني زيست محيطي باعث بالا بردن ارزش پروژه هاي ساختماني و کاهش اثرات سوء بر
محيط زيست ميگردد. اين ماده براي سلامت ، بهداشت افراد، محيط زيست و منافع عمومي بي خطر است (ميررضوي، ١٣٨٨:
١). استخراج مواد خام ، فرايندهاي عمل آوري و حمل و نقل مواد براي انجام يک طرح ساختمان سازي داراي اثرات قابل توجهي براي محيط زيست هستند. تعدادي از اين موارد شامل آسيب رساندن به نظام هاي اکولوژيکي، استفاده از منابع آبي و انرژي، نشر آلايندهاي هوا و گازهاي گلخانه اي ميباشند. مصالح ساختماني همچنين اثرات مهمي بر روي ساکنين ساختمان ها دارند. آژانس حفاظت از محيط زيست (EPA٣) برآورد نموده است که فراتر از ٣٠ درصد سازه ها داراي کيفيت پايين هوا در داخل خود هستند (عميدي، ١٣٨٥: ٢). کيفيت پايين هوا موجب کاهش بهره وري کارکنان يک اداره يا شرکت ميگردد. اين مطلب اثرات اقتصادي مهمي را به دنبال دارد. بررسيها نشان ميدهد که پس از يک دوره ٣٠ ساله ، ضرري که از هر کارمند به خاطر اين مسئله بر پيکرة اقتصادي سازمان وارد گرديده است حدود ٩٨ درصد دستمزد او ميباشد. از طريق افزايش استفاده از منابع تجديدپذير و طبيعي مانند مصالح چوبي و در نتيجه کاستن يا حذف منابع غير قابل تجديد و ترکيبات سمي مصالح ساختماني ميتوان به طور آشکاري اثرات سوء کوتاه مدت و بلند مدت زيست محيطي و اقتصادي را در راستاي رسيدن به معماري پايدار کاهش داد (عميدي، ١٣٨٥: ٢). چوب و فراورده هاي مرکب چوبي همچنين به سلامت ساکنان کمک مينمايند به طوري که سلامت و بهره وري آنها پيشرفت خواهد کرد. به علاوه ، چوب به عنوان يک عنصر ساختماني همسو با محيط زيست دوام زيادي دارد، بنابراين هزينه نگهداري اين ساختمان ها نيز براي مالکان تقليل مييابد. از سوي ديگر، با توجه به نقش ارزنده جنگل ها در حفظ محيط زيست و اهميت استفاده منطقي و علمي از ذخاير جنگل هاي صنعتي کشور، ترويج کاربرد مهندسي شده چوب به جاي مصارف سنتي اجتناب ناپذير است . بدين منظور تعيين ويژگيهاي مهندسي گونه هاي صنعتي کشور و تعيين مواردي مثل جهت الياف ٤چوب ، مقدار رطوبت ، گونه چوبي ، پهناي دايره سالانه ٥، تعداد گره هاي روي چوب ، شرايط رويشگاه و غيره براي استفاده بهينه معماران ، کارشناسان جنگلداري، متخصصان صنايع تبديلي، دکورسازان و مهندسان طراح سازه هاي چوبي الزامي است (حمصي، ١٣٨٢: ٢).
در اينجا به چند محصول زيستي تهيه شده از چوب که قابليت استفاده در ساختمان سازي پايدار را دارند اشاره ميشود:
٢-١-١- زئوفرم ٧ (پلاستيک چوبي، جديدترين مصالح ساختماني )
سلولز ، جزء اصلي چوب است . در اغلب گونه هاي چوبي در حدود ٤٠ تا ٤٥% چوب خشک ، سلولز است . مولکول هاي سلولز، کاملا خطي هستند و تمايل شديد به تشکيل پيوندهاي هيدروژني بين مولکولي دارند. بر اثر ساختار ليفي و پيوندهاي هيدروژني محکم ، سلولز از مقاومت کششي بالايي برخوردار است و در اغلب حلال ها، نامحول مي باشد (کارل مارک، ٢٠١٢: ١).
زئوفرم از سلولز ساخته شده و مانند پلاستيک ، انعطاف پذير و مانند چوب ، محکم است . اين ماده اميد جديد دوستداران محيط زيست براي نجات زمين است . زئوفرم توسط يک فرايند بدون سيمان و تنها با استفاده از سلولز و آب توليد شده و يک مصالح ساختماني قدرتمند همه کاره جديد است . پس از توليد زئوفرم ، ميتوان آن را اسپري کرد، قالب ريزي نمود يا به اشکال مختلف در آورد و در گستره وسيعي از محصولات از آن استفاده کرد. و اين فقط درخت ها نيستند که با وجود زئوفورم از بريده شدن و استفاده به عنوان الوار نجات مييابند، اين ماده همچنين جايگزيني دوست دار محيط زيست براي پلاستيک ها و رزين ها محسوب ميشود. فرمول مورد استفاده براي ساختن ماده زئوفرم ، تقليدي از يک فرايند طبيعي اتصال بدون چسب به نام پيوند هيدروکسيلي است ، که در آن الياف سلولز در آب به يکديگر ميچسبند. اين فرايند غير سمي است و نياز به مواد شيميايي و چسب ندارد و در مصرف آب و انرژي نيز صرفه جويي ميکند. در چگاليهاي بالاتر، زئوفرم نسبت به آب و آتش مقاوم است (www.zeoform.com).
٢-١-٢- ترموود
فرايند عمل آوري چوب هاي حرارتي با استفاده از دماي بالا (٢١٥-١٦٠ درجه سانتيگراد) و بخار انجام ميپذيرد و نهايتاً محصولي کاملاً طبيعي، سبک ، زيست تخريب پذير، مقاوم و با زيبايي چشمگير حاصل ميشود. اين فرايند باعث ميشود که چوب شکل و اندازه خود را حفظ کند و به يک عايق گرمايي مناسب مبدل شود. همچنين در برابر پوسيدگي، تغيير ابعاد و پيچيدگي مقاوم شده و به يک محيط عاري از عناصر خطرناکي چون فرمالدئيد تبديل گردد. ترموودهاي ساخته شده از گونه - هاي سوزني برگ ٩ براي داخل ساختمان ها و گونه هاي پهن برگ ١٠ براي کاربردهاي خارج ساختمان استفاده ميشوند. چوب هاي هاي ترمو با ١٦٨ گونه چوب براي فضاهايي که در شرايط جوي همچون سرما، گرما، بارندگي، رطوبت ، حشرات و اشعه آفتاب قرار دارند، قابل استفاده اند. اين چوب ها جهت نماي بيرون ساختمان ، کف محوطه هاي باز (دکينگ )، فلاورباکس ، استخر، آلاچيق ، پرکولا، سونا، کلبه و ويلاي چوبي مورد استفاده قرار ميگيرند. در صورتي که به اين چوب ها رسيدگي شود بيش از ٦٠ سال عمر مفيد دارند (گل محمدي، ٢:١٣٩١).
٢-١-٣- صفحات فشرده چوبي (تخته فيبر (HDF١١، MDF١٢ و تخته فيبر عايق )، تخته خرده چوب و تخته لايه )
فراورده هاي مرکب چوبي از ديرباز اهميت اقتصادي قابل توجهي در کشورهاي در حال توسعه و صنعتي داشته اند. در آمريکاي شمالي طي سال هاي ١٩٧٠، حجم فراورده هاي چوبي در مصارف ساختماني از ساير مصالح ساختماني بيشتر بوده است (ابراهيمي، ١٣٦٨: ٢٣٧). صنايع توليدکننده صفحات فشرده چوبي تاکيد ويژه اي بر مصرف پسمانده ها (مديريت پسماند) و چوب هاي کم ارزش دارند. از جمله اين مواد ميتوان گونه هاي چوبي کم مصرف ، گرده بينه هاي ١٣ غير قابل استفاده جهت توليد الوار و تخته لايه ١٤، بقاياي بهره برداري ازجنگل (شاخه ها و چوب هاي کم قطر)، پوست درختان ، پسماندها و ضايعات کارخانه - هاي صنايع چوب و نيز مواد ليگنو سلولزي ١٥ حاصل از مزارع کشاورزي و درختان باغي را نام برد (کارگرفرد، ١٣٩١: ٢). توسعه و گسترش اين صنايع که پسماندها و مواد کم ارزش را به عنوان ماده اوليه مصرف نموده و فراورده هاي با ارزشي توليد ميکنند، نقش مهمي درحفظ منابع طبيعي و بهسازي محيط زيست ايفا ميکند. در ساخت پانل هاي چوبي مقدار ناچيزي مواد غير چوبي مانند رزين هاي مصنوعي و مواد شيميايي نيز مورد استفاده قرار ميگيرند، که مقدار آنها در مقايسه با مواد تجزيه پذير چوبي و ليگنوسلولزي کاملاً محدود است (حدود ٨ درصد وزن خشک ). اين مسئله نيز در پايداري شرايط اکولوژي و حفاظت محيط زيست ، داراي اهميت قابل ملاحظه اي ميباشد. استفاده از مواد اوليه تجزيه پذير،کارخانه هاي صنايع چوب را از واحدهاي توليدکننده فراورده هاي ساختماني متمايز ساخته و آن ها را به سبب رعايت استانداردهاي زيست محيطي در موقعيت مطلوبي قرار ميدهد. در همين راستا، درسال هاي اخير بررسيهاي گسترده اي در زمينه ساخت چسب از مواد آلي مانند تانن ها، ليگنين (که از پسماندهاي اصلي کارخانه هاي کاغذسازي هستند) و سويا به عمل آمده و نتايج اميدوارکننده اي نيز در برداشته است (دوست حسيني، ١٣٨٠: ١٣٥). در زمينه ايجاد خودچسبندگي بين سطوح چوب و مواد ليگنوسلولزي به کمک فعال سازي سطوح و استفاده از پليمرهايي با زنجير خطي و کوتاه جهت ايجاد اتصال بين سطوح ذرات چوب نيز در همين راستا مي باشد (نظرنژاد، ١٣٩٠: ١). چون در ساخت اين فراورده ها از پسماندهاي چوبي استفاده ميشود، بنابراين مديريت پسماند انجام مي - پذيرد، ميزان قطع درختان کاهش مييابد و محصولي همگام با محيط زيست توليد ميشود که مقاومت ها و قابليت هاي لازم جهت استفاده در ساختمان سازي پايدار را دارد.
٢-١-٤- نانوسلولز
سلولز، جزء اصلي چوب و فراوان ترين بيوپليمر موجود در طبيعت است . تخمين زده شده است که هر ساله در طبيعت بين
١٠١٠ تا ١٠١١ تن سلولز توليد ميشود. سلولز طبيعي، پليمري نيمه کريستالي است و به عبارتي از بخش هاي آمورف و
9 softwood
10 hardwoos
١١جهت استفاده در کف آشپزخانه و سالن ها و اتاق ها (High density fiberboard)
١٢ جهت استفاده در فضاهاي داخلي ساختمان (Medium density fiberboard)
کريستالي تشکيل شده است . نانو کريستال هاي سلولز با طولي در حدود چند صد نانومتر و پهنايي در حدود چند نانومتر، توسط فرايندهايي از سلولز به دست ميآيند (فيلپونن ، ٢٠٠٩: ٣٧). اين نانو ماده يک بيوپليمر زيست تخريب پذير، زيست تجديد پذير و داراي خواص مکانيکي و نوري بهيود يافته ميباشد. از اين ماده ميتوان به عنوان فاز تقويت کننده در نانوکامپوزيت هاي ساختماني استفاده کرد (حاتمي، ١٣٩٠: ١). به واسطه شکل فيبري نانوکريستال هاي سلولزي (دارا بودن نسبت بالاي طول به قطر١٦) انتقال تنش از ماتريس به فاز آرمه کننده به خوبي انجام شده و مدول ماده مرکب نهايي تا بيش از سه برابر افزايش مييابد. براي مثال افزودن نانوکريستال هاي سلولزي به عنوان يه ماده زيست تخريب پذير و حافظ محيط زيست به بتن UHPC١٧ باعث مقاوم شدن قابل توجه بتن شده و انرژي لازم براي شکستن را ٥٠ درصد افزايش ميدهد (اتيفنسون ، ٢٠١١: ١٤٥). همچنين افزودن نانوسلولز به رنگ علاوه بر دارا نبودن بوي آزار دهنده ، باعث جلوگيري از ريزش و هدر رفتن رنگ هاي ساختماني ميشود. علاوه بر آن ، افزودن نانوسلولز به لاک (٣٪ حجم آن ) استحکام و چسبندگي آن را سه برابر افزايش داده و مقاومت خيلي خوبي در مقابل خراش و سايش ايجاد ميکند.
به طور کلي، توليد فراورده هاي ساختماني از منابع غير قابل تجديد و مواد اوليه تجزيه ناپذير مانند فلزات و مواد پلاستيکي، در شرايطي که منابع تجديد شونده و مواد تجزيه پذير از قبيل چوب و مواد ليگنوسلولزي در دسترس باشند، مغاير با معيارها و اصول حفظ محيط زيست بوده و در راستاي اهداف توسعه پايدار نميباشند. کاربرد مواد تجزيه ناپذير بايد در چارچوب برنامه - ريزي دقيق و جامع ملي و در جهت اهداف و نيازهاي عمومي جامعه باشد و شرايطي که امکان توليد فراورده هاي مورد نياز از مواد تجزيه پذير وجود دارد، مصرف مواد تجزيه ناپذير برخلاف مصالح جامعه بوده و لازم است محدود گردد. تاکنون کشورهاي مختلفي در زمينه ساخت ساختمان هاي چوبي دوستدار محيط زيست فعاليت کرده اند که در زير به تعدادي از آن ها اشاره مي -
شود:
الف - اين خانه که "هاس ١" نامگذاري شده ، توسط اوتسو معمار و نجار اسکانديناوي در سوئد ساخته شد (شکل ١). عمدتا از چوب است و جدا از مسئله دوستدار محيط زيست بودن ، از نظر زيبايي مورد توجه قرار گرفته است . وسائل خانه به طور کلي بخشي از ساختار خانه است که موجب شده فضاهاي زائد در خانه ايجاد نشود. تمام ديوارها و سقف ها داراي لايه هاي پوشاننده تجزيه پذير و سلولزي مقاوم به آب و باد هستند. اين ساختار چوبي بدون ستون که انرژي را به صورت اقتصادي صرف ميکند از مواد ساختماني اندکي تشکيل شده و قيمت مناسبي دارد. اين خانه دربرگيرنده آشپزخانه ، محل خواب ، ميز ناهار خوري، ورودي راهرو مانند و ساير کارکردهايي است که در ٢٥ متر مربع فضاي زندگي ادغام شده است . به سادگي گرم ميشود و تأثيرات زيست محيطي آن محدود است که اين امر در رابطه با منابع و زمين محل استقرار خانه مورد توجه قرار ميگيرد

شکل شماره (١): ساختمان چوبي در سوئد
ب - در آلمان نيز از بلوکهاي چوبي به عنوان مصالح ساختماني براي يک ساختمان ٥ طبقه استفاده شده است (شکل ٢). در اين ساختمان همه قسمت ها به جز آسانسور و فونداسيون از چوب است . براي قرار دادن قسمت هاي مختلف سازنده اين ساختمان از هيچ نوع چسبي استفاده نشده و همه قسمت ها با ميخ هاي چوبي به هم متصل شده است . ديوارهاي چوبي اين ساختمان با ضخامت حدود ٣٠ سانتي متر مانند عايق طبيعي عمل کرده و از هدر رفت انرژي حرارتي يا جذب انرژي حرارتي ناشي از تابش نور خورشيد جلوگيري ميکنند. ميزان انتشار کربن آن صفر است و ميتوان از آن به عنوان يک سازه دوستدار محيط زيست نام برد. برق لازم براي سيستم هاي الکتريکي ساختمان از صفحات خورشيدي تامين ميشود. با اين که سيستم تهويه ساختمان از طريق آيپد کنترل ميشود، ميتوان آن را نوعي ساختمان هوشمند ناميد. آسانسور اين ساختمان از قابليت بازيافت انرژي مصرفي برخوردار است و در مقايسه با آسانسورهاي معمولي مصرف انرژي را تا ٦٠ درصد کاهش ميدهد

شکل شماره (٢): ساختمان چوبي در آلمان
ج - اين ساختمان توسط معمار ايتاليايي پيرلوييجي بونومو١٨ ساخته شده است (شکل ٣). در اين ساختمان حيرت انگيز، به جز قسمت فونداسيون ، بقيه بخش ها از چوب (منبع تجديد پذير و زيست محيطي) ساخته شده و انتشار کربن آن صفر است . در اثر اتصالات مهندسي شده ، اين سازه مقاومت بالايي در برابر زلزله دارد. بونومو در اين ساختمان به جاي استفاده از آجرهاي ساختماني، از الوارهاي چوب لرگ ١٩ استفاده کرده است . بخش بيروني و پوششي نيز از چوب ساخته شده است . پانل هاي چوبي پوششي باعث حفظ حرارت در زمستان ميشوند. در قسمت جنوبي ساختمان بين پانل هاي چوبي فاصله اي ايجاد شده تا نور
طبيعي به داخل بتابد (www.gizmag.com//http:).

شکل شماره (٣): ساختمان چوبي در ايتاليا
د- شرکت معماري التون + لنيز در سانتياگو شيلي، خانه اي زيبا با نام ”خانه رنکو” را در کنار درياچه ي آرام رنکو در شيلي طراحي کرده و ساخته است (شکل ٤). در واقع اين خانه ي منحصر به فرد، با ترکيب چوب و بتن طراحي و ساخته شده است