مقاله ساختمان در پوست انرژی

بخشی از مقاله

چکیده

بشر از گذشته تا به امروز همواره راه کارهایی برای رفع نیازهای خود کشف کرده و آن ها را در اختیار هم نوعان خود قرار داده است. اما او تنها به رفع نیاز های اولیه ی خود قانع نبوده و در طول تاریخ در جهت خلق شگفتی و آفرینش ارزش های جدید قدم برداشته است. نیاز انسان به سرپناه و به دنبال آن خلق آسایش فضایی در محل سکونت خود، انسان را بر آن داشت تا با شناخت و استفاده از انرژی های موجود در طبیعت و پتانسیل های طبیعی، کیفیت فضای خود را در جهت افزایش آسایش حرارتی و محیطی ارتقا دهد.

اما این تلاش با انقلاب صنعتی و گسترش سوخت های فسیلی شکل دیگری به خود گرفت و با کاهش وابستگی انسان به طبیعت، او را خواسته یا نا خواسته در مقابل محیط زیست خود قرار داد و این امر تا آن زمان ادامه یافت که انسان با نگرانی از اتمام پذیری سوخت های فسیلی و تخریبات زیست محیطی ناشی از آن، به دوران گذشته ی خود بازگردد و استفاده از انرژی های پاک را با توجه به نیاز امروز گسترش دهد.

این مقاله بر آن است تا با بررسی ضرورت شناخت راه کار هایی که تا به امروز در جهت کاهش و یا عدم استفاده از سوخت های فسیلی در صنعت ساختمان به کار گرفته شده است در بحث فرهنگ سازی عمومی نقش کوچکی ایفا کند، لذا در این پژوهش نگارنده سعی دارد با پارادایم انتقادی به روش ارزیابی داده های ترکیبی، به نقد مطالب گردآوری شده از طریق مطالعات اسناد موجود و پرسشنامه بپردازد.

مقدمه

افزایش آلاینده های کربنی در جهان و صدمات ناشی از آنها ، همچنین کاهش سوخت های فسیلی و وابستگی انکار ناپذیر انسان امروز به این نوع سوخت ها، بشریت را بر آن داشت تا در سدد رفع وابستگی خود و به دنبال آن کاهش تخریبات ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده های کربنی1 بکوشد. تلاش بشر در راستای این امر در بسیاری از صنایع از جمله صنعت ساختمان بروز یافته است. اما آنچه که امروزه در عدم وابستگی یک ساختمان از انرژی های تجدید ناپذیر نقش مهمی را ایفا میکند، شناخت درست انرژی های پاک2 و استفاده ی هوشمندانه از تکنولوژی های بهینه سازی و تجدید پذیری انرژی در یک ساختمان است.

گسترش این امر در دایره ی تفکرات بشری، او را به مراتب در شناخت انرژی های پاک، بهینه سازی مصرف انرژی، تولید انرژی و تعادل سازی میان مصرف و تولید آن یاری رسانده است که نمود آن در نمونه هایی مانند؛ ساختمان های با مصرف انرژی کم3 و همچنین ساختمان های انرژی پلاس4 و تولید کننده ی انرژی، قابل مشاهده و بررسی است. در این مقاله سعی شده تا با مطالعه کتب و اسناد موجود، تفکرات شکل گرفته در این امر را بارز سازد، باشد که بتواند نقش کوچکی در گسترش این تفکر در جامعه ایفا کند.

انرژی و نقش آن در ساختمان:

در تعریف انرژی، آن را توانایی انجام کار معرفی کرده اند. این بدان معناست که انرژی همان کار ذخیره شدهای است که در شرایط لازم می توان از آن استفاده کرد. همچنان که در تعریف انرژی همیشه این امر قابل ذکر است که انرژی نه بوجود می آید نه از بین می رود، لذا می توان این گونه مطرح ساخت که ذخیره سازی انرژی از ماهیت انرژی جدایی ناپذیر است. این امر نشان می دهد که همزمان با تولید انرژی، امکان ذخیره سازی انرژی برای انجام کارهای آتی متولّد می شود.

با توجه به این موضوع تولید انرژی از هر آنچه که در اطراف ماست امکان پذیر خواهد بود. اما آنچه که پرداختن به آن ضروری به نظر می رسد، پاک بودن انرژی های تولیدی است. بنا بر این ضرورت استفاده از انرژی های تجدید پذیر یا همان انرژی های پاک، مطرح می شود که در طول آزاد سازی انرژی آنها نه تنها آلاینده های مخرب زیست محیطی تولید نمی شود بلکه منابع تولید کننده ی آنها اتمام ناپذیر هستند.

این نوع انرژی ، بر خلاف انرژی های تجدید ناپذیر، قابلیت بازگشت به طبیعت را دارند، لذا هر نوع انرژی که استفاده از آن ها، کاهش و یا اتمام آنها را به دنبال نداشته باشد، تجدید پذیر نامیده میشوند که از انواع آن میتوان به انرژی های آبی، بادی، زمین گرمای، امواج و جزرو مدّ اشاره نمود. توجه ویژه به این نوع از انرژی در نسل های گذشته، به خصوص در معماری های سنتی ایرانی، قابل مشاهده است.اما در طول زمان، با افزایش سوخت های فسیلی و گسترش آن در صنعت ساختمان؛ استفاده از این سوخت ها نوعی وابستگی عمیقی را رغم زد که به دنبال آن چالش های معماری در استفاده از انرژی های تجدید پذیر با گذشت زمان به دست فراموشی سپرده شد.

اما از آنجایی که افزایش استفاده از سوخت های فسیلی، کاهش منابع این نوع از سوخت ها را به دنبال داشته است انسان مدرن به این فکر افتاد تا به ناچار به دنبال استفاده از انرژی های نو بتواند نسل جدید صنعت ساختمان را با توجه به راهکارهای اقلیمی مورد استفاده ی بومیان در معماری گذشته به وجود آورد که این امر با پرورش راهکارهای سنتی با تکنولوژی های جدید به همراه بوده است؛ تا بدان جا که ساختمان ها بتوانند جدا از سیستم های شهری، به طور مستقل انرژی خود را تأمین و حتی مقدار قابل توجهی را ذخیره کنند.

ساختمانهای انرژی صفر یا زیرو انرژی:

از جمله ساختمان هایی که انرژی سالیانه ی خود را به طور مستقل تأمین می کنند و مصرف سالیانه ی انرژی های تجدید ناپذیر آن ها صفر است و همچنین تولید آلاینده های کربنی نمی کنند، ساختمان های انرژی صفر یا زیرو انرژی5 نامیده می شوند.[3] اساسا این دسته از ساختمان ها از شبکه ی تامین انرژی مستقل هستند و انرژی مورد نیاز خود را با استفاده از تکنولوژی های خاص، به صورت محلی، و از طریق ترکیبی از انرژی های تجدید پذیر؛ خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و بیو سوخت ها تامین میکنند.

در مطالعات انجام شده، این گونه از ساختمان ها را به دو یا سه دسته تقسیم بندی می کنند؛ که به ترتیب با عناوین، داخل سایت یا سایت زب6، خارج سایت یا آف سایت زب7 و ساختمان های منبع انرژی8 مطرح میشوند. ساختمان های انرژی صفر که انرژی مصرفی سالیانه ی خود را در داخل سایت و زمین خود تامین می کنند و در طول سال ، میزان انرژی تولیدی آن ها با مقدار مصرفی آن ها برابر است، تحت عنوان سایت زب شناخته می شوند.[2]

حال چنان چه این ساختمان ها نتوانند انرژی سالیانه ی خود را در داخل سایت شخصی خود تأمین کنند و آن را در خارج از محدوده و سایت ساختمان خود، از انرژی های تجدید پذیر تولید شونده ی شهری خریداری نمایند با نام آف سایت زب شناخته می شوند.[2] گاه ساختمان نه تنها در داخل سایت خود انرژی مورد نیاز خود را تولید می کند، بلکه میزان انرژی تولیدی آن بیش از مقدار مصرف آن در طول یک سال خواهد بود، لذا چنین ساختمانی توانایی ذخیره ی انرژی را نیز دارد که اساسا به عنوان یک منبع انرژی از آن استفاده می شود. در چنین ساختمان هایی تخمین میزان مصرف انرژی سالیانه اهمیت بسزایی خواهد داشت تا بر اساس آن بتوان میزان نیاز ساختمان به انرژی و توانی ذخیره سازی آن را محاسبه کرد و تمهیدات لازم را اتخاذ نمود.

با نگاهی به ساختمانهای موجود در کشور آلمان، نیاز به تامین انرژی در عموم ساختمان های این کشور بسته به میزان عایق کاری آن ها، 80 تا 300 کیلووت ساعت بر متر مربع در هر سال تخمین زده شده است، که این مقدار در ساختمان هایی با نیاز انرژی کم9 به 40 تا 79 کیلووت ساعت بر متر مربع در هر سال میرسد.[4] ساختمان هایی که در تامین انرژی خود از سیستم های غیر-فعال10 نیز استفاده کرده اند این میزان نیاز خود را به 15 کیلووت ساعت بر متر مربع؛ و در نهایت ساختمان های زب یا زیرو انرژی این میزان را به صفر در هر سال کاهش داده اند.

آنچه که در ساختمان های انرژی صفر می تواند در تأمین و تعادل میان تولید و میزان مصرف انرژی در طول سال مفید واقع شود و تا میزان قابل توجهی از هزینه های تحمیلی به ساختمان ها در استفاده از تکنولوژی های تأمین انرژی های پاک بکاهد؛ تقسیم و به اشتراک گذاری انرژی های تولید شده از منابع صد در صد تجدید پذیر خواهد بود. از این رو شبکه هایی11 در سطح شهری تعبیه می شوند که در آن ها تنها انرژی های تجدید پذیر جریان دارند و چنان چه یک ساختمان بتواند بیش از نیاز سالیانه ی خود انرژی پاک تولید کند، این فرصت را خواهد داشت تا به عنوان یک منبع انرژی، میزان انرژی مضاعف خود را در این شبکه به اشتراک بگذرد و تا حدی نیز تامین درآمد کند و بدین ترتیب دیگر ساختمان ها نیز بتوانند از چنین انرژی هایی بهرهمند شوند.

به طور کلی شبکه های تأمین انرژی های پاک شهری می توانند برای تولید انرژی و فعال سازی خود به دو صورت مستقیم و یا غیر مستقیم عمل کنند.[1] چنان چه تولید انرژی از طریق توربین های مرجع و تکنولوژی های خاص فراهم آید و از طریق مبدل های مخصوص به شبکه متصل شود، در این حالت شبکه به صورت مستقیم از مرجع خود تغذیه خواهد کرد. اما زمانی که این انرژی از مازاد انرژی تولیدی یک ساختمان تأمین شده و به شبکه متصل شود، روشی دیگر برای تغذیه ی شبکه شهری فراهم شده است.

دیاگرام زیر چگونگی تامین انرژی یک ساختمان را به دو گونه ی آف سایت و آن سایت، نشان می دهد. بحث دیگری که در این زمینه موضوعیت پیدا می کند، هزینه ی ساخت و تامین تکنولوژی های لازم در یک ساختمان برای تولید انرژی های پاک خواهد بود که اساسآ خود دغدغه ای برای کارفرمایان این نوع ساختمان ها ایجاد می کند، اما توجه به این نکته ضروری به نظر می رسد که هزینه های تحمیلی چنین ساختمان هایی در طول زمان استفاده، نه تنها قابل چشم پوشی است بلکه تا حدی نیز برای استفاده کنندگان سود آور خواهد بود. به علاوه تخمین میزان انرژی مصرفی یک ساختمان، قبل از ساخت ، از طریق مدل سازی و نرم افزار های شبیه سازی انرژی قابل برسی است که بدین وسیله، بار گرمایی و مصرف انرژی سالیانه ی آن اندازه گیری و مشخص خواهد شد.

تعاریف دیگر در این زمینه:

اساسا متعادل سازی میان تولید و مصرف انرژی در یک ساختمان، انواع گوناگونی از ساختمانها را فراهم آورده است که از جمله ی آنها میتوان به ساختمانهای با مصرف انرژی کم، ساختمانهای شبه زیرو، ساختمانهای انرژی پلاس و تولید کننده ی انرژی و همچنین ساختمانهای سبز 12 با کاهش اثرت مخرب بر محیط زیست و پایداری زیست محیطی را نام برد. با توجه به مطالب ذکر شده؛ همواره این موضوع مطرح می شود که بسیاری از ساختمانهای انرژی صفر، در گروه ساختمانهای سبز قرار می گیرند چراکه اثرمخرّبی برای محیط زیست نخواهند داشت، اما عکس این موضوع برای ساختمان های سبز کمتر صدق می کنند زیرا به ندرت ساختمانهای سبز به تولید انرژی توجه دارند.

اما دلیل اهمیت ساختمانهای انرژی صفر در اجتماع چگونه مطرح می شود؟ پژوهشهای انجام شده بر روی سه گروه اجتماعی خانه دارن، صنعتگران و سیاستمداران نشان می دهد، عوامل متعددی در برانگیختن توجه افراد در صنف های مختلف جامعه به این نوع از ساختمانها نقش دارند.که در جدول زیر بدان اشاره شده است. همانگونه که مشخص است؛ عامل مشترک در این سه گروه اجتماعی در مقیاس وسیع، حفاظت از محیط زیست بوده است. از لحاظ اقتصادی در زمره ی خانه دارن، استقلال در تولید انرژی و حتی درآمد زایی مطرح شده است که این امر در صنایع و سیاستمداران، بهبود صنعت ساختمان و توجه به تولید انرژی و بینیازی از واردات انرژی مطرح گردیده است و در نهایت عواملی مانند پرستیژ اجتماعی، تبلیغات و خود نمایی در مقیاس متفاوت در هر سه گروه قابل توجه است.

نتایج

از مهمترین گام های مورد نیاز در بحث فرهنگ سازی یک پدیده، فرآهم آوری زیر ساخت ها و بستر شکل گیری آن در یک جامعه است. از آنجایی که راهکارهای اقلیمی مورد استفاده در معماری های گذشته و پیوند آن ها با طبیعت در تاریخ کشورمان پیوندی دیرینه دارد لذا امکان بازیابی تکنولوژی های پیشین و گسترش آن ها به شیوه های مدرن، بازیابی و توسعه آن ها را نیز در فرهنگ این کشور میسر می سازد.