بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه موضوع مصرف انرژی در طول چرخهی حیات یک ساختمان شامل: تولید مصالح، ساخت و ساز، بهره برداری و تخریب و برچیدن بیش از هر زمان دیگری در کانون توجه سیاستگزاران، تصمیم گیرندگان و متخصصین فن قرار گرفته است. در این راستا، رویکرد تحلیل انرژی چرخه حیات - Life Cycle Energy Analysis; LCEA - ، مبنای مطالعات بمنظور بررسی و محاسبه میزان انرژی مصرفی در حوزههای مختلف صنعت ساخت قرار گرفته است.
اهمیت و گستردگی بحث مورد نظر و عوامل فراوان تأثیرگذار در آن، منجر به آن شده است که مطالعات متعددی در این راستا در سراسر دنیا صورت گیرد. بر همین اساس در این مقاله، با بررسی 21 نمونه مطالعه شده، انرژی مصرفی در طول چرخه حیات ساختمانهای مسکونی بررسی شده است. با طبقهبندی نتایج، میانگین 13 و 87 درصدی به ترتیب برای انرژی نهفته و انرژی بهره-برداری ساختمانهای مسکونی به دست آمده است.
1. مقدمه
شاخصهای اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی توسعهی پایدار توجه زیادی به بخش ساختمان دارند که یک بخش مطرح در سطح جهانی و یک صنعت فعال در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه است .[1] ساخت و ساز فی نفسه یک پروسهی سازگار با محیط زیست نیست . بخش ساختمان شامل عوامل متعدد درگیر، موضوعات پیچیدهی مالی و مسائل روزافزون زیست محیطی است.
در اروپا %40 از انرژی مصرفی و %36 از CO2 انتشار یافتهی سالانه مربوط به بخش ساختمان است. چنین سهم بزرگی منجر به آن شده که ذخیره سازی و صرفه جویی انرژی در ساختمانها در مرکز استراتژیهای مقابله با مسائل اقتصادی و گرم شدن زمین قرار گیرد .[3] برای شناسایی اقدامات مناسب جهت کاهش انرژی مصرفی در ساختمانها، ابتدا باید به بررسی کامل چگونگی جریان انرژی و مصرف آن در مراحل مختلف چرخه حیات ساختمان پرداخته شود. یک ساختمان در تمام طول عمر خود، از مرحله ساخت تا تخریب، انرژی مصرف میکند.
انرژی مورد نیاز در ساختمان در طول چرخهی حیات آن شامل انرژیهای مستقیم و غیر مستقیم است. انرژی مستقیم بخشی از انرژی است که به طور مستقیم برای ساخت، بهرهبرداری، بازسازی و تخریب ساختمان مصرف میشود. در حالی که انرژی غیر مستقیم بخشی از انرژی است که برای تولید مواد مصرفی در ساخت و تأسیسات فنی استفاده میشود
برای جلوگیری از اتلاف و تخریب منابع طبیعی و در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه، ارزیابی چرخه حیات می تواند به منظور بهبود و تقویت پایداری در ساخت و ساز به کار آید .[1] ارزیابی چرخه ی حیات - LCA - 3 ابزاری است برای آنالیز سیستماتیک زیست محیطی محصولات و فرآیندها در طول چرخهی حیات آنها که شامل استخراج مواد خام، تولید مواد، استفاده و بهرهبرداری و تخریب و بازیابی نهایی آنها میشود .[5] ارزیابی انرژی در طول چرخه حیات - LCEA - 1 زیر مجموعهای از ارزیابی چرخه حیات است که انرژی مصرفی در تمام مراحل چرخه حیات ساختمان را در نظر میگیرد.
در صنعت ساخت، ساختمانهای مسکونی از اهمیت بسیاری برخوردارند و یک مصرف کننده انرژی قابل توجه به حساب میآیند. به طور مثال در آمریکا بخش ساختمانهای مسکونی مصرف کنندهی %19 ازکل انرژی مصرفی است .[6] در ایران نیز طبق آمار گزارش شده توسط سازمان بهره-وری انرژی ایران - سابا - ، 37 درصد از انرژی مصرفی مربوط به بخش ساختمانهای مسکونی و تجاری است
با توجه به این موضوع در مطالعه حاضر انرژی مصرفی در مراحل مختلف چرخه حیات ساختمانهای مسکونی بررسی میشود. در این راستا ابتدا به بررسی ادبیات موضوع پرداخته و سپس ضمن معرفی LCEA، مجموعهای از نمونههای مطالعه شده گردآوری شدهاند و با بررسی نتایج حاصله چگونگی جریان مصرف انرژی در مراحل مختلف چرخه حیات ساختمان بیان میگردد. در انتها نیز به بررسی شرایط موجود در ایران پرداخته و توصیههایی به منظور کاهش انرژی مصرفی ساختمانها ارائه خواهد شد.
2. پیشینه تحقیق
LCA برای سالهای طولانی در صنایع و ارزیابی محصولات مختلف استفاده شده و تنها از سال 1990 در بخش ساختمان به کارگرفته شده است .[1] با وجود جدید بودن LCA در بخش ساختمان، مطالعات متعددی در این زمینه صورت گرفته است. به طور مثال اوچوآ و همکارانش در سال 2002 با انجام ارزیابی چرخه حیات ساختمانهای مسکونی، اثر هریک از مراحل چرخه حیات را در این ساختمانها شناسایی کردند .[6] دوآجین و همکاران در سال 2006 با بررسی چرخه حیات ساختمان مسکونی، درصد انرژی مصرفی در هر یک از مراحل چرخه حیات را به دست آوردند
آسیف و همکاران نیز در سال 2007 به بررسی چرخه حیات یک ساختمان مسکونی در اسکاتلند پرداختهاند. از جمله نتایج حاصل از این تحقیق شناسایی بتن به عنوان مصالحی است که بیشترین انرژی نهفته را در میان مصالح مختلف داشته و به تنهایی %61 انرژی نهفته یک خانه را شامل میشود. در نتیجه بتن چه از نظر حجم مصرفی و چه از نظرآثار زیست محیطی و انرژی مصرفی به عنوان مهمترین ماده ای که در ساختمان مصرف میشود، شناخته شده است
رامش و همکاران در سال 2010 با بررسی 73 مطالعه موردی صورت گرفته، شامل ساختمانهای مسکونی و اداری، در 13 کشور مختلف، انرژی مصرفی در کل چرخه حیات ساختمان را بررسی کرده و فازهایی که بیشترین مصرف را دارا بودهاند، شناسایی کردهاند
در سال 2014 ژانگ و همکاران چرخه ی حیات یک ساختمان مسکونی تک واحده در کشور کانادا را بررسی کرده و اهمیت نسبی میزان انرژی مصرفی و اثرات زیست محیطی در مراحل مختلف چرخه حیات ساختمان را شناسایی کردند. آنان در انتها پیشنهاداتی به منظور کاهش انرژی مصرفی در جهت افزایش پایداری ساختمان ارائه دادند
باستوس و همکاران در سال 2014 مراحل مختلف چرخه حیات سه ساختمان مسکونی واقع در کشور پرتغال را از نظر میزان انرژی مصرفی و انتشار گازهای گلخانهای بررسی و در انتها نتایج را بر اساس دو شاخص عملکردی مختلف بیان کردهاند
در نظر گرفتن مرزهای مختلف برای ارزیابی چرخهی حیات میتواند تأثیر زیادی بر نتایج داشته باشد. در تعدادی از مطالعات صورت گرفته حمل و نقل ساکنان هم بخشی از انرژی مصرفی ساختمان در نظر گرفته شده است. برای مثال در مطالعه صورت گرفته توسط آندره و لوران استفان در سال 2014، انرژی مصرفی برای حمل و نقل ساکنان ساختمان هم در محدوده انرژی مصرفی ساختمان در طول چرخه حیات آن به حساب آورده شده است .[13] هم چنین در سال 2014 استفان و کرافورد در مطالعه دیگری بر روی چرخه حیات ساختمانهای مسکونی، انرژی مصرفی برای حمل و نقل را در نظر گرفته و سهم آن را از انرژی مصرفی در کل چرخه حیات ساختمان محاسبه کردهاند .[14] چنین فرضی منجر به کاهش چشم گیر اهمیت نسبی انرژی بهرهبرداری در مقایسه با سایر مطالعات شده است. اما در بیشتر مطالعات صورت گرفته حمل و نقل ساکنان در محدوده تعریف انرژی چرخه حیات ساختمان در نظر گرفته نمیشود.
عمر در نظر گرفته شده برای ساختمان، که در بیشتر مطالعات بین 40 تا 100سال است، نیز عامل مهمی در ارزیابی های چرخه حیات میباشد و خصوصا تأثیر مهمی بر اهمیت نسبی مراحل مختلف چرخه حیات دارد که از جمله مطالعات صورت گرفته در این زمینه میتوان به بررسی صورت گرفته توسط اکتاس و بیلیک در سال 2012 اشاره کرد. آنان اثر عمر ساختمان را در ارزیابی چرخه حیات ساختمان های مسکونی بررسی کرده و با در نظر گرفتن عمر واقعی و دقیق برای ساختمان، نتایج جدیدی برای میزان انرژی مصرفی در مراحل مختلف چرخه حیات ساختمان به دست آوردهاند
بوکانان و هانی نیز در سال 1994 با در نظر گرفتن عمر 25 ساله برای ساختمان، نسبت به سایر مطالعات نتیجه متفاوتی برای اهمیت نسبی انرژی نهفته و انرژی مصرفی دوران بهرهبرداری به دست آوردند .[16] همچنین شرایط آب و هوایی منطقه مورد بررسی میتواند در نتایج حاصل از ارزیابی چرخه حیات ساختمان بسیار تأثیر گذار باشد. در این رابطه کریم پور و همکاران در سال 2014 با بازنگری مطالعات قبلی صورت گرفته در زمینه انرژی چرخه حیات ساختمانهای مسکونی، اثر شرایط آب و هوایی مختلف را بر نتایج حاصله قبلی بررسی کردهاند
در سالهای اخیر در مطالعات متعددی به جمعبندی تحقیقات صورت گرفته در زمینه LCA و LCEA پرداخته شده است. مهمترین دستاورد چنین مطالعاتی این است که با جمعبندی و گردآوری موارد و تحقیقات مختلف صورت گرفته امکان نتیجهگیری و قضاوت جامع را فراهم میکنند. از جمله این مطالعات میتوان به تحقیق صورت گرفته توسط شارما و همکاران در سال 2011 اشاره کرد که با گردآوری و جمعبندی مطالعات صورت گرفته در زمینه LCA در کشورها و شرایط مختلف، ساختمانها و هم چنین مراحلی از چرخه حیات که بیشترین سهم در مصرف انرژی وانتشار گازهای گلخانهای دارند، شناسایی کردهاند .[18] هم چنین کابزا و همکاران در سال 2014 به گردآوری و سازماندهی مطالعات صورت گرفته در زمینه LCA، LCEA و آنالیز هزینه چرخه حیات - LCCA - 1 پرداختهاند
میتوان گفت در بیشتر مطالعات صورت گرفته در زمینه انرژی ساختمان، مرحله بهرهبرداری مورد تمرکز بوده و تحقیقات انجام شده در جهت بهینه سازی مصرف انرژی بیشتر معطوف به همین دوران میشود. از جمله مطالعات انجام شده در این زمینه می توان تحقیق انجام شده توسط هروی و قائمی در سال 2014 را ذکرکرد. آنان در این تحقیق معیارهای طراحی و ساخت موثر در مصرف انرژی در ساختمانها را در ایران شناسایی و ارزیابی نمودند. در این راستا کاهش مصرف انرژی و استفاده از انرژیهای تجدید پذیر به عنوان دو رویکرد اصلی مورد توجه قرار گرفتند.
در این تحقیق 23 معیار موثر طراحی و ساخت شناسایی شده و در قالب 12 گروه دستهبندی شده و به جهت تأثیر در میزان مصرف انرژی در سه سطح زیاد، متوسط و کم طبقهبندی گردیدند .[20] در سالهای اخیر اهمیت سایر مراحل چرخه حیات از جمله مرحله ساخت ساختمان نیز مورد توجه قرار گرفته است. برای نمونه گوگموس و هوروات در سال 2005 اثرات زیست محیطی و انرژی مصرفی مرحله ساخت اسکلت بتنی و فولادی را بررسی کردهاند .[21] در سال 2008، زینگ و همکاران نیز در تحقیقی اثرات زیست محیطی و انرژی مصرفی دو سازهی ساختمانی، فولادی و بتنی، در چین را بررسی کردند.
نتایج بیانگر آن است که ساختمان با اسکلت فلزی در مقایسه با ساختمان با اسکلت بتنی، از دو جنبهی مصرف انرژی در طول چرخهی حیات ساختمان و اثرات زیست محیطی مصالح مصرفی، برتری دارد. مطابق نتایج این مطالعه انرژی مصرفی مصالح ساختمان، در ساختمان با اسکلت فلزی 24,9 درصد کمتر از ساختمان با اسکلت بتنی است .[22] دوی ال و پالانیاپن در سال 2014 به ارزیابی چرخه حیات ساختمانهای مسکونی در جنوب هند پرداختند. آنها در مطالعهی خود، نسبت به سایر مطالعات چرخه حیات ساختمان اهمیت بیشتری به دوران ساخت و انرژی نهفته میدهند. آن ها با بررسی تحقیقات پیشین، اذعان داشتهاند که تمرکز اصلی اقداماتی که برای دستیابی به محیطی پایدار انجام شده، بر روی کم کردن انرژی دوران بهرهبرداری بوده است که این موضوع با استفاده از مواد و تجهیزات پیشرفته تر میسر میشود که در نتیجهی آن انرژی نهفته و اولیه به مقدار قابل ملاحظه ای زیاد میشود
