چگونه استراتژی‌های طراحی می‌توانند به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک کنند؟

بخش ساخت‌وساز مسئول ۳۶% مصرف انرژی، ۳۸% انتشار کربن مربوط به انرژی، و ۵۰% مصرف منابع در سطح جهانی است. انتظار می‌رود این درصدها تا سال ۲۰۶۰ دوبرابر شود و اثرات منفی تغییرات اقلیمی بر محیط‌زیست را تشدید می‌کند. بسیاری از سازمان‌ها و نهادها دولتی آگاه از لحاظ اقلیم در حال تلاش برای تحمیل فشار بیشتر به ساختمان‌ها، توسعه‌دهنده‌ها و نوسازی‌های جدید برای دستیابی به  هدف کربن صفر تا سال ۲۰۴۰ میلادی هستند. معماران، مهندسان و تمام طرف‌های درگیر در فرایند طراحی ساختمان باید اجرای استراتژی‌های پایدار را در جریان کار خود آغاز کنند تا به این اهداف دست یابند و تأثیر قابل‌توجهی در مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی داشته باشند.

انرژی صفر خالص (NZE)چیست؟

Net – Zero Energy به توانایی یک ساختمان برای جبران مقدار انرژی موردنیاز برای فعالیت در طول عمر خود اشاره دارد. یک ساختمان می‌تواند به سمت صفر خالص طراحی شود و مصرف انرژی خود را به سه روش جبران کند:

1. تولید انرژی در محل از طریق تجهیزاتی مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی
2. محاسبه مصرف انرژی از طریق تولید انرژی پاک در محل
3. کاهش میزان انرژی موردنیاز از طریق طراحی و بهینه‌سازی سیستم

این استراتژی‌ها معمولاً مکمل هم هستند و گزینه اول ارتباط نزدیکی با هزینه‌های اولیه طراحی ساختمان دارد. درحالی‌که دستیابی به انرژی خالص – صفر (NZE)لزوماً به یک ساختمان بسیار کارآمد نیاز ندارد، مؤثرترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش این است که ابتدا بار انرژی را کاهش داده و سپس از انرژی تجدیدپذیر برای پوشش نیازهای انرژی باقی‌مانده استفاده کنیم. با بهینه‌سازی نیازهای انرژی یک ساختمان با طراحی خوب و مناسب، تقاضای برق و مقدار انرژی موردنیاز برای تولید یا جبران می‌تواند به طور قابل‌توجهی کاهش یابد.

کربن صفر خالص (NZC)چیست؟

کربن صفر خالص به توانایی یک ساختمان برای جبران کربن عملکردی و مقدار کربن موجود در فرایند ایجاد یک ساختمان اشاره دارد. کربن تعبیه شده (kgCO2e)به گازهای گلخانه‌ای (GHGs)منتشر شده در طول استخراج، تولید، حمل‌ونقل، ساخت‌وساز، جایگزینی و ازبین‌بردن مصالح ساختمانی، همراه با انتشارات پایان عمر آن‌ها اشاره دارد. مصالح ساختمانی در حال حاضر نزدیک به ۴۰ درصد از انتشار کربن جهان را تشکیل می‌دهند و خنثی‌سازی کربن را در اولویت اول پروژه‌های معماری قرار می‌دهند.

دستیابی به NZC نیازمند کاهش و جبران مصالح ساختمانی غیر پایدار و شیوه‌های ساخت‌وساز است که باعث انتشار کربن بالا می‌شوند، مانند مشخص‌کردن مصالح ساختمانی با مقادیر کم kgCO2e. مشابه با دستیابی به NZE، کاهش کربن تأثیری نمایی بر طراحی ساختمانی دارد که کربن خالص صفر است.

استراتژی‌های طراحی

کاهش، رویکرد طراحی فراگیر برای همه استراتژی‌های صفر خالص است، زیرا مستقیماً بر انرژی/کربن موردنیاز برای جبران در آینده تأثیر می‌گذارد. کاهش تقاضای انرژی در یک ساختمان می‌تواند منجر به‌صرفه جویی در هزینه‌های زیاد شود. کاهش کربن نهان از طریق تصمیم‌گیری در انتخاب متریال‌ها اغلب منجر به افزایش تجربه ساکنان از طریق کاهش گازهای خروجی مضر از مواد شیمیایی می‌شود.

مهم است بدانیم که مفاهیم قانون سرانگشتی به‌تنهایی برای دستیابی به یک ساختمان خالص صفر کافی نیستند، زیرا هر ساختمان ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد و نیاز به بهینه‌سازی برای دستیابی به یک تعادل خنثی دارد. بااین‌حال، استراتژی‌های طراحی مشترکی وجود دارند که می‌تواند به تیم‌ها در درک تأثیر تصمیماتشان کمک کند.

استراتژی‌های غیرفعال

طراحی با استراتژی‌های پسیو (غیرفعال) در مورد درک محدودیت‌های محیطی سایت و طراحی پاسخی است که نیاز به سیستم‌های مکانیکی فعال ندارد. ویژگی‌های محیطی نقش مهمی در طراحی دارند تا بدانیم که به طور خاص چه چیزی برای به‌حداقل‌رساندن انتقال حرارت از طریق پوشش ساختمان (دیواره‌ای خارجی) موردنیاز است و پس از آن کمتر به سیستم‌های مکانیکی برای حفظ سطح آسایش ساکنان تکیه خواهد شد.

سایبان خورشیدی

سایبان خورشیدی شکلی از کنترل خورشید است که می‌تواند برای بهینه‌سازی میزان بهره‌گیری گرمای خورشید و نور مرئی که به یک ساختمان وارد می‌شود، مورداستفاده قرار گیرد. اثربخشی استراتژی استفاده از سایبان به عوامل متعددی از جمله نوع سایبان، عمق، زیرساخت‌ها و برنامه‌های ساخت بستگی دارد.

استراتژی‌های فعال

مصرف انرژی یک ساختمان به انرژی موردنیاز برای راه‌اندازی و حفظ پروژه پس از احداث آن اشاره دارد. با محاسبه مصرف سالانه انرژی، طراحان می‌توانند هزینه پروژه را تخمین بزنند، زیرا مستقیماً تحت‌تأثیر مصرف انرژی ساختمان است. تفکیک مصرف انرژی شامل گرمایش، سرمایش، روشنایی، تجهیزات، فن‌ها، پمپ‌ها و آب داغ است که همگی بخشی از سیستم مکانیکی ساختمان هستند. هدف بهبود کارایی سیستم‌های فعال برای کاهش تقاضای کلی انرژی است.

انرژی تجدیدپذیر

تولید انرژی آخرین ابزار برای طراحی انرژی خالص صفر است و از طریق تکنولوژی‌هایی که برق تولید می‌کنند، مانند توربین‌های بادی یا پنل‌های فتوولتائیک امکان‌پذیر است. در استفاده از این روش برای دستیابی به یک ساختمان انرژی خالص صفر، ساختمان باید برق‌کافی برای پوشش مصرف سالانه خود را تولید کند.