بررسی عوامل پایداری در ساختمانهای بلند
مقدمه
توسعه پایدار و مفهوم آن
معماری پایدار
ساختمان بلند با عملکرد بالا
عوامل طرح
استراتژی ها برای رسیدن به پایداری
سیستم امتیازی LEED
استراتژی های دیگر برای ساختمان های سبز بلند
معرفی ده برج سبز دنیا ( از نظر زیست محیطی)
نتیجه گیری
منابع
فهرست
مقدمه
امروزه محیط زیست، صرفه جویی در مصرف انرژی های فسیلی و توسعه پایدار به مباحث بسیار مهم و رایج در سطح بین المللی تبدیل شده اند.
بعلاوه افزایش مداوم جمعیت، کشورهای جهان را بیش از پیش با مشکل کمبود انرژی رو به رو ساخته و حیات بشر را تهدید می کند( 1).
طبق گزارش سازمان ملل متحد تا سال 2030 ، در مناطق شهری سراسر جهان ۵ میلیارد نفر زندگی خواهند کرد. در حالی که در سال 1950،30%از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی می کردند، در سال 2000 نسبت ساکنان شهری به 47 % افزایش یافت و پیش بینی شده تا سال 2030 به 60 % افزایش یابد( 2).
کمبود انرژی، گرم شدن کره زمین، گستردگی شهری، آلودگی هوا، فراوانی محل های دفن زباله، کمبود آب و بیماری، میراثی از قرن بیست و یکم خواهند بود مگر این که ما به سرعت بسوی فکر و اجرای پایداری حرکت کنیم.
با توجه به افزایش جمعیت و پیامدهای آن، توسعه عمودی شهرها به عنوان راه حل مناسب و اجتناب ناپذیر مطرح می شود که روش طراحی شهری ما را برای همیشه تغییر خواهد داد. به دلیل اهمیت موضوع محیط زیست، معماری سبز و سازگار با محیط زیست نیز طراحی امروز و آینده ما را تحت تاثیر قرار خواهد داد. این توسعه عمودی زمانی اثربخش است که سازگار با محیط زیست طراحی شودمیباشد.
توسعه پایدار و مفهوم آن
توسعه پایدار، یک ایده و اصطلاح بسیار گسترده است که معانی متفاوت و بسیاری دارد و در نتیجه فراوانی این معانی، واکنش های مختلف صاحب نظران را بر
می انگیزاند .
در سال 1983 سازمان ملل متحد، کمیسیون جهانی محیط زیست و توسعه را در تلاش به منظور حل اختلافات ناشی از آرمانهای جهان توسعه یافته و در حال توسعه تاسیس کرد. آنها در سال 1983 " آینده مشترک ما" و یا گزارش برونتلند را منتشر کردند، که مفهوم "توسعه پایدار" راه اندازی شد و در سال 1992 در اجلاس زمین در ریو تقویت گشت.
آن برای" توسعه که نیازهای نسل حاضر بدون لطمه زدن به توانایی نسلهای آینده برای رفع نیازهای خود هستند" مطرح شد. هدف توسعه پایدار در اصل تعادل محیط زیست است(3).
توسعه پایدار بر سه اصل عمده: پایداری محیطی، اجتماعی و اقتصادی مبتنی است. اساس پایداری محیطی بر این اصل استوار است که استفاده از زمین باید به گونه ای صورت گیرد که استفاده از آن برای نسل های آینده نیز میسر باشد. فعالیت های انسانی باید بدون تقلیل منابع و تخریب محیط طبیعی انجام شود، برای این منظور در استفاده از منابع طبیعی باید به ظرفیت تجدید پذیری آنها توجه شود. توسعه پایدار محیط زیست برکاهش استفاده از منابع طبیعی و انرژی های تجدید ناپذیر، جلوگیری از اتلاف منابع انرژی، کاهش تولید پسماندها و تاکید بر استفاده مجدد و بازیافت پسماندها، استفاده از مواد قابل بازگشت به طبیعت و کاهش تولید آلودگی ها در صنایع و کشاورزی تاکید می کند(4).
معماری پایدار
معماری پایداری یک سبک نیست، بلکه رویکردی کل گراست که بر تعامل متقابل ساختمان و شرایط زمینه ی آن تاکید می کند . معماری پایدار عکس العملی منطقی در برابر مسائل و مشکلات به وجود آمده عصر صنعت است. این نوع تعاریف، پایداری را بعنوان مهمترین هدف معماری دانسته و کاهش مصرف انرژی و حفظ منابع طبیعی برای نسل های آینده را از مهمترین اقدامات ضروری برای دستیابی به الگوهای پایدار در معماری معرفی می کنند( 4).
معماری پایدار محیطی آگاه و صرفه جو در انرژی است و از مواد و سیستم های تجدید پذیر و پاسخگو بهره می برد. نگرانی های بوم شناختی و زیست محیطی فراتر از موضوع مصرف منابع انرژی غیر قابل تجدید گسترش یافته است( 3).
اصولی که باید رعایت شود تا یک ساختمان در زمره بناهای پایدار طبقه بندی شود به شرح زیر است:( 1)
اصل اول: حفظ انرژی، اصل دوم: هماهنگی با اقلیم، اصل سوم:کاهش استفاده از منابع جدید، اصل چهارم: برآوردن نیازهای ساکنان، اصل پنجم:هماهنگی با سایت،
اصل ششم:کل گرایی
ساختمانهای بلند با عملکرد بالا
ساختمان های بلند مصرف کنندگان بزرگ انرژی هستند. آنها با توجه به مقیاس و هدف شان عناصر غالب در معماری شهری هستند و باید به طراحی سازگار با محیط زیست تمرکز کنند . بسیاری از معماران (همانند آقای کن یانگ) معتقدند، خطری که از جانب آسمان خراشها محیط زیست را تهدید میکند، به مراتب خطرناکتر از آلودگی هواست،آنها برای جلوگیری از این معضل معماری سبز را پیشنهاد می کنند.
کمبود جا و انفجار رشد جمعیت از مشکلاتی است که به عنوان تهدیدی جدی برای محیط زیست محسوب می شود.
آسمان خراش و سایر ابر سازه هایی که به منظور ایجاد توازن بین رشد جمعیت و فضای مورد نیاز ساخته می شوند، در مراحل ساخت و پس از آن در زندگی روزمره، مقدار قابل توجهی انرژی مصرف کرده و باعث آلودگی محیط زیست و سرریز فاضلاب ها شده و در مجموع ساکنان خود را از نور و هوای طبیعی محروم می کنند.
با این وجود بسیاری از معماران، مهندسان و طراحان معتقدند ساختمان شهرهای بزرگ و متراکم در شرایطی که درست طراحی و ساخته شوند می توانند معرف پیشرفت پایداری و سبزی معماری بوده و با این اعتقاد میتوان عوامل نامطلوب موثر بر محیط را به حفظ سلامت و رفاه ساکنان، خود به خود به حداقل رساند( 5).
البته بدیهی است که فرآیند طراحی به طور قابل توجهی پیچیده است زیرا طراح مجبور به درک عملکرد ساختمان از نظر عوامل مختلف، متغیرها و شرایط متغیر طرح می باشد. برخی از مزایای کلی از طراحی با کارایی بالا عبارتند از: صرفه جویی در انرژی، انعطاف پذیری طرح، حفاظت از منابع، کیفیت محیط داخلی و غیره (6).
عوامل طرح
عوامل اصلی طراحی که برای دستیابی به یک ساختمان بلند با کارایی بالا بسیار مهم اند شامل : سایت زمینه، محیط، سازه و استفاده از مواد، مصرف انرژی، استفاده از آب، تعادل زیست محیطی، توسعه اجتماعی و غیره می باشند. علاوه بر این عوامل طراحی فرم های مختلفی را فرض می کنند، از جمله: مفهومی، طرح کلی، کالبدی، اقتصادی، زیست محیطی، اجتماعی فرهنگی. این مستلزم طراحی هوشمند و یکپارچه می باشد، که راه حلی برای ساختمان های با کارایی بالا دارد( 7).
تیم طراحی شامل متخصصان مختلف باید در ابتدا به هدف اصلی مجموعه یعنی "ساختمان عملکرد مطلوبی ارائه خواهد داد" توجه کنند و باید ماموریت دیگر را درک کنند و احترام بگذارند( 7).
یک اتحاد و یکپارچه سازی ساختمانی ظریف این استراژیها را تولید می کند. ایجاد ساختمان نیازمند یکپارچه سازی و اتحاد است. همان اتحادها و یکپارچه سازیهاست که منجر به تغییر ساختارهای روحی انسان خواهد شد.اغلب از ساختمان سبزتعبیر به ساختمانی می شود که اثرات منفی آن بر روی محیط اطرافش کم باشد(8).
استراتژی ها برای دستیابی به پایداری
در اکثر کشورهای دنیا، توسعه پایدار و مخصوصا پایداری در معماری، طراحی و اجرای ساختمان های دوستدار محیط زیست، موضوعی اساسی و کلان می باشد.
از این میان، آن دسته از کشورهایی که در این کار پیشتاز بوده اند، به سرعت به فکر طراحی یک سامانه سنجش برای این موضوع افتاده اند.
امروزه شیوه های ارزیابی و رتبه بندی های متعددی برای سنجش پایداری ساختمان در اقصی نقاط جهان وجود دارد که سامانه هایی مانند LEED ،
BREEAM و PEARL از آن جمله می باشد که در ذیل به معرفی مهمترین و پرکاربردترین سامانه(سیستم امتیازی LEED )پرداخته شده است(9).
سیستم امتیازی LEED
LEED در واقع واژه ای است که از ابتدای کلمات
عبارت (Leadership in Energy and Environmental Design )که به معنای مدیریت در انرژی و طراحی محیطی می باشد به دست آمده است.
گواهی LEED به وسیله انجمن ساختمان سبز آمریکا (U.S Green Building Concil) گسترش یافته است.
در سال 1998 اولین ویرایش گواهینامه لید برای ارزیابی ساختمانهای سبز مورد استفاده قرار گرفت. هرچند که از گواهینامه لید به عنوان استاندارد ملی ایالات متحده برای ارزیابی ساختمانهای سبز نام میبرند اما جامعه جهانی نیز آنرا به عنوان معیاری برای سنجش در طراحی ساخت و بهرهبرداری از ساختمانهایی که مدعی عملکرد سبز در قبال محیط اطراف هستند را پذیرفته اند(10).
LEED در 7 سرفصل محیط زیستی ارائه طریق میدهد و ساختمانهایی که موارد ذیل را رعایت میکنند موفق به اخذ گواهی لید برای ساختمانهای سبز میشوند و با توجه به امتیاز کسب شده رتبه بندی می شوند.
شاخصه های اصلی حداکثر امتیاز عبارتند از: سایتهای سازگار بامحیطزیست،کارایی و بازدهی آب، انرژی و جو، حفظ مصالح و منابع،کیفیت داخلی ساختمان از نظر محیطزیستی، نوآوری در طراحی، اولویت های منطقه ای (جدول1)(9).
جدول1
استراتژی های دیگر برای ساختمان های سبز بلند
1-مهار انرژی خورشیدی
فن آوریهای مرتبط با مهار، تبدیل و توزیع انرژی خورشیدی بسته به نوع استفاده از آن، به دو بخش فعال و غیر فعال تقسیم میشود. نوع فعال بهره برداری از انرژی خورشیدی شامل استفاده از صفحات فتو ولتائیک و یا صفحات جذب گرمایش خورشیدی صورت می گیرد.
نوع دوم این فن آوری، با گرمایش آب از طریق جذب نور خورشید، ایجاد بخار و استفاده از نیروی بخار تولید شده به منظور تولید برق حاصل میشود.
از جمله روشهای غیر فعال جذب انرژی خورشیدی، میتوان از ساختن بناهای رو به خورشید، استفاده از مواد و مصالحی که حاوی اجزاء گرامایشی و نور زا هستند نام برد.
استفاده از فن آوری سلول های فتوولتائیک برای ساختمان های بلند می تواند مهم باشد، زیرا آنها فرصت استفاده از یک مسیر واضح و روشن از نور مستقیم خورشید را بیش از ساختمان های دیگر فراهم می کنند(7).
حداکثر استفاده از نور روز می تواند با شکل دهی منظم طرح ساختمان و با توجه به فعالیت های درونی صورت گیرد. مرکز خدماتی در یک ساختمان بلند باید در جایی قرار گیرد که امکان نور روز و تهویه طبیعی به لابی، آسانسور و راه پله وجود دارد(11).
2-اولویت های سازه و مواد
در نگاه اول ارتباط دادن پایداری به سازه یک ساختمان بلند سخت است. با این حال، ساختمان ها با فولاد و بتن مسلح معمولا دارای انتخاب مواد هستند.
هسته های بتنی علاوه بر اینکه پایداری سازه را فراهم می کند، موقعیت آن برای پایداری نیز مهم است( 11 ).
به عنوان مثال، برای کنترل هوای سرد شب در اقلیم های کویری و تبدیل آن به عنوان انرژی خنک کننده در ساعات روز، سازه عظیم بتنی می تواند به کار گرفته شود.
همچنین سازه قاب فولاد رامی تواند با مواد بازیافت شونده ساخته شود(12).
3-فن آوری نما و بازشو ها
روشنایی روز و سایه از جنبه های کلیدی طراحی نما برای ساختمان های سبز می باشند. نما بیش از 90 تا 95 درصد از مساحت ساختمان را در سطح خارجی یک ساختمان بلند پوشش می دهد.
بنابراین، بدست آوردن یا از دست دادن انرژی برای یک ساختمان بلند بستگی زیادی به ماده و فن آوری مورد استفاده در نما دارد.
نما نه تنها بیانی زیبایی شناسانه معماری از ساختمان را ارائه می دهد، بلکه همچنین می تواند جهت کنترل شرایط داخلی ساختمان مفید باشد( 7).
بنابراین بهتر است بازشوها به سمت شمال -جنوب باشند مگر اینکه دید بهتری در جای دیگر داشته باشیم. در جاهایی که تحت تاثیر تابش نیستند باید جداره های بسته داشته باشیم.
استفاده از دو پوشش دو لایه و گاهی اوقات پوشش سه لایه و نمای همراه سیستم تهویه متدواول است( 13 ).
شیشه های دو جداره پر شده با گاز آرگون، شیشه سه جداره و پوشش های شیشه ای ارزش یو را افزایش می دهند(14).
4-جهت گیری و دیوارها
آسمانخراش ها در مقابل دمای خارجی به شدت تحت تاثیر تابش هستند. بنابراین جهت گیری ساختمانها به شدت برای بقای انرژی مهم است.
پهنه ساختمان اگر به سمت شمال- جنوب باشد استفاده از انرژی به بهترین شکل صورت می پذیرد.
دیوارهای بیرونی همچنین باید قابلیت فیلتر بودن داشته باشند، برای اینکار باید دیوار خارجی دارای بخشهای متحرک و بازشوهای قابل تنظیم بوده و در شرایط مختلف برای تهویه مطبوع ، نورگیری و کج باران راهکار مناسب داشته باشند.
5-غربال انرژی باد
باد یک منبع انرژی تجدید شونده است که می تواند به طور مفیدی در ارتفاعات بالایی از ساختمان های بلند که سرعت باد بطور قابل ملاحظه ای زیاد است بهره برداری شود. بدین صورت که میتوان با نصب توربین های بادی در بدنه یا در ارتفاعات بالایی آسمانخراش انرژی مورد نیاز بنا را تولید کرد.
معرفی ده برج سبز دنیا ( از نظر زیست محیطی)
اخبار مربوط به برج سازی و سازههای بلند بیشترین اخبار ساخت و ساز را در دنیا به خود اختصاص میدهد.
در این میان سمپوزیوم بین المللی ساختمانهای سبز در نیویورک گزارشی درباره بررسی آسمانخراشهایی که کمترین آسیب را به محیط زیست وارد میکنند و کمترین مصرف انرژی را دارند تهیه کرده است که در این گزارش نام ده آسمانخراش سبز اول دنیا آمده است.
فهرست این آسمان خراشها به این ترتیب است:
1-برج کاکتوس در روتردام: ( در دست احداث)
این برج در روتردام هلند در 19 طبقه ساخته شده و 98 واحد دارد .
به دلیل طراحی بالکنهای این واحدها ، هر واحد از نور بسیار خوب و کافی برخوردار است. البته این برج از دیگر تکنولوژیهای کاهش مصرف انرژی برخوردار نیست اما ظاهر زیبا و عجیب آن خیره کننده است( شکل1)
شکل 1: برج کاکتوس در روتردام
2-برج پارک شیکاگو: ( نزدیک به پایان ساخت)
این برج اولین آسمان خراش مسکونی در شهر شیکاگو با رعایت استانداردهای زیستمحیطی است. ساکنان این برج اگر چه برای خرید هر واحد از آن باید پول زیادی بپردازند، اما در عوض قبضهای آب و برق و انرژی آنها رقم پایینی دارد. در طبقه 25 این برج باغ زمستانی قرار دارد که بسیار دیدنی است( شکل2)
شکل 2: برج پارک شیکاگو
3-برج مسکونی تیستلتون لندن: ( در حال طراحی)
این برج قرار است برج مسکونی با تکنولوژی توربینهای بادی باشد. 4 توربینی که در یک سوی این برج طراحی شده توانایی تولید 40 هزار کیلووات ساعت برق را در سال دارد. این میزان 15 درصد بیشتر از میزان برق مصرفی این برج است( شکل3)
شکل 3: برج مسکونی تیستلتون لندن
4-برج انرژی دبی: ( در حال طراحی)
اگر کار ساخت این برج 68 طبقه آنطور که طراحی شده پیش برود بلندترین برج زیست محیطی و سبز دبی خواهد شد. یک توربین بادی 70 متری برفراز این برج تولید انرژی آن را به عهده دارد. توربین بادی تنها امتیاز این برج نیست، بلکه تابلوهای جذب نور خورشید هم بخش دیگری از سیستم تولید انرژی آن را به عهده دارند( شکل4)
شکل 4: برج انرژی دبی
-5برج Hearst نیویورک : ) بهره برداری شده(
این برج اولین برج شهر نیویورک است که گواهی انرژی سبز را از سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا دریافت کرده است. 80 درصد از فلزی که در ساختمان این برج به کار رفته است بازیافتی است. کاشی سقف و کف این برج هم از مواد بازیافتی است . این برج که سال گذشته افتتاح شده به شکل الماس است، اما ظاهر زیبا و خیره کننده آن فقط به خاطر زیبایی نیست، بلکه به این خاطر طراحی شده که نور بیشتری به داخل ساختمان راه بدهد)شکل 5(
شکل 5: برج hearst نیویورک
-6برج منچستر انگلیس: ) نزدیک به پایان ساخت(
این برج از نظر جذب نیرو و انرژی خورشیدی از هر برج دیگری برتر است. در ساختمان این برج 7هزار تابلوی جذب انرژی خورشیدی و 24 توربین بادی در سقف تعبیه شده است. این برج میتواند 10 درصد انرژی مصرفی اش را خودش تامین کند
شکل(6)
شکل 6: برج منچستر انگلیس
7-برج خانه آفتاب دبی: ( در حال طراحی)
مرکز مالی بین المللی دبی قرار است در این برج شروع به کار کند. در این برج 4هزار تابلوی انرژی خورشیدی در بخش جنوبی و سه توربین بادی 225
کیلوواتی در شمال آن تعبیه شده است . برق این برج از این دو ناحیه تامین می شود (شکل 7)
شکل 7: برج خانه آفتاب دبی
8-برج کرانه آمریکا نیویورک: ( افتتاح شده)
طراحان این برج بدنه آن را از پلاتین ساخته اند. این برج از آب باران و پنجره های قدی سقف تا کف خود برای سرمایش و نور استفاده میکند .
همچنین قرار است از تابش آفتاب بر بدنه این ساختمان انرژی گرفته شود( شکل8)
شکل 8: برج کرانه آمریکا نیویورک
9-برج رودخانه پرل در چین: ( در دست احداث)
این برج هم که یکی دیگر از آسمان خراشهای سبز دنیاست. این برج طوری طراحی شده که باد را در طول خود درو میکند. در بدنه این ساختمان توربینهای بادی طراحی شده تا با استفاده از این باد انرژی تولید کند . این برج از دور به یک بال غول پیکر شبیه است که باد را از میان 71 طبقه خود عبور میدهد . این ساختمان گرما و سرما را هم درون خود نگاه میدارد(شکل9)
شکل 9: برج رودخانه پرل در چین
10-مرکز تجارت جهانی بحرین: ( در دست احداث)
سه ملخ 30 متری که بین این دو برج قرار دارد در سال 1100 مگاوات برق برای این ساختمانهای 42 طبقه تولید میکند. همچنین این ساختمانها طوری طراحی شده که مسیر عبور هوا درمیان طبقات آن بدون هیچ مشکلی وجود داشته باشد. طبقات مختلف این برج دیدهای متفاوتی به روی کل جزیره دارد(شکل10)
شکل 11 : مرکز تجارت جهانی بحرین
نتیجه گیری
در پی هشدارهای دانشمندان نسبت به عواقب تغییرات شرایط اقلیمی (افزایش درجه حرارت، جاری شدن سیل، خشکسالی، تسریع روند ذوب یخچالهای قطبی، کاهش تنوع موجودات زنده )و افزایش روزافزون مصرف سوختهای فسیلی در جهان، انرژیهای تجدید شونده سازگار با شرایط اقلیمی، اهمیتی بیش از پیش مییابند.
به نظر می رسد بهترین شانس برای بقای کشورهای توسعه یافته، اتکا به محیط زیست ساخته شده می باشد، زیرا ساختمان های در حال استفاده یا در حال ساخت بزرگ ترین منبع غیر مستقیم تولید کربن هستند. پیش بینی میشود که جمعیت جهان تا سال 2050 میلادی به 9 میلیارد نفر برسد که 75 درصد آنها در مناطق شهری ساکن خواهند بود؛ این مسئله، تهیه غذا برای این جمعیت و نیاز به زمین های قابل کشت برای آنان، روش توسعه عمودی شهرها به جای توسعه افقی را مطرح می سازد .
مقاله نشان می دهد آسمانخراشهای آینده برای همسو شدن با شرایط مختلف باید از قابلیت تغییر و تحول برخوردار باشند .
این ساختمان های پرتراکم نیازمند توجه بیشتر هستند و باید با مهارت زیاد و با توجه به حفظ محیط زیست به عنوان ساختمان های بوم شناختی یا سبز طراحی شوند.
اگرچه هزینه های اولیه یکپارچه سازی ساختمان های سبز بلند شاید بین 5 تا 10 درصد بالاتر از یک ساختمان معمولی باشد، اما هزینه های عملیاتی کم در دراز آن را قابل توجیه می کند.
با کاهش خواسته های انرژی در ساختمان های بلند و زیرساخت ها، مصرف انرژی در چرخه زندگی می تواند کاهش یابد. به همین خاطر باید پایداری ساختمان های بلند به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از رشد پایدار شهر مدنظر قرار گیرد.
مراجع
پایان