ساختمان‌ با مصرف انرژی صفر

شهری شدن، چالش‌های مهمی را به دنبال دارد: تراکم جمعیت و ترافیک، ناکارآمدی، مخاطرات بهداشتی و هزینه‌های بالای زندگی، تنها چند نمونه از این چالش‌ها هستند. اما انتخاب‌هایی که برای شهرهایمان داریم، می‌تواند این چالش‌ها را به فرصت تبدیل کند.

به گزارش پایگاه خبری تاسیسات نیوز، کارشناسان زمان زیادی را صرف شناسایی راه‌حل‌های مختلف می‌کنند تا این فرصت‌ها را پیدا کنند.

اما آنها معمولا بارزترین مشخصه شهرها – یعنی ساختمان‌ها – را نادیده می‌گیرند. افزایش بازدهی انرژی ساختمان‌ها اغلب یک استراتژی نادیده گرفته شده است که اگر مورد توجه قرار بگیرد، به کاهش بسیاری از چالش‌هایی که شهرها با آن مواجهند، کمک می‌کند؛ از تغییرات آب و هوایی گرفته تا مشکلات بهداشت عمومی، بیکاری و فقر.

بخش عمران عامل ۱۰ درصد تولید ناخالص داخلی (GDP) دنیا است و ۱۰ درصد نیروی کار را به خود اختصاص داده است. همچنین در بازارهای نوظهور، پروژه‌های عمرانی ۷/ ۱۶ درصد GDP را تا سال ۲۰۲۵ تشکیل می‌دهند.

این یعنی ساختمان‌سازی هزینه‌های زیادی دارد. بنابراین، در این بخش سرمایه‌گذاری‌های خوب و بلندمدتی می‌تواند صورت بگیرد؛ به‌خصوص از آن جهت که عمر ساختمان‌ها ۴۰ سال یا کمی بیشتر است و ساخت و ساز می‌تواند بیشتر از هر بخش دیگری، اشتغال ایجاد کند.

اما سرمایه‌گذاری در بخش ساختمان، اگر به سمت‌ ساختمان‌هایی معطوف شود که بازدهی انرژی دارند، ریسک کمتر و بازگشت سرمایه بیشتری دارد. ساختمان‌ها در سطح دنیا، ۶۰ درصد مصرف برق، ۱۲ درصد مصرف آب و ۴۰ درصد ضایعات تولیدی را به خود اختصاص می‌دهند.

در شهرها، ساختمان‌ها ۵۰ درصد یا بیشتر از آن، زمین را اشغال کرده‌اند. هر یک از این موارد، هزینه تولید می‌کنند و اگر در هر کدام پیشرفتی در جهت کاهش مصرف انرژی و منابع ایجاد شود، هزینه‌ای که شهروندان متحمل می‌شوند، از بین می‌رود. این موضوع به‌خصوص در شهرهایی که میزان درآمد در آنها پایین‌تر است، اهمیت دارد.

به همین منظور، پروژه HouseZero به هدف ایجاد ساختمانی که در طول عمر خود بیشتر از مصرف انرژی، تولید انرژی می‌کند، ایجاد شد. دو سال پیش، لابراتوار تحقیقاتی مدرسه طراحی هاروارد به نام HouseZero، در یک ساختمان معمولی و قدیمی بود که تلفیقی از سبک سنتی و مدرن را در خود داشت.

این ساختمان که در سال ۱۹۲۴ ساخته شده، در یک بازسازی توسط مهندسان انرژی نروژی، حالا به مدلی از یک ساختمان تبدیل شده که بازدهی انرژی فراوانی دارد، انتشار کربن آن صفر است و برای گرمایش و سرمایش و همچنین مصرف برق، حداقل انرژی را در طول روز مصرف می‌کند.

حتی HouseZero بیشتر از اینکه انرژی مصرف کند، داده‌هایی تولید می‌کند که با کمک آنها می‌توان انرژی تامین کرد.

این ساختمان نمونه‌ای است که برای حل یک مشکل بزرگ طراحی شده است: طبق اعلام اداره اطلاعات انرژی آمریکا، ساختمان‌های مسکونی و تجاری در این کشور عامل حدود ۴۰درصد کل مصرف انرژی هستند.

حتی اگر بیشتر ساختمان‌های تازه‌ساز از نظر مصرف انرژی کارآمد باشند، باز هم بیشتر ساختمان‌ها قدیمی هستند.

صاحبان املاک سالانه میلیاردها دلار صرف انرژی می‌کنند و ساختمان‌ها عامل بخش زیادی از انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند.

بازسازی‌های جدید می‌تواند این روند را تغییر دهد. HouseZero به محققان کمک می‌کند طراحی‌ها و سیستم‌های جدیدی برای بازسازی ساختمان‌های موجود ایجاد کنند تا رد پای کربن را در معماری آمریکا به‌طور کلی کاهش دهند.

در این بازسازی، تکنولوژی‌های جدید با راه حل‌هایی که نیاز به تکنولوژی چندان پیشرفته ندارند، ترکیب شده است. به‌عنوان مثال، سیستم تهویه هوا به‌صورت طبیعی است. پنجره‌ها که بزرگ‌تر از حد معمول هستند تا نور بیشتری به داخل بتابد، به کمک الگوریتمی که داده‌های هوای بیرون و درون ساختمان را می‌شکافد، به‌صورت اتوماتیک باز و بسته می‌شوند.

(در تابستان، وقتی هوا شب‌ها خنک‌تر می‌شود، پنجره‌ها به‌صورت موقت باز می‌شوند تا هوای داخل قبل از سر رسیدن محققان هنگام صبح، خنک شود.)

سایه‌ها باعث خنکی ساختمان در تابستان می‌شوند؛ یک روزنه خورشیدی که شبیه دودکش شیشه‌ای طراحی شده، هوای خنک را از زیرزمین می‌کشد. بتن اضافه شده به کف برای ذخیره انرژی و پنجره‌های سه‌جداره باعث تثبیت دمای هوا می‌شوند.

در روزهایی که هوا به‌طور غیرعادی سرد یا گرم باشد، ساختمان از سیستم خنک‌کننده یا گرمایشی «زمین‌گرمایی» استفاده می‌کند. پنل‌های خورشیدی نصب شده روی سقف هم برق مورد نیاز ساختمان را تامین می‌کنند که به‌طور کلی مصرف آن چندان بالا هم نیست.

در سراسر ساختمان، صدها سنسور روزانه میلیون‌ها داده را در مورد سیستم‌های داخلی دریافت می‌کنند و محققان از این داده‌ها برای طراحی نسل بعدی راه حل‌های پربازده برای خانه‌های جدید استفاده می‌کنند.

البته برای مواقعی که امکانات و راحتی افراد، با بهینه‌سازی کامپیوتری سازگار نیست، امکان تنظیم دستی همه این موارد هم ایجاد شده است.

علی ملکاوی، از مدیران «مرکز هاروارد برای شهرها و ساختمان‌های سبز» می‌گوید: «با ایجاد نمونه و زیرساختی برای تحقیقات بلندمدت، امیدواریم الگویی برای بازسازی ساختمان‌ها در جهت افزایش بازدهی انرژی باشیم و تحولاتی اساسی در طراحی و ساخت ساختمان، ایجاد کرده باشیم.»

به‌طور کلی، HouseZero روش‌های مرسوم طراحی ساختمان را به چالش کشیده و راهکارهای تازه‌ای برای مشکلات قدیمی پیدا کرده است.

داده‌های تحقیقاتی که این ساختمان هوشمند جمع‌آوری می‌کند، می‌تواند به ساخت شهرهای هوشمندتر کمک کند و هزینه‌های دولت‌ها را در بخش انرژی تا حد زیادی پایین آورد.