پیوست ۴: ارزیابی چرخه عمر ساختمان و معیارهای ارزیابی و رتبه بندی ساختمان سبز

تاثیرات محیطی صنعت ساختمان 

شواهد حاصل از تحقیقات علمی تایید کننده تغییرات اقلیمی و خطرات جدی حاصل از آنهاست. بر همین اساس تغییرات آب و هوایی، جدی ترین عامل تهدید کننده جوامع بشری بوده و حاصل رفتارهای نا مناسب خود اوست. از سال ۱۹۷۰ میزان گازهای گلخانه ای متصاعد شده در جو زمین بخصوص حجم دی اکسید کربن بعنوان مهم ترین گاز گلخانه ای بشكل قابل توجهی افزایش یافته است. حجم دی اکسید کربن حاصل از مصرف سوختهای فسیلی و تولید سیمان بتن هایی دلیل ۷۵ درصد از افزایش تولید این گاز در جو زمین از قرن ۱۸ میلادی یا دوران پیش از دوران صنعتی تا کنون است. بعلاوه، ساخت و بهره برداری ساختمان ها بعنوان عاملی مهم در تولید یک چهارم کل دی اکسید کربن جهان مطرح است. 

ساختمان ها به تنهایی ۴۰ درصد کل مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص داده اند. این انرژی در مرحله ساخت به صورت انرژی نهفته و در فاز بهره برداری بصورت انرژی مصرفی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. 

صنعت ساختمان بدلیل مصرف بالای منابع زمین، مواد خام و انرژی و همچنین تولید نخاله، نقشی مهم و تعیین کننده در محیط زیست دارد. این صنعت همچنین مصرف کننده مهم انرژی های تجدید پذیر و تجدید ناپذیر و تولید کننده مهم گازهای گلخانه ای و سایر پسماندهای جامد و گازی است. به مرور با افزایش عوامل مخرب محیطی، میزان انرژی مصرفی ساختمان ها نیز افزایش یافت. به همین ترتیب اندازه گیری انرژی مورد نیاز برای ساخت و ساز و تولید مصالح نیز اهمیت بیشتری یافت. صنعت ساختمان بین ۲۵ تا ۴۰ درصد کل انرژی مصرفی در بسیاری از کشورها را به خود اختصاص داده است. مطالعات مختلف نشان داده است که انرژی مصرفی ساختمانها در فاز بهره برداری در یک بازه زمانی ۵۰ ساله ۸۰ تا ۹۰ درصد کل انرژی مصرفی ساختمان را بخود اختصاص داده است. مطالعات مرتبط با ساختمان های با میزان پایین انرژی بهره برداری نشان داده است که، انرژی نهفته فاز ساخت ۴۰ تا ۶۰ درصد از کل انرژی مصرفی ساختمان را بخود اختصاص داده است. 

به همین دلیل در صورت کنترل میزان مصرف انرژی در بخش ساختمان و در نتیجه آن،  کاهش میزان تولید دی اکسید کربن حاصل از این بخش، می توان به شکل قابل توجهی به جلوگیری از افزایش دمای زمین کمک نمود. توجه به اندازه گیری و کنترل میزان انرژی مصرفی در جهان از دو منظر قابل توجه است، از یک سو ارتباط میان تولید گازهای گلخانه ای و میزان مصرف انرژی مورد توجه قرار دارد. به این ترتیب با کاهش میزان مصرف  انرژی های فسیلی، میزان تولید دی اکسید کربن نیز کاهش یافته و سرعت افزایش دمای زمین کاهش خواهد یافت، پیمان بین المللی کیوتو ( ۱ ) را می توان مهمترین برنامه عملی برای کاهش گازهای گلخانه ای با تمرکز بر کاهش میزان مصرف سوخت های فسیلی دانست. از سوی دیگر، کاهش میزان مصرف انرژی بخصوص انرژی های فسیلی و سایر منابع تجدید ناپذیر انرژی را می توان وظیفه تمامی نسل های بشر دانست، بدین ترتیب ضمن حفظ منابع محدود انرژی زمین می توان امکان بهره برداری نسل های آینده از این منابع را فراهم نمود. پیمان مونترال ( ۲ ) نیز یکی از مهمترین برنامه های بین المللی برای کاهش میزان مصرف انرژی در جهان است. 

با توجه به لزوم اندازه گیری و کاهش میزان انرژی مصرفی صنعت ساختمان را می توان بعنوان یکی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی و مهمترین تولید کننده دی اکسید کربن در جهان معرفی نمود. انرژی مصرفی ساختمان و دی اکسید کربن تولید شده توسط آنرا می توان در سه بخش جداگانه مورد بررسی قرار داد که با وجود جدایی ظاهری در واقع به شکل اجتناب ناپذیری با یکدیگر مرتبط هستند. این سه بخش شامل تولید، بهره برداری و تخریب ساختمان است. 

صنعت ساختمان بهمراه صنایع وابسته آن، یکی از مهمترین مصرف کننده های منابع تجدید پذیر و تجدید ناپذیر طبیعی است که تاثیرات مهمی بر محیط زیست زمین دارد.

استخراج، فرآوری، تولید، حمل و استفاده از مصالح ساختمانی تاثیرات محیطی قابل توجهی بر محیط زیست دارد. این تاثیرات در غالب دو پارامتر اصلی انرژی نهفته و دی اکسید کربن تولیدی قابل بررسی است. تحقیقات صورت گرفته نشان داده است که ۸۲ تا ۸۷ درصد از انرژی نهفته ساختمان مربوط به مصالح ۶ تا ۸ درصد مربوط به حمل و ۶ تا ۹ درصد آن مربوط به انرژی مصرفی در سایت است. در تحقیق دیگری که در زمینه اندازه گیری انرژی نهفته ساختمان صورت گرفته است مشخص گردید که تا ۷۵ درصد از انرژی نهفته ساختمان مربوط به بخش های خارج از سایت و مربوط به مصالح است. لذا در صورت استفاده از مصالح با انرژی بالاتر میزان انرژی خارج از سایت نیز افزایش می یابد. 

اندازه گیری انرژی مصرفی فاز بهره برداری ساختمان، اندازه گیری انرژی نهفته ساختمان امری پیچیده و وقت گیر است با وجود تحقیقات صورت گرفته در این مورد، هنوز روشی اثبات شده برای محاسبه دقیق انرژی نهفته ساختمان وجود ندارد و علاوه بر این در فرآیند اندازه گیری انرژی نهفته، نوسان های قابل توجهی در بسیاری از پارامترها وجود دارد. 

با گسترش مباحث علمی پیرامون مفهوم توسعه پایدار و راه های دستیابی به آن به مرور این مفهوم وارد عرصه ساخت و ساز گردید و مفهوم ساخت پایدار را ایجاد کرد. ساخت و ساز پایدار را می توان به عنوان گونه ای از تولید با مدیریت پاسخگو در برابر برداشت کارا و بهره ورانه از منابع و قواعد زیست محیطی دانست. به بیان بهتر ساخت و ساز پایدار گونه ای از کاربرد توسعه پایدار در ارتباط با صنعت ساختمان است. صنعت ساختمان نیز مجموعه ای از تولید، توسعه، برنامه ریزی، ساخت، تغییر، نگهداری محیط مصنوع را در بر می گیرد و شامل تمامی تولید کنندگان مصالح ساختمانی و استفاده کنندگان ساختمان ها می شود. به این ترتیب ساخت و ساز پایدار را می توان به عنوان زیر مجموعه ای از توسعه پایدار در نظر گرفت که مسائلی مانند برنامه ریزی مالی و فیزیکی، طراحی، سازماندهی، انتخاب مصالح، بازیافت و به حداقل رساندن پسماندها را در بر می گیرد. 

همانطور که در ارتباط با توسعه پایدار سه حوزه اصلی اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی در ذیل مفهوم پایداری در توسعه بیان گردیده است. در بررسی ساخت و ساز پایدار نیز می توان سه حوزه پایداری محیطی، اقتصادی و اجتماعی را در نظر گرفت که هر کدام به تنهایی نیاز به بررسی دقیق داشته و قابل تحلیل در فازهای مختلف عمر ساختمان با رویکردهای فنی، سازه ای در مقیاس جزئی و کلی است بعلاوه ارتباط آنها با یکدیگر و تاثیرشان بر یکدیگر نیز قابل بررسی و ارزیابی می باشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. 

نقل قول

(۱) Kyoto Protocol 

نقل قول

(۲) Montreal Protocol 

امکان ارزیابی پایداری محیطی در چرخه عمر 

برای ایجاد سامانه ساختمانی پایدار نخست می بایست فرآیند طراحی بگونه ای اصلاح شود که معیارهای پایداری در همان فاز طراحی نیز در نظر گرفته شوند. برای دستیابی به طراحی پایدار می بایست راه حل های خلاقانه ای در مواجهه با مسائل فنی ساختمان ارائه کرد. در ارائه این راهکارها توجه به تاثیر محیطی آنها نیز می بایست در نظر گرفته شود. از این میان تنها روش هایی موفقیت آمیز خواهند بود که با بکارگیری آنها هزینه کمتر، حفظ انرژی و مواد طبیعی، آلوده کنندگی کمتر در عین ارتقاء سطح سلامتی و آسایش بیشتر در فضای داخل حاصل آید. اما به منظور تدوین راهکارهایی جهت دستیابی به طراحی پایدار مانند رویارویی با هر مست مسئله دیگری ابتدا می بایست طراحی ساختمان را به بخشهای تشکیل دهنده آن تقسیم نمود و با اتخاذ تدابیری در جهت بهبود طراحی هر یک از بخش ها در نهایت سامانه ساختمانی بهتری را ایجاد کرد. به این منظور هر سامانه ساختمانی را از نقطه نظر طراحی به بخش های مشخص تقسیم می کنیم. 

به این ترتیب می توان گفت که طراحی پایدار از طریق پیوستگی معماری با مهندسی مکانیک، الکترونیک و سازه بدست می آید. به عبارت دیگر ساختمان پایدار زمانی حاصل خواهد شد که در کنار توجه به معماری و سازه و مصالح و همچنین تناسبات، نور، رنگ و فرم به عنوان عناصر زیربنایی زیبایی شناختی در فرآیند معماری به مسائل و نکات بلند مدتی مانند محیط، اقتصاد و جامعه نیز توجه شود. 

از میان بخش های مختلف، پوسته بنا را میتوان قابل اندازه گیری ترین بخش ساختمان در ارتباط با طراحی معماری دانست. منظور از پوسته بنا جداره های خارجی و جدا کننده های داخلی است. در این تعبیر فونداسیون، سازه، سقف ها و دیوارهای داخلی و خارجی به همراه بازشوها را می توان عناصر تشکیل دهنده پوسته بنا قلمداد کرد. برای درک بهتر موضوع به نمودار ارائه شده در شکل ۱ مراجعه شود. در این نمودار سه محور اصلی در نظر گرفته شده و شامل محور طول عمر ساختمان، سطوح بررسی در ساختمان و رویکرد مطالعه هر بخش است. در هر محور نیز می توان فاکتورهای متعددی را تبیین نمود. با نگاهی به این نمودار می توان دریافت که پایداری ساختمان در حوزه های زیست محیطی، اقتصادی، تکنولوژیکی، فرهنگی و اجتماعی قابلیت بررسی بر اساس اجزا تشکیل دهنده ساختمان و در فازهای مختلف طول عمر ساختمان را دارا می باشد. لذا ملاحظه می شود که پایداری ساختمان پدیده ای پیچیده و دارای ابعادی گسترده است و دستیابی به پایداری فرآیندی است که محصول تقاطع پارامترهای این سه محور است. اما برای حصول پایداری می بایست این پارامترهای متعدد را در بخش های کوچک تر و محدودتر تقسیم بندی کرده و مطالعه نمود. به این ترتیب پایداری ساختمان با تمام پیچیدگی، به مقوله ای قابل مطالعه، اندازه گیری، ارزیابی و اصلاح تبدیل می شود. 

علاوه بر این لازم به ذکر است که آن بخش از طول عمر ساختمان که موضوعیت قابل توجهی در این بازه زمانی دارد مربوط به بخش تولید ساختمان می باشد. چراکه در فاز نگهداری، تا کنون تحقیقات بسیاری انجام گرفته و معیارهای صرفه جویی در مصرف انرژی در دوران بهره برداری نیز تهیه و تدوین شده و در حال اجرا می باشد. 

تصویر
شکل ۱ - پارامترهای موجود در بررسی پایداری صنعت ساختمان

شکل ۱پارامترهای موجود در بررسی پایداری صنعت ساختمان

اما فاز تولید و تخریب ساختمان به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته و به دلیل اهمیت بسیار، نیازمند بررسی و تدوین استانداردها و آیین نامه های مخصوص بخود است. 

تعاریف، اصول، مبانی نظری 

تا کنون تعاریف مختلفی از توسعه پایدار ارائه شده است که برخی از مهمترین آنها را جهت ورود به بحث پایداری در ساخت و ساز مطرح می نماییم. بر اساس سمینار اس- ای-جی-ای ( ۱ ) توسعه پایدار مرهون تامین نیازهای انسان از طریق پیشرفت همزمان تکنولوژیکی، اجتماعی و اقتصادی در عین حفظ منابع زمین است. در تعریف دیگری که مجمع حمایت از توسعه پایدار در بریتانیا ارائه داده است توسعه پایدار، فرآیندی معرفی شده است که طی آن افراد استعدادهای خود را بار ور نموده و کیفیت زندگی را به گونه ای افزایش می دهند که بطور همزمان محافظت لازم از منابع پشتیبان طبیعی انجام گیرد. در نگاهی دیگر توسعه پایدار به عنوان موضوعی چند وجهی در ارتباط با حوزه های محیط زیست، صنعت، اقتصاد، تکنولوژی، سیاست و رسانه در نظر گرفته می شود. در تعریف دیگری، توسعه پایدار در ارتباط با تضمین کیفیت بهتری از زندگی برای همگان در نسل حاضر و نسل های آینده است که این هدف با بکارگیری عوامل زیر قابل دستیابی می باشد. 

  • توسعه اجتماعی بر اساس شناخت نیازهای همه افراد 

  • حفاظت موثر از محیط 

  • برداشت محتاطانه از منابع طبیعی 

  • حفظ نرخ رشد اقتصادی و اشتغال در سطح بالا و ثابت 

تعریف نسبتاً معروف دیگری که از توسعه پایدار ارائه شده است مربوط به کمیسیون جهانی  محیط زیست و توسعه (WCED) ( ۲ ) می باشد. در این تعریف که در سال ۱۹۸۳ برای نخستین بار بیان شد توسعه پایدار گونه ای از توسعه معرفی شده است که طی آن نیازهای نسل کنونی بدون تاثیر منفی در توانایی نسل آینده برای تامین نیازهایشان بر آورده می شود. 

آن چه از تعاریف ارائه شده می توان دریافت، ماهیت چند وجهی توسعه پایدار است که اصلی ترین جنبه های این توسعه را می توان در بخش اجتماعی، اقتصادی و محیطی خلاصه نمود. با چنین رویکردی میتوان توسعه پایدار را حاصل واقعیتی برخواسته از سه عنصر پایداری اجتماعی، پایداری اقتصادی و پایداری محیطی دانست. به بیان دیگر زمانی که توسعه در این حوزه های سه گانه بصورت همزمان حاصل گردد می توان اعلام نمود که توسعه پایدار ایجاد شده است. 

تصویر
شکل ۲- حوزه های سه گانه توسعه پایدار

شکل ۲حوزه های سه گانه توسعه پایدار

با توجه به تعاریف ارائه شده در خصوص مفهوم توسعه پایدار می توان مفهوم توسعه پایدار  را بصورت زیر خلاصه نمود. 

تصویر
شکل ۳- تعریف و نتایج حاصل از مفهوم توسعه پایدار

شکل ۳تعریف و نتایج حاصل از مفهوم توسعه پایدار

به این ترتیب برداشت محتاطانه و محدود از منابع طبیعی تجدید ناپذیر را می توان بعنوان  مهمترین اصل در تولید ساختمان عنوان نمود. این منابع علاوه بر سوخت های فسیلی شامل معادن و مواد خام اولیه مورد استفاده برای تولید ساختمان می باشد. در صورت ادامه روند کنونی ساخت و ساز در کشور که نتیجه آن ساختمان هایی با طول عمر کوتاه و غیربهینه از نظر مصرف انرژی می باشد هر دو اصل ذکر شده در بالا نقض خواهد شد. چراکه از یک سو منابع بصورت بی رویه و غیر محطاتانه مورد استفاده قرار می گیرد و از سوی دیگر بدلیل طول عمر کوتاه آنها با فرا رسیدن فاز پایان عمر ساختمان و تخریب، توده قابل توجهی از مصالح غیر قابل بازیافت به طبیعت تحمیل می گردد که در صورت افزایش دو راه بهره برداری از ساختمان ها و به تعویق افتادن هر چه بیشتر فاز تخریب، مقادیر کمتری از نخاله های ساختمانی به طبیعت تحمیل خواهد شد.

نقل قول

(۱) SAGE (Sustainability and the Global Environment)

نقل قول

(۲) WCED (UN-sponsored World Commission on Environment and Development) 

روش ارزیابی چرخه عمر LCA  (۱)

ارزیابی یک محصول در تمام چرخه عمر روشی است که در سال های اخیر برای ارزیابی، اندازه گیری و اصلاح محصولات ساخته دست انسان بخصوص در حوزه تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. شاید بتوان نقطه آغاز شکل گیری این روش ارزیابی محصول را در سال ۱۹۹۶ یافت. در این سال ارزیابی چرخه عمر بعنوان ابزاری برای مدیریت زیست محیطی استفاده شد. در ابتدای دهه ۱۹۹۰ میلادی نیز مطالعات مشابهی برای ارزیابی چرخه عمر صورت گرفت که نقطه شروع آنرا می توان در صنایع دفاع ایالات متحده مشاهده نمود. البته در این مورد ارزیابی هزینه های کارکرد و نگهداری سامانه ها مورد نظر بوده است. به همین دلیل از آن با نام "حسابرسی چرخه عمر (۲) " و و یا " هزینه یابی چرخه عمر (۳) " یاد شده است.

اولین کاربرد ارزیابی چرخه عمر بصورت مدرن کنونی توسط شرکت کوکاکولا و برای ارزیابی چرخه عمر قوطی های نوشابه از تولد تا مرگ صورت گرفت. در آن زمان تاکید بر ارزیابی پسماند حاصل از محصولات بوده و تاثیرات زیست محیطی و مصرف انرژی مورد توجه  نبوده است. اولین تجربه ارزیابی چرخه عمر در بریتانیا نیز با انتشار کتاب راهنمای تجزیه تحلیل انرژی صنایع تالیف بوستد و هنکک ( ۴ ) شکل گرفت. 

جمعیت شیمی و مسمومیت شناسی محیطی (SETAC) (۵) در سال ۱۹۹۲ دو کارگاه آموزشی برگزار نمود. کارگاه اول درباره ارزیابی تاثیر چرخه عمر و کارگاه دوم درباره کیفیت اطلاعات بود. شاخه آمریکای شمالی و اروپای این جمعیت در سال ۱۹۹۳ میلادی در پرتغال تشکیل جلسه داد و خطوط کلی ارزیابی چرخه عمر را با عنوان "شناسه های عملی (۶) " تدوین نمود.

بغیر از این جنبش، گروه ها و محققان دیگری در اسکاندیناوی مشغول به تدوین و انتشار چهارچوب های خود در این زمینه بودند. این محققان سوئدی، فنلاندی، دانمارکی و نروژی در نهایت راهنمای ارزیابی چرخه عمر کشورهای شمال اروپا را تدوین نمودند. برنامه زیست  محیطی سازمان ملل متحد نیز نشریه ای با عنوان "ارزیابی چرخه عمر چیست و چگونه  باید انجام شود؟" را تدوین نمود. آژانس زیست محیطی اروپا نیز راهنمایی برای رویکردها، تجارب و منابع اطلاعاتی تدوین نمود. پس از آن تلاش های متعددی برای استاندارد سازی روش ارزیابی چرخه عمر صورت گرفت و اتحادیه استانداردهای کانادا نیز اولین راهنمای ملی ارزیابی چرخه عمر را با عنوان ۷۶۰ -Z برای ارزیابی محیطی چرخه عمر در سال ۱۹۹۴ میلادی منتشر نمود. اما شناخته شده ترین استاندارهای منتشر شده در این ارتباط از سوی موسسه بین المللی استانداردسازی ISO ( ۷ ) صورت گرفت: 

  • استاندارد مدیریت محیطی ۱۴۰۴۰، قواعد و چهارچوب ها (۱۹۹۷) 

  •  استاندارد مدیریت محیطی ۱۴۰۴۱، تعیین هدف و تحلیل جزء به جزء (۱۹۹۸) 

  • استاندارد مدیریت محیطی ۱۴۰۴۲، ارزیابی تاثیر چرخه عمر (۲۰۰۰) 

  •  استاندارد مدیریت محیطی ۱۴۰۴۳، تفسیر چرخه عمر ( ۲۰۰۰) 

استاندارد ایزو سری ۱۴۰۴۰ نخستین قوانین و چهارچوب ها را برای کنترل تاثیرات مخرب زیست محیطی تولیدات صنعتی تصویر نمود. از دیدگاه این استاندارد برای کنترل تاثیرات مخرب محیطی می بایست عوامل تاثیر گذار مانند میزان انرژی مصرفی، هزینه، نیروی کار، میزان مصرف آب، میزان تولید گازهای گلخانه ای و سایر عوامل را از زمان استخراج مواد و فرآوری آنها تا زمان تولید محصول و پس از آن در طول عمر آن مورد اندازه گیری قرار داد.  در پایان عمر ممکن است محصول تخریب شود و یا بازیافت گردد. در انتها با جمع بندی این عوامل در تمام طول عمر یک محصول میتوان میزان کارایی و بازدهی محیطی آنرا اندازه گیری و اصلاح نمود. 

ارزیابی چرخه عمر، روشی برای بررسی میزان بار زیست محیطی حاصل از فرآیندها و یا تولید محصولات از لحظه تولد تا مرگ است. این روش از سال ۱۹۹۷ میلادی در عرصه ساختمان مورد استفاده قرار گرفت و از آن به بعد نیز به عنوان ابزاری مهم برای ارزیابی ساختمان ها شناخته شده است. 

روش LCA ابزار مناسبی در اختیار قرار می دهد که به وسیله آن میتوان تاثیرات محیطی ساختمان را از زمان تولید تا تخریب مورد ارزیابی و اندازه گیری قرار داد. این ارزیابی تمام چرخه عمر یک محصول را در بر میگیرد. این چرخه از استخراج و فرآوری مواد خام اولیه، تولید، حمل، توزیع، مصرف، مصرف مجدد، نگهداری، بازیافت و بازگشت به طبیعت را شامل می شود. بر اساس تعریف ارائه شده از سوی سازمان ایزو: " ارزیابی چرخه عمر روشی برای ارزیابی زوایای محیطی و پتانسیل تاثیر یک محصول بوسیله تدوین روش بررسی ورودی و خروجی سامانه مربوط به یک محصول، ارزیابی پتانسیل تاثیرات محیطی و تفسیر نتایج حاصل از فازهای ارزیابی محیطی و بررسی جزء به جزء است و معمولاً بعنوان ابزاری کمکی تحلیلی در تصمیم گیری استفاده می شود. "

همانطور که گفته شد استاندارد ایزو سری ۱۴۰۴۰ شرح کاملی از نحوه استفاده از این روش برای ارزیابی چرخه عمر ارائه داده است. برای ارزیابی چرخه عمر محصول به روش ارزیابی چرخه عمر می بایست مراحل مشخصی را دنبال نمود. این فرآیند را می توان در چهار مرحله اصلی مختلف دسته بندی کرد: در مرحله اول هدف و روش عمل در بررسی مشخص می گردد که خود دارای چهار بخش جزئی تر است. در مرحله دوم بررسی وضعیت موجود در دو بخش صورت می گیرد. در مرحله سوم ارزیابی تاثیر محصول در سه بخش انجام می شود و در مرحله نهایی تفسیر یافته های حاصل از سه مرحله قبلی در دو بخش صورت می گیرد. در جدول (۱) این چهار مرحله و بخشهای جزئی تر آنها نشان داده شده اند.

جدول

اقدامات اولیه 

مراحل ارزیابی چرخه عمر 

تعریف واحد عملکردی 

تعریف هدف و روش 

تعریف محدوده سامانه 

اطمینان از کیفیت داده ها 

تعریف چرخه عمر 

جمع آوری داده ها 

بررسی جزء به جزء 

اندازه گیری ورودی ها و خروجی ها 

دسته بندی داده ها 

ارزیابی تاثیر 

تعیین موقیعت داده 

تعیین ضرائب اهمیت در ابعاد مختلف 

جمع بندی اطلاعات 

تفسیر نتایج 

بازنگری 

جدول ۱ساختار بررسی استاندارد ایزو ۱۴۰۴۰ 

نقل قول

(۱) LCA (Life Cycle Assessment) 

نقل قول

(۲) Life-Cycle Accounting 

نقل قول

(۳) Life-Cycle Costing 

نقل قول

(۴) Boustead and Hancock 

نقل قول

(۵) Society of Environmental Toxicology and Chemistry

نقل قول

(۶) Code of Practice

نقل قول

(۷) International Organization for Standardization 

ضرورت ارزیابی چرخه عمر در ساختمان 

با وجود آنکه ارزیابی چرخه عمر از دهه ۱۹۹۰ میلادی بصورت گسترده در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته است اما در مقایسه با سایر صنایع مانند صنایع مهندسی و زیر ساخت ها از توسعه کمتری بهره مند بوده است. در نتیجه بکارگیری این روش توسط تمامی عوامل صنعت ساختمان، دولت ها، طراحان و محققان صنعت ساختمان تحت تاثیر تولید پایدار ساختمان و راهکارهای زیست محیطی قرار گرفته اند. شاید میزان کمتر توسعه این روش در صنعت ساختمان، تنها بدلیل پیچیدگی ساختمان بعنوان محصول مورد ارزیابی نیست بلکه عوامل دیگری نیز در آن دخیل بوده اند که از این میان به موارد زیر می توان اشاره نمود:

اولین عامل را می توان طول عمر قابل توجه ساختمان نسبت به سایر محصولات دانست. بطور متوسط بازه طول عمر ساختمان ۵۰ سال در نظر گرفته می شود که همین امر ارزیابی تولید تا تخریب محصول را دشوار می نماید. از سوی دیگر در طول این دوره طولانی، امکان ایجاد تغییرات قابل توجهی در فرم و عملکرد ساختمان، محصول را با تغییرات جدی مواجه خواهد نمود تا جایی که ممکن است در طول عمر، این محصول بطور کلی تغییر نماید. بسیاری از تاثیرات محیطی ساختمان نه در فاز تولید بلکه در دوره بهره برداری بروز می نمایند که میزان این تاثیرات با انتخاب دقیق و هوشمندانه مصالح و روش های ساخت  قابل کنترل خواهد بود. 

ساختمان پدیده ای متشکل از عوامل مختلفی است که لزوما ارتباطی با یکدیگر ندارند. به همین دلیل تدوین استانداردی برای دربر گرفتن تمامی این عوامل از تولید کنندگان مصالح تا طراحان، دارای دشواری های خاص خود است. به همین دلیل در بسیاری موارد بصورت محلی و ملی، اقداماتی برای یکسان سازی و یکپارچه سازی راهکارهای این روش تدوین شده است، اما اصول و سرخط ها همواره ثابت خواهند بود. 

همانطور که گفته شد استاندارد ایزو ۱۴۰۴۰ چهار مرحله اصلی را برای ارزیابی چرخه عمر معرفی نموده است. ارتباط میان این چهار بخش در شکل (۲-۵) نشان داده شده است. 

تصویر
شکل ۴ -ساختار ارزیابی چرخه عمر

شکل ۴ساختار ارزیابی چرخه عمر

تعریف هدف و روش 

این قسمت اولین مرحله از ارزیابی چرخه عمر است. این مرحله قدمی بحرانی در تعریف هدف تحقیق است و سوالات تحقیق را مشخص می نماید. در این مرحله محقق، اقدام به تعریف اهداف و محدوده مطالعه می نماید. این مرحله شامل موارد مهم دیگری مانند تعریف کلی محدوده سامانه بررسی، تعریف واحد عملکردی، کیفیت اطلاعات و سایر محدودیت ها نیز می شود. تمامی این موارد می بایست که در همین مرحله بصورت کاملاً دقیق و واضح تعریف شوند چراکه تعیین کننده جهت و معیارهای تحقیق هستند. 

بر اساس استاندارد ایزو ۱۴۰۴۰ ، هدف هر ارزیابی چرخه عمر بیان کننده کاربرد و دلایل انجام بررسی است و شامل محصول مورد مطالعه، کاربردهای آن، واحد عملکردی، محدوده  سامانه، فرآیند مربوط، دسته بندی های انتخاب شده برای تاثیر، روش ارزیابی تاثیر، اطلاعات مورد نیاز، مفروضات، محدودیت ها، کیفیت اطلاعات اولیه مورد نیاز و نوع مرور اطلاعات و گزارش مورد نیاز از مطالعه می شود. 

هدف کلی از ارزیابی چرخه عمر در مورد ساختمان، به حداقل رساندن تاثیرات زیست محیطی در کل چرخه عمر است. ساختمانها همواره بعنوان محصولاتی پیچیده شناخته شده اند، دلیل این پیچیدگی را میتوان در فرآیند تولید جستجو نمود. به دلیل پیچیدگی صنعت ساختمان و بازه عمر طولانی و تغییرات احتمالی آن در طول این دوره که غالبا در ابتدای تولد محصول خیلی مشخص نیست، تمامی مراحل ارزیابی چرخه عمر بر تعریف هدف و روش تحقیق تاثیر گذار خواهند بود. به همین دلیل نحوه بررسی ساختمان پس از هر فاز می بایست مورد بازبینی مجدد قرار گیرد. 

بررسی جزء به جزء 

مرحله دوم از ارزیابی چرخه عمر بررسی جزء به جزء محصول است. این مرحله شامل جمع آوری و محاسبه اطلاعات بوده و بدلیل اینکه مبنای مطالعه محسوب می گردد دارای اهمیتی کلیدی است. این مرحله به دلیل تاثیر احتمالی جمع آوری اطلاعات بر بازنویسی و یا اصلاح محدوده سامانه، با مرحله تعریف هدف و روش نیز مرتبط است. کامل بودن اطلاعات در این مرحله بسیار تعیین کننده است چرا که فقدان برخی از اطلاعات می تواند به تغییر روش منجر شود. از سوی دیگر انتخاب منبع درست اطلاعات نیز به دلیل تاثیر بر  کیفیت تحقیق حائز اهمیت است. علاوه بر صحت و یا عدم صح صحت اطلاعات مورد استفاده و محل انجام تحقیق نیز در تعیین بانک اطلاعاتی مورد استفاده تاثیر گذار است و در هر کشور میتوان بانک های اطلاعات محلی و ملی را مورد استفاده قرار داد. در تعریف هدف و روش تحقیق، در دسترس بودن اطلاعات دقیق و با کیفیت نیز می بایست در نظر گرفته شود.

انرژی نهفته مصالح و اجزاء ساختمانی، حمل مصالح و اجزاء به کارگاه، مصالح مصرفی و پسماند مصالح و حمل پسماند از جمله مواردی است که اطلاعات آنها در این مرحله مورد نیاز است. فقدان بانک اطلاعاتی کامل یکی از موانع اصلی در افزایش مقبولیت ارزیابی چرخه عمر در سطح بین المللی است. در حال حاضر پایگاه های اطلاعاتی مختلفی از جمله پایگاه های عمومی، دانشگاهی، تجاری و صنعتی تدوین شده است. اطلاعات موجود در هر یک از این پایگاه ها با یکدیگر متفاوت اند و دلیل آن نحوه محاسبه و جمع بندی اطلاعات است. عدم شفافیت در نحوه محاسبات پایگاه های اطلاعاتی، مقایسه آنها با یکدیگر را دشوار می نماید به این ترتیب می توان دریافت که کیفیت نتایج ارزیابی چرخه عمر با دقت و کیفیت ارزیابی جزء به جزء مرتبط است. 

ارزیابی تاثیر 

استاندارد ایزو ۱۴۰۴۲، استاندارد بین المللی تدوین شده برای ارزیابی تاثیر چرخه عمر ( ۱ ) (LCIA) است. در این استاندارد ارزیابی تاثیر به معنای بررسی محصول از نقطه نظر تاثیرات محیطی بوسیله تعریف پارامترهای اندازه گیری و تحلیل نتایج حاصل از آنهاست. پارامترهای آشکارساز محیطی در تحقیقات مختلف، متفاوت بوده اند. برخی از متداول ترین آشکار سازهای محیطی مورد استفاده، پتانسیل گرمایش زمین، اسیدی سازی و مسمومیت هو است. میزان اهمیت و روش اندازه گیری هر یک از این موارد در هر نقطه مکانی، متفاوت است. برای مثال شاخص گرمایش زمین، معیاری با دامنه تاثیر بین المللی است. به بیان دیگر گازهای گلخانه ای گرم کننده زمین با انتشار در هر نقطه از زمین، با تاثیر بر جو به عنوان عنصری مشترک برای تمام زمین، تمامی نقاط دیگر را تحت تاثیر قرار می دهد. اما شاخص اسیدی سازی آب در هر نقطه بصورت محلی عمل می نماید. لذا در تعیین مرجع و روش اندازه گیری این شاخص ها و همچنین ضریب تاثیر آنها می بایست مختصات محلی مورد توجه قرار گیرد. 

نقل قول


(۱) Life Cycle Inventory Assessment

تفسیر نتایج 

این مرحله بعنوان آخرین مرحله از فرآیند ارزیابی چرخه عمر شناخته می شود. در این مرحله نتایج حاصل از ارزیابی جزء به جزء پس از خلاصه شدن جمع بندی شده و نتایج اولیه از آنها استخراج خواهد شد. بر اساس این نتایج توصیه ها و تصمیمات با توجه به تعاریف هدف و روش تدوین خواهد شد. 

با بررسی حدود بیست و پنج مورد تحقیقی که بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۷ میلادی در حوزه ارزیابی ساختمان به روش ارزیابی چرخه عمر انجام شده است مشاهده می شود که در نحوه بررسی چرخه عمر محصول، دو رویکرد مختلف در بکارگیری این روش قابل تفکیک می باشد. روش اول، روش ترکیب اجزاء و مصالح ساختمانی BMCC ( ۱ ) است. روش دوم فرآیند کامل ساخت WPC ( ۲ ) نامیده می شود و طی آن تمامی مراحل ساخت مورد ارزیابی قرار می گیرد و مرحله بازیافت در نظر گرفته نشده است. در حدود ۶۰ درصد بررسی ها که با روش LCA انجام گرفته با رویکرد ترکیب اجزاء و مصالح و تنها ۴۰ درصد با رویکرد فرآیند کامل ساخت بوده است که این خود نشان دهنده جامع تر و کاربردی تر بودن رویکرد ترکیب اجزاء و مصالح است. در شکل (۲-۶) مراحل مختلف این دو رویکرد ارائه شده است.

بر اساس بررسی ها، بیشترین تاثیر در افزایش تاثیرات محیطی محصولات مربوط به شاخص انرژی است. در نتیجه کمترین تاثیرات محیطی مربوط به محصولاتی است که کمترین میزان مصرف انرژی را دارا هستند. اصلی ترین شاخص ها برای رسیدن به این هدف عبارتند از:

  • استفاده از مواد با انرژی نهفته پایین 

  •  فرآیند تولید بهینه 

  • کاهش هزینه های توزیع 

  • کمترین میزان انرژی بهره برداری برای واحد عملکردی 

  • فاز پایانی ساده و با آلایندگی پایین 

تصویر
شکل ۵ - ساختار بررسی LCA با دو رویکرد BMCC و WPC

شکل ۵ ساختار بررسی LCA با دو رویکرد BMCC و WPC

نقل قول

(۱) Building and Materials Components Combinations 

نقل قول

(۲) Whole Process Construction 

معیارها و راهکارهای دستیابی به ساخت پایدار 

همانطور که پیش تر گفته شد برای نخستین بار در سال ۱۹۹۶ میلادی استانداردی برای ارزیابی و اصلاح روش های ساخت تدوین شد. استانداردهای پایداری محیطی ساختمان که در سطح بین المللی شناخته شده و قابل استناد می باشند همگی از این سال به بعد و  غالباً توسط سازمان استاندارد سازی تولید صنعتی تدوین شد. اکنون با توجه به معیارهای ارائه شده در استانداردها می توان تاثیر قابل توجه صنعت ساختمان بر محیط زیست را بخوبی درک نمود. اما نخست باید دانست که ساختمان مورد تایید این استاندارد چه ویژگی هایی دارد و این ویژگی ها با چه روشهایی به دست می آید؟ 

ساختمان سازگار با محیط زیست یا ساختمان سبز مجموعه ای است که در انتخاب مکان، طراحی و ساخت آن استراتژی هایی برای کاهش تاثیر مخرب بر محیط در نظر گرفته شده است. برای بوجود آمدن این استراتژی ها می بایست رویکرد مناسبی برای طراحی معماری ساختمان اتخاذ شود. از این رو برای ایجاد معماری پایدار می بایست تمامی منابع مورد نیاز مانند مصالح، سوخت، نیروی انسانی و غیره به خوبی با هدف پایداری ساخت در فرآیند طراحی معماری در نظر گرفته شده باشند. شاید بتوان گفت که ساخت یک ساختمان سازگار با محیط مستلزم حل هوشمندانه تناقضات بسیاری در تصمیم گیری در فاز طراحی معماری است. چرا که هر تصمیمی که در فرآیند طراحی اتخاذ شود تاثیر مستقیم یا غیر مستقیم بصورت کوتاه مدت یا بلند مدت بر محیط وارد خواهد نمود. با توجه به اهمیت تاثیر ساخت بر محیط میتوان شاخص های اساسی ساختمانهای سازگار با محیط را در مقایسه با ساختمانهای معمولی به این شکل بیان نمود. 

  • کاهش مصرف انرژی و برداشت از منابع جهت ساخت 

  • کاهش انرژی مصرفی در طول عمر 

  • به حداقل رساندن آلودگی خارجی و تاثیر بر محیط اطراف

  • به حداقل رساندن آلودگی داخلی و تاثیر بر سلامت افراد 

چنین تدابیری ساختمان حاصل، تاثیر بسیار مثبتی بر سلامتی محیط، حفظ منابع و محیط زیست خواهد داشت. به این ترتیب ساختمان سبز یا ساختمان سازگار با محیط علاوه بر ملاحظات در نظر گرفته شده در ساخت به روشهای قبلی مانند توجه به اقتصاد، کارایی، دوام و زیبایی موارد دیگری را در ارتباط با محیط، منابع و سلامت ساکنان مورد توجه قرار خواهد داد:

  • کاهش قرارگیری انسان در معرض مواد مضر 

  • حفاظت از منابع تجدید ناپذیر و مصالح کمیاب 

  • کاهش تاثیر محیطی در طول عمر ساختمان با توجه به میزان انرژی و مصالح  مصرفی 

  • بهره برداری از انرژی ها و مصالح تجدید شونده که میزان تولید پایدار و ثابتی داشته باشند 

  • حفظ و نگهداری هوای سالم، آب، خاک، گونه های گیاهی و جانوری 

  • در نظر گرفتن امکانات حمل و نقل پیاده یا با دوچرخه و یا وسایل نقلیه سبک سنگین 

کشورهای مختلف بخصوص کشورهای صنعتی مطالعات گسترده ای را در ارتباط با دستیابی به این اهداف انجام داده اند و برنامه های راهبردی و عملی مختلفی را در پیشبرد این اهداف تدوین و اجرایی کرده اند. از جمله در انگلستان با مطالعه ساختار پیشنهادی در آجندا برنامه ای برای ساخت پایدار و سازگار با محیط تهیه شده است. از دید این برنامه که توسط دولت تهیه و تدوین شده، ساخت و ساز پایدار مجموعه ای از فرآیندهایی است که در آن یک صنعت سودمند (صنعت ساختمان) محیط مصنوعی را خلق می کند که: 

  • باعث ارتقاء کیفیت زندگی و ارضاء مصرف کنندگان می شود. 

  • امکان تغییر برای تامین نیاز مصرف کنندگان در آینده را دارا می باشد. 

  • مجموعه ای مطلوب از نظر اجتماعی و محیطی را ایجاد و حفاظت می نماید. 

  • بهره وری برداشت از منابع را به حداکثر می رساند. 

انرژی نهفته ساختمان 

تا کنون روش های مختلفی برای اندازه گیری میزان مصرف انرژی چرخه عمر ساختمان ارائه شده است. اهمیت این موضوع با توجه به سهم ۴۰ درصدی ساختمانها از کل انرژی مصرفی جهان آشکار می گردد. اطلاعات بدست آمده از آمارهای رشد روز افزون جمعیت بیان کننده این نکته است که جمعیت ۶٫۵ میلیارد نفری زمین در سال ۲۰۰۵ میلادی به ۹ میلیارد نفر در سال ۲۰۳۰ میلادی خواهد رسید. این رشد شدید نشان دهنده گسترش قابل توجه فعالیت های ساختمانی و در نتیجه نیاز فزاینده به مصرف انرژی و تولید مصالح در دهه های آینده است. 

به این ترتیب صنعت تولید ساختمان بتنهایی یکی از اصلی ترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی و گرمایی حاصل از سوزاندن سوختهای فسیلی در جهان است. در سال ۲۰۰۴ میلادی ساختمانها بتنهایی ۳۷% از کل انرژی مصرفی در سال را بخود اختصاص دادند و پیش بینی می شود که این عدد در سال ۲۰۳۰ میلادی به ۴۲% افزایش پیدا کند. 

همانطور که پیش تر هم گفته شد مصرف بالای انرژی تنها بخشی از نتایج مخرب صنعت ساختمان است و تاثیرات مخرب محیطی ناشی از مصرف انرژی و گازهای گلخانه ای حاصل از آن بعنوان اصلی ترین عامل تغییرات آب و هوایی شناخته می شود. به همین دلیل در کنار بازنگری جدی در شیوه های ساخت و ساز، روشهای مهندسی و تکنیک های ساخت و تولید مصالح از نقطه نظر مصرف انرژی نیز می بایست اصلاح گردد.

انرژی مصرفی چرخه عمر ساختمان شامل بخش انرژی نهفته و انرژی دوره بهره برداری است:

  1. انرژی نهفته (EE) (۱)
    این بخش شامل تمام انرژی مورد استفاده برای تولید مصالح انرژی مصرفی در کارگاه ساختمانی و تخریب و بازیافت ساختمان است. 

  2. انرژی بهره برداری (OE) (۲)
    این بخش شامل تمامی انرژی های مورد نیاز برای نگهداری محیط داخلی ساختمان مانند سرمایش، گرمایش، روشنایی و وسایل برقی درون ساختمان است. 

تا چندی پیش تنها انرژی دوران بهره برداری ساختمان مورد توجه محققان بود، چراکه سهم قابل توجهی از کل انرژی مصرفی چرخه عمر را بخود اختصاص می دهد. اما در سال های اخیر با توجه به تولید وسایل برقی با بازدهی انرژی بسیار بالا و رواج استفاده از مصالح عایق حرارتی در ساختمان میزان انرژی دوره بهره برداری به شکل چشمگیری کاهش یافته و در نتیجه توجهات به سمت انرژی نهفته ساختمان متمایل شده است. 

دینگ ( ۳ ) معتقد است که انرژی تولید اجزاء ساختمان تا ۷۵% از کل انرژی نهفته را بخود  اختصاص می دهد که این عدد نتیجه رشد استفاده از مصالح با انرژی تولید بالاتر است. به این ترتیب در سطح جهان توجه روزافزونی به افزایش بازدهی انرژی ساختمان در هر دو بخش انرژی بهره برداری و انرژی نهفته معطوف شده است. 

اندازه گیری انرژی دوره بهره برداری را ساده و غیر پیچیده می داند. با این حال وی اندازه گیری انرژی نهفته را موضوعی پیچیده و وقت گیر بیان نموده است. بعلاوه در حال حاضر هنوز هیچ روش دقیق و ثابتی با مقبولیت عمومی برای اندازه گیری انرژی نهفته وجود ندارد و به همین دلیل تفاوت های بسیار زیادی در اعداد حاصل از روش های مختلف اندازه گیری انرژی نهفته دیده می شود. 

نقل قول

(۱) Embodied Energy 

نقل قول

( ۲ ) Operating Energy 

نقل قول

(۳) Ding 

تعاریف انرژی نهفته 

در ساخت تخریب و بازیافت ساختمان مقادیری از انرژی در مراحل مختلف استفاده می شود، این مراحل شامل استخراج مواد اولیه، حمل، تولید، نصب و ساخت، تخریب، تفکیک و بازیافت است که مجموع این مقادیر انرژی، انرژی نهفته نامیده می شود. هر چه مقدار این انرژی بیشتر باشد متعاقبا میزان گازهای گلخانه ای حاصل از تولید و مصرف آنها نیز افزایش خواهد یافت. 

عبارت انرژی نهفته مفهومی است که تا بحال تعاریف متعدد و متنوعی از آن ارائه شده است اما با این حال هنوز تعریف دقیق و واضحی از آن در دست نیست. 

انرژی نهفته به عنوان کل انرژی مورد نیاز برای تولید ساختمان است که شامل انرژی های مصرفی مستقیم در برپا نمودن و ساخت ساختمان در محل کارگاه و همچنین انرژی های غیر مستقیم مانند انرژی بکار رفته در تولید مصالح و اجزاء ساختمانی است.  

انرژی نهفته به صورت تمامی انرژی های مستقیم و غیر مستقیم بکار رفته برای تولید یک محصول بیان می شود که این انرژی ها از بازنگری معکوس خط تولید از محصول تا مواد اولیه قابل پیگیری هستند. 

در تعریف دیگری، انرژی نهفته بعنوان انرژی مورد نیاز برای ساخت بعلاوه تمامی انرژی های مورد نیاز برای تولید مصالح مانند حفاری، استخراج، تصفیه، تولید، حمل و نصب بیان شده است. 

تعریف نسبتا قابل فهم دیگری نیز از انرژی نهفته وجود دارد که توسط محققان بسیاری مورد تایید قرار گرفته است: 

"انرژی نهفته بیانگر انرژی مورد استفاده طی استخراج و فرآوری مواد اولیه، حمل مواد اولیه، تولید اجزاء و مصالح ساختمانی و انرژی مورد استفاده در تمام فرآیندهای فاز تولید و تخریب یک ساختمان است."

تصویر
شکل ۶ - مدلسازی انرژی نهفته

شکل ۶مدلسازی انرژی نهفته

انرژی نهفته را می توان بعنوان انرژی مصرف شده در فاز تولید ساختمان تعریف نمود. این انرژی در برگیرنده انرژی تمام مصالح بکار رفته در ساختمان و انرژی مورد نیاز برای نصب آنها و برپا نمودن ساختمان و همچنین بازسازی ساختمان است. انرژی نهفته مصالح نیز حاصل جمع انرژی مصرفی برای استخراج مواد اولیه، فرآوری مواد و حمل آنها به محل کارگاه ساختمانی است.

تصویر
شکل ۷- سامانه بخش بندی آنالیز انرژی چرخه عمر ساختمان

شکل ۷سامانه بخش بندی آنالیز انرژی چرخه عمر ساختمان

انرژی نهفته ساختمان را می توان به دو بخش انرژی اولیه و انرژی تعویض تقسیم بندی نمود: 

-انرژی نهفته اولیه (۱) :

انرژی اولیه یک ساختمان را می توان بصورت انرژی مورد نیاز برای نخستین نوبت ساخت بنا تعریف نمود که بصورت زیر قابل محاسبه است: 

فرمول
EEi=ΣmiMi+EcEE_i = Σ m_i M_i + E_c

در این رابطه :

  • EE i = انرژی نهفته اولیه

  • m i = مقدار مصرفی از ماده i 

  • M i = مقدار انرژی نهفته ماده i در واحد اندازه گیری 

  • E c = انرژی مصرفی در کارگاه برای ساخت ساختمان 

نقل قول

(۱) Initial Embodied Energy

-انرژی نهفته تعویض ( ۱) :

مصالح متنوعی در ساخت یک ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. طول عمر برخی از آنها از طول دوره بهره برداری ساختمان کمتر است. به این ترتیب طی دوره بهره برداری، این دسته از مصالح نیاز به تعویض خواهند داشت. بعلاوه انرژی لازم برای انجام تعمیرات و تعویض مصالح نیز می بایست در محاسبه انرژی نهفته در نظر گرفته شود. انرژی بکار رفته در مصالح مورد تعویض در ساختمان بصورت زیر بیان می شود :

فرمول
EEr=miMi[(Lb/Lmi)1]EE_r=\sum m_i M_i[(L_b/L_{mi})-1]

در این رابطه :

EEcEE_c= انرژی نهفته تعویض            LbL_b= طول عمر ساختمان             LmiL_{mi}=طول عمر ماده (i) 

نقل قول

(۱) Recurring Embodied Energy

- انرژی بهره برداری ( ۱ )

انرژی بهره برداری، نشان دهنده میزان انرژی مورد نیاز برای حفظ کیفیت فضای داخلی بصورت روزمره است که شامل انرژی مصرفی سامانه تهویه مطبوع، آبگرم مصرفی، سامانه روشنایی و وسایل برقی مورد استفاده در ساختمان است. انرژی بهره برداری تابع عوامل متعددی مانند میزان آسایش مورد نیاز در فضای داخلی شرایط آب و هوایی، برنامه زمانی استفاده از ساختمان است و به بصورت زیر بیان می شود:

فرمول
Oe=EOALbO_e=E_{OA}L_b

در این رابطه: 

OeO_e= انرژی بهره برداری              EOAE_{OA}= انرژی مصرفی سالانه                    LbL_b =طول عمر ساختمان 

نقل قول

(۱) Operating Energy 

- انرژی تخریب ( ۱ ) :

انرژی مورد استفاده در پایان عمر ساختمان برای تخریب، تفکیک، حمل نخاله ها و بازیافت آنها را انرژی تخریب می نامند که بصورت زیر بیان می شود:

فرمول
DE=ED+ErDE=E_D+E_r

در این رابطه :

OeO_e= انرژی تخریب          EDE_D = انرژی تخریب بنا             ErE_r = انرژی حمل نخاله ها 

نقل قول

(۱) Demolition Energy 

انرژی چرخه عمر ( ۱ )

بر اساس روابط ذکر شده در بالا، انرژی چرخه عمر ساختمان از حاصل جمع تمامی انرژی های فوق بدست خواهد آمد: 

فرمول
LCE=EEi+EEr+OE+DELCE=EE_i+EE_r+OE+DE
نقل قول

(۱) Life Cycle Energy (LCE) 

تا کنون مطالعات گسترده ای در ارتباط با انرژی مصرفی ساختمان انجام گرفته است. اما بیشتر آنها انرژی چرخه عمر ساختمان را مورد توجه قرار داده اند و انرژی نهفته فاز ساخت کمتر بصورت مستقل مورد توجه و ارزیابی بوده است. بعلاوه همانطور که ملاحظه گردید تعاریف مختلفی از انرژی نهفته وجود دارد که تفاوت اصلی در آنها ناشی از تفاوت در تعریف محدوده سامانه در بر گیرنده انرژی نهفته است. 

ارتباط انرژی چرخه عمر انرژی بهره برداری و انرژی نهفته 

در ارتباط با تاثیر متقابل انرژی نهفته و انرژی بهره برداری نظرات مختلفی مطرح شده است و همواره لزوم توجه به تاثیر متقابل هر یک بر دیگری از سوی محققان مختلف یادآوری شده است، چرا که پدیده انرژی مصرفی ساختمان بصورت یک سامانه کلی است که اجزاء مختلفی مانند انرژی نهفته تولید، انرژی تعویض، انرژی بهره برداری و انرژی بازیافت را در خود جای داده است. 

افزایش بازدهی انرژی در یک ساختمان به معنای تاثیر در کاهش برآیند کل این نیروهاست. به این ترتیب در صورتیکه برخی از راهکارهای کاهشی در یک مورد تاثیر معکوس بر موارد دیگری داشته باشد، توجه، اندازه گیری و کنترل تاثیرات متقابل اجزاء تشکیل دهنده رفتار انرژی یک ساختمان بر یکدیگر و تاثیر هر یک بر کل انرژی چرخه عمر ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است. 

در ساختمان های با مصرف انرژی کم و بازدهی انرژی بالا، طراحی بصورتی صورت می گیرد که تا بیشترین میزان ممکن از هدر رفت انرژی جلوگیری شود، یکی از راهکارهای افزایش بازدهی انرژی در ساختمانها استفاده از مصالح عایق حرارت است. معمولا کاهش اتلاف انرژی در ساختمان با افزایش میزان انرژی نهفته همراه است که علت آن میزان بالاتر انرژی نهفته مصالح عایق حرارت نسبت به مصالح معمولی است. 

کاهش انرژی دوره بهره برداری، منجر به کاهش انرژی چرخه عمر در ساختمان خواهد شد تا جایی که امروزه در برخی ساختمان ها میزان انرژی دوره بهره برداری تا حداکثر ممکن کاهش یافته و به صفر رسیده است. این ساختمان ها را ساختمان های با مصرف انرژی صفر ( ۱ ) یا بی نیاز از انرژی ( ۲ ) نامیده اند. در این ساختمان ها سوخت مصرف نمی شود و انرژی الکتریکی مورد نیاز نیز از طریق تجهیزات تعبیه شده در ساختمان از انرژی خورشیدی و باد تامین می شود. 

تصویر
شکل ۸- ارتباط میان انرژی نهفته و انرژی بهره برداری

شکل ۸ارتباط میان انرژی نهفته و انرژی بهره برداری

در یک تحقیق، شش ساختمان مختلف از دیدگاه مصرف انرژی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این میان یک ساختمان با مصرف انرژی معمولی، چهار ساختمان با مصرف انرژی کم و یک ساختمان بی نیاز از انرژی قرار دارند. نتایج تحقیقات نشان می دهد که انرژی چرخه عمر ساختمانهای بی نیاز از انرژی از ساختمانهای کم مصرف بیشتر است. در ساختمانهای با مصرف انرژی صفر، تمامی توجهات معطوف به بکارگیری مصالح و تکنیکهایی است که ساختمان را از انرژی بی نیاز نماید. به همین دلیل میزان انرژی نهفته در مصالح و تجهیزات این نوع ساختمانها بسیار بالاست. در چنین مواردی انرژی نهفته بحدی بالاست که حتی گاهی از کل انرژی دوره بهره برداری ساختمانهای کم مصرف نیز بیشتر است. به این ترتیب نتیجه می گیریم که ساختمان های بی نیاز از انرژی (خود کفا)  لزوماً کمترین انرژی چرخه عمر را دارا نیستند.

تصویر
شکل ۹ - ارتباط میان انرژی نهفته و انرژی چرخه عمر

شکل ۹ارتباط میان انرژی نهفته و انرژی چرخه عمر

همانطور که در شکل (۹) می توان دید در ساختمانی بی نیاز از انرژی که مورد بررسی قرار گرفته است، میزان انرژی نهفته به قدری زیاد است که از کل انرژی چرخه عمر ساختمان كم مصرف بیشتر است. نتیجه این بررسی ها را می توان به این صورت توصیف نمود که کاهش انرژی دوره بهره برداری و تکنیک ها و مصالح مورد نیاز آن تا جایی بهینه خواهد بود که افزایش انرژی نهفته حاصل از آن از صرفه جویی حاصل از بهینه سازی دوره مصرف بیشتر نباشد چرا که در غیر اینصورت برآیند این اقدامات موجب افزایش انرژی چرخه عمر خواهد شد. تعبیر دیگر این واقعیت لزوم بسیار بالای توجه به انرژی نهفته ساختمان است. تا چندی پیش تنها انرژی مصرفی دوره بهره برداری مورد اندازه گیری بوده است حال آنکه تحقیقات جدید نشان دهنده آنست که صرف توجه به انرژی دوره بهره برداری نه تنها تضمین کننده کاهش انرژی کل چرخه عمر نیست بلکه کاهش انرژی بهره برداری بدون توجه به تاثیرات آن بر انرژی نهفته، ممکن است حتی باعث افزایش انرژی کل چرخه عمر ساختمان شود.

از دیدگاه دیگری انرژی نهفته ساختمان را می توان به دو بخش اصلی تقسیم نمود: 

  1. انرژی های مستقیم: 
    انرژی مستقیم شامل انرژی های مصرفی تمامی فعالیتهای درون و بیرون کارگاه ساختمانی مانند ساخت، پیش ساخت قطعات، حمل و مدیریت است. این موارد شامل مصرف انرژی برای مونتاژ مصالح و اجزاء درون کارگاه و پیش ساختگی اجزاء بیرون کارگاه و حمل اجزاء تولید شده خارج از کارگاه و مصالح مورد استفاده درون کارگاه است. 

  2. انرژی های غیر مستقیم: 
    این بخش غالبا مربوط به انرژی مرتبط با مصالح ساختمانی است. استخراج مواد، فرآوری مواد، تولید مصالح، حمل به محل کارگاه، مصالح مورد نیاز برای مرمت و تعمیر ساختمان و انرژی مورد نیاز برای بازیافت مصالح و تمامی انرژی های الکتریکی و مکانیکی و یا احتراقی مورد استفاده در تمام این مراحل را میتوان جزء این بخش منظور نمود. 

نقل قول

(۱) Zero Energy Building 

نقل قول

(۲) Self-sufficient Building 

افزایش اهمیت انرژی نهفته 

همانطور که پیشتر گفته شد، تا چندی پیش بیشترین توجه در مورد انرژی مصرفی ساختمانها به دلیل سهم قابل توجه از کل انرژی چرخه عمر ساختمان به دوران بهره برداری اختصاص داشت. اما تحقیقات اخیر این نسبت را تغییر داده بطوریکه توجه به انرژی نهفته روز به روز در حال افزایش است. انرژی نهفته تنها یکبار در ساختمان مصرف می گردد در حالی که انرژی بهره برداری در کل دوران عمر ساختمان مصرف می شود. از سوی دیگر امروزه با توجه به تولید دستگاه های برقی کم مصرف و تولید مصالح عایق بصورت فراوان، کاهش انرژی مصرفی دوره بهره برداری براحتی امکان پذیر شده است. 

اما كاهش انرژی نهفته از طریق بکارگیری مصالح با چگالی انرژی کمتر قابل دستیابی خواهد بود. نتایج تحقیقات سازمان جمعیت تحقیقات صنعتی و علمی (CSIRO) (۱) میزان انرژی نهفته ساختمانهای مسکونی در استرالیا را تا معادل پانزده سال انرژی مصرفی دوره بهره برداری اعلام نموده است. در تحقیق دیگری که توسط کرافورد (۲) و ترلور (۳) صورت گرفته یزان انرژی نهفته ساختمان ها در استرالیا را معادل مصرف انرژی سالیانه ساختمان در طول ۲۰ تا ۵۰ سال اندازه گیری نموده اند. افزایش اهمیت انرژی نهفته نه تنها تولید کنندگان مصالح را به سوی تولید مصالح با انرژی نهفته کمتر متمایل نموده بلکه تاثیرات خود را بر طراحان و مدیران ساخت نیز آشکار خواهد نمود. چرا که تولید مصالح بتن هایی ۲۰% کل مصرف سوخت در دنیا را بخود اختصاص داده است که این عدد اهمیت بالای این موضوع در برنامه ریزی های استراتژیک ملی و جهانی را نشان می دهد.

نقل قول

(۱) Commomnwealth Scientific and Industrial Research Organization 

نقل قول

(۲) Crawford 

نقل قول

(۳) Treloar 

پارامترهای ارزیابی محیطی چرخه عمر ساختمان: 

برای سنجش تأثیرات محیطی تولیدات صنعتی، از مجموعه ای از پارامترها و شاخص ها استفاده  می شود که به ارزیابی چرخه عمر محصولات و فرآیندهای تولید کمک می کنند. این پارامترها جنبه های مختلف اثرات زیست محیطی، مصرف منابع و انتشار آلاینده ها را در بر می گیرند. برخی از مهمترین پارامترهای سنجش تأثیرات محیطی تولیدات صنعتی عبارتند از: 

  1. انتشار گازهای گلخانه ای (Greenhouse Gas Emissions) 
    معیار: میزان دی اکسید کربن ( CO۲CO_۲)، متان ( CH۴CH_۴) اکسید نیتروژن ( N۲ON_۲O) و سایر گازهای گلخانه ای منتشر شده. 
    اندازه گیری: به طور معمول بر حسب تن CO۲CO_۲ معادل ( tCO۲etCO_۲e) اندازه گیری  می شود. 

  2. مصرف انرژی (Energy Consumption) 
    معیار: کل انرژی مصرفی در طول چرخه عمر تولید محصول شامل انرژی های مستقیم و غیر مستقیم (مانند انرژی مورد نیاز برای تولید مواد اولیه). 
    اندازه گیری: به طور معمول بر حسب مگاژول (MJ) یا کیلووات ساعت (kWh). 

  3. مصرف آب (Water Consumption) 
    معیار: کل حجم آب مصرفی در فرآیندهای تولید.
     اندازه گیری: معمولاً بر حسب متر مکعب ( m۳m^۳) آب. 

  4. مصرف مواد اولیه (Raw Material Consumption) 
    معیار: میزان مواد خام و منابع طبیعی مصرف شده در تولید. 
    اندازه گیری: بر حسب تن یا متر مکعب. 

  5. تولید زباله و پسماند (Waste Generation) 
    معیار: مقدار پسماندهای تولید شده در فرآیندهای صنعتی، شامل زباله های جامد، مایع و گاز .
    اندازه گیری: معمولاً بر حسب کیلوگرم یا تن. 

  6. آلودگی هوا (Air Pollution) 
    معیار: مقدار انتشار آلاینده های هوا مانند دی اکسید گوگرد ( SO۲SO_۲)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، ذرات معلق (PM)، ترکیبات آلی فرار (VOCs). 
    اندازه گیری: معمولاً بر حسب میلی گرم یا گرم بر متر مکعب یا تن برای کل انتشار. 

  7. آلودگی آب (Water Pollution) 
    معیار: میزان آلاینده های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی وارد شده به منابع آبی. 
    اندازه گیری: معمولاً بر حسب میلی گرم بر لیتر یا تن آلاینده. 

  8. آلودگی خاک (Soil Pollution) 
    معیار: میزان آلاینده های ورودی به خاک ناشی از تولیدات صنعتی، مانند فلزات سنگین، مواد شیمیایی سمی و زباله های خطرناک. 
    اندازه گیری: بر حسب میلی گرم بر کیلوگرم خاک یا تن آلاینده. 

  9. شاخص پتانسیل اسیدی سازی (Acidification Potential) 
    معیار: میزان انتشار مواد اسیدی مانند SO۲SO_۲ و NOx که به اسیدی شدن باران و خاک کمک می کند. 
    اندازه گیری: معمولاً بر حسب معادلهای دی اکسید گوگرد ( SO۲eqSO_۲-eq). 

  10. ۱۰ پتانسیل اوتروفیکاسیون (Eutrophication Potential) 
    معیار: میزان مواد مغذی مانند نیتراتها ( NO۳NO_۳) و فسفاتها ( PO۴PO_۴) که  می توانند سبب رشد بی رویه جلبک ها و اوتروفیکاسیون منابع آبی شوند. 
    اندازه گیری: بر حسب معادل های فسفات ( PO۴eqPO_۴-eq). 

  11. پتانسیل تخریب لایه اوزون (Ozone Depletion Potential) 
    معیار: میزان انتشار مواد مخرب لایه اوزون مانند کلروفلوئوروکربنها (CFCS) 
    اندازه گیری: بر حسب معادلهای -۱۱CFC. 

  12. استفاده از زمین (Land Use)  
    معیار: میزان زمین های مورد استفاده برای استخراج منابع ساخت و ساز صنعتی و دفع زباله. 
    اندازه گیری: بر حسب هکتار یا متر مربع. 

  13. پتانسیل ایجاد مه دود فتوشیمیایی (Photochemical Smog Potential) 
    معیار میزان انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) و NOx که به تشکیل مه دود فتوشیمیایی کمک می کنند. 
    اندازه گیری: بر حسب معادلهای اتیلن ( C۲H۴eqC_۲H_۴-eq). 

  14. بازیافت و استفاده مجدد (Recycling and Reuse) 
    معیار: نسبت موادی که می توانند در پایان عمر مفید خود بازیافت یا مجدداً  استفاده شوند. 
    اندازه گیری: بر حسب درصد وزنی یا کیلوگرم مواد بازیافتی. 

ارزیابی تاثیرات محیطی تولیدات صنعتی نیازمند توجه به مجموعه ای از پارامترها است که هر کدام جنبه های مختلفی از اثرات تولید بر محیط زیست را بررسی می کنند. این پارامترها در کنار هم برای کاهش اثرات منفی و افزایش پایداری محیطی تولیدات صنعتی به کار می روند. امید است تا با ایجاد زیرساخت های لازم در ویرایش های آتی مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان بتوان بازه ارزیابی را از مدیریت انرژی دوره بهره برداری به مدیریت تمامی پارامترهای تاثیرات محیطی ساختمان در تمام چرخه عمر آن گسترش داد. 


نظرات (0)

برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبت‌نام کنید.

در حال بارگذاری نظرات...