|
بررسی بهینه سازی انرژی در ساختمان با استفاده از بام و دیوار سبز در اقلیم نیمه خشک ایران
|
وحید صادقی   ، محیا قلی زاده* |
| ، ma.gholizade@tabriziau.ac.ir |
|
|
چکیده: (21 مشاهده) |
این مطالعه به بررسی جامع تأثیرات سامانه‌های سبز ساختمانی بر شاخص‌های انرژی و محیط‌زیستی در اقلیم نیمه‌خشک تهران می‌پردازد. پژوهش حاضر با اتخاذ رویکردی ترکیبی شامل مدلسازی دینامیکی در نرم‌افزار EnergyPlus , DesignBuilder و مطالعات میدانی در پنج ساختمان مسکونی نمونه، به تحلیل مقایسه‌ای چهار سناریوی مختلف پرداخته است. سناریوی پایه به ساختمان‌های متعارف فاقد پوشش گیاهی اختصاص دارد، در حالی که سه سناریوی دیگر شامل ساختمان‌های مجهز به دیوار سبز، بام سبز و ترکیب همزمان این دو فناوری می‌شوند.
در بخش روش‌شناسی، ابتدا مدل پایه ساختمان با استفاده از داده‌های واقعی مصرف انرژی اعتبارسنجی شد. پارامترهای ورودی مدل بر اساس ویژگی‌های اقلیمی تهران شامل دمای متوسط سالانه 17.5 درجه سانتی‌گراد، بارندگی سالانه 230 میلی‌متر و رطوبت نسبی 40% تنظیم گردید. برای سامانه‌های سبز، از ماژول‌های تخصصی Green Roof و Vertical Greenery در نرم‌افزار استفاده شد که قابلیت شبیه‌سازی دقیق فرآیندهای تبخیر-تعرق، ظرفیت عایقی و تبادل حرارتی را دارا می‌باشند.
نتایج کمی پژوهش نشان می‌دهد که کاربرد توأمان بام و دیوار سبز موجب کاهش 34.2% در مصرف انرژی سالانه ساختمان‌های مورد مطالعه شده است. این بهبود عملکرد از طریق مکانیسم‌های متعددی حاصل می‌شود: اولاً، دیوارهای سبز با ایجاد سایه‌اندازی و افزایش ضریب عایق‌کاری حرارتی نما (کاهش ضریب U-value از 1.2 به 0.83 W/m².K)، بار سرمایشی را تا 40% کاهش داده‌اند. ثانیاً، بام‌های سبز با عمق 15 سانتی‌متر و پوشش گیاهی سدوم، از طریق افزایش مقاومت حرارتی (1.2 m².K/W) و تعدیل تابش خورشیدی (کاهش 45% جذب تابش)، بار گرمایشی را تا 25% کاهش داده‌اند.
از منظر محیط‌زیستی، یافته‌ها حاکی از تأثیرات چندبعدی این سامانه‌هاست. در مقیاس خرد، دمای سطح ساختمان‌ها تا 15 درجه سانتی‌گراد کاهش یافته و رطوبت نسبی محیط تا 18% افزایش نشان می‌دهد. در مقیاس کلان، مدلسازی‌ها نشان می‌دهند که گسترش این فناوری می‌تواند اثر جزیره گرمایی شهری را در مناطق متراکم تهران بین 2 تا 5 درجه سانتی‌گراد تعدیل نماید. همچنین، پوشش گیاهی این سامانه‌ها قادر به جذب سالانه 20% ذرات معلق (PM2.5) و کاهش 38 تنی انتشار CO₂ به ازای هر ساختمان است.
بررسی چالش‌های اجرایی نشان می‌دهد که هزینه اولیه نصب این سامانه‌ها حدود 15 تا 20 میلیون تومان بر مترمربع و نیاز آبی آن‌ها 35 لیتر بر مترمربع در روز است. با این حال، استفاده از راهکارهای بهینه‌سازی مانند انتخاب گیاهان بومی مقاوم به خشکی (مانند گونه‌های سدوم)، سیستم‌های آبیاری قطره‌ای هوشمند و طراحی سازه‌ای سبک می‌تواند دوره بازگشت سرمایه را به 4 تا 7 سال کاهش دهد.
مقایسه نتایج این پژوهش با مطالعات مشابه در اقلیم‌های مختلف نشان می‌دهد که کارایی سامانه‌های سبز در مناطق نیمه‌خشک حدود 15-20% بیشتر از مناطق معتدل است. این تفاوت عمدتاً ناشی از اثرات تشدید شده مکانیسم‌های تبخیر-تعرق و سایه‌اندازی در اقلیم‌های گرم است.
در بخش نتیجه‌گیری، این مطالعه پیشنهاد می‌کند که ادغام این فناوری‌ها با سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر (مانند پنل‌های خورشیدی) می‌تواند به راهکاری جامع برای توسعه ساختمان‌های پایدار در منطقه تبدیل شود. همچنین، تدوین دستورالعمل‌های طراحی بومی و ارائه مشوق‌های مالیاتی می‌تواند گسترش این سامانه‌ها را تسهیل نماید. یافته‌های این پژوهش می‌تواند مبنای علمی برای بازنگری در مقررات ملی ساختمان ایران و سیاست‌گذاری‌های کلان شهری قرار گیرد.
این تحقیق از چند جهت دارای نوآوری است: نخست آنکه اولین مطالعه جامع در زمینه ترکیب بام و دیوار سبز در اقلیم تهران محسوب می‌شود. دوم آنکه روش‌شناسی ترکیبی آن (شبیه‌سازی دینامیکی + مطالعات میدانی) امکان ارزیابی دقیق‌تر پارامترهای انرژی را فراهم کرده است. سوم آنکه به ارائه راهکارهای اجرایی متناسب با محدودیت‌های منابع آبی منطقه پرداخته است. محدودیت‌های اصلی پژوهش شامل تمرکز بر ساختمان‌های مسکونی متوسط و عدم بررسی اثرات بلندمدت می‌شود که می‌تواند موضوع مطالعات آینده قرار گیرد.
|
|
| واژه‌های کلیدی: سقف/بام سبز، دیوار سبز، بهینه‌سازی انرژی، اثر جزیره گرمایی |
|
|
متن کامل [PDF 492 kb]
(7 دریافت)
|
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
انرژی و محیط زیست
دریافت: 1404/4/5 | پذیرش: 1404/7/3 | انتشار: 1403/12/10
|
|
|
|
|
|
|
| ارسال پیام به نویسنده مسئول |
|
|
|
| ارسال نظر درباره این مقاله |
|
|
|
