ارزیابی پایداری یکپارچه دستگاه‌های سایه‌انداز مبتنی بر زباله‌های ساختمانی (قسمت پنجم)

5 . بحث

روش مورد استفاده در این مقاله پژوهشی دارای انعطاف لازم برای پروژه بود. همانطور که در مقاله تحقیقاتی در مورد این تجربه تدریس نتیجه‌گیری شد، طراحی اولیه یک گام جالب، موفق و سازنده با فضایی برای بهبود از نظر گروه‌بندی و هماهنگی بود [ 33 ]. دانش آموزان تجربیات شخصی و جمعی با مقیاس 1:1 ساخت نمونه اولیه و تخصص در موضوعات خاص در مورد رفتار و عملکرد راه حل های نما از نقطه نظر فن آوری را به عنوان مثبت ترین ارزیابی می کنند.

مرحله دوم شامل توسعه ابزار ارزیابی پایدار برای دستیابی به اهداف اولیه ارائه شده در مقدمه بود. این ابزار انعطاف‌پذیری لازم را دارد، اگرچه به دلیل روش‌شناسی که در بخش 2 ارائه شد، محدودیت‌هایی دارد . کاربرد آن محدود به مرزهای آن است. ذهنیت آن با محدود کردن سوگیری احتمالی، همانطور که در بخش 2 و ضمیمه های F تا H توضیح داده شد، به حداقل محدود شد . ] امکان اعمال SLCA برای مطالعه موردی به دلیل عدم بلوغ و پایگاه داده مناسب وجود نداشت [ 68 ]. این ابزار روشی جامع برای ارائه پایداری اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی راه حل ها را تشکیل می دهد. همچنین امکان تجزیه و تحلیل الزامات فردی، معیارهای خاص و شاخص های مربوط به آنها را فراهم می کند. همانطور که در بخش 2 به طور عمیق توضیح داده شد ، این ابزار ارزیابی پایداری به دنبال MIVES و Delphi، از طریق همکاری کارشناسان و بر اساس نتایج تحقیقات قبلی در این زمینه [ 14 ، 19 ، 20 ، 37 ] برای به دست آوردن ابزاری قوی که سوگیری را به حداقل می رساند، توسعه یافت. . ابزار ارزیابی پیشنهادی می تواند برای ارزیابی و مقایسه راه حل های مبتنی بر زباله استفاده شود. همچنین می‌توان راه‌حل‌ها را با راه‌حل‌های مشابه با مواد غیرقابل استفاده مجدد مقایسه کرد تا درک واضح‌تری از اینکه کدام شاخص‌ها می‌توانند بهبود یابند و کدامیک ممکن است بدتر عمل کنند، به دست آورد. علاوه بر این، این ابزار از مرزها و دیدگاه تصمیم گیرندگان، که در بخش 1 مقدمه ، 2 روش شناسی تعریف شده است، پیروی می کند . بنابراین، اگر این ابزار باید در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفت، مرزها و ترجیحات تصمیم‌گیرندگان باید برای تطبیق اجزای ابزار – شاخص‌ها، وزن‌ها و توابع ارزش – در مواقع لزوم تجدید نظر شود. بخش فرعی زیر استحکام این ابزار جدید ارزیابی پایداری را بیشتر مورد بررسی قرار می‌دهد.

این پروژه از کافی ترین پایگاه های داده موجود، همانطور که در بخش 2 ارائه و توجیه شده است، استفاده کرد . این پایگاه‌های اطلاعاتی قبلاً برخی از درصدهای بازیافتی مواد را در خود جای داده‌اند، اگرچه در حال حاضر عمدتاً مواد غیرمبتنی را هدف قرار می‌دهند [ 41 ]. به عنوان مثال، در این ارزیابی پایداری، 76.5% فولاد بازیافتی S275JR را در پروفیل های نورد گرم در نظر گرفتیم که مقادیر بازیافت 25.66% قبل از مصرف و 50.84% پس از مصرف را در خود جای داده است. با این حال، در حال حاضر برخی از برچسب های زیست محیطی بر روی موادی مانند آلومینیوم بازیافتی [ 69 ]، سد صوتی لاستیکی بازیافت شده [ 70 ]، تخته فیبر گچی بازیافت شده [ 71 ] یا سنگدانه های بازیافتی [ 72 ] وجود دارد .

5.1 . تحلیل حساسیت

تعریف و وزن دهی شاخص ها توسط کارشناسان با توجه به نتایج پروژه های قبلی و به طور خاص برای پروژه تعریف شده و تصمیم گیرندگان مرتبط، همانطور که در بخش 2 توضیح داده شد، ایجاد شد . تجزیه و تحلیل حساسیت امکان تعیین و مقایسه شاخص های مختلف پایداری (SI) را از سناریوهای وزنی مختلف، جدا از وزن های تعیین شده از طریق دلفی فراهم می کند. تجزیه و تحلیل حساسیت اطلاعاتی در مورد استحکام مدل ارائه می دهد و بحث را غنی می کند. سناریوهای وزن دهی به شرح زیر است: WS1 سناریوی وزن دهی مدل است که توسط تکنیک دلفی در بخش 2.1 توضیح داده شده است . WS2 یک سناریوی وزن دهی یکنواخت است که به هر نیاز 33.33 درصد وزن می دهد. WS3 یک سناریوی مغرضانه اقتصادی است که 50% را به نیازهای اقتصادی و 25% را به بقیه می دهد. WS4 یک سناریوی مغرضانه محیطی است که 50٪ به نیازهای محیطی و 25٪ به سایرین می دهد. WS5 یک سناریوی سوگیری اجتماعی است که 50٪ به نیازهای اجتماعی و 25٪ به بقیه می دهد. جدول 10 SI هر سناریو و تفاوت های WS1 اصلی را نشان می دهد.

جدول 10 . شاخص های پایدار سناریوهای وزنی.

سلول خالی	جایگزین ها	WS1 دلفی	لباس فرم WS2	یکنواخت به دلفی	WS3 Economic	اقتصادی به دلفی	محیط WS4	محیط زیست به دلفی	WS5 Social	اجتماعی به دلفی
سلول خالی	سلول خالی	شاخص پایداری (SI) سناریوهای وزنی
A1	پالت رنگ	0.45	0.45	-1٪	0.43	-7٪	0.46	0%	0.47	3%
A2	قاب پذیر	0.50	0.52	4%	0.60	18%	0.48	-3٪	0.46	-7٪
A3	قاب سبک	0.51	0.53	4%	0.63	19%	0.49	-3٪	0.46	-10٪
A4	زمین بازی	0.39	0.41	5%	0.48	17%	0.37	-6٪	0.39	-1٪
A5	سقف به نما	0.53	0.55	4%	0.63	16%	0.51	-5٪	0.52	-2٪
A6	چوب خوبه	0.52	0.53	3%	0.59	13%	0.51	-2٪	0.49	-4٪

سناریوی مغرضانه اقتصادی (W3) افزایش در شاخص پایداری تقریباً همه پیشنهادات (A2-A6)، به استثنای A1 را نشان می دهد. میانگین افزایش 13 درصد است. در مقابل، سناریوی سوگیری محیطی و سناریوی سوگیری اجتماعی هر دو منجر به کاهش شاخص پایداری پیشنهادات A2-A6، به استثنای A1، با میانگین کاهش به ترتیب 3 و 4 درصد می‌شوند. این بدان معنی است که راه حل های نمای مبتنی بر زباله توسعه یافته عمدتاً از نظر هزینه با محصولات جدید موجود در بازار رقابت می کنند. با این حال، آنها از نظر پایداری زیست محیطی و اجتماعی که از طریق مجموعه الزامات، معیارها و شاخص های پیشنهادی تعریف شده اند، کمی کمتر رقابتی هستند. این با اکثر پیشنهادات ارزیابی قبلی نماهای هوشمند غیرمبتنی و کم هزینه مطابقت دارد [ 20 ]، اما نه با ارزیابی قبلی سایه‌های DIY کم‌هزینه، که بهترین آنها می‌تواند عملکرد پایداری کل نگر بهینه داشته باشد [ 32]. ].

5.2 . نتایج مطالعه موردی

ابزار ارزیابی پایداری جدید توسعه یافته برای پاکت های خورشیدی مبتنی بر زباله برای یک ساختمان مدرسه در بارسلون برای شش گزینه با نتایج بین 0.39 (A4) و 0.53 (A5) محاسبه شد. این نتایج تایید می‌کنند که شش گزینه، طرح‌های اولیه با فضایی برای بهبود هستند. نتایج، نقاط قوتی را که نیاز به تقویت دارند و نقاط ضعفی که باید برطرف شوند، برجسته می کند. مطالعات فوق نیز پایین بودن سطح تحقق را تأیید می‌کند، زیرا برای بافت‌های خاصی که برای پروژه حاضر قابل اجرا نیستند، راه‌حل‌های پایدار سالانه با حدود 0.80 [ 32 ] و نماهای هوشمند موجود با سطح تحقق بین 0.43 و 0.70 [ 20 ]. این ثابت می کند که مراحل طراحی مجدد بیشتری مورد نیاز است.

این مطالعه همان هزینه را برای فرآیندهای مونتاژ و جداسازی قطعات، همانطور که در جدول 7 بخش نتایج ارائه شده است، در نظر گرفت. مطالعات قبلی مواردی را ارائه می‌کنند که در آن فرآیند جداسازی قطعات هزینه کمتری دارد، زیرا این یک روش انعطاف‌پذیرتر برای کنار گذاشتن قطعات قبل از انتقال آنها به محل دفن زباله است [ 73 ]. مطالعه حاضر مرحله جداسازی قطعات را به عنوان یک فرآیند محتاطانه در نظر می‌گیرد که در آن مواد باید پس از برنامه‌ریزی بهینه‌شده، جداسازی و طبقه‌بندی شوند، برای استفاده مجدد یا بازیافت و معرفی مجدد به مدل اقتصاد دایره‌ای [ 74 ].

جدول 11 اثرات زیست محیطی شش پیشنهاد را با اثرات پیشنهادات معادل با مواد غیرقابل استفاده مجدد مقایسه می کند. صرفه جویی در مقدار انرژی تجسم شده از شش جایگزین بین 2٪ (A4) و 45٪ (A6) بود، در حالی که کاهش حاصل در کربن تجسم شده بین -4٪ (A4) و 38٪ (A6) بود. با این وجود، مقادیر مطلق انرژی تجسم یافته در A3 کمترین (81.12 کیلووات ساعت بر متر مربع⁾و بالاترین در A4 (201.09 کیلووات ساعت بر متر^مربع) برای جایگزین با مواد استفاده مجدد بود.

جدول 11 . اثرات زیست‌محیطی طرح‌های اولیه و پیشنهادات معادل بدون مواد استفاده مجدد.

	جایگزین ها	استفاده مجدد نشده است	استفاده مجدد	تفاوت	استفاده مجدد نشده است	استفاده مجدد	تفاوت
سلول خالی	سلول خالی	انرژی (I4)			انتشار (I5)
	سلول خالی	کیلووات ساعت بر متر ²			kgCO ₂ e/m ²
A1	پالت رنگ	119.87	97.39	19%	22.65	18.78	17%
A2	قاب پذیر	125.34	94.24	25%	29.88	25.73	14%
A3	قاب سبک	88.68	81.12	9%	19.64	18.33	7%
A4	زمین بازی	205.75	201.09	2%	57.02	59.16	-4٪
A5	سقف به نما	121.50	106.31	13%	35.49	30.44	14%
A6	چوب خوبه	244.40	133.45	45%	36.63	22.54	38%

جایگزین ها سهم کمی در کاهش اثرات زیست محیطی در طول فاز استفاده دارند (I6-I8). جایگزین‌ها سایه‌زنی و کاهش بهره‌های خورشیدی غیرفعال را فراهم می‌کنند، که تأثیر مثبتی بر راحتی سرنشینان دارد، همانطور که با این ابزار جدید توسط نقاط I13-I15 ارزیابی شده است. با این حال، در طول تابستان این دستگاه ها به صرفه جویی در انرژی ساختمان هایی که سیستم های HVAC ندارند کمکی نمی کند. این مورد در مورد ساختمان مرجع و بیشتر مدارسی است که در بارسلونا نیاز به بازسازی دارند، که هیچ کدام تا سال 2022 تهویه مطبوع نداشتند [ 40 ]. در زمستان، کاربرد تئوری شش دستگاه، انرژی عملیاتی مورد نیاز برای گرمایش و روشنایی را در مقایسه با یک سناریوی برهنه فرضی بدون ابزار سایه‌انداز یا پرده افزایش می‌دهد. شش گزینه جایگزین به طور متفاوتی به افزایش انرژی مورد نیاز برای گرمایش و روشنایی در داخل کلاس‌ها کمک می‌کنند. جایگزین‌های A2 و A5 نسبت به چهار جایگزین دیگر، عملکرد انرژی بالاتر و کمترین تأثیر هزینه را دارند، زیرا هر متر مربع از این جایگزین‌ها، کل مصرف انرژی سالانه سایت را به ترتیب 42.2 کیلووات ساعت و 49.3 کیلووات ساعت افزایش می‌دهد. در همین حال، یک متر مربع زمین بازی (A4) به دلیل سایه بیشتر در طول دوره گرمایش، مصرف انرژی سالانه 143.7 کیلووات ساعت را افزایش می دهد. بر اساس نتایج Design Builder، در این سناریوی برهنه، سیستم گرمایش مسئول سهم قابل توجهی از کل مصرف انرژی در حدود 69٪ است. سایه‌زنی فوق‌الذکر و کاهش بهره‌های خورشیدی غیرفعال توسط جایگزین‌ها تأثیر مثبتی بر راحتی سرنشینان دارد. با این حال، انرژی مورد نیاز برای گرمایش را افزایش می دهند. شکل 2 کل مصرف انرژی سالانه ساختمان مدرسه و بار گرمایشی دقیق ، بار روشنایی و سایر بارهای انرژی را برای سناریوهای مختلف مقایسه می کند. توجه داشته باشید که تغییر در بار روشنایی و گرمایش از مقادیر مختلف U و پیکربندی دستگاه و الگوهای سایه آنها ناشی می شود. علاوه بر این، این مدل همچنین تقاضای انرژی عملیاتی گزینه‌ها و/یا انرژی تولید شده آن‌ها را در نظر می‌گیرد، که در این مطالعه برای همه جایگزین‌های ارزیابی‌شده ارزش صفر دارد، اما مقادیر مربوطه را برای پیشنهادهایی مانند جایگزین‌های خودکار یا راه‌حل‌هایی که شامل سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر هستند، ارائه می‌دهد . I7 به طور خاص مقادیر تهی را به دلیل این واقعیت نشان می دهد که جایگزین ها شامل سیستم های تولید انرژی نمی شوند. با توجه به مقادیر پایین I8، مدرسه موردی فقط سیستم گرمایشی دارد و سرمایش فعال ندارد. این ظرفیت برای جلوگیری از انتشار CO₂ مرتبط را کاهش می دهد ، اگرچه استفاده از یک متر مربع از A1 و A6 با سیستم های پوشش گیاهی آنها به ترتیب به جداسازی 0.019 کیلوگرم CO ₂ e و 0.024 کیلوگرم CO ₂ e در یک سال کمک می کند.

در نهایت، شش جایگزین دارای قابلیت استفاده مجدد بالا اما قابلیت بازیافت پایین هستند . این به دلیل اهداف خود پروژه است که در درجه اول بر استفاده مجدد از مصالح ساختمانی و در مرحله دوم استفاده از مصالح ساختمانی بازیافتی تمرکز داشت.

5.3 . نرخ دایره ای

با توجه به رتبه بندی اعمال شده، زمانی که شش پیشنهاد با مواد بازیافتی و استفاده مجدد با طرح های مشابه با استفاده از مواد جدید مقایسه شوند، پتانسیل کاهش اثرات زیست محیطی تا 45% (استفاده از انرژی) و 38% (انتشار کربن) را می توان تایید کرد (A6). مواد میانگین پیشرفت هر شش پیشنهاد 19٪ (استفاده از انرژی) و 14٪ (انتشار کربن) است که شش پیشنهاد با مواد بازیافتی و استفاده مجدد با پیشنهادهای مشابه با استفاده از مواد جدید مقایسه شوند.

با این وجود، بازار مواد بازیافتی و استفاده مجدد هنوز باید ارتقا یابد تا نیازهای صنعت ساختمان را از نظر در دسترس بودن، تنوع، قیمت و کیفیت استاندارد و تضمین شده محصولات برآورده کند [ 75 ]. انتظار می‌رود در آینده نزدیک، در دسترس بودن مواد و اجزای بازیافتی یا استفاده مجدد، به‌دلیل ابتکاراتی مانند معرفی گذرنامه‌های مواد برای ساختمان‌ها، مدل‌های تجاری جدید و زنجیره‌های ارزش جدید مرتبط در صنعت ساختمان، سیاست‌های اقتصاد دایره‌ای در همه سطوح افزایش یابد. و افزایش مداوم هزینه های مواد و انرژی در سیستم تولید و مصرف ما [ 76 ].

نتایج مطالعه موردی نشان می‌دهد که تنها 25 تا 30 درصد از هزینه‌های کلی هر جایگزین به هزینه مواد مربوط می‌شود، در حالی که مونتاژ و جداسازی قطعات مسئول 65 تا 70 درصد هزینه کلی است. در سیستم ارزیابی حاضر و مشخصاً شاخص اقتصادی آن گنجانده نشده است، ارزش پایان عمر اقتصادی باقیمانده احتمالی مواد مورد استفاده است که می تواند درآمد اضافی ایجاد کند.

با توجه به افزایش هزینه مواد خام در بخش ساختمان، حتی راه‌حل‌های ساختمانی مبتنی بر زباله می‌توانند از طریق استفاده مجدد یا بازیافت مواد خود پس از پایان عمر، سود اقتصادی ایجاد کنند. با این حال، این نیاز به طراحی برای فرآیند جداسازی قطعات از اولین طراحی معماری دارد تا از تعادل مثبت بین هزینه‌ها و درآمدهای جداسازی و استفاده مجدد اطمینان حاصل شود [ 75 ]. تجربیات قبلی مشکلاتی را در دستیابی به این منافع اقتصادی به دلیل استفاده زیاد از منابع [ 77 ] یا هزینه های ساخت مجدد [ 78 ] جداسازی و استفاده مجدد EoL نشان می دهد، مرحله چرخه عمر که کمی مطالعه شده است [ 79 ].

همه اینها نرخ دایره ای مصالح ساختمانی را افزایش می دهد، که یکی از اهداف سیاست های فعلی اروپا برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) در این بخش است [ 80 ].

توسعه مواد جایگزین پایدار برای...

سپتامبر 14, 2026