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

نکات برجسته

•
تحقیقات کاربردی در مورد اقتصاد دایره ای نماها برای نوسازی ساختمان مدرسه
•
ابزاری برای اولین ارزیابی کل نگر پایداری اقتصادی – زیست محیطی – اجتماعی.
•
چهار طرح اولیه برای آزمایش هزینه های تولید و جداسازی قطعات آماده به بازار.
•
این ابزار نیازهای بهبود در انرژی و عملکرد کاهش کربن را نشان می دهد.
•
طرح‌هایی که به دلیل مسائل مربوط به آکوستیک، راحتی و ایمنی دارای رضایت اجتماعی کم هستند.

چکیده

ساختمان ها و بخش ساخت و ساز مسئول سهم قابل توجهی از اثرات زیست محیطی انسانی هستند و هزینه های اقتصادی و اجتماعی بالایی دارند. هدف این پروژه کمک به پیشرفت به سمت تکنیک های ساخت و ساز مبتنی بر اقتصاد دایره ای، برای بهبود عملکرد پایداری بخش است . به طور خاص، این پروژه ابزاری را برای ارزیابی پایداری دستگاه‌های سایه‌انداز مبتنی بر زباله برای ساختمان‌های مدارس دولتی ایجاد کرد . این ابزار یک روش تصمیم گیری چند معیاره را با تکنیک مصاحبه دلفی ترکیب می کند تا سوگیری های احتمالی را به حداقل برساند. این یک ابزار انعطاف پذیر برای ارزیابی پایداری جامع طرح های اولیه است. این ابزار با ارزیابی شش طرح اولیه ایجاد شده در سه دوره دانشگاهی بین رشته‌ای اعتبارسنجی شد. شاخص‌های رضایت اقتصادی بالا – تا 0.93 در مقیاس 0 تا 1 – و شاخص‌های پایداری پایین – از 0.39 تا 0.53 – تأیید می‌کنند که چهار گزینه از نظر اقتصادی امکان‌پذیر هستند. با این حال، پارامترهای زیست محیطی و اجتماعی را می توان بهبود بخشید. در این اولین کاربرد ابزار، مقایسه مصالح ساختمانی بازیافتی و استفاده مجدد در مقابل مصالح ساختمانی جدید اجازه داد تا مبادلات آگاهانه ای بین کربن تجسم یافته و عملیاتی مرتبط ایجاد شود تا انرژی عملیاتی بلندمدت و صرفه جویی در کربن بالاترین مقایسه شود. -اجرای راه حل با مواد جدید در مقابل کربن تجسم یافته قبلی منبع یابی و استفاده مجدد از مواد بازیافتی و استفاده شده برای جایگزین های مشابه. یافته‌های مربوط به سهم استفاده مجدد از مصالح، با کاهش اثرات زیست‌محیطی تا 45 درصد، ثابت می‌کند که این پروژه به تعریف نماهای پایدارتر کمک می‌کند .

چکیده گرافیکی

کلمات کلیدی

اقتصاد دایره ای

ارزیابی چرخه زندگی

هزینه چرخه زندگی

عملکرد انرژی

نماها

لیست نمادها

الف

مقدار پاسخ Xmin (آبسیسا نشانگر)، به طور کلی _A= 0

الف

ضریب هزینه چرخه عمر (LCC)، مکان عمومی سایت ساختمان

عامل نگه داشتن تابع در داخل (0.00، 1.00)

ضریب LCC، مشکل دسترسی به محل ساختمان

ضریب LCC، ظرفیت ذخیره سازی سایت ساختمان

ضریب LCC، حمل مواد به محل ساختمان

ضریب LCC، پتانسیل اقتصادی کار ساختمان

ضریب LCC، حضور ساکنین در محل ساختمان بازسازی

C _i

عامل نقطه عطف

ک _من

عامل تعیین کننده مقدار پاسخ به C i

P _i

فاکتور شکل که یک منحنی مقعر، محدب، خطی و S شکل را تعیین می کند

S _دقیقه

حداقل رضایت

_حداکثرS

حداکثر رضایت

V _i

رضایت بی بعد از شاخص ارزیابی شده

X _i

آبسیسا نشانگر که مقدار V _{i را تولید می کند}

X _دقیقه

حداقل مقدار نشانگر مربوط به مقدار غیربعدی 0 یا 1 بسته به گرایش تابع

_حداکثرX

نشانگر حداکثر مقدار مربوط به مقدار غیر بعدی 0 یا 1 است

اختصارات

ANP

فرآیند شبکه تحلیلی

CDW

ضایعات ساختمانی و تخریب

DCcv

کاهش مقعر

DCvx

کاهش محدب

DIY

خودت انجامش بده

EoL

پایان زندگی

اتحادیه اروپا

گازهای گلخانه ای

گاز گلخانه ای

تهویه مطبوع

گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع

ICcv

افزایش مقعر

ICvx

افزایش محدب

IEQ

کیفیت محیطی داخلی

افزایش S شکل

LCA

ارزیابی چرخه زندگی

LCC

هزینه چرخه زندگی

MCDM

روش تصمیم گیری چند معیاره

MIVES

Modelo Integrado de Valor para una Evaluación Sostenible (مدل ارزش یکپارچه برای ارزیابی پایداری)

پی وی سی

پلی وینیل کلراید

بتن مسلح

SLCA

تحلیل چرخه زندگی اجتماعی

1 . مقدمه

بخش ساخت و ساز و سهام ساختمان به شدت در شاخص‌های زیست‌محیطی اصلی، مانند مصرف جهانی انرژی و انتشار CO ₂ ، با سهم‌های 30 تا 40 درصد برای دهه‌ها مشارکت منفی داشته‌اند [ 1 ، 2 ]. در نتیجه، ابتکارات دولتی و غیردولتی برای کاهش این اثرات زیست محیطی صورت گرفته است. برای مثال، اتحادیه اروپا (EU) مقررات و دستورالعمل‌هایی را برای دستیابی به هدف بی‌طرفی اقلیمی ۲۰۵۰ اتحادیه اروپا با کاهش اثرات زیست‌محیطی فوق‌الذکر ناشی از ساختمان‌ها تدوین کرده است [ 3 ، 4 ]. این وضعیت را می توان با مدل منسوخ اقتصادی خطی که بخش ساخت و ساز از آن پیروی کرده است توضیح داد [ 5 ]. اگرچه برای دهه‌ها مشخص بود که راه‌حل‌ها باید شامل رویکرد اقتصاد دایره‌ای باشد ، که می‌تواند حلقه را ببندد و از مصالح و ساختمان‌های دور ریخته‌شده استفاده مجدد کند، این هنوز باید در بخش ساخت‌وساز و شیوه‌های آن اجرا شود [ 6 ].

اجرای دایره ای در بازسازی ساختمان ها، جایی که بیشتر سرمایه گذاری ها در رابطه با بهبود بهره وری انرژی انجام می شود، بسیار مهم است [ 7 ]. در اروپا بیش از 220 میلیون ساختمان وجود دارد که 85 درصد آنها بیش از 22 سال پیش ساخته شده اند و مصرف کنندگان انرژی بالا هستند [ 8 ]. در نتیجه، بازسازی ها از سال 2020 برای استفاده مجدد یا بازیافت 70٪ یا بیشتر از زباله های ساخت و ساز و تخریب (CDW) مورد نیاز است تا تأثیر این فرآیندهای بازسازی به طور قابل توجهی کاهش یابد. در این مورد، مواد جدید کمتری مورد نیاز است و زباله ها دوباره به گردش در می آیند [ 9 ]. در اسپانیا، بیش از نیمی از ساختمان‌ها قبل از سال 1980 ساخته شده است و آمار تخمین می‌زند که بیش از یک میلیون ساختمان در وضعیت حفاظتی ضعیفی قرار دارند [ 10 ]. بنابراین، بازسازی ساختمان موجود برای کاهش اثرات زیست محیطی بالا ضروری است. هنگامی که این سهام از نظر پایداری – از جمله عملکرد زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی – ارزیابی می شود، تعیین ساختمان های مرجع کهن نمونه با استفاده از تکنیک های خوشه بندی بسیار کارآمد است [ 11 ]. ساختمان‌های مرجع را می‌توان با جزئیات ارزیابی کرد و خروجی‌های عملکرد آنها را به راحتی تا کل موجودی که نشان می‌دهند مقیاس کرد. در اسپانیا، ساختمان مدارس دارای کمبودهای بومی است، با مشکلاتی در مورد نور داخلی و کیفیت تهویه، راحتی و رضایت کاربر [ 12 ]. ساختمان‌های آموزشی می‌توانند به عنوان معلم ثالث کار کنند، برای مثال با افزایش آگاهی کاربران از کمبودهای موجود. کاربران می توانند در فرآیندهای توانبخشی شرکت کنند، برای مثال با دادن بازخورد در مورد راحتی یا مشارکت در انتخاب گزینه های بهبود [ 13 ].

نماهای ساختمان یکی از بزرگترین و اصلی ترین اجزا هستند، زیرا این پوشش های عمودی به عملکرد پایداری که توسط کل ساختمان به دست می آید کمک زیادی می کند. مطالعات پیشین متعدد نقش غالب نماها را در به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، کاهش هزینه های ساختمان ها و ایجاد آسایش برای ساکنان تایید می کند [ 14 ]. قابل توجه است که بین 25 تا 40 درصد از کل هزینه ساخت و ساز مربوط به پوشش ساختمان است و تا 60 درصد از تلفات حرارتی پوسته های ساختمان از طریق نماها رخ می دهد [ 15 ]. عملکرد نما شامل محافظت از فضاهای داخلی در برابر تأثیرات نامطلوب محیطی مانند آلودگی، باد، باران و رطوبت است. از طریق عملکرد حرارتی بهینه، نماها می توانند بارهای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و بارهای روشنایی را کاهش دهند [ 16 ]. علاوه بر این، نماها عناصر کلیدی برای نوسازی انرژی غیرفعال ، برای دستیابی به ساختمان‌های آزاد هستند [ 17 ]. بازسازی نما می تواند کیفیت محیطی داخلی (IEQ) را بدون افزایش در مصرف انرژی، به دلیل ویژگی های غیرفعال یا زیست اقلیمی، افزایش دهد. به طور کلی، ساختمان‌های آزاد به کاربران این امکان را می‌دهند که مستقیماً سیستم‌های غیرفعال را کنترل کنند تا ساختمان‌ها از نظر کیفیت هوا و عملکرد انرژی، از جمله مزایای دیگر، عملکرد بهتری داشته باشند. مطالعات قبلی تخمین می‌زنند که دستگاه‌های جهت‌گیری و سایه‌اندازی بهینه می‌توانند به 32-47٪ کاهش بار خنک کننده و 13-56٪ از صرفه جویی در انرژی اولیه در آب و هوای مدیترانه منجر شوند [ 18 ]. با توجه به فرآیندهای بازسازی، نماها از لایه های متعددی از داخل به خارج تشکیل شده است [ 19 ]. بازسازی متمرکز بر لایه های بیرونی باعث اختلال کمتری در فضاهای داخلی و فعالیت های ساکنین می شود. مطالعات و پروژه‌های قبلی به این نتیجه رسیدند که راه‌حل‌های نمای جدید باید پویا باشند تا عملکرد انرژی و پیکربندی فنی خود را با تغییرات فصلی و آب و هوا تطبیق دهند [ 20 ]. این راه حل ها علاوه بر این باید بهینه سازی تعادل انرژی ساختمان ها را از طریق کنترل انرژی حرارتی ، انرژی نوری امکان پذیر کندو تشعشع مسائل مهم دیگر این است که سیستم‌های ساختمانی فعال، در صورت امکان، باید در کنار سیستم‌های غیرفعال برای دستیابی به عملکرد پایداری بهتر کار کنند. این به معنای مدیریت صحیح ساختمان در مرحله استفاده از ساختمان است. مدیریت ساختمان باید تفاوت‌ها را در الزامات و ادراکات راحتی کاربران در نظر بگیرد، زیرا این موارد به سن و جنسیت، در میان عوامل دیگر بستگی دارد و نیاز به یک مطالعه جامع آسایش متمرکز بر کاربر دارد. در نهایت، نماها به دلیل دید زیاد در فضای شهری نقش مهمی در منظر شهری و تصویر شهرها دارند. بنابراین پوسته‌های ساختمانی بر شخصیت محله‌های یک شهر تأثیر می‌گذارند و حتی پتانسیل تأثیرگذاری مثبت بر نگرش‌های اجتماعی را دارند [ 21 ]. در تمام نواحی پوست ساختمان، بازشوها برای تامین نور روز و مناظر ضروری هستند، در حالی که دستاوردهای حرارتی خورشیدی و رسانایی حرارتی آن‌ها به شدت بر بهره‌وری انرژی و راحتی داخلی ساختمان تأثیر می‌گذارد . با استفاده از دستگاه های کنترل خورشیدی کافی، می توان تابش خیره کننده و بهره های حرارتی مستقیم را کنترل کرد. این کمک بزرگی به رفاه کاربران می کند و فعالیت ها را قادر می سازد به طور مناسب در داخل ساختمان توسعه یابند [ 22 ].

راه حل های بالقوه زیادی برای نوسازی وجود دارد که بر روی نما متمرکز هستند. اینها از راه حل های غیرفعال (مانند پاکت های سبز و دستگاه های کنترل خورشیدی) تا نماهای هوشمند (به عنوان مثال، فتوولتائیک هایی که الکتریسیته تولید می کنند یا دی اکسید تیتانیوم که آلودگی را جذب می کند) را شامل می شود. نماهای هیبریدی غیرفعال-هوشمند ترکیبی از اینها هستند [ 23 ]. نماهای زنده می توانند به افزایش تنوع زیستی و اکوسیستم ها در مکان های شهری کمک کنند، در حالی که نماهای هوشمند می توانند تا 80 درصد در مصرف انرژی ساختمان ها صرفه جویی کنند و تا 20 تا 30 درصد از انتشارات گلخانه ای مرتبط را کاهش دهند [ 18 ، 24 ]. در عین حال، در نماهای پیچیده، سیستم های مکانیکی و الکتریکی ممکن است تا 40 درصد هزینه های سرمایه گذاری بالاتری ایجاد کنند که اغلب با منابع موجود برای بازسازی ساختمان ناسازگار است. این ارقام پتانسیل نماهای هوشمند کم هزینه را نشان می دهد، به عنوان مثال ساخت پوسته ها در مفهوم اقتصاد دایره ای [ 25 ]. ارزیابی چرخه حیات (LCA) نشان می دهد که نماها 30 تا 40 درصد از کل اثرات زیست محیطی ساخت و ساز جدید را تشکیل می دهند. در بازسازی پاکت، این تأثیر می تواند حدود 60 درصد از مداخله را نشان دهد، بسته به نوع ساختمان [ 26 ]. از طریق ترکیب مواد بازیافتی یا استفاده مجدد، تأثیر نماها می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد زیرا تقاضای کمتر برای مواد جدید و ورود مجدد زباله به فرآیند ساخت و ساز است . بنابراین، بازیافت مستلزم چرخه دوم پردازش تولید است که معمولاً منجر به تولید محصولات صنعتی جدید می شود. در این زمینه، این مطالعه با هدف توسعه یک روش خاص برای ارزیابی راه حل های نوآورانه نما برای بهبود آسایش داخلی مدارس انجام شد. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است ، چندین مطالعه قبلی مدل هایی را برای ارزیابی شاخص های پایداری نماها توسعه داده اند.

جدول 1 . مدل‌های اصلی قبلی برای ارزیابی معیارهای پایداری نماها و سایه‌ها توسعه یافته‌اند.

سال	ساختمان	عنصر	دامنه	روش ها	رفر.
2023	دفتر	سایه هوشمند	پایداری	PROMETHEE II و Energy Plus	[ 27 ]
2022	تجاری	نما	پایداری	ANP	[ 28 ]
2022	مسکن	نما	پایداری	MIVES و AHP	[ 19 ]
2022	چند طبقه	مصالح نما	انرژی، هزینه ها، آتش سوزی، ساخت و ساز	VIKOR	[ 29 ]
2020	مدارس	نماهای هوشمند	پایداری	MIVES و دلفی	[ 20 ]
2020	دفتر	پنجره و سایه	مصرف انرژی و آسایش حرارتی	Design Builder jEplus + EA	[ 30 ]
2020	چند طبقه	سایه زدن	راحتی حرارتی و کنترل نور روز	کرگدن، ملخ ، لیدی باگ و زنبور عسل	[ 31 ]
2018	مدارس	سایه زنی DIY	پایداری	MIVES و AHP	[ 32 ]

افسانه: ANP فرآیند شبکه تحلیلی است. DIY این است که خودتان آن را انجام دهید. MIVES ” Modelo Integrado de Valor para una Evaluación Sostenible ” (مدل ارزش یکپارچه برای ارزیابی پایداری) است. رفر. مرجع است. پایداری شامل شاخص های اقتصادی، زیست محیطی، اجتماعی و فنی است.

مدل توسعه‌یافته در این پروژه تحقیقاتی برای حل مشکلات فوق‌الذکر سایه‌اندازی مدارس از دیدگاه پایداری کل‌نگر طراحی شده است. ابزارهای متعددی برای دستیابی به انعطاف‌پذیری و دقت مورد استفاده قرار گرفت، در حالی که ویژگی‌های پروژه تحقیقاتی در نظر گرفته شد. این مدل برای اولین بار برای ارزیابی طرح های اولیه توسعه یافته توسط دانشجویان برای ساختمان مرجع استفاده شد. بقیه مقاله روش شناسی را در بخش 2 توضیح می دهد ، مطالعه موردی و گزینه های جایگزین را در بخش 3 ارائه می دهد ، نتایج را در بخش 4 نشان می دهد ، این نتایج را در بخش 5 مورد بحث قرار می دهد و در مورد یافته های اصلی و کارهای آینده در بخش 6 نتیجه گیری می کند .

پایدار، سبز یا هوشمند؟ مسیرهایی...

ژوئن 9, 2026