نمای ساختمان انرژی صفر و پایداری

تغییرات آب و هوایی یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی است که همه افراد روی کره زمین را تحت تاثیر قرار می‌دهد. فعالیت‌های انسانی، به‌ویژه در محیط‌های ساخته شده، به طور قابل توجهی به انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) و تغییرات آب و هوایی دامن میزند. در پاسخ، کشورهای سراسر جهان در حال اجرای اقداماتی برای کاهش انتشار این گازها هستند.
دستیابی به معماری انرژی صفر (نت زیرو) شامل صرفه‌جویی در مصرف آب، کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن و به حداقل رساندن ضایعات است. امری که به نوبه خود باعث رشد اقتصادی، حمایت از جوامع و ارتقای محیطی انعطاف‌پذیر می‌شود. برای رسیدن به انرژی خالص، باید تقاضا و عرضه را در محیط ساخته شده متعادل کنیم، هدفی که به نیاز تعهد بلندمدت دارد. بسیاری از کشورها سال‌های 2050 و 2060 را به عنوان سال‌های هدف برای دستیابی به معماری نت زیرو، راه‌اندازی ابتکارات و توافق‌هایی برای اطمینان از تحقق این اهداف تعیین کرده‌اند.
طراحی نمای ساختمان انرژی صفر نقش مهمی در رسیدن به اهداف معماری نت زیرو دارد. نما متشکل از دیوارها، سقف‌ها، پنجره‌ها، درب‌ها و سایر عناصر ساختمان برای پایداری و دستیابی به اهداف انرژی صفر حیاتی است.

طراحی نمای ساختمان انرژی صفر

رویکردهای سنتی طراحی نما برای رسیدن به اهداف معماری نت زیرو کافی نیستند. ما به روش‌های نوآورانه‌ای نیاز داریم که اصول پایداری را در بر بگیرد و کل چرخه عمر نما را در نظر داشته باشد. یک فرآیند طراحی یکپارچه شامل همکاری میان ذینفعان گوناگون است که شامل سیستم‌های مکانیکی، الکتریکی و لوله‌کشی (MEP)، روشنایی، تکمیل، عناصر سازه‌ای و دستگاه‌های دولتی خواهد بود.
ابزارهای نوظهور طراحی نمای ساختمان انرژی صفر می‌توانند یکپارچگی، بهبود نور روز، عملکرد حرارتی و کنترل محیط داخلی را از طریق ابزارهای دیجیتال و سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS) افزایش دهند. این رویکرد منجر به فناوری‌ها و روش‌های جدید در انتخاب متریال، تجزیه و تحلیل شبیه‌سازی، نمای پویا و تکنیک‌های ساخت‌وساز خواهد شد.

انتخاب متریال نمای ساختمان انرژی صفر

دستیابی به معماری نت زیرو از طریق نمای مستلزم اولویت دادن به چرخه عمر، دوام و سازگاری مصالح نسبت به تمرکز صرف بر نوآورانه بودن متریال است. مصالح معمولی مانند فولاد، آلومینیوم، شیشه و بتن در طول تولید انتشار کربن بالایی دارند. در حالی که آجرها و چوب‌های محلی تمایل به انتشار کربن کمتری خواهند داشت. بنابراین، راه‌حل‌های نوآورانه نما باید میزان تولید کربن را در کنار عملکرد ساختاری و هزینه در نظر بگیرد.
شناخت چرخه عمر مصالح می‌تواند به طور قابل توجهی تولید کربن را کاهش دهد و عمر مفید نما را بالا ببرد. تعمیر و نگهداری، ارتقا و قابلیت تعمیر نمای ساختمان انرژی صفر نیز بسیار مهم هستند. تعمیر و نگهداری ناکافی می‌تواند منجر به نیاز به بازسازی‌های اساسی شود که مصالح را به هدر می‌دهد.

ماژولار و پیش‌ساخته بودن نما

مدولاریته، مفهومی که برای چندین دهه در طراحی نما مورد استفاده قرار می‌گیرد، به دلیل بهره‌وری و مزایای پایداری آن، باید به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گیرد. این رویکرد می‌تواند زمان و هزینه‌های ساخت‌وساز را کاهش دهد و در عین حال انتشار کربن را به حداقل برساند. ترکیب ماژولار با پیش‌ساخته بودن که در آن قطعات در کارخانه‌ها به جای محل ساخت‌وساز مونتاژ می‌شوند، با هدف نمای ساختمان انرژی صفر را بیشتر هماهنگی دارد.

نمای با کارایی بالا

نما به طور قابل توجهی بر مصرف انرژی ساختمان تاثیر می‌گذارد، زیرا مستقیما رو به خورشید است. استراتژی‌های گوناگون پایداری، مانند بهینه‌سازی جهت‌گیری ساختمان، نسبت پنجره به دیوار، انواع شیشه‌ها، سیستم‌های سایه‌زنی و عایق‌سازی، مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
با این حال، متعادل کردن پذیرش نور روز و جلوگیری از گرما بدون افزایش قابل توجه هزینه‌های نما پیچیدگی زیادی دارد. به عنوان مثال، نمای دو پوسته می‌توانند به طور موثر افزایش گرمای خورشیدی را مدیریت کنند و در عین حال اجازه ورود نور طبیعی، کاهش بارهای خنک‌کننده و تکیه بر نور مصنوعی را بدهند.
انجام شبیه‌سازی‌های مدل‌سازی انرژی جامع که انتقال حرارت و مقاومت را در نظر می‌گیرند، برای ایجاد نمای با کارایی بالا ضروری است. دوقلوهای دیجیتالی ساختمان‌های موجود می‌توانند عملکرد را شبیه‌سازی کنند و تحلیل‌های دقیقی را ارائه دهند و به دستیابی به اهداف معماری نت زیرو کمک کنند.

کاربرد شیشه کم‌کربن در نمای ساختمان انرژی صفر

نما در 20 درصد از ردپای کربن تولید شده توسط یک ساختمان نقش دارد. بنابراین تطبیق آن‌ها برای به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه‌ای ضروری است. با توجه به استفاده گسترده از شیشه در نما و تاثیر آن بر بهره‌وری انرژی، نوآوری‌های تازه ضرورت دارد است.

یکی از پیشرفت‌های قابل توجه ORAÉ است؛ اولین شیشه کم‌کربن که حاوی 64 درصد محتوای بازیافتی است. به طوری که ردپای کربنی آن معادل 6.64 کیلوگرم CO2 eq./m² در یک بستر 4 میلی‌متری است که 42 درصد کمتر از سایر شیشه‌های شفاف خواهد بود. شیشه‌های کم‌کربن می‌توانند به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه‌ای را در طول عملیات ساختمان با افزایش مصرف نور روز، کنترل خورشیدی و عایق حرارتی کاهش دهند.

در حالی که تهویه مطبوع یک راه‌حل متداول برای کنترل دما است، اما دوستدار محیط زیست نیست. این شیشه دارای پوشش ویژه‌ای است که گرمای خورشیدی را به حداقل می‌رساند و درنتیجه اتکا به سیستم‌های خنک‌کننده فعال را کاهش می‌دهد.

نمونه‌های کاربرد شیشه کم‌کربن در نمای ساختمان انرژی صفر

این شیشه ابتکاری قبلا با موفقیت در چندین پروژه از جمله Kalifornia،Elsan Group 'Le Parc Polyclinic و Carré Invalides در فرانسه و Habitat 7 در گوتنبرگ سوئد استفاده شده است. استفاده از شیشه‌های کم‌کربن در این ساختمان‌ها گامی مهم در جهت دستیابی به نمای ساختمان انرژی صفر است.
معماران می‌توانند شیشه کم‌کربن را روی نما، پنجره‌ها، پشت‌بام‌ها، مناطق شیشه‌ای بزرگ و نورگیرها اعمال کنند. مزایای این شیشه در پروژه‌های گوناگون به اثبات کامل رسیده است. به عنوان مثال، دانشگاه شفیلد از این نوآوری پایدار در سقف شیشه‌ای مثلثی به هم پیوسته استفاده کرده است. چرا که دارای کنترل خورشیدی است، تعادل انرژی را افزایش می‌دهد و انتشار CO2 را پایین می‌آورد. در حالی که، بین فضاهای قدیمی و جدید تمایز قائل می‌شود.

در گوتنبرگ، نمای Regionens Hus از نمای شیشه‌ای کم‌کربن بهره می‌برد که امکان استفاده از نور طبیعی را در عین کنترل خورشیدی فراهم می‌سازد. پروژه Omniturm در فرانکفورت هم با موفقیت از شیشه‌های کنترل خورشیدی استفاده کرده است. به طوری که امکان نفوذ نور روز را بدون به خطر انداختن دمای داخلی فراهم می‌کند. این نما به طور استراتژیک بین ساختمان بلند Commerzbank و برج اصلی مرکز شهر قرار دارد.

کاربرد بتن کم‌کربن در نمای ساختمان انرژی صفر

تولید سیمان (عنصر کلیدی در بتن) به دلیل نیازهای بالای انرژی و طبیعت کربن بر مواد خام آن حدود 5 درصد از انتشار CO2 جهانی را تشکیل می‌دهد. با توجه به اینکه بتن پس از آب پرمصرف‌ترین ماده روی زمین است، تولید محصولات سیمانی کم‌کربن برای کاهش انتشار CO2 و تسهیل تغییر صنعت ساختمان به سمت اقتصاد کم‌کربن بسیار مهم است.
در پاسخ به این چالش، شرکت CHRYSO & GCP طیف گسترده‌ای از افزودنی‌های بتن و سیمان را معرفی کرده است که تولید سیمان و بتن کم یا بسیار کم‌کربن را امکان‌پذیر می‌کند. گنجاندن بتن کم‌کربن در پروژه‌های نمای ساختمان انرژی صفر به طور قابل توجهی ردپای محیطی آن‌ها را کاهش می‌دهد. با استفاده از مواد مکمل سیمانی می‌توان ردپای کربن بتن را تا 50 درصد کاهش داد. از جمله این مواد می‌توان به مانند خاکستر بادی، سرباره، پوزولان یا خاک رس کلسینه شده اشاره کرد.
علاوه بر این، محلول‌های افزودنی تخصصی Saint-Gobain امکان استفاده از سنگدانه‌های ساخته شده از بتن بازیافتی محلی را فراهم می‌آورد. امری که در عین رعایت تمام مشخصات لازم، اثرات زیست‌محیطی را بیشتر کاهش می‌دهد.

کاربرد مواد سبک‌وزن در نمای ساختمان انرژی صفر

نوآوری در مواد سبک‌وزن، فرصت‌های جدیدی را برای کربن‌زدایی ارائه می‌دهد. به‌ویژه از طریق راهبردهای دیوار خشک و عایق که چگالی مواد را کاهش خواهد داد. با به حداقل رساندن اتلاف منابع با این مواد با چگالی کم، مصرف انرژی و انتشار کربن را می‌توان به میزان قابل توجهی کاهش داد.
کاربرد مواد سبک‌وزن در نمای ساختمان انرژی صفر یک راه‌حل کم‌مصرف با طرح‌های انعطاف‌پذیر و سازگار ارائه می‌دهند. این نما را می‌توان در کارخانه با استفاده از فرآیند مونتاژ خشک از قبل برش داد و برای نصب سریع در مکان‌ها و سازه‌های گوناگون آماده نمود.

یکی از کاربردهای قابل توجه بازسازی برج Cézanne است که با هدف گسترش فضای زندگی و در عین حال افزایش بهره‌وری انرژی انجام شد. برای حفظ دمای کنترل‌شده پس از افزودن بالکن‌های بسته به هر آپارتمان، طراحی نمای F4 را به عنوان یک سیستم عایق گنجانده است. این مصالح سبک‌وزن، با پوشش 3000 مترمربع با ضخامت کمتر، ردپای کربن پروژه را تغییر داد.
نمای خورشیدی SolarLab به طور نامرئی تولید انرژی در محل را در پوسته ساختمان ادغام می‌کنند و جایگزین روکش‌های سنتی نما و نصب غیر جذاب PV پشت‌بام می‌شوند. این امر مناطق پشت‌بام را برای مدیریت آب باران، تنوع زیستی افزایش‌دهنده بام‌های سبز و فعالیت‌های اجتماعی آزاد می‌کند و در عین حال سرمایه‌گذاری را بازپرداخت می‌کند. نمای خورشیدی سفارشی طراحی شده آزادی طراحی را برای انتخاب پانل بندی و هندسه نصب و همچنین رنگ، پرداخت و بافت ارائه می‌دهد.

تحقق نمای ساختمان انرژی صفر با نمای پنل خورشیدی

نمای پنل خورشیدی روشی مقرون به صرفه و زیبا برای تحقق نمای ساختمان انرژی صفر و معماری نت زیرو و کسب گواهینامه‌های زیست محیطی بالا هستند. این سیستم‌های با قیمت رقابتی، طول عمر بالایی دارند و امکان تولید انرژی در محل پروژه، کسب درآمد و جایگزینی انرژی فسیلی به سوخت پاک را تضمین می‌کنند.

روش ساخت

این نما با استفاده از سلول‌های PERC مونو کریستالی، شیشه‌های کم آهن و آلومینیوم ضد آب تولید می‌شود. پوشش نانویی که برای تولید رنگ نما استفاده شده محو نمی‌شود و می‌توان آن را در طیفی از رنگ‌های مختلف بدون نیاز به نگهداری تولید کرد.

روش نصب و راه‌اندازی

سیستم یکپارچه و ماژولار نصب سریع و بدون خطا را بدون کمک بلند کردن تضمین می‌کند. این سیستم با داشتن اندازه‌های پانل به کوچکی 360 × 360 میلی‌متر و به بزرگی 1400 × 2400 میلی‌متر یا 1000 × 1400 میلی‌متر، قابلیت نصب به صورت مسطح یا زاویه‌دار با عمق روکش 50 تا 500 میلی‌متر را دارد. روکش نمای خورشیدی را می‌توان برای مطابقت با معماری و ابعاد جدید ساخت پروژه‌ها سفارشی کرد.

ویژگی‌ها و مزایا

• تولید انرژی بدون کربن در محل
• بادوام با عمر عملیاتی طولانی
• بازتاب نور کم و خود تمیز شونده
• سیستم مانیتورینگ و الکتریکی انعطاف‌پذیر
• نظارت بر سطح پانل‌ها و حفاظت از خاموش شدن سریع
• پانل‌های با فرمت بزرگ
• قابلیت تنظیم ارتفاع ساخت
• پانل‌های تخت نصب شده و زاویه‌دار جداگانه
• نگهداری کم، مقرون به صرفه و درآمدزا
• پرنده پسند
• کاملا قابل بازیافت در فرآیندهای صنعتی موجود