تعداد نشریات | 50 |
تعداد شمارهها | 2,168 |
تعداد مقالات | 20,045 |
تعداد مشاهده مقاله | 23,636,603 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 21,723,262 |
تأثیر شاخص های داخلی و خارجی دیوار سبز بر عملکردهای زیست محیطی و صرفه جویی انرژی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
علوم و تکنولوژی محیط زیست | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 20، دوره 21، شماره 11 - شماره پیاپی 90، بهمن 1398، صفحه 253-267 اصل مقاله (422.94 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مستخرج از پایان نامه | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jest.2018.20435.2946 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مهیار کلیائی ![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور تهران، ایران. عضو انجمن برنامه ریزی شهری آمریکا *(مسوول مکاتبات). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2عضو هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3عضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور تهران، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4معاونت و مدیر پژوهش و توسعه شرکت آپتیم دیزاین آمریکا | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
زمینه و هدف: در ابتدا گیاهان تنها برای اهداف زیبایی شناسی استفاده می شد اما امروزه برای اهداف اکولوژیکی و اقتصادی نظیر صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود آب و هوای شهری و... استفاده می شوند. از آنجایی که اجتماع پوشش های سبز عمودی بر سطح ساختمان ها، بواسطه نماها و دیوارهای سبز، اجازه کسب بهبود قابل توجهی از بهره وری فواید اکولوژیکی و محیط زیستی را می دهد، دستیابی به پایداری در اهداف این فناوری دوستدار محیط زیست ضروری و پژوهش در این زمینه رویکردی واجد ارزش می باشد، روش بررسی: از این رو این پژوهش برآنست تا در یک پژوهش کاربردی با یک روش ترکیبی و با تکیه بر روش کتابخانه ای و با استناد به پژوهش های صورت گرفته در زمینه فناوری دیوارهای سبز به بررسی فواید حاصل از استفاده از فناوری دیوار سبز در زمینه بهبود عملکرد حرارتی و صرفه جویی انرژی، و زیست محیطی بپردازد. یافته ها: نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که کاربرد فناوری دیوار سبز در سه زمینه پایداری از جمله :اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی فواید گسترده ای را به همراه خواد داشت بحث و نتیجه گیری: به طوری که از مهم ترین فواید فناوری دیوار سبز می توان به کاهش دما در سطح ساختمان از رنجی بین 1- 10 درجه سانتیگراد، و صرفه جویی در مصرف انرژی تا 65% در زمینه کاهش مصرف انرژی و همچنین از بین بردن آلاینده های محیطی و کاهش تخریب لایه اوزون و کاهش اثر جزایر گرمای شهری، کاهش آلودگی های صوتی و ... در زمینه زیست محیطی اشاره نمود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
زیست محیطی؛ صرفه جویی انرژی؛ دیوار سبز؛ پایداری؛ فواید | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره یازده، بهمن ماه 98
تأثیر شاخص های داخلی و خارجی دیوار سبز بر عملکردهای زیست محیطی و صـرفه جویی انرژی
مهیار کلیائی[1] * مهدی حمزه نژاد[2] ساناز لیتکوهی[3] پیام بهرامی[4]
چکیده زمینه و هدف: در ابتدا گیاهان تنها برای اهداف زیبایی شناسی استفاده می شد اما امروزه برای اهداف اکولوژیکی و اقتصادی نظیر صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود آب و هوای شهری و... استفاده می شوند. از آنجایی که اجتماع پوشش های سبز عمودی بر سطح ساختمان ها، بواسطه نماها و دیوارهای سبز، اجازه کسب بهبود قابل توجهی از بهره وری فواید اکولوژیکی و محیط زیستی را می دهد، دستیابی به پایداری در اهداف این فناوری دوستدار محیط زیست ضروری و پژوهش در این زمینه رویکردی واجد ارزش می باشد، روش بررسی: از این رو این پژوهش برآنست تا در یک پژوهش کاربردی با یک روش ترکیبی و با تکیه بر روش کتابخانه ای و با استناد به پژوهش های صورت گرفته در زمینه فناوری دیوارهای سبز به بررسی فواید حاصل از استفاده از فناوری دیوار سبز در زمینه بهبود عملکرد حرارتی و صرفه جویی انرژی، و زیست محیطی بپردازد. یافته ها: نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که کاربرد فناوری دیوار سبز در سه زمینه پایداری از جمله :اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی فواید گسترده ای را به همراه خواد داشت بحث و نتیجه گیری: به طوری که از مهم ترین فواید فناوری دیوار سبز می توان به کاهش دما در سطح ساختمان از رنجی بین 1- 10 درجه سانتیگراد، و صرفه جویی در مصرف انرژی تا 65% در زمینه کاهش مصرف انرژی و همچنین از بین بردن آلاینده های محیطی و کاهش تخریب لایه اوزون و کاهش اثر جزایر گرمای شهری، کاهش آلودگی های صوتی و ... در زمینه زیست محیطی اشاره نمود. واژه های کلیدی: زیست محیطی، صرفه جویی انرژی، دیوار سبز، پایداری، فواید.
The impact internal and external indicators green wall On Environmental and Energy Savings Performance
Mahyar Kolyaei[5]* Mahdi Hamzenejad[6] Sanaz litkouhi[7]
Abstract Background and Purpose: In the beginning, plants were used only for aesthetic purposes, but today they are used for ecological and economic purposes such as saving energy, improving urban climate, and so on. Since the community of vertical green coverings on the surface of buildings, through facades and green walls, allows to significantly improving the productivity of ecological and environmental benefits, achieving sustainability in the goals of this environmentally friendly technology is essential and in this research is a valuable approach. Method:Therefore, this study aims to investigate the benefits of using green wall technology to improve thermal performance in an applied research with a combined method and relying on the library method and citing research conducted in the field of green wall technology considering saving energy and the environment. Findings: The results of the study showed that the application of green wall technology in three areas of sustainability, including: social, economic and environmental. Discussion and conclusion: So that green wall technology will bring a wide range of benefits, the most important of which can reduce the temperature in the building from suffering between 1 - 10 degrees Celsius, and saving energy consumption up to 65% in the field of reducing energy consumption and also eliminating environmental pollutants and reducing the destruction of the ozone layer and reducing the effect of urban heat islands, reducing noise pollution and ... in the field of biology the environment pointed out.
Keywords: environmental, energy saving, green wall, sustainabili
مقدمه
از زمان آغاز پیدایش بشر، انسان ها به صورت واضح قصد داشتند که میکرواقلیم خود را برای یک نوع زندگی بشر دوستانه تغییر دهند و خود را در برابر شرایط اقلیمی محافظت کنند. از اولین شواهد خانه های عصر حجر و سکونت گاه های آن ها مشاهده شده است که آن ها در یک محیط طبیعی دست نخورده ساکن نشده اند بلکه در بعضی از قسمت ها تغییراتی را براساس پلان انسانی ایجاد کرده اند (1). با انقلاب صنعتی مردم زیست گاه های خود را به سمت شکل گیری شهرها و روستاهای بزرگ و کوچک گسترش دادند و به طور چشم گیری همراه با تغییرات زیادی نسبت به دوره تکاملی قبلی خودشان گسترش یافتند (2)، در آغاز قرن20 همزمان با افزایش ورود تکنولوژی های جدید ساختمانی انسان ها قادر به پیش بینی تأثیرات منفی صنعتی سازی بر روی محیط زیست شهر نبودند (3)، که از نتایج آن می توان به تأثیر منفی بر روی اقلیم های محلی در فضاهای شهری به خصوص نقاط مرکزی شهرها، به خطر انداختن سلامتی بشر (4)(5) و افزایش مصرف انرژی و... اشاره نمود، از این رو نتایج منفی از قبیل ترکیبی از گرمای جهانی و افزایش تأثیر جزایر گرمایی شهری متمرکز بر سلامتی بشر، مصرف انرژی و عدم آسایش نیاز به یک پاسخ واقع گرایانه سریع دارد (6). ایده پایداری به منظور کنترل مشکلات محیط زیستی، مانند گرمای جهانی، قطع درختان جنگلی، تولید ضایعات، کاهش مصرف انرژی و ...، در بخش ساختمان سازی و معماری، پیرو انتشار گزارش" برانتلند[9]" در سال 1987 و "ریو[10]" 1992 " و "روز زمین" ایجاد شده است (7). در واقع پایداری و توسعه پایدار به فرآیندهای اکولوژی توصیف شده برای تکمیل احتیاجات بشری منسوب می شود، در حالی که منابع طبیعی را حفظ می کنند (8). تحقیقات نشان داده است که فعالیت های ساختمانی پایدار می تواند به طور قابل توجهی تأثیرات محیط زیستی ساختمان را به خصوص در مصرف انرژی تحت تأثیر قرار دهد (7). اداره اطلاعات انرژی آمریکا[11] تخمین زده است که در حدود 72% از مصرف کلی الکتریسیته و 9/38% از انتشارات کربن دی اکسید مربوط به ساختمان ها است (7). در قرن 21 مردم آرام آرام شروع به تشخیص ضرورت ایجاد معماری پایدار و سبز کرده اند (9و 10). دیوارهای سبز با فواید گسترده اکولوژیکی و زیست محیطی و اجتماعی و غیره می تواند به عنوان فناوری مهم جهت ایجاد ساختمان پایدار ایفای نقش کند (11-13). استفاده از نمای سبز به عنوان یکی از زیر ساخت های سبز شهری در ساختمان ها (5)، پایداری و کارایی انرژی آنها را افزایش داده در حالی که اثر ساختمان بر محیط زیست را نیز کاهش می دهد (8). پژوهش های زیادی در زمینه استفاده از دیوار سبز انجام پذیرفته است که در این مقاله به بررسی پژوهش هایی که مستقیماً به بررسی عملکردهای زیستمحیطی و صرفه جویی صورت پرداخته است که در جدول شماره1 به اختصار نشان داده شده است. یوگو مازایلا[12] در سال 2013 و همکارانش 3 نوع دیوار سبز را به منظور بررسی اثرات بالقوه رفتار حرارتی آنها روی نماهای ساختمان در آبوهوای مدیترانهای آنالیز کردهاند و به این نتیجه رسیدند که عملکرد دیوار سبز به تابش خورشید بستگی دارد و تفاوت دمای سطح بین نماهای لخت و نماهای سبز بین 12-20 درجه سانتیگراد است و شار حرارتی ورودی از طریق دیوار لخت نسبت به دیوار سبز بیشتر است، امادر مقابل شار حرارتی خروجی دیوارهای سبز نسبت به دیوارهای لخت بیشتر است. نتایج نشان داد که استفاده از نماهای سبز باعث کاهش مصرف انرژی سرمایشی و همچنین راهکاری برای مقاوم ساز ی ساختمانهای موجوداست (14).کاتیا پرینی[13] در سال 2011 و همکارانش اثر انواع نماهای سبز را بر روی دمای سطح ساختمان و هوای اطرافشان و همچنین سرعت وزش باد در اطراف نمای ساختمان را به منظور اندازهگیری درجه حرارت هوا و سطح نما و جریان هوا و سرعت باد و اثر آن بر مقاومت حرارتی نما بررسی کردهاند، و همچنین مقایسهای را بر روی نماهای لخت و نماهای سبز به منظور درک رفتار حرارتی ساختمان با نمای سبز انجام دادهاند (15). 1-1- هدف و روش کار پژوهش در ابتدا گیاهان تنها برای اهداف زیبایی شناسی استفاده می شد اما امروزه برای اهداف اکولوژیکی (16)و اقتصادی نظیر صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود آب و هوای شهری(17) و... استفاده می شوند(18و 19). از آنجایی که اجتماع پوشش های سبز عمودی بر سطح ساختمان ها، بواسطه نماها و دیوارهای سبز، اجازه کسب بهبود قابل توجهی از بهره وری فواید اکولوژیکی و محیط زیستی را می دهد (15)، دستیابی به پایداری در اهداف این فناوری دوستدار محیط زیست ضروری و پژوهش در این زمینه رویکردی واجد ارزش می باشد، از این رو این پژوهش برآنست تا در یک پژوهش کاربردی با یک روش ترکیبی و با تکیه بر روش کتابخانه ای و با استناد به پژوهش های صورت گرفته در زمینه فناوری دیوارهای سبز و در یک فرآیند گام به گام، به بررسی فواید حاصل از استفاده از فناوری دیوار سبز در سطوح بهبود عملکرد حرارتی و صرفه جویی انرژی، و زیست محیطی بپردازد، لذا در ابتدای امر سؤالاتی که این پژوهش در صدد پاسخ گویی به آن است عنوان شده است: 1- فواید دیوار سبز براساس اصول سه گانه دستیابی به معماری پایدار کدامست؟ 2- فواید استفاده از دیوار سبز از منظر بهبود عملکرد حرارتی و بالتبع صرفه جویی انرژی چیست؟ 3- فواید استفاده از دیوار سبز از منظر زیست محیطی چیست؟ 2- فناوری دیوار سبز پوششهای گیاهی میتوانند به عنوان یک مصالح ساختمانی افزودنی در نتیجه پوشاندن سطوح عمودی با گیاهان به صورت کاشته شده درون زمین، در مصالح دیوار، یا در پنل های طراحی شده متصل به نما به منظور پوشاندن ساختمان با گیاه و افزایش عملکردهای نمای ساختمان هستند، که به عنوان "دیوار سبز"[14]، " باغ عمودی"[15]، " نمای زیستی"[16]، " دیوارهای علفی"و...شناخته میشوند، که در یک اصطلاح توصیفی برای نسبت دادن تمام فرمهای دیوارهای پوشیده شده با گیاه استفاده میشود (20-22). 2-1- انواع سیستمهای دیوار سبز طبقهبندی سادهای از انواع مختلف سیستمهای سبز عمودی موجود است (15)، که به طور کلی به براساس شیوه کشت به دو دسته" دیوارهای زندگی" و "نمای سبز" دسته بندی میشوند (8، 14و22). نماهای سبز بر اساس استفاده از روندههایی که مستقیماً به سطح ساختمان (همیشه سبز یا برگریز) نظیر نمای سبز سنتی یا حفاظت شده به وسیله کابلهای فلزی یا داربست پایهریزی میشوند (23). سیستمهای دیوار زنده شامل پنلهای مدولار است که هرکدام شامل خاک یا هر محیط کشت دیگری ... میباشد، که حاوی محلول غذایی متعادل مصرفی برای تأمین تمام یا بخشی از احتیاجات غذایی و آبی گیاه است (24، 21و 15). 3- فواید دیوار سبز شهرت دیوارهای سبز در کمک به رسیدن ساختمان به پایداری عمدتاً به دلیل مزایای استفاده از این سیستم است که منشأ اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی دارد (25- 27)، که بعضی از فواید برای طیف وسیعی از عموم مردم تدارک دیده شده و بعضی از فواید تنها برای ساکنین و مالکین ساختمان تدارک دیده شده است (28)، به واقع دیوارهای سبز عمودی اجازه کسب فواید اکولوژیکی و محیطی و افزایش تنوع زیستی را در کنار فواید اجتماعی و زیبایی شناسی را می دهد (20)، که در جدول 1 به دسته بندی فواید اصلی دیوار سبز براساس ارکان سه گانه دستیابی به پایداری پرداخته شده است.
جدول 1- دستهبندی فواید استفاده از انواع سیستم های سبز عمودی Table 1. Categories benefits of using a variety of vertical green
منبع: نگارندگان
4- فواید بهبود عملکردی و دستیابی به صرفه جویی انرژی 4-1- کاهش مصرف و ذخیره انرژی ذخیره انرژی اصلیترین منفعتی است که میتواند با هزینه سرمایه اولیه متعادل شود. مقالات بازبینی شده در زمینه سیستم های سبز نشان داده است که پوشش های سبز شهری در صرفه جویی انرژی داخلی برای سرمایش و گرمایش تأثیر مستقیم به واسطه تغییرات دمای داخلی محیط (29-32) دارند، و تأثیرات غیر مستقیم از طریق سرعت باد دارند (33). دی و وانگ[17] گزارش کردهاند که پوششهای گیاهی %28 از بار سرمایش انتقال داده شده از طریق دیوار سبز را کاهش میدهند (13)، سیستمهای پوششی عمودی میتواند به صورت چشمگیری انرژی حرارتی وارده به فضای داخل را کاهش دهد که این امر میتواند انرژی لازم جهت سرمایش را ذخیره کند (15). در واقع با استفاده از دیوار سبز هر 5/0 درجه کاهش در دمای هوای داخلی میتواند میزان الکتریسیته مورد نیاز برای تهویه هوا را تا % 8 کاهش می دهد (15)( 16)( 34). کونتولن[18] و همکاران یک مدل شبیهسازی را در یونان توسعه داند، و دریافتند که اثر لایه سبز با شاخ و برگ گیاهی متراکم میتواند نیاز به بار سرمایشی بخصوص برای سطوح جبهه شرق و غرب را کاهش دهد(35) . مطالعات پیشنهاد میکند که اگر تمام مقیاس شهر از بام و دیوار سبز برگرفته شود، دیوارهای سبز و بامهای سبز مانع از افزایش دمای هوای شهر می شود، همچنین در اقلیمهای گرم میتواند ذخیره انرژی برای سرمایش ساختمان را در حدود %32 تا %100 را ایجاد کند (8). کاهش بار سرمایش در نتیجه استفاده از سیستم دیوار سبز بین %6 و % 49 برای تمام ساختمان است، حال آنکه برای آخرین طبقه مقداری برابر %12 تا % 78 می باشد (36). 4-2 -بهبود عملکرد حرارتی ساختمان پوشاندن ساختمانها با نماهای سبز، از رسیدن گرمای تابستان به نمای ساختمان محافظت می کند، و در زمستان، از خروج گرمای داخلی ممانعت می نماید. یکی از فایده های شاخص دیوارهای سبز پتانسیل کاهش احتیاجات نیاز به سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمان است. دیوار ها و نماهای سبز میتوانند کسب گرما در تابستان را با سایه اندازی مستقیم به سطح ساختمان کاهش دهند (28). افزایش پوشش سبز میتواند عملکرد عایق ساختمان را بهبود بخشد، و بنابراین مصرف سالانه انرژی را کاهش میدهد و جمعآوری گرما در طول تابستان را کاهش دهد و همچنین جهت ثبات و پایداری دمای داخلی در طول تابستان حجم زیادی از گرما را در خارج جمع کند (13) زیرا بین نما و لایه سبز متراکم عمودی ریشه در خاک و یا سیستم هیدروپونیک، یک لایه هوای ساکن وجود دارد که تأثیر عایقی دارد. همچنین نور مستقیم خورشید روی نما به وسیله برگها فیلتر میشود و تأثیر نورگرافی %100 از انرژی خورشید که بر روی برگها میافتد را دارد، به این صورت که %30-5 بازتابش میشود، % 20-5 برای فتوسنتز استفاده میشود، % 10-5 تبدیل به گرما میشود، %40-20 برای تبخیر و تعرق استفاده میشود، %30-5 از میان برگها عبور میکند. این مانع از تابش مستقیم تضمینی برای تأثیر سرمایش در اقلیمهای گرمتر را ارائه میدهد (27). به طور کلی پوششهای گیاهی نماهای عمودی تأثیرات مفیدی بر خصوصیات عایق بندی ساختمان میگذارد. نقش عایق بندی مصالح و لایه هوای ساکن، کاهش سرعت انتقال گرما بین داخل و خارج ساختمان است (28). شاخص اندازهگیری شده بر روی دیوارهای پوشیده شده با گیاه و دیوار لخت توسط بارت فلدر و کوهلر کاهش دمای بین 6-2 درجه سانتیگراد را در مقایسه با دیوار لخت نشان داد (29). 4-3- کاهش شار حرارتی و بازتابش خورشید پوشش سبز میتواند دمای موجود را از طریق کاهش گرمای نهان و بهبود بازتابش وابسته به تابش خورشید را کاهش دهد(30). هویانو[19] گزارش کرده است که دیوار زنده میتواند انتقال انرژی از میان دیوار ساختمان را تا 24/0 KW/m2کاهش دهد. بواسطه نماهای سبز مقادیر زیادی از تابشهای خورشیدی برای رشد گیاهان و وظایف بیولوژیکی آنها جذب خواهد شد(31). مقادیر قابل توجهی از تابشها برای فتوسنتز، تنفس، تبخیر و تعرق استفاده شده است، در واقع %30-5 از نور خورشید از برگها عبور میکند و آبوهوای میانی ساختمان را زمانیکه از نما عبور میکند، تحت تأثیر قرار میدهد، مخصوصاً در مناطق متراکم و آسفالت شده اثر تبخیر و تعرق و سایه اندازی گیاهان میتواند به مقدار قابل توجهی مقدار گرما را که از نماها و دیگر سطوح تابیده خواهد شد را کاهش دهد (15). محافظت از تابش مستقیم خورشید با دیوارهای سبز از جمله مهمترین اثرات عملکرد حرارتی نماهای ساختمان است. سایههای سبز منجر به کاهش دمای سطح خارجی و کاهش نتیجه بخش شار حرارتی داخلی از طریق دیوارها و مصرف انرژی سرمایش در تابستان می شود (14). تیلی[20] و همکارانش آنالیزهایی را بر روی سایههای سبز در آمریکا انجام دادند، محققان کاهش در دمای هوای داخلی (4-)، دیوار خارجی(12-) و هوای محصور شده (8/1-4/1) و کاهش شار گرمایی به ساختمان در طول گرمترین ماه تابستان را ثبت کردند (31). مدل تعادل انرژی آنها آشکار کرد که انعکاس بازتاب نور خورشید از برگ در حدود wm-275 در طول نیمه روز میباشد وتبدیل انرژی خورشیدی از طریق تعرق با سرعت wm-230 در طول نیمه روز به انرژی پنهان تبدیل میشود(32). لازم به ذکر است که نماهای سبز پتانسیل افزایش دمای سطح دیوار در طول شب را از طریق مسدود کردن طول موج بلند تابش از دیوارها به سمت محیط را دارند (23)(33). 4-4- کاهش دمای سطح ساختمان و کاهش دمای داخلی ساختمان ویژگی قابل تشخیص دیگر این سیستمهای سایهدار، تبخیر و تعرق گیاهان است که برای افزایش از دست دادن گرما فرض شده است. دیوارهای سبز نوسان پیک دمای سطح خارجی ساختمان را در تابستان کاهش می دهند (34) زیرا دمای سطح ساختمان به عنوان فاکتور ابتدایی جزیره گرمای شهری در نظر گرفته می شود و مشارکت برای افزایش دما می تواند از طریق افزایش تابش خورشید و انعکاس سطح بام و دیوار تخمین زده شود؛ همچنین پوشش گیاهی می تواند از طریق کاهش گرمای نهان و بهبود بازتابش وابسته به تابش خورشید دما را کاهش دهد (35 . براساس این فاکتورها مدل شبیهسازی شده در یونان که کاهش دمای سطح از 2-1 درجه در نمای شمالی و 7-6 درجه در نمای غربی با کاهش نتیجه بخش مصرف انرژی سرمایش در تابستان از% 65/4 شمال و% 08/20 در نمای غرب را نشان داد. گزارش کاهش در دمای سطح بلافاصل پشت پوشش گیاهی از 2/8 درجه سانتیگرداد تا 9/1-3-8 بسته به تراکم لایه گیاهی تعیین شده است. ونگ [21]و همکارانش در مطالعه ارزیابی اثرات گرمایی 9 نمونه موردی از سیستمهای دیوار سبز، کاهش 3/3 درجه سانتیگراد در دمای محصور اندازهگیری کردهاند که با 6/11-1/1 درجه سانتیگراد کاهش در دمای سطح نمای بلافصل پشت پوشش بسته به نوع پوشش گیاهی ارتباط دارد (16). پرز و همکارانش مشاهده کردهاند که در طول دوره برگریزان در زمستان دمای پشت دیوار سبز بالاتر و رطوبت نسبی کمتری دارد، حال آنکه در طول دوره سبز (دوره برگی) دما کمتر و رطوبت نسبی بالاتر است (36). همچنین در نماهای دو پوسته اگر گیاهان به عنوان یک مانع استفاده شوند عموماً دمای داخل ساختمان پایینتر است (13). تحقیقات انجام شده توسط بارت فلدر [22]و همکارانش نشان میدهد که کاهش دما در نماهای سبز در مقایسه با نماهای لخت به طور میانگین 6-2 درجه سانتیگراد است. در واقع اختلاف دما بین دو پوشش اجرا شده در آلمان بر روی نماهای سبز و نماهای بدون پوشش گیاهی در حدود تقریباً 6 درجه سانتی گراد می باشد (15). 4-5- عملکرد سرمایش تبخیری فرآیند تبخیر و تعرق گیاهان نیاز به انرژی دارد. این فرآیند فیزیکی "خنک کردن از طریق تبخیر" نامیده میشود (23). وجود اقلیمهای خشک یا تأثیر باد میتواند میزان تبخیر- تعرق را در گیاهان افزایش دهد در مورد جدارههای سبز خنک کردن از طریق تبخیر لایه زیرین این جداره حائز اهمیت خواهد بود. در این زمینه رطوبت لایه زیرین عامل مهمی به شمار میرود (42). همچنین گیاهان می توانند فواید سرمایش در شهر را از طریق 2 مکانیزم سایه اندازی مستقیم و انتقال تبخیر و تعرق افزایش دهند (37). سرمایش تبخیری در دیوار میتواند به صورت چشمگیری دمای درون ساختمان را کاهش دهد، در واقع مکانهایی که نوسان دمای روزانه زیاد است تا%5 کاهش مییابد (21). از طریق تبخیر و تعرق مقدار زیادی از تابش خورشید میتواند به گرمای نهان تبدیل شود که این باعث افزایش دما نمیشود (38). 4-6- ایجاد سایه و اثر خنک سازی و افزایش رطوبت تأثیر سایه اساساً با مانع بودن در برابر تابش خورشید توسط گیاهان انجام می شود (23). آزمایش انجام شده بر روی گیاهان سایه گستر نشان داد که سطح رطوبت در ساختمانی که پوشیده از جداره سبز بود، به طور دائم بالاتر از ساختمان فاقد این مکانیزم بود، به طور مثال از ماه جولای تا اکتبر بین14-5 درصد بالاتر از دمای هوای داخل ساختمان بود نتیجه نشان میدهد که استفاده از پوشش گیاهی رطوبت بسیار بالایی را در محیط داخل ساختمان ایجاد میکند (38). 4-7-ایجاد لایه عایق توسط پوشش گیاهی و لایه زیرین آن ارزش عایق بندی سطوح سبز عمودی می تواند به وسیله چند راه افزایش پیدا کند (39). با پوشیده شدن نمای ساختمان ها با گیاهان، نمای ساختمان از رسیدن گرمای تابستان و در زمستان، گرمای داخلی از خروج محافظت می شود. جدارههای سبز قادر به ایجاد تغییر در شرایط محیطی پیرامون از جمله دما و رطوبت در فضای میانی پوشش سبز و نمای ساختمان میباشند. این لایه هوا میتواند تأثیر چشم گیری به عنوان لایه عایق داشته باشد (40)، به طور کلی نقش عایق بندی مصالح و لایه هوای ساکن کاهش سرعت انتقال گرما بین داخل و خارج ساختمان است ( 41). یم[23] در یک الگوی رایانهای تأثیر گرمایی پوشش گیاهان همیشه سبز و خزان کننده را بر روی لایه خارجی دیوارهای ساختمان شبیهسازی نمود (42). افزایش میزان تلطیف هوا و بهبود وضعیت دمای درون ساختمان در اقلیمهای گرم و خشک بهترین نتایجی بودند که در دیوارهای ضلع جنوبی که در زمستان به شدت اشعه خورشید را جذب میکردند، مشاهده گردید. البته شایان ذکر است که پوشش گیاهی این دیوارها و نماها از نوع گیاهان خزاندار بود (23). 4-8- کاهش تأثیر باد بر نمای ساختمان یکی از شیوههای افزایش بازده انرژی یک ساختمان، ممانعت از برخورد باد است. در فصول زمستان ، باد سرد نقش اساسی در کاهش دمای داخل ساختمان ایفا میکند (42). از آنجایی که باد فواید انرژی را تا 50% کاهش می دهد، لایه گیاه به عنوان حائل از حرکت باد در طول نمای ساختمان محافظت می کند. با استفاده از لایه ها و مصالح مورد استفاده در پوسته دیوار زنده، در اوایل دهه هشتاد کروچ[24] و همکارانش به کاهش ضریب شار حرارتی خارجی اشاره کرده اند، در واقع با کاهش سرعت باد در طول نمای سبز ضریب عایق سطح خارجی می تواند با ضریب عایق سطح داخلی برابری کند، که توسط پرینی[25] نیز به اثبات رسیده است (24). سیستمهای گیاهی سبز ساختمان به عنوان مانع باد صورت مؤثر و نتیجه بخشی تأثیر باد بر نمای ساختمان را مانع میشود زیرا در زمستان انتقال گرما از ساختمان وابسته به بادی که در طول ساختمان عبور میکند، است. نماهای سبز میتوانند سرعت باد را بر روی سطح نمای ساختمان تغییر دهد (30). در سال 1988 یک روش شبیهسازی رایانهای جهت بررسی تأثیر کاهش اشعه خورشید و باد به دلیل وجود پوشش گیاهی بر عملکرد انرژی در مناطق مشابهی از 4 شهر آمریکا توسط مک پرسون [26]و همکارانش صورت گرفت. این شهرها دارای 4 اقلیم متفاوت بودند. در این روش آنها نشان دادند که طرحهای کاشت برای اقلیمهای سرد بایستی میزان برخورد بادها را در زمستان کاهش داده و جذب و برخورد نور خورشید را در دیوارهای ضلع جنوبی و شرقی ساختمان افزایش دهد. علاوه بر این، طرح فوق در اقلیمهای گرم نیز به کار رفت، نتایج نشان داد که اجتناب از محدود کردن و جلوگیری از برخورد بادهای تابستانه حائز اهمیت میباشد. دراقلیمهای گرم، درختان پر شاخوبرگ سایه گستر و پوششهای گیاهی درختچهای بایستی جهت افزایش میزان سایه و برخورد باد مورد استفاده قرار گیرد. مک پرسون[27] تأثیر کاهش باد و تابش در نتیجه استفاده از پوشش گیاهی را در 4 اقلیم متفاوت شبیهسازی کرده است (43). لازم به ذکر است که زمانی که سیستم دیوار سبز به عنوان مانع تأثیر باد بر ساختمان استفاده میشود، این نکته باید در نظر گرفته شود که پوشش گیاهی نباید مانع تهویه هوا در تابستان شود و همچنین نباید کمک به جریان هوا در زمستان کند (23). مطالعه انجام شده در این زمینه نشان داد که مصرف انرژی در زمستان به دلیل سایه ایجاد شده بر روی ساختمان افزایش مییابد ، اما نهایتاً کاهش چشمگیری در مصرف انرژی دارد که به دلیل تأثیر تغییر در اقلیم فضای بین دیوار ساختمان و نمای ساختمان و کاهش سرعت باد میباشد (42). 5-فواید زیست محیطی 5-1-کاهش اثر جزایر گرمایی شهری با انقلاب صنعتی فضاهای شهری به طور چشمگیری گسترش یافته و به سرعت و با تغییرات مهم زیادی نسبت به دورههای قبلی همراه بودند. این تغییرات تأثیر مستقیمی بر روی اقلیم محلی فضای شهری، به طور ویژه مناطق مرکزی شهرها، باعث افزایش چشمگیر دمای شهری و دیگر تغییرات شده است، که به عنوان جزیره گرمای شهری شناخته میشود. این ممکن است باعث ایجاد شرایط ناخوشایند اقلیمی محلی و حتی به خطر انداختن سلامتی بشر و به ویژه آبوهوای شهر در فصول گرم شود (44و 45). شواهد مبنی بر کمبود عمومی پوشش و رشد گیاه در شهرها یکی از فاکتورهای متأثر از شکلگیری افزایش دمای شهر است. پدیده گرمایی شهری [28] میتواند باعث افزایش دمای درون شهر بین 5-2 بیشتر از دمای محیط مناطق روستایی در نتیجه افزایش سطوح مصنوعی در مقایسه با پوشش زمین طبیعی و گیاهان شود (46) زیرا پوششهای گیاهی نقش بنیادینی را در کاهش جزیره گرمای شهری بازی میکنند. تحقیق هدایت شده توسط اکابری[29] و همکارانش نشان میدهد که کاهش اثر جزیره گرمایی با درختان، بام سبز و نماهای سبز میتواند کاهش مصرف انرژی ملی آمریکا برای تهویه را تا%20 صرفه جویی کند و در هزینه انرژی در حدود $B10 صرفه جویی میشود (47). با جایگذاری پوشش گیاهی در فضای شهری می توان از افزایش دمای شهر جلوگیری کرد. سطوح شهری مانند نمای ساختمان ها میتوانند به راحتی با گیاهان پوشیده شود و خرده اقلیم محیط ساختمان و اقلیم محلی شهر را تغییر دهد (48). دیوارهای سبز به طور قابل توجهی به ویژه در خرده اقلیمها به کاهش تأثیر جزایر گرمایی شهری کمک میکنند که منجر به افزایش دمای هوا در مناطق شهری بین 5-2 درجه سانتی گراد در مقایسه با مناطق خارجی و کاهش آلودگی مناطق میشود (14). 5-2-فواید آکوستیکی سیستم های سبز به سه طریق می توانند باعث کاهش سطح صدا شوند:1- صدا می تواند به وسیله عناصر گیاهی مانند تنه ها، شاخه های کوچک و برگ ها بازتابش و پراکنده شود 2-همچنین جذب صدا توسط گیاهان، که این تأثیر به لرزش (ارتعاش) مکانیکال برای عناصر گیاهی ایجاد شده توسط امواج صدا، منجر به پراکندگی توسط تبدیل کردن انرژی صدا به گرما می شود 3- سومین مکانیزم که می تواند قابل ذکر باشد، سطوح صدا می تواند توسط وجود لایه های خاک کاهش پیدا کند (23و49). مگلیوکو[30] و همکارش عنوان داشته اند که این فایده در مورد لایههای نازک پوشش گیاهی بسیار پائین است. لازم به ذکر است که دیوارهای سبز شبیهسازی شده واقعی شرایط آکوستیکی بهتری (db30) نسبت به دیوارهای بدون پوشش گیاهی ارائه دادهاند (50). 5-3-مقابله با آلودگی هوا تأثیرات زیان بار افزایش سطح آلودگی در مناطق شهری در دهه های اخیر خصوصاً در کشورهای در حال توسعه پدیدار باعث ایجاد نگرانی شده است. به عنوان مثال اتومبیل ها به عنوان برکت و موهبتی برای بشر هستند هنگامی که از آن ها استفاده می شود، و به انسان اجازه می دهند که بر مسافت فائق آید و زمان سفر را کاهش می دهند، اما از طرفی تأثیرات مخربی بر روی محیط زیست می گذارد(50). تأثیر حمل و نقل در حدود 4/1 از انتشارات گازهای گلخانه ای محاسبه شده است. انتشار گازهای آلاینده حاصل از اتومبیل ها دی اکسید کربن، نیتروژن، و سولفور، و ذرات ریزی شبیه به PN20 و غیره هستند (52)، لذا دیوارهای سبز میتوانند به پاکسازی گازهای آلاینده کمک کنند، اگر چه تأثیر کارایی آنها با توجه به گونه گیاهی و پوشش مناطق متفاوت است.گیاهان با تراکم شاخ و برگ بالا، ذرات کوچکتر را به دام میاندازند و نیز به رفع ذرات آلاینده کمک کند (52).مطالعات شبیه سازی شده زیادی در زمینه تأثیر پوشش گیاهی بر روی آلاینده ها انجام شده است که می توان به تعیین نرخ بالا گیری CO2توسط STOMATO اشاره کرد. ارزش بالقوه سرویس تنظیم کیفیت هوا، همراه با آلاینده های هوا(53-56) و ذخیره و تجزیه کربن (57)، اغلب با اندازه گیری مراقبت های سلامتی و هزینه های جایگزینی سیستم های رفتار ساختگی محاسبه شده است (58). وانگ و فورگوهر[31](1984) و بال [32]و همکاران (1987) ، لئو نینگ[33] (1990) ، کولتز [34]و همکاران (1990) ، و بوکلی[35] و همکاران (2003) پژوهش های را در زمینه تعیین فاکتورهای فیزیولوژی که هدایت دهانی و انتقال و پخش گاز را بر روی برگ بر عهده دارند ، انجام داده اند (52). وایتر[36] و ماینک[37] درپژوهشی در خیابان بدون درخت فرانکفورت آلودگی هوای از 10000 تا 20000 ذره آلوده هوا در هر لیتر را مشاهده کردهاند، اگر چه در خیابان در محله یکسان آلودگی هوا از 3000 ذره آلوده یافتند (59). گازهای گلخانهای میتواند از طریق stomata (حفره) روی گیاهان و برگها تجزیه یا حل شود (60). 5-4-تغییر محیط زیست داخلی توسط زیر ساخت های سبز شهری زیر ساخت های سبز شهری از طریق 4 مکانیزم اصلی، شامل اقلیم (تابش خورشید، و کاهش سرعت باد) و از طریق فرآیند تبخیر و تعرق(48، 53 و 61-63)، زدودن آلودگی هوا از طریق پوشش گیاهی توسط dry deposition و با تأثیر هر دو در O3از طریق فرآیند تشکیل(64-69) و کاهش صدا (70)و نیز مانع صدا با تولید صدای خوشایند( صدای پرندگان و صدای حاصل از وزش باد بین برگ ها) در سایه بان (21-23) و سرانجام ایجاد مناظر از پنجره محیط زیست داخلی را تغییر می دهند (71).
بحث و نتیجه گیری پژوهش پیش رو بیش از 100 پژوهش و بحث را در زمینه عملکردهای دیوار سبز مورد بررسی و ارزیابی قرار داده است. مهم ترین یافته های پژوهش شناسایی عملکردهای دیوار سبز در دو زمینه اصلی زیست محیطی، عملکرد حرارتی و صرفه جویی انرژی می باشد، به طور کلی نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که دیوار سبز یکی از راهکارهای دستیابی به معماری پایدار می باشد، که می توان فواید استفاده از این فناوری نو ظهور را در سه عرصه اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی تقسیم بندی نمود. از میان این فواید کاهش مصرف انرژی اصلی ترین منفعت استفاده از این فناوری خواهد بود، به طوری که بررسی پژوهش های انجام شده در این زمینه نشان داد که با هر 5/0 درجه کاهش دما در هوای داخلی بواسطه استفاده از این فناوری، میزان الکتریسیته مورد نیاز برای تهویه هوا تا 8% کاهش می یابد. در واقع نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که پوشاندن ساختمان با نمای سبز از رسیدن گرما به داخل ساختمان در تابستان جلوگیری می کند و به طور کلی پوشش های گیاهی نماهای سبز تاثیرات مفیدی بر خصوصیات عایق بندی ساختمان می گذارد، که این نقش به واسطه ایجاد لایه هوای ساکن بین دیوار سبز و ساختمان و کاهش سرعت انتقال گرما بین داخل و خارج از ساختمان است. همچنین بررسی پژوهش ها نشان داد که با وجود لایه دیوار سبز بر سطح دیوار ساختمان شار حرارتی از خارج به داخل در طول روز و در دوره تابستان و از خارج به داخل در طول شب و در دوره زمستان به واسطه مسدود کردن تابش طول موج بلند با استفاده از دیوار ها می شود. همچنین از آنجایی که یکی از ویژگی های دیوار سبز تبخیر و تعرق گیاهان است، از این رو به واسطه استفاده از دیوارهای سبز دمای سطح دیوار بین 1-2 درجه در نمای شمالی و بین 6-7 درجه در نمای غربی کاهش می یابد. همچنین پژوهش های انجام شده در این زمینه نشان داد که پوشش های گیاهی قادر به ایجاد تغییر در شرایط محیطی پیرامون از جمله بر میزان دما، و رطوبت در فضای میانی پوشش سبز و نمای ساختمان می باشند. از آنجایی که یکی از شیوه های افزایش بازدهی انرژی در یک ساختمان ممانعت از برخورد باد به جداره های ساختمان می باشد، لایه گیاه به عنوان حائل از حرکت باد در طول نمای ساختمان محافظت می کند. همچنین نتایج حاصل از برررسی پژوهش های انجام شده بر روی فناوری دیوار سبز نشان داد که دیوارهای سبز فواید زیست محیطی گسترده را نیز به همراه دارند که میتوان با جایگذاری مناسب آنها در فضاهای شهری از افزایش دمای شهر و .. جلوگیری نمود و سبب کاهش اثرات جزایر گرمای شهری شد. همچنین یکی از فواید زیست محیطی این فناوری، نتایج مثبت آکوستیکی به واسطه کاربرد دیوار سبز می باشد، به طوری که کاربرد دیوارهای سبز تا 30 دسی بل سبب کاهش اثرات صداهای مزاحم خواهد شد. همچنین کاربرد دیوار سبز باعث پاکسازی هوا از آلاینده های محیطی نظیر دی اکسید کربن، نیتروژن، سولفور و .... خواهد شد. به طور کلی نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که پوشش های دیوار سبز به واسطه 4 مکانیزم اصلی شامل اقلیم، تابش خورشید، کاهش سرعت باد و از طریق فرآیند تبخیر و تعرق ، زدودن آلودگی هوا و با تإثیر بر O3 از طریق فرآیند تشکیل و ... بر محیط زیست داخلی تأثیر خواهد گذاشت. لازم به ذکر است که نتایج حاصل از این پژوهش نقطه آغازی برای انجام پژوهش های بنیادی در زمینه تعیین شاخص های تأثیر گذار و میزان تأثیر گذاری هر یک از شاخص ها بر عملکرد های مورد انتظار از سیستم دیوار سبز و بومی سازی هر یک از شاخص ها براساس هدف مورد انتظار از اجرای دیوارهای سبز و شرایط موجود هر منطقه می باشد، که مشخص کردن این موارد به همراه ارزیابی اهمیت هر یک از شاخص ها با استفاده از روش های موجود نظیر AHP به منظور دستیابی به پایداری در عملکرد دیوار سبز در قالب پژوهش های آتی ضرورتی اجتناب ناپذیر خواهد بود.
Reference
1- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور تهران، ایران. عضو انجمن برنامه ریزی شهری آمریکا *(مسوول مکاتبات). 4- PhD, Vice President and Head of the Research and Development at Optim Design Inc, Member of America Institute of Architects. [9]- Brundtland [10]- Rio [11]- United State Energy Information Administration [12]- Ugo Mazzaila [13]- Katia Perini [14]- Green Wall [15]- Vertical Garden [16]- Bio Facades [17]- Di and Wang [18]- Kontoleon [19]- Hoyano [20]- Tilly [21]- Wong [22]- Bartfelder [23]- Yem [24]- Krusche [25]- Perini [26]- Mcpherson [27]- Macpherson [28]- UHT [29]- Akabari [30]- Magliocco [31]- Wong &Forguhar [32]- Ball [33]- Leuning [34]- Colletz [35]- Buckley [36]- Witter [37]- Minke | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,875 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 955 |