راهکاری سبز در کاهش مصرف انرژی

بر اساس نتایج تحقیق جدید، پوشش گسترده فضای سبز در پشت بام ساختمان‌ها می‌تواند به‌طور قابل توجهی دما و هزینه‌های انرژی را کاهش دهد.
این تحقیق که توسط ایندیرا آدیلخانوا و پروفسور گئون یانگ یون از دانشگاه کیونگ هی کره جنوبی و با همکاری پروفسور متئوس سانتاموریس از دانشگاه نیو ساوت ول سیدنی استرالیا انجام شد، نشان داد که بام‌های سبز می‌توانند پایتخت کره جنوبی را حدود یک درجه سانتی‌گراد در تابستان خنک کنند و تقاضای انرژی مرتبط با سرمایش را حدود هشت درصد کاهش دهند.
این تحقیق نخستین مطالعه‌ای است که اثر تغییردهنده بام‌های سبز را بر مصرف انرژی در مقیاس شهری و شرایط آب‌وهوایی تجزیه و تحلیل می‌کند و می‌تواند الگویی برای مدل‌سازی پتانسیل بام‌های سبز در سایر شهرهای جهان ارائه کند.
پروفسور سانتاموریس، دارای کرسی معماری با کارایی بالا در هنر، طراحی و معماری در دانشگاه نیو ساوت ول سیدنی می‌گوید: پیش از این، ما تنها به تأثیر انرژی بام‌های سبز برای ساختمان‌های منفرد نگاه می‌کردیم اما اکنون این اولین مطالعه‌ای است که تأثیرات واقعی اقلیمی و انرژی بام‌های سبز را در مقیاس شهر ارزیابی می‌کند. یافته‌های ما ظرفیت فوق‌العاده بام‌های سبز را برای کاهش قابل ملاحظه اوج دمای شهر و افزایش صرفه‌جویی در مصرف انرژی نشان می‌دهد.
سانتاموریس در توسعه فناوری‌ها و راهبردهای کاهش گرما برای خنک کردن شهرهای تحت تاثیر گرمای بیش از حد شهری تخصص دارد. سئول، کره جنوبی، یکی از شهرهایی است که در آن تغییرات آب‌وهوایی و سرعت شهرنشینی بر شدت گرمای بیش از حد، افزایش نیازهای مصرف انرژی و تاثیر نامطلوب بر سلامت اثرگذار است.
وی بیان کرد: یکی از مشکلات عمده در محیط‌های ساخته شده در سراسر جهان، گرمای شدید شهری است و با گرم شدن شهرهای ما، ناخوشی گرمایی، بیماری و مرگ ناشی از گرما نیز افزایش می‌یابد.
بام‌های سبز راهبردی امیدوارکننده برای کاهش مصرف گرما و انرژی شهری هستند. آنها با قابلیت نصب بر روی ساختمان‌های جدید و مقاوم‌سازی، راه‌حلی مقیاس‌پذیر مبتنی بر طبیعت برای مقابله با چالش‌های گرمای شهری محسوب می‌شوند.

  تأثیر بام سبز در مقیاس شهری
برای این تحقیق، گروه تحقیقاتی شبیه‌سازی‌های اقلیمی خنک‌کننده و انرژی ساختمان را تحت سه نوع پوشش سبز برای ارزیابی پتانسیل بام‌های سبز در کاهش دما و نیازهای سرمایشی سئول در گرم‌ترین ماه تابستان، آگوست، انجام دادند. آنان به‌طور خاص روی بام‌های سبز گسترده غیر آبیاری؛ نوعی بام سبز سبک وزن با ظرفیت اجرا در مقیاس بزرگ و هزینه‌های نگهداری کمتر، متمرکز شدند.
مدل‌سازی نشان داد که هرچه پوشش سیستم‌های بام سبز بیشتر باشد، کاهش دما و تقاضای انرژی قابل توجه‌تر است. زمانی که 90 درصد ساختمان‌ها با بام سبز پوشانده شدند، دمای هوا و دمای سطح شهر به ترتیب تا 0.54 درجه سانتی‌گراد و 2.17 درجه سانتی‌گراد کاهش یافت. در همین حال، مصرف انرژی ساختمان حدود 7.7 درصد (0.64 کیلووات ساعت بر متر مربع) نزول کرد.
پروفسور سانتاموریس توضیح داد: بام‌های سبز با تسهیل تبخیر از طریق تعرق گیاه که هوای اطراف را خنک می‌کند و نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده مکانیکی (تهویه مطبوع) را کاهش می‌دهد، به خنک کردن کمک می‌کنند و نیاز کلی به انرژی را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، لایه خاک و پوشش گیاهی روی بام‌های سبز باعث عایق‌کاری، کاهش انتقال حرارت به ساختمان‌ها و کاهش بیشتر هزینه‌های انرژی می‌شوند.
پوشش بام سبز فعلی در سئول بسیار کم است اما انتظار می‌رود در چند دهه آینده بر اساس سیاست‌های محلی بین 30 تا 60 درصد افزایش یابد. به گفته پروفسور سانتاموریس، پوشش 90 درصد، بالاترین ظرفیت تراکم سبز را می‌توان با مشوق‌های مناسب به دست آورد.
وی خاطرنشان کرد: بام‌های سبز یکی از گران‌ترین فناوری‌های کاهش گرما با هزینه‌های سرمایه اولیه و نگهداری مداوم هستند، بنابراین همیشه مناسب نیستند اما برای شهرها و مشاغل در کشورهای توسعه‌یافته که توانایی پرداخت آن را دارند، بام‌های سبز مشارکت اجتماعی مهمی است که سیاست‌گذاران می‌توانند شرایطی را برای تشویق به پذیرش گسترده آن ایجاد کنند.
سانتاموریس ابراز کرد که کارایی بام‌های سبز تحت تأثیر شرایط هواشناسی است که باید در طراحی و اجرا در نظر گرفته شود. تجزیه و تحلیل دقیق‌تری نیز برای انعکاس کامل پتانسیل خنک‌سازی و صرفه‌جویی انرژی سالانه سیستم‌های بام سبز در دراز مدت مورد نیاز است.
وی افزود: عملکرد بام‌های سبز به‌شدت تحت‌ تأثیر چندین پارامتر، اغلب رطوبت، بارندگی، تابش خورشیدی و دماست اما بام‌های سبز علاوه بر مزایای اقلیمی مهم، فواید با اهمیت دیگری مانند جذب آب باران، افزایش تنوع زیستی و بهبود کیفیت زیبایی شهر دارند.
پروفسور سانتاموریس هشدار داد که عدم اجرای راهبردهای کاهش گرمای شهری مانند بام‌های سبز عواقب جدی در پی خواهد داشت. در مسیر کنونی، دمای شبانه شهرها تا سال 2050 تا پنج درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. بسیاری از مردم، حتی افرادی که در کشورهای توسعه یافته هستند، ممکن است برای تامین هزینه‌های برق برای سرمایش مشکل داشته باشند و بیماری‌ها و مرگ‌ومیر ناشی از گرما به‌طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت.
وی در پایان گفت: نیاز فوری به اجرای ترکیبی از روش‌ها و فناوری‌های کاهش گرما در شهرهای ما برای کاهش دمای شهری وجود دارد. اگر این کار را نکنیم، هزینه در دهه‌های آینده فاجعه‌بار خواهد بود، نه فقط برای اقتصاد، بلکه برای کیفیت زندگی، به‌ویژه برای جمعیت‌های کم درآمد که بیشترین آسیب را متحمل خواهند شد.
شهرها محیط‌های اجتماعی قابل‌توجهی را از مناظر طبیعی دست نخورده ایجاد می‌کنند. مهم است که بفهمیم چه چیزی در آن فرآیند از دست می‌رود. مناظر طبیعی علاوه بر جذاب بودن، آب و طوفان را جذب کرده و سرمایش را از گرمای اضافی فراهم می‌کنند همچنین زیستگاه گونه‌های مختلفی را ارائه می‌دهند و کیفیت هوا و آب را بهبود می‌بخشند.
نمای سخت شهری - اصطلاحی برای مناطق به‌شدت شهری شده با خاک فاقد پوشش - شهرها را از این فرآیندهای طبیعی جدا می‌کند و مشکلاتی مانند آلودگی آب و افزایش دما را از طریق جزیره گرمایی شهری به‌وجود می‌آورد.
بام‌های سبز که گاهی اوقات به‌عنوان بام‌های گیاهی یا بام‌های سازگار با محیط زیست شناخته می‌شوند از غشای ضد آب تشکیل شده است که محیط رشد (خاک) و پوشش گیاهی (گیاهان) روی سقف سنتی قرار دارد.
بام‌های سبز می‌توانند به کاهش مشکلاتی که شهرها ایجاد می‌کنند با خواص خنک‌کنندگی طبیعی، تصفیه آب و هوا با مناظر گیاهی کمک کند.
معماران و برنامه‌ریزان می‌توانند از بام‌های سبز برای کمک به حل مشکلات زیست‌محیطی با بازگرداندن طبیعت به شهر به روش‌های کلیدی استفاده کنند.
بام‌های سبز اگر به‌درستی طراحی، ساخته و نگهداری شوند، از نظر اجتماعی، زیست‌محیطی و مالی مفید هستند. آن‌ها ابزار مهمی برای افزایش پایداری و تنوع زیستی و کاهش مصرف انرژی، اثرات جزیره حرارتی شهری و تولید گازهای گلخانه‌ای هستند.
یافته‌های این تحقیق در مجله Nature Cities منتشر شده است.
https://www.gsa.gov
https://techxplore.com