دیوار سبز

بیان مسئله: روند سریع توسعه شهرها چرخه حیات زیستی را بر هم زده و موجب بروز مشکلاتی ازجمله آلودگی هوا شده است. برنامه های مدیریت آلودگی هوا عمدتاً بر کنترل منابع تولید آلاینده ها متمرکزند. این راهبرد به طور مؤثری میزان آلاینده های جدید وارد شده به هوا را کاهش داده اما در مورد آلاینده های موجود در هوا بی تأثیر است. اما این نوشتار با پذیرش وضع موجود، به دنبال کنترل آلودگی هوا در جهت کاهش سطح آسیب به انسان بوده، این مهم را در حیطه معماری و شهرسازی و تأثیر پوسته های ساختمانی دنبال می کند. در این راستا قابلیت های طبیعت در بحث کنترل آلودگی های هوا، به حوزه معماری وارد و این راهکارها در عناوین «سه گانه نماهای آبی»، «نماهای جلبک» و «پوسته های زنده سبز» بررسی می شود. هدف : یکی از رویکردهای مهم در حوزه معماری و شهرسازی توجه به طبیعت به مثابه الگو و راهکاری برای تعدیل مشکلات زیست محیطی است، و هدف اصلی این پژوهش درک بهتر چگونگی تعامل دیوارهای زیست مبنا برای ارتقای کیفیت هوا و کاهش سطح آلاینده ها، و دستیابی به بیوپوسته بهینه در این خصوص است. روش تحقیق : به دلیل میان رشته ای بودن پژوهش حاضر، پیشبرد این تحقیق نیازمند روش های خاص ترکیبی بوده و اگرچه عمده مطالعات این نوشتار متکی بر روش کتابخانه ای و بررسی منابع موجود است، اما بسط چنین پژوهشی نیازمند تحقیق ترکیبی در حوزه های میان رشته ای است. به دلیل عدم وجود داده های کمی در مورد عملکرد هرکدام از سیستم ها، در این مجال، پس از معرفی سیستم ها در قالب جداولی با شناسایی ضعف ها و قوت ها، تحقیق به شیوه کاربردی صورت گرفته، و با مقایسه کیفی میان سیستم ها، روش بهینه انتخاب می شود. نتیجه گیری: بنابر کلیه مراحل طی شده در این نوشتار و با توجه به مقایسه کیفی سه گونه نماهای زیست مبنا و بررسی نقاط قوت و ضعف هریک از سیستم ها، می توان اذعان داشت که جداره های سبز می توانند ساختاری مناسب را در خصوص کنترل آلودگی هوا در شهر تهران ارایه دهند و با توجه به برنامه ها و پیش بینی های شهرداری تهران در خصوص زیباسازی، باید اذعان داشت که نماهای سبز از شانس بیشتری جهت بهره وری در کوتاه مدت برای رفع این معضل در پایتخت برخوردارند.

هم گام با توسعه شهر قزوین و به تبع آن افزایش روزافزون خودروها در سطح شهر نیاز به پارکینگ به ویژه در مناطق متراکم شهر بیش از گذشته احساس م یشود. پارکینگ طبقاتی خیابان بوعلی قزوین نیز در همین راستا و در جهت بهره برداری اقتصادی از زمین و پاسخ به کمبود فضای پارکینگ در یکی از متراکم ترین مناطق شهری احداث شده است. در این پژوهش سعی بر تخمین میزان آلایند ههای ناشی از سوخت خودروها در محیط این پارکینگ و تعیین میزان کاهش آنها توسط دیوار سبز بوده است. روش به کار گرفته شده بر پایه ترکیبی از رو شهای کتابخانه ای و روش های آمار و مدل سازی عددی است. نتایج نشان م یدهد که هر 1m2 دیوار سبز موجود بر جدار ههای باز پارکینگ به میزان 757/7 μg از مجموع آلایند هها در هر ثانیه و به میزان 1/ 26 % از کل آلایند ههای موجود م یکاهد.

شهر تهران امروز محل مناسبی برای شهروندان پیاده نیست. آلودگی هوا و افزایش دما از مهم ترین مسائلی هستند که موجب این امر می شوند. بنابراین، پژوهش حاضر به بررسی تأثیر استفاده از جداره سبز شهری بر آلودگی هوا و دما می پردازد. در این پژوهش گیاه رونده پاپیتال دیوار سبز پل طبیعت تهران برای واکاوی بیشتر موضوع انتخاب شده است. این پژوهش در دو فاز میزان و چگونگی تأثیر جداره سبز در تغییرات دما و آلاینده های موجود در هوا را سنجیده است. در فاز نخست با استفاده از دستگاه دیتالاگر دما در فواصل مشخصی از جداره برداشت شد. فاز دوم با استفاده از نمونه برداری از گیاهان جداره و بررسی میزان آلاینده ها در آن و همچنین، مقایسه این میزان با مقادیر پژوهش های پیشین انجام گرفت. نتایج حاصل از پژوهش بیانگر تأثیر گیاه پاپیتال در کاهش دما تنها تا فاصله حدود 5/0 متری از جداره آن است. در بهترین حالت اثر کاهش دمایی این جداره در نقطه A با فاصله صفر از جداره، حدود 9/0 درجه سانتی گراد اختلاف نسبت به نقطه C با فاصله 1 متر از جداره با دمای نزدیک به هوای بیرون اتفاق افتاده است. نتایج فاز دوم نشان می دهد در نوع پاپیتال ابلق میزان جذب سولفات 2 برابر و جذب نیترات حدود 2/1 برابر نسبت به نوع سبز است. همچنین، مقایسه دو نمونه پل طبیعت و نمونه شهری نشان دهنده افزایش 18 برابری غلظت سولفات و 8/6 برابری غلظت نیترات در نمونه شهری نسبت به پل طبیعت، به دلیل فاصله از منبع آلاینده است.

پژوهش حاضر به ارزیابی دقیق تأثیر دیوارهای سبز بر پارامترهای محیطی و شاخص های حرارتی در مقیاس واقعی می پردازد. علی رغم تمرکز تحقیقات پیشین بر تأثیر این سیستم ها در فصل های تابستان و زمستان، تحقیقات کمتری به تأثیر این سیستم ها در فصل پاییز پرداخته اند. این پژوهش، به تحلیل اثرات دیوارهای سبز بر خرداقلیم پیرامونی در فصل پاییز و مقایسه اثرات آن در فواصل مختلف از دیوار می پردازد. اندازه گیری های میدانی طی 10 روز، به صورت 24 ساعته و در فواصل مختلف از دیوارها، شامل یک دیوار سبز و یک دیوار عاری، به منزله نمونه کنترل، در فصل پاییز انجام شد. از شاخص های مرتبط با احساس حرارتی (شاخص گرما، شاخص رطوبت و شاخص احساس گرمای تابستانی) و استرس حرارتی (شاخص استرس گرمایی کشنده) با استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون بهره گرفته شد. یافته ها نشان دادند که دیوار سبز در طول شبانه روز، به طور میانگین بیشترین اثرگذاری را در فاصله 0.5 متری بر کاهش شاخص های حرارتی تا °C2.1 داشته است. همچنین با تجزیه وتحلیل داده هایِ حاصل از محاسبه شاخص ها در ساعات اوج گرمای روز، مشخص گردید که دیوار سبز به طور میانگین، شاخص های حرارتی را تا °C3.9 بلافاصله بعداز دیوار کاهش می دهد. نتایج حاکی از آن است که دیوارهای سبز در فصل پاییز به طور مؤثری به بهبود شرایط خرداقلیم پیرامونی، به ویژه در ساعات اوج گرمای روز، در محیط های شهری واقع در اقلیم گرم و نیمه خشک کمک می کنند.

این مطالعه به بررسی جامع تأثیرات سامانه های سبز ساختمانی بر شاخص های انرژی و محیط زیستی در اقلیم نیمه خشک تهران می پردازد. پژوهش حاضر با اتخاذ رویکردی ترکیبی شامل مدلسازی دینامیکی در نرم افزار EnergyPlus , DesignBuilder و مطالعات میدانی در پنج ساختمان مسکونی نمونه، به تحلیل مقایسه ای چهار سناریوی مختلف پرداخته است. سناریوی پایه به ساختمان های متعارف فاقد پوشش گیاهی اختصاص دارد، در حالی که سه سناریوی دیگر شامل ساختمان های مجهز به دیوار سبز، بام سبز و ترکیب همزمان این دو فناوری می شوند. در بخش روش شناسی، ابتدا مدل پایه ساختمان با استفاده از داده های واقعی مصرف انرژی اعتبارسنجی شد. پارامترهای ورودی مدل بر اساس ویژگی های اقلیمی تهران شامل دمای متوسط سالانه 17.5 درجه سانتی گراد، بارندگی سالانه 230 میلی متر و رطوبت نسبی 40% تنظیم گردید. برای سامانه های سبز، از ماژول های تخصصی Green Roof و Vertical Greenery در نرم افزار استفاده شد که قابلیت شبیه سازی دقیق فرآیندهای تبخیر-تعرق، ظرفیت عایقی و تبادل حرارتی را دارا می باشند. نتایج کمی پژوهش نشان می دهد که کاربرد توأمان بام و دیوار سبز موجب کاهش 34.2% در مصرف انرژی سالانه ساختمان های مورد مطالعه شده است. این بهبود عملکرد از طریق مکانیسم های متعددی حاصل می شود: اولاً، دیوارهای سبز با ایجاد سایه اندازی و افزایش ضریب عایق کاری حرارتی نما (کاهش ضریب U-value از 1.2 به 0.83 W/m².K)، بار سرمایشی را تا 40% کاهش داده اند. ثانیاً، بام های سبز با عمق 15 سانتی متر و پوشش گیاهی سدوم، از طریق افزایش مقاومت حرارتی (1.2 m².K/W) و تعدیل تابش خورشیدی (کاهش 45% جذب تابش)، بار گرمایشی را تا 25% کاهش داده اند. از منظر محیط زیستی، یافته ها حاکی از تأثیرات چندبعدی این سامانه هاست. در مقیاس خرد، دمای سطح ساختمان ها تا 15 درجه سانتی گراد کاهش یافته و رطوبت نسبی محیط تا 18% افزایش نشان می دهد. در مقیاس کلان، مدلسازی ها نشان می دهند که گسترش این فناوری می تواند اثر جزیره گرمایی شهری را در مناطق متراکم تهران بین 2 تا 5 درجه سانتی گراد تعدیل نماید. همچنین، پوشش گیاهی این سامانه ها قادر به جذب سالانه 20% ذرات معلق (PM2.5) و کاهش 38 تنی انتشار CO₂ به ازای هر ساختمان است. بررسی چالش های اجرایی نشان می دهد که هزینه اولیه نصب این سامانه ها حدود 15 تا 20 میلیون تومان بر مترمربع و نیاز آبی آن ها 35 لیتر بر مترمربع در روز است. با این حال، استفاده از راهکارهای بهینه سازی مانند انتخاب گیاهان بومی مقاوم به خشکی (مانند گونه های سدوم)، سیستم های آبیاری قطره ای هوشمند و طراحی سازه ای سبک می تواند دوره بازگشت سرمایه را به 4 تا 7 سال کاهش دهد. مقایسه نتایج این پژوهش با مطالعات مشابه در اقلیم های مختلف نشان می دهد که کارایی سامانه های سبز در مناطق نیمه خشک حدود 15-20% بیشتر از مناطق معتدل است. این تفاوت عمدتاً ناشی از اثرات تشدید شده مکانیسم های تبخیر-تعرق و سایه اندازی در اقلیم های گرم است. در بخش نتیجه گیری، این مطالعه پیشنهاد می کند که ادغام این فناوری ها با سامانه های انرژی تجدیدپذیر (مانند پنل های خورشیدی) می تواند به راهکاری جامع برای توسعه ساختمان های پایدار در منطقه تبدیل شود. همچنین، تدوین دستورالعمل های طراحی بومی و ارائه مشوق های مالیاتی می تواند گسترش این سامانه ها را تسهیل نماید. یافته های این پژوهش می تواند مبنای علمی برای بازنگری در مقررات ملی ساختمان ایران و سیاست گذاری های کلان شهری قرار گیرد. این تحقیق از چند جهت دارای نوآوری است: نخست آنکه اولین مطالعه جامع در زمینه ترکیب بام و دیوار سبز در اقلیم تهران محسوب می شود. دوم آنکه روش شناسی ترکیبی آن (شبیه سازی دینامیکی + مطالعات میدانی) امکان ارزیابی دقیق تر پارامترهای انرژی را فراهم کرده است. سوم آنکه به ارائه راهکارهای اجرایی متناسب با محدودیت های منابع آبی منطقه پرداخته است. محدودیت های اصلی پژوهش شامل تمرکز بر ساختمان های مسکونی متوسط و عدم بررسی اثرات بلندمدت می شود که می تواند موضوع مطالعات آینده قرار گیرد.