رقم المقالة : 140305221128909 زيارة : 117 الصفحة: -

نوع المخطوط: مراجعة

مروری بر مبانی و مفاهیم ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها و روش های تحلیل آن

الموضوعات : دو فصل‌نامه فضای زیست

امیرحسین جانزاده ¹ , ساسان مرادی ² , مریم ارمغان ³

1 - پژوهشگر دکتری، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.
2 - استادیار، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.
3 - استادیار، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

تاريخ الإرسال : 08 الإثنين , صفر, 1446 تاريخ التأكيد : 29 الإثنين , جمادى الثانية, 1446 تاريخ الإصدار : 10 الثلاثاء , شعبان, 1445

الکلمات المفتاحية: ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها, محیط زیست, دی اکسید کربن, ساختمان, انرژی نهان, انرژی بهره برداری,

ملخص المقالة :

ارزیابی چرخه عمر (LCA) ساختمان‌ها به‌عنوان ابزاری موثر برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اثرات زیست‌محیطی، اهمیت بسیاری در مقابله با بحران‌های آب‌وهوایی دارد. با وجود آگاهی رو به رشد نسبت به رزیابی چرخه عمر ساختمان ها، اما دانش اجرایی در این حوزه همچنان محدود است، که این امر بهره‌گیری کامل از پتانسیل‌های این روش برای کربن‌زدایی در صنعت ساخت‌وساز را دشوار کرده است. این پژوهش با بررسی روش‌ها و اصول ارزیابی چرخه عمر و تحلیل سوابق مرتبط، به شناسایی و ارائه راهکارهایی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی و انتشارات مرتبط با ساختمان‌ها در چهارچوب ارزیابی چرخه عمر در بخش های مختلف می‌پردازد. تمرکز اصلی تحقیق بر کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در مراحل تولید، ساخت و بهره‌برداری ساختمان‌ها است و این سوال مطرح می‌شود که چگونه استفاده از LCA می‌تواند به کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی در محیط ساخته‌شده کمک کند. در این پژوهش، روش تحقیق به‌صورت توصیفی-تحلیلی بوده و با ارائه اصول، چارچوب‌ها و دستورالعمل‌های بین‌المللی مرتبط، به تحلیل جامع اثرات زیست‌محیطی ساختمان‌ها در کل چرخه عمر آن‌ها می‌پردازد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ارزیابی توامان انرژی نهان و بهره‌برداری در تحلیل چرخه عمر ساختمان‌ها، می‌تواند رویکردی کارآمد و عملی برای ارزیابی میزان تاثیرات زیست محیطی ساختمان ها ارائه کند. در این راستا، استفاده از روش‌های تحلیل ترکیبی مبتنی بر ورودی-خروجی نیز به‌عنوان ابزاری مکمل، امکان دستیابی به ارزیابی جامع‌تر و دقیق‌تر اثرات زیست‌محیطی را فراهم می‌آورد. علاوه بر این، پژوهش به بررسی محدودیت‌ها و چالش‌های اجرایی LCA پرداخته و پیشنهادهایی برای بهبود کاربرد آن در صنعت ساختمان ارائه می‌دهد. این پیشنهادها شامل یکپارچه‌سازی LCA با ابزارهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، آموزش تخصصی برای متخصصان حوزه، و تدوین استانداردهای ملی هماهنگ با شرایط اقلیمی و محیطی است. این تحقیق بر اهمیت رویکردها و کاربردهای عملی LCA در کاهش اثرات زیست محیطی ساختمان ها و دستیابی به توسعه پایدار تأکید دارد.

المصادر:

• هاشمى, فاطمه و حیدرى, شاهین. (1391). بهینه سازى مصرف انرژى در ساختمان هاى مسکونى اقلیم سرد(نمونة موردى: شهر اردبیل). صفه22(1), 75-86..
• وزارت راه و شهرسازی، (1399)، مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، دقتر مقررات ملی و کنترل ساختمان.
• یوسفی، فاطمه ؛ قلی پور، یعقوب (1397). ارزیابی مصرف انرژی طول عمر یک ساختمان مسکونی واقعی در شهر تهران، هنرهای زیبا - معماری و شهرسازی بهار 1397، دوره بیست و سوم - شماره .1
• Alshamrani, Othman Subhi. (2021). “Life Cycle Assessment for Modular Roof Systems of Large-Span Building.” In Proceedings of the 18th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering. ICCCBE 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, 98 vols., edited by E. Toledo Santos and S. Scheer. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-51295-8_91.
• Alshamrani, Othman., Alshibani, Adel., & Mohammed, Awsan. (2022). Operational Energy and Carbon Cost Assessment Model for Family Houses in Saudi Arabia. Sustainability, 14(3), 1278
• Asif, Mohammad., Currie, John, and Tariq. Muneer. 2007. “Comparison of Aluminium and Stainless Steel Built-in-storage Solar Water Heater.” Building Services Engineering Research and Technology 28 (4): 337–346. doi:10.1177/ 0143624407082390.
• Atkinson-Palombo, Carol. 2010. New Housing Construction in Phoenix: Evidence of “New Suburbanism, Cities 27 (2): 77–86. doi: 10.1016/j.cities.2009.10.001.
• Anand, Chirjiv Kaur., & Amor, Ben. (2017). Recent developments, future challenges and new research directions in LCA of buildings: A critical review. Renewable and sustainable energy reviews, 67, 408-416.
• Arrigoni, Alessandro, Daman K. Panesar, Mel Duhamel, Tamar Opher, Shoshanna Saxe, I. Daniel Posen, and Heather L. MacLean. (2020). Life cycle greenhouse gas emissions of concrete containing supplementary cementitious materials: cut-off vs. substitution. Journal of Cleaner Production, 263, 121465.
• Azari, Rahman, and Narjes Abbasabadi. (2018). Embodied energy of buildings: A review of data, methods, challenges, and research trends. Energy and Buildings, 168, 225-235.
• Ben-Alon, Lola, Vivian Loftness, Kent A. Harries, Gwen DiPietro, and Erica Cochran Hameen. (2019). Cradle to site Life Cycle Assessment (LCA) of natural vs conventional building materials: A case study on cob earthen material. Building and Environment, 160, 106150.
• Bribián, Ignacio Zabalza, Antonio Valero Capilla, and Alfonso Aranda Usón. (2011). Life cycle assessment of building materials: Comparative analysis of energy and environmental impacts and evaluation of the eco-efficiency improvement potential. Building and environment, 46(5), 1133-1140.
• Brophy, Vivienne, and J. Owen Lewis. (2012). A green vitruvius: principles and practice of sustainable architectural design. Routledge.
• Christoforou, Elias, Angeliki Kylili, Paris A. Fokaides, and Ioannis Ioannou. "Cradle to site Life Cycle Assessment (LCA) of adobe bricks." Journal of Cleaner Production 112 (2016): 443-452.
• Crawford, Robert. (2011). Life cycle assessment in the built environment. Routledge.
• Curran, Mary Ann. 2013. “Life Cycle Assessment: a review of the methodology and its application to sustainability,” Current Opinion in Chemical Engineering, vol. 2, no. 3, pp. 273-277.
• Curran, Mary Ann. 2013. “Life Cycle Assessment: a review of the methodology and its application to sustainability,” Current Opinion in Chemical Engineering, vol. 2, no. 3, pp. 273-277.
• Ding, Grace KC. (2004). The development of a multi-criteria approach for the measurement of sustainable performance for built projects and facilities (Doctoral dissertation).
• Dixit, Manish Kumar, José L. Fernández-Solís, Sarel Lavy, and Charles H. Culp. (2010). Identification of parameters for embodied energy measurement: A literature review. Energy and buildings, 42(8), 1238-1247
• Dodman, David. .2017. (2016). Environment and urbanization. International Encyclopedia of Geography: People, the Earth, Environment and Technology: People, the Earth, Environment and Technology, 1-9.
• Du, Qiang, Tana Bao, Yi Li, Youdan Huang, and Long Shao. (2019). Impact of prefabrication technology on the cradle-to-site CO 2 emissions of residential buildings. Clean Technologies and Environmental Policy, 21, 1499-1514.
• Fenner, Andriel Evandro, Charles Joseph Kibert, Junghoon Woo, Shirley Morque, Mohamad Razkenari, Hamed Hakim, and Xiaoshu Lu. (2018).. The carbon footprint of buildings: A review of methodologies and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 94, 1142-1152.
• Georges, Laurent, Matthias Haase, Aoife Houlihan Wiberg, Torhildur Kristjansdottir, and Birgit Risholt. (2015). Life cycle emissions analysis of two nZEB concepts. Building Research & Information, 43(1), 82-93.
• Giesekam, Jannik, John Barrett, and Peter Taylor. (2016, August). “Scenario analysis of embodied greenhouse gas emissions in UK construction.”. In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Engineering Sustainability (Vol. 171, No. 4, pp. 178-190). Thomas Telford Ltd.
• Guo, Zhanggen, An Tu, Chen Chen, and Dawn E. Lehman. (2018). Mechanical properties, durability, and life-cycle assessment of concrete building blocks incorporating recycled concrete aggregates. Journal of Cleaner Production, 199, 136-149.
• Häkkinen, Tarja, Matti Kuittinen, Antti Ruuska, and Nusrat Jung. (2015). Reducing embodied carbon during the design process of buildings. Journal of Building Engineering, 4, 1-13.
• Hamida, Amneh, Abdulsalam Alsudairi, Khalid Alshaibani, and Othman Alshamrani.(2020). “Environmental Impacts Cost Assessment Model of Residential Building Using an Artificial Neural Network.” Engineering, Construction and Architectural Management ahead-of-print (ahead–of–print). doi:10.1108/ECAM-06- 2020-0450.
• Han, Baolong, Rusong Wang, Liang Yao, Hongxiao Liu, and Zhonghang Wang. (2015). Life cycle assessment of ceramic façade material and its comparative analysis with three other common façade materials. Journal of Cleaner Production, 99, 86-93.
• International Enegy Agency, https://www.iea.org/countries/Iran, Achieve, 5/8/2023
• IPCC. (2022), Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change, 4/1/2023 from: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3. Accessed 18 June 2023.
• ISO, I. (2006). ISO 14040. Environmental management–Life cycle assessment–Principles and framework (ISO 14040: 2006).
• Jun, Hanjong, Namgi Lim, and Mikyoung Kim. (2015). BIM-based carbon dioxide emission quantity assessment method in Korea. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 14(3), 569-576.
• Junnila, Seppo, and Arpad Horvath. (2003). Life-cycle environmental effects of an office building. Journal of Infrastructure systems, 9(4), 157-166.
• Jusselme, Thomas, Emmanuel Rey, and Marilyne Andersen. (2018). An integrative approach for embodied energy: Towards an LCA-based data-driven design method. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 88, 123-132.
• Kjær, Louise Laumann, Aris Pagoropoulos, Michael Hauschild, Morten Birkved, Jannick H. Schmidt, and Tim C. McAloone. (2015). From LCC to LCA using a hybrid input output model–a maritime case study. Procedia CIRP, 29, 474-479.
• Lavagna, Monica, Catia Baldassarri, Andrea Campioli, Serena Giorgi, Anna Dalla Valle, Valentina Castellani, and Serenella Sala. (2018). Benchmarks for environmental impact of housing in Europe: Definition of archetypes and LCA of the residential building stock. Building and Environment, 145, 260-275.
• McManus, Marcelle C., and Caroline M. Taylor, (2015). The changing nature of life cycle assessment. Biomass and bioenergy, 82, 13-26.
• Meex, Elke, Alexander Hollberg, Elke Knapen, Linda Hildebrand, and Griet Verbeeck. (2018). Requirements for applying LCA-based environmental impact assessment tools in the early stages of building design. Building and Environment, 133, 228-236.
• Nwodo, Martin N., and Chimay J. Anumba. (2019). A review of life cycle assessment of buildings using a systematic approach. Building and Environment, 162, 106290.
• Ortiz, Oscar, Francesc Castells, and Guido Sonnemann. (2009). Sustainability in the construction industry: A review of recent developments based on LCA. Construction and building materials, 23(1), 28-39.
• One Click LCA. (2021), Life Cycle Assesment for Building, why it matters and how to it use. One Click LCA Board.
• Pacheco-Torgal, F., and Said Jalali. (2011). Nanotechnology: Advantages and drawbacks in the field of construction and building materials. Construction and building materials, 25(2), 582-590..
• Pomponi, Francesco, and Alice Moncaster. (2016). Embodied carbon mitigation and reduction in the built environment–What does the evidence say. Journal of environmental management, 181, 687-700.
• Prateep Na Talang, Rutjaya, Massimo Pizzol, and Sanya Sirivithayapakorn. (2017). Comparative life cycle assessment of fired brick production in Thailand. The International Journal of Life Cycle Assessment, 22, 1875-1891.
• Potrč, Tajda, Katja Malovrh Rebec, Friderik Knez, Roman Kunič, and Andraž Legat. (2016). Environmental footprint of external thermal insulation composite systems with different insulation types. Energy Procedia, 96, 312-322.
• Pushkar, S., R. Becker, and A. Katz. (2005). “A Methodology for Design of Environmentally Optimal Buildings by Variable Grouping.” Building and Environment 40 (8): 1126–1139. doi: 10.1016/j.buildenv.2004.09.004.
• Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS), 2024, 2 July from: RICS, Whole life carbon assessment for the built environment, London. http://www.rics.org/Global/Whole_life_carbon_assessment_for_the_BE_PG_ guidance_2017.pdf, 2017.
• Roberts, Matthew, Stephen Allen, and David Coley. (2020). Life cycle assessment in the building design process–A systematic literature review. Building and Environment, 185, 107274.
• Saunders, Christi L., Amy E. Landis, Laurel P. Mecca, Alex K. Jones, Laura A. Schaefer, and Melissa M. Bilec. (2013). Analyzing the practice of life cycle assessment: focus on the building sector. Journal of industrial ecology, 17(5), 777-788.
• Schlanbusch, Reidun Dahl, Selamawit Mamo Fufa, Tarja Häkkinen, Sirje Vares, Harpa Birgisdottir, and Peter Ylmén. (2016). “Experiences with LCA in the Nordic building industry – challenges, needs and solutions,” Energy Procedia, 96, 82-93.
• Schlueter, Arno, and Frank Thesseling. (2009). Building information model based energy/exergy performance assessment in early design stages. Automation in construction, 18(2), 153-163.
• Schmidt, Anders C., Allan A. Jensen, Anders U. Clausen, Ole Kamstrup, and Dennis Postlethwaite. (2004). A comparative life cycle assessment of building insulation products made of stone wool, paper wool and flax: part 1: background, goal and scope, life cycle inventory, impact assessment and interpretation. The International Journal of Life Cycle Assessment, 9, 53-66.
• Sherif, Yosef S., and William J. Kolarik. (1981). Life cycle costing: concept and practice. Omega, 9(3), 287-296.
• Sierra-Pérez, Jorge, Jesús Boschmonart-Rives, and Xavier Gabarrell. (2016). Environmental assessment of façade-building systems and thermal insulation materials for different climatic conditions. Journal of cleaner production, 113, 102-113.
• Sturgis, Simon. (2019). Targeting Zero: Whole Life and Embodied Carbon Strategies for Design Professionals. Riba publishing.
• Teh, Soo Huey, Thomas Wiedmann, Judith Schinabeck, Hazel Rowley, and Stephen Moore. (2015). Integrated carbon metrics and assessment for the built environment. Procedia CIRP, 29, 480-485..
• Treasury, H. M. (2013). Planning for economic infrastructure. National Audit Office.
• UKGBC. 2017. Embodied Carbon, Developing a client brief, London. https://www. ukgbc.org/wp-content/uploads/2017/09/UK-GBC-EC-Developing-Client-Brief. Pdf. Accessed 15 April 2022.
• Venkatarama Reddy, B. V., & Latha, M. S. (2014). Influence of soil grading on the characteristics of cement stabilised soil compacts. Materials and Structures, 47, 1633-1645.
• Vilches, Alberto, Antonio Garcia-Martinez, and Benito Sanchez-Montanes. (2017). Life cycle assessment (LCA) of building refurbishment: A literature review. Energy and Buildings, 135, 286-
• Wolf, Christian, Daniel Klein, Gabriele Weber‐Blaschke, and Klaus Richter. (2016). Systematic review and meta‐analysis of life cycle assessments for wood energy services. Journal of Industrial Ecology, 20(4), 743-763.
• Yılmaz, Emrah, Hakan Arslan, and Alper Bideci. (2019). Environmental performance analysis of insulated composite facade panels using life cycle assessment (LCA). Construction and Building Materials, 202, 806-813.
• Zeng, Ruochen, and Abdol Chini. (2017). A review of research on embodied energy of buildings using bibliometric analysis. Energy and Buildings, 155, 172-184.
• Zhang, X. (2018). Research on the Quantitative Analysis of Building Carbon Emissions and Assessment Methods for Low-carbon Buildings and Structures. Harbi n Institute of Technology. M. Ph. thesis.

نص كامل:

Final 2 low.jpg

مروری بر مبانی و مفاهیم ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها و روش های تحلیل آن

¹ امیرحسین جانزاده1، ساسان مرادی2*، مریم ارمغان3

1 پژوهشگر دکتری، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

2 استادیار، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران. نویسنده مسئول.

3 استادیار، گروه معماری، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

تاریخ دریافت: 22/05/1403 تاریخ پذیرش نهایی: 10/10/1403

n چکیده

n واژگان کلیدی: ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها، محیط زیست، دی اکسید کربن، ساختمان، انرژی نهان، انرژی بهره برداری

n مقدمه

پرداختن به اثرات بالقوه تغییرات آب و هوایی در حال حاضر با توجه به با شواهدی که نشان می‌دهد این تأثیرات ممکن است تأثیر مهمی بر سیستم‌های طبیعی و انسانی داشته باشد یکی از مهم‌ترین مسائل در سطح جهان به شمار می رود (IPCC 2007,). انسان ها، مانند بسیاری دیگر از موجودات زمینی، به شدت در برابر تغییرات جزئی آب و هوا حساس هستند. بالا آمدن سطح آب دریاها ناشی از ذوب شدن یخ ها و گسترش آب دریا از طریق جذب دی اکسید کربن، این پتانسیل را دارد که هزاران نفر و زیستگاه را به ویژه در مناطق کم ارتفاع جهان از بین ببرد. افزایش خشکسالی، بارندگی و طوفان پتانسیل قابل توجهی برای جابجایی میلیون ها نفر و محدود کردن دسترسی به برخی از ضروریات بقای انسان مانند غذا و آب را دارد. به طور ویژه مشخص است که اتکای ما به سیستم های انرژی مبتنی بر سوخت های فسیلی یکی از نیروهای محرک در روند پر سرعت افزایش گازهای گلخانه ای خاص در جو است که منجر به گرم شدن کره زمین و پیامدهای متعدد و گوناگون تغییر آب و هوا می شود. همچنین، نرخ فعلی مصرف بسیاری از منابع زمین و شیوه‌هایی که برای استخراج یا حذف آنها از زمین استفاده می‌کنیم به ندرت پایدار هستند. بسیاری از این منابع نمی توانند به طور طبیعی با همان سرعتی که مصرف می شوند دوباره پر شوند و روش های سنتی استخراج و حذف نیز به تخریب قابل توجه محیط زیست کمک می کنند. در این میان محیط ساخته شده به تنهایی مسئول بخش قابل توجهی از این تأثیرات است که نه تنها از بهره برداری یا استفاده از ساختمان ها و سایر زیرساخت ها بلکه از استخراج مواد خام تا دفع نهایی آنها ناشی می شود و می توان گفت که ساختمان ها اثر بسیار مهمی بر محیط زیست نیز دارد (Dodman. 2017). اثرات مستقیم به مصرف مواد، انرژی و زمین مورد استفاده برای ساخت و ساز ساختمان ها مربوط می شود. اثرات غیرمستقیم ساخت و ساز ساختمان نیز شامل انرژی مورد نیاز برای بهره برداری و نگهداری سازه ها در طول عمر آن، اثرات مکان ساختمان و توسعه مستمر چشم انداز شهری است. با توجه به اثرات ساخت و ساز ساختمان و توسعه شهری بر محیط زیست، به حداقل رساندن مصرف انرژی و تلاش برای ایجاد سازه های انرژی کارا بسیار مهم است. اثرات زیست محیطی و مصرف انرژی ساختمان ها بر اساس نوع و مقدار مواد استفاده شده متفاوت است (Alshamrani, 2021). مهمترین عواملی که تأثیر زیست محیطی مواد را تعیین می کند، روش تولید آنها و روش تحویل و جابجایی آنها است (Atkinson-Palombo, 2010). در این زمینه نیز از آنجایی که میزان تولید نخاله های ساختمانی و تخریب در ایران بسیار بیشتر از سایر کشورهای در حال توسعه است بنابراین اقدام موثر در زمینه ارتقا مصالح از منظر زیست محیطی امری لازم می باشد (هاشمى و حیدرى، 1391(1)). در این زمینه نیز از آنجایی که میزان تولید نخاله های ساختمانی و تخریب در ایران بسیار بیشتر از سایر کشورهای در حال توسعه است بنابراین اقدام موثر در زمینه ارتقا مصالح از منظر زیست محیطی امری لازم می باشد. به طور کل تخمین زده می شود که در بخش ساختمان مرحله ساخت (از گهواره تا دروازه1) چیزی حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد و مرحله بهره برداری رقمی معادل ۷۵ تا ۹۰ درصد انتشار کل کربن چرخه عمر را شامل می شود (Zhang, 2018, Roberts, 2020 ). به منظور کاهش بسیاری از مسائل زیست محیطی که انسان در حال حاضر با آن مواجه است، محیط ساخته شده باید در هر گونه تلاش برای بهبود محیط زیست، محور باشد. در این میان ساختمان ها و صنعت ساختمان نقش بسیار تعیین کننده ای را در ساز و کار تولید دی اکسید کربن و سوخت ها فسیلی ایفا می کنند (Crawford, 2011).

مصرف انرژی در ساختمان ها در دو بخش مهم طبقه بندی می شود که شامل انرژی (ساخت) نهان2 و انرژی بهره برداری یا عملیاتی3 است. انرژی نهان انرژی است که در فرآیند های مختلف مرتبط با مصالح از قبیل فرآیندهای تولید، نصب در محل، و تخریب و دفع نهایی استفاده می شود. انرژی بهره برداری اما شامل انرژی مصرف شده برای حفظ آسایش دمایی در محیط داخلی از طریق فرآیندهایی مانند گرمایش و سرمایش همراه با روشنایی و وسایل کاربردی است (Dixit et al, 2010 & Ding 2004). این مطالعه تلاش دارد تا در جهت آگاه سازی و ارتقا کیفیت ساخت ساختمان ها از منظر کاهش آسیب های زیست محیطی گام بردارد. در این راستا ضمن ارائه مبانی و تعاریف مهم در عرصه مرتبط با ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها این پژوهش به بررسی مراحل مختلف مرتبط با این موضوع، ادبیات موضوع در کنار روش های محاسبه و بهنیه یابی آن می پردازد تا از این مجرا بتواند به هدف و سوال این پژوهش که مرتبط با چگونگی کاربرد ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها در بحث کاهش و ارزیابی اثرات زیست محیطی در بخش محیط ساخته شده است بپردازد.

n پیشینه پژوهش

در نظر گرفتن چشم انداز چرخه حیات ساختمان می تواند از تصمیم گیری در جهت پایداری محیط ساخته شده حمایت کند. هزینه‌یابی چرخه عمر و ارزیابی‌های چرخه عمر از منظر انتشار کربن، ابزارهای اصلی برای پرداختن به هزینه و تاثیرات زیست‌محیطی هستند (Kjær, et al, 2015). در سال های اخیر توجه روزافزونی به اثرات زیست محیطی محیط ساخته شده نسبت داده شده است. این توجهات هم در قالب تحقیقات دانشگاهی و هم در قالب ابتکارات صنعتی است.

در بخش مطالعات آکادمیک، ژنگ و چاینی تاکید کردند که تعداد سالانه انتشارات متمرکز بر ساختمان ها و کربن انتشار یافته از آن ها از چهار مورد در سال 2005م به 76 مورد در سال 2015م افزایش یافته است (Zeng & Chini, 2018). مقالات منتشر شده از سال 2005م تا 2015م را بررسی کردند و تأکید کردند که بیشتر مطالعات فقط انتشارات از گهواره به دروازه را در نظر گرفته اند. انتشار از گهواره به دروازه تمام انتشارات کربن تا مرحله آماده سازی در کارخانه برای مصرف در ساختمان را در نظر میگیرد (Wolf et al, 2016). تاکید بر تأثیرات اولیه ساختمان‌ها توسط (Pomponi & Moncaste, 2016)، بیشتر برجسته شده است. آن ها نشان دادند مراحل بهره برداری و پایانی عمر یک ساختمان اغلب از مطالعات چرخه حیات ساختمان در بخش کربن ساخت حذف می‌شوند. فنر و همکاران (Fenner et al, 2018)، روش‌های فعلی ارزیابی انتشار کربن یک ساختمان را بررسی و تاکید کردند که این روش های مختلف با یکدیگر سازگار نیستند، و مانع از مقایسه نتایج می‌شوند. نودو و آنومبا (Nwodo and Anumba, 2019)، مقالات متمرکز بر ارزیابی چرخه عمر ساختمان های مسکونی منتشر شده از سال 1990م تا آوریل 2019م را بررسی کردند. این بررسی چالش های کلیدی مانع استفاده از LCA از جمله تناقضات در طول عمر، عدم قطعیت و تعهدات زمانی را برجسته می کند.

به طور کل مطالعات محدودی وجود دارد که چرخه حیات را در زمینه ساختمانی و در زمینه مصالح مختلف آن از منظر انرژی کارایی و کاهش تولید گاهای گلخانه ای و مقایسه آن با مصالح معمول بررسی کرده باشد (Pacheco and Jalali, 2011). به عنوان مثال، الشمرانی و الشیبانی یک فرآیند تصمیم سازی را توسعه دادند که به هیئت مدیره مدارس در انتخاب سازه و مصالح ساختمان مدارس کمک می کند. این سیستم پشتیبانی شامل سیستم های مدولار و سنتی در مدرسه بر اساس ارزیابی چرخه حیات است. این سیستم بر اساس تجزیه و تحلیل 14 نمونه مختلف، از جمله موارد رایج و پایدار، توسعه یافته است. این مطالعه نشان داد که بیشترین میزان انتشار در بخش رایج مربوط به سیستم‌های سازه‌های فولادی است، در حالی که کمترین انتشار مربوط به سیستم‌های بتنی پیش ساخته است. همچنین دریافت که انتشار را می توان با ساخت سیستم های پایدار در مقایسه با گزینه معمولی به نصف کاهش داد (Alshamrani and Alshibani, 2021).

کریستوفرو و همکاران (Christoforou et al., 2016) سناریوهای مختلف تولید آجرهای خشتی در قبرس را ارزیابی کرند و دریافتند که استفاده از خاک اره به جای کاه گندم و در نظر گرفتن فواصل حمل و نقل به طور قابل توجهی میزان انتشارات را تغییر می دهد. جو و همکاران یک LCA مقایسه ای از پنج آجر با ترکیب ضایعات مختلف صنعتی و کشاورزی در هند انجام داد و استدلال کرد که این آجرها بهتر از آجرهای رسی معمولی هستند. گوو و همکاران (Guo et al, 2018) اثرات مکانیکی و زیست محیطی سنگدانه های بتن بازیافتی را در بلوک های ساختمانی بتنی ارزیابی کردند. مطالعه آنها نشان می دهد که اثرات زیست محیطی بلوک های بتنی معمولی به دلیل فواصل حمل و نقل طولانی تر بسیار بیشتر است. بن آلون و همکاران (Ben-Alon et al., 2019) اثرات زیست محیطی کاهگل مورد استفاده در ایالات متحده را ارزیابی کرد و نشان داند که اثرات دیوار کاهگلی به شدت به ضخامت دیوار و منبع مواد بستگی دارد. در پژوهشی دیگر که توسط ردی و همکاران (Venkatarama Reddy. et al. 2014.) انجام شد، آن ها نشان دادند که انرژی تجسم یافته یک ساختمان خاکی تثبیت شده با سیمان در هند تقریبا 60 درصد کمتر از یک جایگزین آجر سفالی سوخته است. هم چنین اثرات زیست محیطی یک ساختمان بتنی و چوبی در استرالیا را مقایسه کرد که نشان داد بازیافت و استفاده از مواد منطقه ای بیشترین تأثیر را دارد. در پژوهشی دیگر بتن هوادهی اتوکلاو شده (AAC) و دیوارهای خارجی آجر پخته شده در معرض ارزیابی زیست محیطی، اقتصادی و حرارتی قرار گرفتند که نشان می دهد میزان تاثیرات زیست محیطی سیستم دیوار سنتی به دلیل محتوای سیمان کمتر آن ها کمتر است (Prateep Na Talang & Sirivithayapakorn, 2018). در رابطه با نماهای مبتنی بر سیمان و خاک، مطالعات کمی در مورد عملکردهای زیست محیطی نماهای کامپوزیت عایق (ICF) وجود دارد. در این میان، تنها ایلماز و همکاران (Yılmaz et al, 2019) یک LCA مقایسه ای را بر روی پانل های نمای کامپوزیتی گالوانیزه عایق شده پر شده از پشم سنگ و پلی اورتان در ترکیه انجام داند. این مطالعه نتیجه‌گیری می‌کند که برای همان نیاز عملکردی، پانل‌های پر شده از پلی اورتان به دلیل استفاده کمتر از فولاد گالوانیزه سازگارتر با محیط زیست هستند.

پوترچ و همکاران (Potrč et al., 2016) تأثیر چرخه عمر سیستم های کامپوزیت عایق حرارتی خارجی (External Thermal Insulation Composite Systems, ETICS) را با پلی استایرن منبسط شده (EPS)، پشم معدنی و پرکننده عایق تخته فیبر چوبی تجزیه و تحلیل کرند. این مطالعه ثابت می کند که مواد عایق باعث اثرات زیست محیطی عمده می شوند که در میان آنها EPS کمترین سهم را دارد. سیرا پرز و همکاران (Sierra-Pérez et al, 2016) عملکرد زیست محیطی عایق های حرارتی در نمای تهویه شده و نمای عایق داخلی را برای مناطق مختلف آب و هوایی اسپانیا ارزیابی کرد و نشان داد که ETICS با پر کردن پشم شیشه کمترین تأثیر زیست محیطی را دارد. در پژوهشی دیگر یک فرآیند تصمیم گیری چند معیاره برای انتخاب سیستم نما بهینه بین پانل AAC، پانل کامپوزیت آلومینیوم، روکش سرامیکی، بلوک بتنی و آجر دو لایه در استرالیا توسعه داده شد (موسوی نادوشانی، اکبرنژاد، 2017). این مطالعه انرژی/کربن مواد را به‌عنوان مهم‌ترین عامل شناسایی کرد و پنل AAC بدترین عملکرد را داشت. اشمیت و همکاران (Schmidt et al, 2004) عملکرد زیست محیطی پشم سنگ، پشم کاغذ و کتان را ارزیابی کرد و به این نتیجه رسید که پشم کاغذ کمترین اثرات زیست محیطی را دارد در حالی که عایق کتان دارای بزرگترین تاثیرات است.

در پژوهشی دیگر رویکرد ارزیابی چرخه حیات برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی سیستم‌های مدولار جهت سقف های مختلف ساختمان‌های صنعتی با دهانه بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله سیستم سقف فولادی، بتن شبکه ای پیش ساخته، سیستم سقف چوبی و سیستم سقف مرکب. خروجی این مطالعه نشان داد که سیستم‌های سقف چوبی کمترین تأثیر زیست‌محیطی و کمترین مصرف انرژی را نسبت به سایر سیستم‌ها دارند (Alshamrani, 2021). در رابطه با توسعه مدل های مختلف ارزیابی چرخه عمر، مدل پیش بینی ANN که توسط حمیدا وهمکاران (2020)، توسعه یافته است، برای اندازه گیری انواع پوشش های ساختمانی بر پارامترهای محیط زیستی می باشد. این پارامترها شامل میزان مصرف انرژی، کربن ساخت در پوشش ساختمان، کربن بهره برداری وکربن کل است. مدل ANN مفاهیم عملی را برای دفاتر معماری/مهندسی با ارائه یک ابزار حمایتی برای پیش‌بینی تأثیرات زیست‌محیطی ساختمان‌ها در مراحل اولیه طراحی ممکن می‌سازد (Hamida et al, 2020).

هم چنین طبق مطالعه ای که توسط شولتر و دسلینگ انجام شد، الزام طراحان ساختمان به اولویت بندی پارامترهای سازگار با محیط زیست منجر به ایده های طراحی قوی تر شد که هم نیازهای مشتریان را برآورده می کند و هم منجر به معماری پایدار می شود (Schlueter and Thesseling, 2009). پوشکار و همکاران نیز از LCA برای دسته بندی متغیرهای طراحی در چهار خوشه مختلف استفاده کردند و سپس محدودیت‌های اثرات زیست‌محیطی هر متغیر را به منظور تعیین تأثیر کلی در طول عمر یک ساختمان نشان دادند (Pushkar et al, 2005). در مطالعه آنها، اثرات زیست محیطی مصالح ساختمانی رایج اندازه گیری شد و تجزیه و تحلیل حساسیت با استفاده از پایانه های سوخت و روش های تولید متفاوت به منظور نشان دادن چگونگی تأثیر کمیت مواد بر اثرات زیست محیطی در طول زمان انجام شد. علاوه بر این، بریبیان و همکاران. همچنین LCA را برای طرح‌های ساختمانی اولیه، تجزیه و تحلیل اندازه اجزای ساختمانی و انواع مصالح، به منظور ارائه دستورالعمل‌های انتخاب مصالح بر اساس به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی به کار بردند (Bribian et al., 2011). مطالعه دیگری که توسط ژانگ و وانگ (Zhang & Han et al, 2016) انجام شد از LCA برای بررسی انتشار کربن مرتبط با ساخت، نگهداری و بهره برداری از ساختمان ها در طول عمر آن استفاده کرد. خروجی‌ها نشان می‌دهند که زنجیره تامین گازهای گلخانه‌ای و انرژی نقش عمده‌ای در انتشارات کلی چرخه حیات بخش ساختمان دارند. با وجود آن، مرحله بهره برداری نشان دهنده بیشترین مصرف انرژی و تأثیر زیست محیطی در طول عمر ساختمان ها است و در مرحله بعدی ساخت و ساز ممکن است تأثیر قابل توجهی داشته باشد. گازهای گلخانه ای و مصرف انرژی در مرحله ساخت و ساز بالاترین بخش (بیش از 60٪) از چرخه عمر بخش ساختمان را به دلیل تعداد زیاد پروژه های ساختمانی سالانه تشکیل می دهد. آریگونی و همکاران (Arrigoni et al, 2017) تأثیر زیست‌محیطی بلوک‌های کنفی (بلوک های ساخته شده از خرده های چوبی با ترکیب چسب بر پایه آهک و آب) را در ایتالیا ارزیابی کرد و نشان داد که بلوک‌های کنفکریت4 به دلیل جذب دی اکسید کربن در طول رشد کنف و کربناته شدن، تأثیر محیطی مطلوبی دارند. هم چنین در رابطه با بهره گیری از ارزیابی چرخه عمر در مراحل مختلف پروژه نیز تحقیقاتی انجام شده که اکثرا بر این نکته تاکید دارند که استفاده از چرخه عمر در مراحل اولیه طراحی بسیار کارا تر است. استفاده از ارزیابی چرخه عمر برای تعیین ویژگی‌های طراحی ساختمان از منظر پایداری و مصرف انرژی، قبل از ساخت ساختمان‌ها، به طور موثرتری اثرات زیست محیطی کلی را کاهش می دهد (Brophy, V., & Lewis, 2012).

در پژوهشی دیگر، ارزیابی چرخه عمر (LCA) به طور مشابه برای تقریب اثرات زیست محیطی ساختمان ها در طول دوره های طراحی اولیه استفاده شده است. به عنوان مثال، در یک ساختمان مبتنی بر BIM، روش ارزیابی میزان انتشار دی اکسید کربن توسط جان وهمکاران برای تجزیه و تحلیل کاهش انتشار CO2 و مصرف انرژی به صورت کمی و هدفمند پیشنهاد شده است. یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از روش ارزیابی انتشار CO2 مبتنی بر BIM، می تواند تا 20% نسبت به روش ارزیابی معمول از انتشار CO2 بکاهد (Jun et al., 2015). در این میان، هزینه یابی چرخه عمر(LCC) به عنوان تکنیکی تعریف می شود که برای اندازه گیری هزینه های اقتصادی مرتبط با ساخت یک ساختمان و هزینه بهره برداری و نگهداری آن در طول زمان به کار می رود. این پارامتر به عنوان یک راهنما جهت انتخاب فرآیندهای مناسب ساخت و ساز با طبقه بندی طرح های ساختمان بر اساس مقرون به صرفه بودن در طول عمر آن استفاده می شود (Sherif and Kolarik, 1981). از بررسی ادبیات بالا می توان دریافت که ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها با گذشت عمر مجدودی از پیاده سازی آن توانسته توجهات بسیاری را در زمینه های پژوهشی به خود جلب کند در حالی که در بخش اجرایی هم چنان نیاز به توجه و اقدامات بسیار بیشتری دارد. همچنین بررسی ادبیات منتشر شده نشان می دهد که تحقیقات کمی در این زمینه در ایران، به ویژه از نظر ارزیابی اثرات زیست محیطی ساختمان هایی با سیستم های ساخت و ساز رایج، انجام شده است. برخی از مطالعات موجود در این زمینه بر مبنای مطالعات تک مصالح یا رویکرد مقایسه ای بوده است (یوسفی و قلی پور، 2018).

n روش تحقیق

روش پژوهش در این مطالعه بر اساس یک رویکرد توصیفی-تحلیلی طراحی شده است که با روش مطالعه اسنادی به عنوان روش گرد آوری داده ها جهت دستیابی به اهداف این پژوهش ترکیب شده است.. در این روش، ابتدا منابع علمی و اسناد معتبر مرتبط با ارزیابی چرخه عمر ساختمان‌ها از منظر اثرات زیست‌محیطی شناسایی و بررسی شده‌اند. این منابع شامل مقالات علمی، کتاب‌ها، استانداردهای بین‌المللی و گزارش‌های مرتبط با اصول و چارچوب‌های ارزیابی چرخه عمر هستند. هدف اصلی این مرحله، ایجاد یک پایه علمی محکم برای تحلیل داده‌ها و تدوین راهکارهای پیشنهادی بوده است. در گام بعدی، داده‌ها و اطلاعات جمع‌آوری‌شده به‌صورت دقیق و نظام‌مند تحلیل شدند. این تحلیل شامل بررسی چارچوب‌ها و دستورالعمل‌های موجود در استانداردهای بین‌المللی مرتبط با ارزیابی چرخه عمر ساختمان‌ها است. همچنین، تلاش شده تا جنبه‌های مختلف اثرات زیست‌محیطی، از جمله مصرف منابع و انتشار گازهای گلخانه‌ای، در تمامی مراحل چرخه عمر ساختمان مورد ارزیابی قرار گیرد. این تحلیل‌ها به کمک معیارهای کمی و کیفی صورت گرفته است تا نتایج حاصل، قابل اتکا و کاربردی باشند. در نهایت، یافته‌های این پژوهش به گونه‌ای تنظیم و ارائه شده‌اند که به صورت واضح و قابل درک برای مخاطبان علمی و حرفه‌ای قابل استفاده باشند

n ارزیابی چرخه عمر

ارزیابی چرخه عمر ابزاری است که برای تعیین و ارزیابی بارگذاری‌های محیطی و اثرات یک محصول یا فرآیند خاص، از جمله اثرات مرتبط با فرآیندهای بالادستی در زنجیره تامین استفاده می‌شود (Curran, 1993). از این ابزار برای تجزیه و تحلیل این بارگیری ها در کل چرخه عمر محصول یا فرآیند مورد مطالعه، از استخراج مواد خام از زمین تا دفع نهایی یا بازیافت محصول در پایان عمر مفید آن، استفاده می شود. اثرات زیست محیطی در طول چرخه عمر هر محصول یا فرآیند را می توان به ورودی ها و خروجی های مربوط به سیستم محصول مرتبط کرد. این ورودی ها و خروجی ها شامل مواد خام استخراج شده از زمین. مصرف انرژی و آب؛ انتشار در هوا، زمین و آب؛ زباله های جامد؛ محصولات مشترک؛ و سایر نسخه ها می باشد (تصویر 1). رویکرد چرخه عمر برای اقتصاد ساختمان اغلب توسط حامیان توسعه پایدار حمایت می شود، زیرا معمولا هزینه سرمایه بالاتر این نوع توسعه را فقط می توان با صرفه جویی در هزینه های عملیاتی و مزایای مداوم توجیه کرد. بنابراین تنها از طریق رویکرد هزینه‌یابی چرخه عمر (Life Cycle Costing) می‌توان این منافع و پس‌اندازهای بالقوه را شناسایی کرد.

fig 1

تصویر 1: مراحل چرخه عمر یک مجصول (Curran, 1993)

n ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها

بخش ساختمان می‌تواند از طریق به کارگیری ارزیابی‌های چرخه عمر (Life Cycle Assessment: LCA)، برای کاهش اثرات زیست‌محیطی بهینه شود. ارزیابی چرخه حیات (LCA) ابزاری برای ارزیابی اثرات زیست محیطی بالقوه از مرحله استخراج و تولید مواد، ساخت و ساز، فاز بهره برداری تا تصفیه زباله و پایان عمر محصول است (Curran, 2013). ارزیابی چرخه حیات ساختمان (Building LCA) یک روش تحلیل علمی است که برای تعیین میزان اثرات زیست محیطی یک ساختمان در طول عمر آن مورد استفاده قرار می گیرد. این روش به منظور اندازه گیری و کاهش "کربن ساخت5"، کربن دوره بهره برداری6" و "کربن کل7" در نظر گرفته می شود. هم چنین این روش اغلب جهت دستیابی به انواع گواهینامه های مرتبط با ساختمان سبز نظیر LEED و BREEAM می باشد. هم چنین تحلیل اقتصادی چرخه حیات ساختمان (Life-Cycle Cost) نیز به همراه شبیه سازی مصرف انرژی به منظور توجیه ارتقای بهره وری انرژی استفاده می شود. این به آن دلیل است که امروزه بسیاری از تکنولوژی هایی که سبب کاهش مصرف انرژی می شوند در ابتدا هزینه های بسیاری را به همراه دارند، و یا ممکن است هزینه بالایی جهت نگهداری آنها نسبت به راه حل های مرسوم نیاز باشد. از این رو به منظور توجیه انتخاب این فناوری های صرفه جویی در انرژی، ترکیب هزینه های اولیه و آتی در فرآیند تصمیم گیری ضروری است. به گفته ویلچس و همکاران (Vilches et al, 2017)، برای دستیابی به هدف کاهش انتشار دی اکسید کربن، یک رویکرد چرخه عمر برای جزئیات ردپای8 کربن در ساختمان ها و استراتژی کاهش کربن امکان پذیر مورد نیاز است.

به طور کل می توان گفت ارزیابی چرخه عمر (LCA) یکی از بهترین ابزارها برای ارزیابی اثرات زیست محیطی در تمام مراحل ساختمان است (Schlanbusch et al, 2016). مزایای استفاده از LCA که به پایداری در بخش ساختمان کمک می کند عبارت است از زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی. مزایای زیست محیطی با مقایسه محصولات جایگزین و ارائه اطلاعات در مورد اثرات زیست محیطی به ذینفعان کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه بگیرند. مزایای اجتماعی می تواند مقررات دولتی را هدایت کند و شامل تصمیم گیری های مناسب شود. منافع اقتصادی مبتنی بر ارتقای محصولات برای بازار سبز، هزینه کمتر برای ساخت و سازها و کاهش هزینه ها به دلیل کاهش اثرات منفی زیست محیطی است. علاوه بر این، روش LCA توسط استاندارد ISO دنبال می شود و از دیدگاه بلندمدت استفاده می کند (Saunders, 2013).

n ارزیابی چرخه عمر ساختمان در طول طراحی ساختمان

ارزیابی چرخه عمر(LCA) به عنوان ابزاری کارآمد برای اندازه‌گیری پروفایل‌های زیست‌محیطی و انرژی ساختمان‌ها با محاسبه پایداری انرژی و مواد در طول عمر یک ماده در رابطه با محیط آن در نظر گرفته می‌شود (Asif et al., 2007). ارزیابی چرخه عمر (LCA) یک روش تثبیت شده برای ارزیابی طیف وسیعی از اثرات زیست محیطی در تمامی مراحل تولید، استفاده و دفع نهایی محصولات است (BS EN ISO 14040, McManus, M. C., & Taylor, 2015). رویکرد مرتبط با تجزیه و تحلیل "کربن کل عمر" بر اساس روش تحلیل چرخه عمر (LCA) است اما بر یک موضوع واحد در زمینه پتانسیل گرمایش جهانی تمرکز دارد که اغلب "ردپای کربن" نامیده می شود. کاربرد LCA در محیط ساخته شده در 15 سال گذشته پس از انتشار ISO 14040 و اخیرا EN 15978 که متدولوژی LCA را برای ساختمان ها توصیف می کند، جذابیت قابل توجهی پیدا کرده است (Anand & Amor, 2017). با این حال، همانطور که از مطالعات میکس و همکاران (Meex et al, 2018) و هم چنین ساندرز و همکاران (Saunders et al, 2013)، مشهود است، LCA همچنان با موانعی جهت کاربرد گسترده خود در صنعت ساختمان مواجه است که تا حدی به این دلیل است که ارزیابی چرخه عمر با استفاده از روش های معمول می‌تواند زمان‌بر باشد و به مقادیر گسترده‌ای از اطلاعات نیاز داشته باشد (Jusselme et al, 2020).

به این معنی که این گونه از ارزیابی به طور کلی پس از نهایی شدن طراحی انجام می‌شود (Hakkinen et al, 2015)، که معمولا برای کمک به طراحان مجرب در انتخاب راه حل های طراحی با کمترین تأثیر زیست محیطی استفاده نمی شود. به طور کل مطالعات نشان می‌دهند که رویکرد واکنشی به ارزیابی زیست‌محیطی در صنعت رایج‌ترین است، یعنی ارزیابی پس از تکمیل راه‌حل طراحی انجام می‌شود، بنابراین ارزیابی به طرح واکنش نشان می‌دهد یا به آن پاسخ می‌دهد. به عبارت دیگر پیاده‌سازی LCA در مراحل اولیه طراحی ساختمان، بیشترین پتانسیل را برای هدایت طراحی به سمت راه‌حل‌های مبتنی بر محیط‌زیست دارد (UKGBC, 2017 & BSI, 2016). با این حال، مراحل طراحی اولیه که دارای درجه بالایی از عدم قطعیت همراه با فقدان مشخصات دقیق هستند، مانع می شود (Jusselme et al, 2020 & Hakkinen et al, 2015 ).

n اهمیت و انواع تاثیرات زیست محیطی در چرخه عمر ساختمان

ساختمان‌ها به دلیل طراحی‌های خاص، مجموعه‌ای از مصالح، استفاده طولانی‌مدت، چرخه‌های تعمیر و نگهداری مکرر و تعداد زیادی از ذینفعان، سیستم‌های پیچیده‌ای هستند. ساختمان‌هایی که از هم‌اکنون تا سال 2050م ساخته می‌شوند، اثرات زیست‌محیطی مداومی پس از سال 2050م خواهند داشت (RICS, 2017 & ISO 15686, 2011). اثرات زیست محیطی ساختمان ها (و زیرساخت ها) اغلب به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

1- اثرات بهره برداری – انتشارات ناشی از مصرف انرژی در زمان بهره برداری ساختمان (RICS, 2017). این بخش که با عنوان"کربن بهره برداری6" یا همان "Operational Carbon" شناخته می شود به انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از استفاده از ساختمان در دوران بهره برداری اشاره دارد: به عنوان مثال، انتشار دی اکسید کربن ناشی از مصرف انرژی به منظور گرم کردن، خنک کردن و نگهداری از ساختمان به عنوان کربن بهره برداری یا کربن عملیاتی شناخته می شود. .(B1-B5 در شکل 4).

2. تاثیرات تجسم یافته (نهان) - انتشارات ناشی از "همه چیز دیگر به جز بخش یک"، مانند ساخت مواد، حمل و نقل به محل، ساخت و ساز در محل، بازسازی و فرآیندهای دفع (RICS, 2017)، که که با عنوان "کربن ساخت" یا "کربن نهان5" یا همان "Embodied carbon" شناخته می شود و و به کربن منتشر شده که ناشی از استخراج، ساخت، حمل و نقل، نصب، نگه داری و دفع مصالح است، اطلاق می شود. این بخش تقریبا 11 درصد از انتشار کل کربن جهان را به خود اختصاص داده است. (تصویر 2).

تصویر 2. سهم کربن ساخت (نهان) از کل انتشار کربن جهانی (One Click LCA, 2021)

با این حال اغلب تلاش ها برای کاهش کربن در بخش ساخت و ساز مدت هاست که بر کربن بهره برداری متمرکز شده است زیرا امکان کربن زدایی در این بخش سریع تر است(تصویر 3)، اما در عین حال کربن ساخت نیز به عنوان یک محرک اصلی موثر بر تغییرات آب و هوایی شناخته می شود و به همین دلیل بسیاری از کشورها قوانین مشخصی را برای کنترل آن وضع کرده اند. در این رابطه می توان گفت که اثرات تجسم یافته (نهان) در مراحل مختلف در طول چرخه عمر یک ساختمان رخ می دهد. ته و همکاران (Teh et al, 2015) تأثیرات تجسم یافته را بر حسب تأثیرات تجسم یافته اولیه، تأثیرات تجسم یافته مکرر، و تأثیرات تجسم یافته تمام عمر، تعریف می کنند. همانطور که در تصویر 4 نشان داده شده است، این اصطلاحات را می توان به ماژول های تعریف شده توسط EN 15978، که شامل تولید مواد (A1-A3)، شیوه های ساخت و ساز (A4-A5)، استفاده از ساختمان (B1-B7)، پایان عمر ساختمان (C1-C4) و هرگونه مزایا یا بارهایی که فراتر از چرخه عمر ساختمان رخ می دهد (D) هستند، ترسیم کرد (ISO, BS-EN 15978). تأثیرات تجسم یافته (کربن ساخت یا کربن نهان) ساختمان ها عمدتا تا همین اواخر نادیده گرفته می شد، زیرا این تصور وجود داشت که مرحله عملیاتی بیشتر تأثیرات کل عمر ساختمان را به خود اختصاص می دهد (Pomponi & Moncaster, 2016).

تصویر 3-: تغییرات کربن ساخت وکربن بهره برداری در طول زمان (One Click LCA,2021)

BUILDING ASSESMENT INFORMATION

تصویر 4: مراحل چرخه عمر ساختمان (One Click Lca, 2021)

اما ذکر این نکته ضروریست که تمرکز صرف بر کاهش اثرات بهره برداری ساختمان‌ها می‌تواند منجر به جابجایی بار انتشارات شود، بدین معنا که کاهش یک شکل از اثرات زیست‌محیطی منجر به اثرات بیشتر در جای دیگری در چرخه زندگی شود (Lavagna, et al, 2018). زیرا که یه طور معمول ساختمان‌های کم‌انرژی که از فتوولتائیک، عایق‌های با کارایی بالا و سایر ابزار برای کاهش اثرات کربن بهره برداری استفاده می‌کنند، تأثیرات تجسمی (کربن ساخت) بیشتری دارند (Georges et al, 2015). در سناریوهای خاصی، دوره بازپرداخت کربن برای این فناوری‌ها از عمر مفید خود فناوری بیشتر می‌شود که منجر به افزایش کلی تأثیر زیست‌محیطی کل عمر ساختمان می‌شود (Valanˇcius, 2018). برای جلوگیری از جابجایی بار در بخش انتشارات، یک رویکرد کل نگر جهت چرخه عمر مورد نیاز است که تأثیرات نهان و بهره برداری را توامان را در نظر بگیرد. به علاوه و فراتر از جابجایی بار انتشارات، سهم تأثیرات چرخه عمر ساختمان که به تأثیرات تجسم یافته (کربن ساخت) نسبت داده می شود، نگرانی فزاینده ای را ایجاد کرده است. با کاهش انتشارات در بخش بهره وری ساختمان ها، به دلیل بهبود طراحی ساختمان، عملکرد و کربن زدایی شبکه، سهم تاثیرات تجسم یافته افزایش یافته و توجهات بیشتری را ایجاد کرده است (Azari & Abbas Abadi, 2018). چندین گزارش اخیر پیش‌بینی می‌کنند که تأثیرات تجسم یافته ساختمان‌های جدید از 60 درصد تأثیرات کل عمر آنها فراتر خواهد رفت (Sturgis, 2019). از سوی دیگر توانایی کاهش اثرات اولیه و کل عمر، بدون متحمل شدن زمان یا هزینه های سنگین، با پیشرفت طرح کاهش می یابد (Treasury, 2013). طراحان می توانند اثرات چرخه عمر را با انتخاب مواد با تاثیرات کم محیطی و بهینه سازی طراحی ساختمان ها کاهش دهند. بنابراین، پرداختن به انتشارات اولیه یا همان کربن ساخت از ابتدای فرآیند طراحی برای دستیابی به یک محیط ساخته شده خالص صفر حیاتی خواهد بود (Giesekam, et al, 2018).

n اثرات زیست محیطی

به عنوان یک روش علمی جهت ارزیابی و برآورد میزان تاثیر یک ساختمان بر محیط زیست به واسطه انتشار کربن از مرحله صفر تا مرحله بهره برداری، معیار ارزیابی چرخه عمر ساختمان (LCA)، می تواند یک ابزار سنجش بسیار مناسب باشد تا تاثیر کامل یک پروژه ساختمانی را در مراحل مختلف ساخت از تهیه و تولید مواد ساختمانی، جابجایی، ساخت، بهره برداری وحتی تخریب را بر محیط زیست در نظر بگیرد. ارزیابی چرخه عمر در بسیاری از کشورها نظیر هلند، فرانسه و بریتانیا به عنوان بخشی لازم الاجرا در مقررات ساختمانی آن ها در نظر گرفته شده است.همچنین معیار LCA در چندین گواهینامه معتبر ساختمان سبز نظیر LEED، BREEAM، DGNB و Energie carbon گنجانده شده است. ارزیابی چرخه حیات ساختمان چندین دسته بندی از اثرات زیست محیطی در طول حیات یک ساختمان را که پتانسیل بالایی به لحاظ تاثیر بر افزایش گرمایش جهانی (Global Warming Potential: GWP) دارند را بررسی و ارزیابی می کند. این ارزیابی به عنوان ردپای کربن شناخته می شود. در جریان تحلیل LCA، تمامی انتشارات به پتانسیل های ممکن از منظر اثرات زیست محیطی تبدیل می شوند. این تأثیرات، که عنوان شاخص های نقطه میانی9 شناخته می شوند، در مقادیری از ماده ای بیان می شود که می تواند به محیط زیست آسیب برساند، مانند انتشار گازهای گلخانه ای. این شاخص ها نشان دهنده آسیب واقعی نیستند، که به عنوان شاخص های نقطه پایانی10 شناخته می شوند، برای مثال افزایش سطح دریا که به عنوان یک شاخص نهایی شناخته می شودکه بر اثر افزایش دمای زمین به واسطه انتشار گازهای گلخانه ای به عنوان شاخص های میانی ایجاد می شود. پرکاربردترین شاخص های نقطه میانی برای ارزیابی اثرات زیست محیطی و استفاده از منابع درتصویر شماره 5 نشان داده شده است.

n ارزیابی چرخه عمر ساختمان در فاز های مختلف یک پروژه

یک ساختمان تا مرحله بهره برداری چندین مرحله را طی می کند که عبارت است از: طراحی مفهومی، طراحی جزئیات، ساخت و ساز و تداراکات مرتبط و فاز بهره برداری. سطح جزئیات مورد نیاز برای انجام محاسبات مرتبط با چرخه حیات ساختمان به داده های موجود در هر مرحله بستگی دارد (تصویر6).

LCA ENVIRONMENT

تصویر 5: شاخص های میانی تاثیر محیطی و استفاده از منابع (One Click LCA, 2021)

یک پایش جهت LCA به طور معمول در مرحله طراحی برای شناسایی داده های مرتبط با مصالح و عناصر ساختمان انجام می‌شود. یک LCA مقایسه ای را نیز به منظور مقایسه دو ساختمان با هم می توان در مرحله طراحی جزئیات انجام داد تا از داده های دقیق تر و مرتبط تری برای انتخاب بهترین گزینه های طراحی استفاده نمود. اما دقیق ترین LCA پس از مرحله ساخت و با استفاده از اطلاعات واقعی و دقیق مربوط به مواد انجام می شود. شکل 5 راه حل های هر مرحله از پروژه را نشان می دهد. شایان ذکر است که انجام ارزیابی چرخه حیات ساختمان در مراحل اولیه طراحی منجر به بالاترین میزان کاهش کربن وکمترین هزینه می شود. با پیشرفت پروژه،توانایی کاهش کربن به شدت کاهش می یابد (تصویر 7).

n چهارجوب ارزیابی چرخه عمر

برای هر LCA چهار مرحله وجود دارد. این مراحل توسط استاندارد بین المللی مدیریت زیست محیطی (ISO 1404, 2006 ) به عنوان هدف و محدوده تعریف، تجزیه و تحلیل منابع، ارزیابی تاثیر و تفسیر تعریف شده است. (تصویر 8).

004

تصویر 6 : مراحل ساخت یک پروژه با توجه به فرآیند مرتبط با آن در چرخه حیات ساختمان (One Click LCA,2021)

005

تصویر 7: میزان پتانسیل کاهش کربن در مراحل مختلف ساخت وتوسعه یک پروژه (One Click LCA,2021)

تصویر 8 مراحل تحلیل چرخه عمر (ISO 1404, 2006)

ارزیابی چرخه عمر ساختمان شامل یک روند تکراری است که در هر مرحله به خروجی های مرحله قبل متکی است. به همین دلیل یک متخصص ممکن است شکاف در داده ها، مسائل مربوط به قابلیت اطمینان داده ها یا مسائل مهمی را که قبلا نادیده گرفته شده بود به واسطه همین روند وابستگی شناسایی کند. وقتی این شکاف ها و مسائل شناسایی شدند، جنبه های خاصی از LCA ممکن است دوباره مورد بازبینی قرار گیرد. این تکرار در مطالعات LCA حائز اهمیت است زیرا سطحی از مفهوم پذیری و استفاده از بازبینی جنبه های مختلف مطالعه را فراهم می کند که ممکن است به هر طریقی ناقص باشد.

در حین انجام هر مرحله از ارزیابی چرخه عمر، ارزیاب و یا متخصص ممکن است بر اساس یافته‌های به‌دست‌آمده، لازم بداند که یکی یا همه مراحل قبلی را اصلاح کند. یافته‌های یک فاز ممکن است نقص‌هایی را در رابطه با داده‌های جمع‌آوری‌شده برجسته کند که توانایی دستیابی به اهداف پروژه مورد نظر را محدود می‌کند. برای مثال، مسائل مربوط به کمیت یا کیفیت داده‌های جمع‌آوری‌شده در مرحله تحلیل منابع ممکن است توانایی یافته‌ها را برای پرداختن به اهداف مطالعه محدود کند، که این مسئله ممکن است تنها در حین انجام ارزیابی تأثیر شناسایی شوند. پس از آن، کارشناس ممکن است نیاز داشته باشد که جنبه‌های تجزیه و تحلیل منایع، از جمله جمع‌آوری داده‌های بیشتر یا با کیفیت بهتر را مجددا انجام دهد تا اطمینان حاصل شود که اهداف پروژه می‌توانند برآورده شوند.

n انواع تحلیل چرخه عمر

به طور کل انواع تحلیل و ارزیابی چرخه عمر در سه بخش طبقه بندی می شود:

1- ارزیابی پایه چرخه عمر

2- ارزیابی مقایسه ای چرخه عمر

3- ارزیابی ساده شده چرخه عمر

n ارزیابی پایه چرخه عمر

یک LCA پایه، که بیشتر به عنوان LCA معمولی شناخته می شود، برای ارزیابی یک محصول، سیستم یا فرآیند منفرد، با هدف نهایی شناسایی زمینه های بهبود بالقوه در عملکرد زیست محیطی آن محصول، سیستم یا فرآیند استفاده می شود. این اغلب با ارزیابی اثرات زیست محیطی مرتبط با یک محصول و استفاده از یافته های LCA برای شناسایی مناطقی که بیشترین تأثیرات در آن رخ می دهد شروع می شود. سپس می توان استراتژی ها را برای هدف قرار دادن این حوزه های کلیدی توسعه و به کار گرفت. نمونه ای از چگونگی استفاده از LCA پایه در توسعه مصالح ساختمانی جدید یا بهبود عملکرد زیست محیطی مصالح ساختمانی موجود است. LCA، در این زمینه، می تواند برای شناسایی ورودی های مواد، انرژی، آب و سایر منابع، و همچنین خروجی ها (آلودگی، محصولات، محصولات مشترک و ضایعات) مرتبط با ساخت این مواد (بر اساس فرآیندهای خاص، فناوری ها و مکان های جغرافیایی درگیر) مورد استفاده قرار گیرد. یافته‌های این نوع مطالعه، که به طور بالقوه مقدار انرژی، آب و مواد خام مصرفی و ضایعات مرتبط با فرآیند تولید را مشخص می‌کند، می‌تواند برای شناسایی این که کدام فرآیند یا مرحله ساخت یا مواد خام خاص یا سایر ورودی‌های مرتبط با منابع مورد بیشترین تأثیر زیست محیطی کلی مربوط به ساخت مصالح ساختمانی را داشته است. با استفاده از این اطلاعات، طراحان محصول می توانند فرآیندها، مواد و منابع مورد نیاز جدید را جایگزین فرآیندهای موجود کنند یا بر بهبود کارایی این فرآیندهای موجود تمرکز کنند.

n ارزیابی مقایسه ای چرخه عمر

یک LCA مقایسه ای، همانطور که از نام آن پیداست، برای مقایسه اثرات زیست محیطی دو یا چند محصول یا فرآیندهایی که عملکرد یکسانی را انجام می دهند، استفاده می شود. این می تواند در مواردی مفید باشد که هدف مورد نظر انتخاب جایگزینی با کمترین تأثیر زیست محیطی باشد. با هر LCA مقایسه ای، ضروری است که یک واحد عملکردی قابل مقایسه انتخاب شود تا جایگزین ها بر اساس یک مبنای مشترک مقایسه شوند. به عنوان مثال، مقایسه اثرات زیست محیطی دو کره نوری با خروجی نور متفاوت، مقایسه کاملا معنی‌داری نخواهد بود. در این مورد، کمیت و کیفیت نور برای کار خاص، مهم‌ترین عامل در تعریف عملکرد کره‌ها است. چنین مقایسه ای باید بر اساس مقدار مشخصی از خروجی نور باشد تا یافته ها مرتبط باشند. ممکن است برای ارائه عملکرد مشابه (روشن کردن یک منطقه مشخص تا سطح مشخصی از روشنایی) به تعداد بیشتری از کره‌های با خروجی کمتر نیاز باشد. توسعه محصول اغلب با LCA پایه به منظور تعیین مهم ترین اثرات زیست محیطی آغاز می شود. از آنجایی که محصولات یا راه‌حل‌های جایگزین در تلاش برای کاهش این تأثیرات توسعه می‌یابند، ممکن است لازم باشد یک LCA مقایسه‌ای انجام شود تا همه گزینه‌ها را با هم مقایسه ‌کند تا مشخص شود آیا بهبودهای زیست‌محیطی در حال انجام است یا خیر. این نوع ارزیابی برای تصمیم گیرندگانی که بیش از یک گزینه در دسترس آن ها است مفید است.

n ارزیابی ساده شده چرخه عمر

اغلب، اهداف یک مطالعه LCA ارزیابی تنها محدوده محدودی از اثرات زیست محیطی یا مراحل چرخه زندگی مرتبط با یک محصول یا فرآیند است. کار قبلی ممکن است اثرات قابل توجهی را که از یک ورودی خاص (مانند انرژی) یا مرحله چرخه عمر (مانند ساخت) ناشی می شود، شناسایی کند. به عنوان مثال، در جایی که فرآیندهای تولید جایگزین برای یک محصول مورد بررسی قرار می‌گیرند، ممکن است مطالعه تنها این مرحله از چرخه عمر محصول قابل قبول باشد. این نوع LCA، که در آن دامنه از نظر عمق، وسعت یا جزئیات محدود است، به عنوان یک LCA ساده شناخته می‌شود. اهداف و دامنه شناسایی شده در ابتدای مطالعه، مناسب بودن استفاده از یک رویکرد کارآمد را نشان می دهد. در استفاده از این رویکرد باید احتیاط کرد، زیرا اغلب برای محدود کردن دامنه مطالعه به این طریق، درک بسیار دقیق تر از یک محصول ضروری است. باید دلیل خوبی برای محدود شدن دامنه وجود داشته باشد که باید در مرحله تعریف محدوده توضیح داده شود. در بسیاری از پژوهش های انجام شده نشان داده شده است که بیشترین تأثیرات مرتبط با ساختمان ها اغلب مربوط به مصرف انرژی است (Junnila and Horvath, 2003). بنابراین تمرکز بیشتر بهبود عملکرد زیست‌محیطی در صنعت ساخت‌وساز بر روی بهره‌وری انرژی در مراحل مختلف زندگی یک ساختمان، از ساخت‌وساز تا استفاده و در نهایت دفع بوده است. به همین دلیل، یک رویکرد ساده که فقط اثرات زیست محیطی مرتبط با انرژی را در نظر می گیرد، برای مطالعات LCA ساختمان ها کاملا رایج است. این نوع مطالعه معمولا به عنوان تجزیه و تحلیل انرژی چرخه عمر شناخته می شود. از سویی دیگر با توجه به بالاتر بودن میزان انتشار کربن در مرحله بهره برداری اما مطالعاتی نیز نشان داده‌اند که علی‌رغم اثرات زیست‌محیطی بالاتر در فاز استفاده از ساختمان، تأثیر زیست‌محیطی در واحد زمان برای مراحل مصالح و ساخت‌وساز نیز بسیار مهم است (Ortiz et al., 2009 & Du et al, 2019).

n بحث

در راستای پاسخ به پرسش این پژوهش یافته‌های این تحقیق و تحلیل پیشینه علمی، نشان‌دهنده چند جنبه کلیدی از تأثیر ارزیابی جرخه عمر ساختمان ها در رابطه با اثرات زیست محیطی مرتبط با محیط ساخته شده هستند. در ابتدا می توان گفت که ارزیابی هم‌زمان انرژی نهان و انرژی بهره‌برداری، روش LCA امکان تحلیل دقیق‌تر و تصمیم‌گیری آگاهانه‌تر در مراحل طراحی، ساخت، و بهره‌برداری ساختمان‌ها را فراهم می‌کند. این روش، با در نظر گرفتن تمامی مراحل چرخه عمر از تولید مواد اولیه تا پایان عمر ساختمان، می‌تواند به شناسایی نقاط بحرانی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. مطلب بعدی که می توان آن را به عنوان پاسخی دیگر برای چگونگی کاهش اثرات زیست محیطی با استفاده از تحلیل چرخه عمر ساختمان ها در نظر گرفت مرتبط با انتخاب بهینه مصالح و سیستم ها است. نتایج این پژوهش و مطالعات مرتبط نشان داده‌اند که انتخاب مصالح و سیستم‌های ساخت‌وساز مناسب، بر اساس ارزیابی‌های LCA، می‌تواند تأثیرات زیست‌محیطی را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد. برای مثال، استفاده از بتن بازیافتی، بلوک‌های کنف‌کریت، یا مواد با انرژی نهان پایین، به کاهش انتشار دی‌اکسید کربن کمک می‌کند. همچنین، مقایسه سیستم‌های سازه‌ای نشان می‌دهد که سیستم‌های چوبی و مدولار می‌توانند نسبت به سیستم‌های فولادی یا بتنی سنتی اثرات کمتری داشته باشند. هم چنین ترکیب LCA با ابزارهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) امکان شبیه‌سازی دقیق‌تر و تصمیم‌گیری‌های بهتر در مراحل اولیه طراحی را فراهم می‌کند. این یکپارچگی می‌تواند به کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در پروژه‌های ساختمانی منجر شود، که به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه مانند ایران، با سیستم‌های ساخت رایج، بسیار ارزشمند است.

در رابطه با چالش های موجود ذکر این نکته ضروریست که اجرای موفق LCA در محیط ساخته‌شده نیازمند غلبه بر محدودیت‌هایی همچون عدم قطعیت داده‌ها، نبود استانداردهای بومی، و کمبود دانش اجرایی است. این تحقیق پیشنهاد می‌کند که تدوین دستورالعمل‌های ملی، آموزش تخصصی برای متخصصان صنعت، و توسعه مدل‌های پیش‌بینی، از جمله اقدامات کلیدی برای بهبود بهره‌وری این روش هستند. هم چنین استفاده از روش‌های ترکیبی، مانند تحلیل ورودی-خروجی و مدل‌سازی چندمعیاره، می‌تواند ارزیابی دقیق‌تر و جامعی از اثرات زیست‌محیطی ارائه دهد. این روش‌ها، با در نظر گرفتن عوامل منطقه‌ای و اقلیمی، امکان کاهش اثرات زیست‌محیطی و دستیابی به طراحی پایدارتر را فراهم می‌آورند. به طور کلی، پژوهش حاضر نشان می‌دهد که استفاده از LCA، در کنار به‌کارگیری فناوری‌های نوین و رویکردهای جامع، می‌تواند ابزاری موثر و کارآمد برای کاهش اثرات زیست‌محیطی در محیط ساخته‌شده و دستیابی به اهداف توسعه پایدار باشد.

به طور کل و با توجه به موارد اشاره شده می توان نشان داد که اثرات زیست‌محیطی مواد ساختمانی و عملکرد کلی ساختمان‌ها به ترکیب و ویژگی‌های مصالح مورد استفاده وابسته است. بررسی‌ها همچنین نشان دادند که پتانسیل کاهش انتشار کربن در مرحله بهره‌برداری ساختمان‌ها به طور قابل توجهی بیشتر از مرحله ساخت است. این امر به دلیل مصرف انرژی مداوم در طول عمر مفید ساختمان و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در این مرحله اهمیت می‌یابد. با این وجود، ارزیابی چرخه عمر (LCA) مصالح و فرآیندهای ساخت هنوز با چالش‌هایی از جمله محدودیت داده‌ها، عدم شفافیت در مدل‌سازی، و کمبود پایگاه‌های داده محلی و منطقه‌ای مواجه است. هم چنین یکی از مسائل کلیدی که در پژوهش حاضر شناسایی شد، نیاز به توسعه روش‌هایی است که بتوانند تعاملات پیچیده میان کربن نهان و کربن بهره‌برداری را در شرایط مختلف محیطی و اقلیمی به طور همزمان تحلیل کنند. در این راستا، استفاده از مدل‌های ترکیبی و مبتنی بر ورودی-خروجی می‌تواند رویکردهای جامع‌تری را برای تحلیل اثرات زیست‌محیطی ساختمان‌ها فراهم آورد. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که در ایران، تمرکز پژوهش‌ها عمدتا بر کاهش انرژی بهره‌برداری بوده است، در حالی که بخش کربن نهان که ناشی از تولید و ساخت مصالح ساختمانی است، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این عدم توجه می‌تواند به تخمین نادرست اثرات زیست‌محیطی کل چرخه عمر ساختمان منجر شود. همچنین بررسی مقررات ملی ساختمان (مبحث 19 مقررات ملی ساختمان (2)) در ایران نشان می‌دهد که رویکرد غالب بر بهینه‌سازی مصرف انرژی در مرحله بهره‌برداری متمرکز است و ارزیابی جامع‌تری که شامل تمامی مراحل چرخه عمر باشد، به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحلیل‌ها نشان می‌دهند که انتخاب مصالح با مقاومت حرارتی بالاتر، اگرچه می‌تواند مصرف انرژی در مرحله بهره‌برداری را کاهش دهد، اما ممکن است منجر به افزایش میزان کربن نهان شود. این یافته تأکید می‌کند که برای کاهش اثرات کلی زیست‌محیطی، نیاز به یک رویکرد متوازن وجود دارد که در آن تصمیم‌گیری‌ها بر اساس تحلیل جامع اثرات در تمام مراحل چرخه عمر انجام شود. علاوه بر این، پیشرفت در فناوری‌های مرتبط با تحلیل LCA و گسترش دسترسی به داده‌های دقیق می‌تواند به بهبود کیفیت این ارزیابی‌ها و تسهیل پیاده‌سازی آن‌ها در صنعت ساختمان منجر شود. هم چنین ترکیب مناسب رویکردهای مبتنی بر ارزیابی چرخه عمر با سیستم های مدل سازی یکپارچه ساختمان (BIM11) نیز می تواند به برآورد دقیق اثرات زیست محیطی یک بنا قبل از ساخت کمک کند.

این پژوهش همچنین نشان داد که تحقیقات داخلی در زمینه ارزیابی چرخه عمر ساختمان‌ها در ایران محدود بوده و بسیاری از مطالعات موجود به مقایسه میان مصالح یا تحلیل یک جنبه خاص محدود شده‌اند. این محدودیت‌ها نشان‌دهنده نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتر در تحقیقات میان‌رشته‌ای است که به جنبه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی ساختمان‌ها توجه کند. در مقابل، نیاز به توسعه مطالعات جامع که تأثیرات زیست‌محیطی در سطح ملی و محلی را در نظر گیرند، احساس می‌شود. برای دستیابی به این هدف، هماهنگی میان سیاست‌گذاران، پژوهشگران، و صنعت ضروری است. علاوه بر این، ایجاد استانداردهای ملی برای انجام تحلیل چرخه عمر و تدوین پایگاه‌های داده محلی می‌تواند نقش مهمی در توسعه این حوزه داشته باشد

n نتیجه‌گیری

محیط ساخته‌شده به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های تأثیرگذار بر کاهش اثرات زیست‌محیطی و مقابله با تغییرات اقلیمی، نیازمند اتخاذ رویکردهای جامع و دقیق در ارزیابی و کاهش این اثرات است. این پژوهش بر اهمیت ارزیابی چرخه عمر (LCA) ساختمان‌ها به‌عنوان ابزاری کلیدی برای دستیابی به توسعه پایدار تأکید دارد. LCA امکان تحلیل جامع انرژی و کربن را در تمامی مراحل عمر مفید ساختمان، شامل تولید، ساخت، بهره‌برداری و پایان عمر، فراهم می‌کند. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب انرژی نهان و انرژی بهره‌برداری در ارزیابی چرخه عمر، یک رویکرد کارآمد و عملی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی است. یکی از مسائل کلیدی مطرح‌شده در این پژوهش، عدم وجود دانش اجرایی کافی در خصوص استفاده بهینه از LCA در صنعت ساختمان است. این مسئله موجب محدود شدن پتانسیل‌های این ابزار در کربن‌زدایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی شده است. پیشنهادهای ارائه‌شده در این پژوهش می‌توانند راهگشا باشند:

1. یکپارچه‌سازی LCA با ابزارهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان: استفاده از مدلسازی اطلاعات ساختمان در زمینه ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها می‌تواند دقت و کارایی تحلیل‌های LCA را افزایش دهد. این یکپارچگی نه‌تنها امکان انجام تحلیل‌های دقیق‌تر و جامع‌تر را فراهم می‌کند، بلکه فرآیند تصمیم‌گیری در طراحی و ساخت را نیز تسهیل می‌کند.

2. آموزش تخصصی برای متخصصان حوزه: توسعه مهارت‌ها و دانش تخصصی مرتبط با LCA، از جمله توانایی استفاده از ابزارهای پیشرفته و تحلیل داده‌های مربوطه، می‌تواند به اجرای بهتر این روش در صنعت ساختمان کمک کند. برنامه‌های آموزشی هدفمند و کارگاه‌های تخصصی می‌توانند دانش فنی را در این حوزه افزایش دهند.

3. تدوین استانداردهای ملی هماهنگ با شرایط اقلیمی و محیطی: استانداردسازی داده‌ها و روش‌ها یکی از گام‌های اساسی برای تضمین صحت و قابلیت مقایسه تحلیل‌های LCA است. این استانداردها باید متناسب با شرایط اقلیمی و محیطی کشور تدوین شوند تا قابلیت کاربرد در پروژه‌های محلی را داشته باشند.

پژوهش حاضر همچنین نشان می‌دهد که استفاده از رویکردهای ترکیبی مانند تحلیل‌های مبتنی بر ورودی-خروجی، می‌تواند به افزایش دقت و جامعیت ارزیابی‌ها کمک کند. این رویکردها با توجه به پیچیدگی زنجیره‌های تأمین مصالح و فناوری‌های ساخت، ابزاری مناسب برای تحلیل اثرات زیست‌محیطی به شمار می‌آیند. در نهایت، پژوهش بر لزوم اتخاذ یک رویکرد جامع تأکید دارد که تمامی مراحل چرخه عمر ساختمان را پوشش دهد و از جابه‌جایی بارهای زیست‌محیطی جلوگیری کند. بهره‌گیری از ابزارهای LCA در مراحل طراحی، ساخت و بهره‌برداری می‌تواند راهکاری مؤثر برای مقابله با بحران‌های زیست‌محیطی و دستیابی به محیط ساخته‌شده پایدارتر باشد. با پیشبرد این پیشنهادها و سرمایه‌گذاری در توسعه فناوری‌های مرتبط، می‌توان گامی بلند به سوی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مصرف منابع طبیعی برداشت و به اهداف توسعه پایدار نزدیک‌تر شد.

n پی‌نوشت‌

1- Cradle to Gate

2- Embodied Energy

3- Operational Energy

4- Hempcrete

5- Embodied carbon

6- Operational carbon

7- Whole-life carbon (WLC)

8- Carbon Footprint

9- Midpoint Indicators

10- Endpoint Indicators

11- Bulding Information Technology

n فهرست منابع

· هاشمى, فاطمه و حیدرى, شاهین. (1391). بهینه سازى مصرف انرژى در ساختمان هاى مسکونى اقلیم سرد(نمونة موردى: شهر اردبیل). صفه22(1), 75-86..

· وزارت راه و شهرسازی، (1399)، مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، دقتر مقررات ملی و کنترل ساختمان.

· یوسفی، فاطمه ؛ قلی پور، یعقوب (1397). ارزیابی مصرف انرژی طول عمر یک ساختمان مسکونی واقعی در شهر تهران، هنرهای زیبا - معماری و شهرسازی بهار 1397، دوره بیست و سوم - شماره .1

· Alshamrani, Othman Subhi. (2021). “Life Cycle Assessment for Modular Roof Systems of Large-Span Building.” In Proceedings of the 18th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering. ICCCBE 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, 98 vols., edited by E. Toledo Santos and S. Scheer. Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-51295-8_91.

· Alshamrani, Othman., Alshibani, Adel., & Mohammed, Awsan. (2022). Operational Energy and Carbon Cost Assessment Model for Family Houses in Saudi Arabia. Sustainability, 14(3), 1278

· Asif, Mohammad., Currie, John, and Tariq. Muneer. 2007. “Comparison of Aluminium and Stainless Steel Built-in-storage Solar Water Heater.” Building Services Engineering Research and Technology 28 (4): 337–346. doi:10.1177/ 0143624407082390.

· Atkinson-Palombo, Carol. 2010. New Housing Construction in Phoenix: Evidence of “New Suburbanism, Cities 27 (2): 77–86. doi: 10.1016/j.cities.2009.10.001.

· Anand, Chirjiv Kaur., & Amor, Ben. (2017). Recent developments, future challenges and new research directions in LCA of buildings: A critical review. Renewable and sustainable energy reviews, 67, 408-416.

· Arrigoni, Alessandro, Daman K. Panesar, Mel Duhamel, Tamar Opher, Shoshanna Saxe, I. Daniel Posen, and Heather L. MacLean. (2020). Life cycle greenhouse gas emissions of concrete containing supplementary cementitious materials: cut-off vs. substitution. Journal of Cleaner Production, 263, 121465.

· Azari, Rahman, and Narjes Abbasabadi. (2018). Embodied energy of buildings: A review of data, methods, challenges, and research trends. Energy and Buildings, 168, 225-235.

· Ben-Alon, Lola, Vivian Loftness, Kent A. Harries, Gwen DiPietro, and Erica Cochran Hameen. (2019). Cradle to site Life Cycle Assessment (LCA) of natural vs conventional building materials: A case study on cob earthen material. Building and Environment, 160, 106150.

· Bribián, Ignacio Zabalza, Antonio Valero Capilla, and Alfonso Aranda Usón. (2011). Life cycle assessment of building materials: Comparative analysis of energy and environmental impacts and evaluation of the eco-efficiency improvement potential. Building and environment, 46(5), 1133-1140.

· Brophy, Vivienne, and J. Owen Lewis. (2012). A green vitruvius: principles and practice of sustainable architectural design. Routledge.

· Christoforou, Elias, Angeliki Kylili, Paris A. Fokaides, and Ioannis Ioannou. "Cradle to site Life Cycle Assessment (LCA) of adobe bricks." Journal of Cleaner Production 112 (2016): 443-452.

· Crawford, Robert. (2011). Life cycle assessment in the built environment. Routledge.

· Curran, Mary Ann. 2013. “Life Cycle Assessment: a review of the methodology and its application to sustainability,” Current Opinion in Chemical Engineering, vol. 2, no. 3, pp. 273-277.

· Ding, Grace KC. (2004). The development of a multi-criteria approach for the measurement of sustainable performance for built projects and facilities (Doctoral dissertation).

· Dixit, Manish Kumar, José L. Fernández-Solís, Sarel Lavy, and Charles H. Culp. (2010). Identification of parameters for embodied energy measurement: A literature review. Energy and buildings, 42(8), 1238-1247

· Dodman, David. .2017. (2016). Environment and urbanization. International Encyclopedia of Geography: People, the Earth, Environment and Technology: People, the Earth, Environment and Technology, 1-9.

· Du, Qiang, Tana Bao, Yi Li, Youdan Huang, and Long Shao. (2019). Impact of prefabrication technology on the cradle-to-site CO 2 emissions of residential buildings. Clean Technologies and Environmental Policy, 21, 1499-1514.

· Fenner, Andriel Evandro, Charles Joseph Kibert, Junghoon Woo, Shirley Morque, Mohamad Razkenari, Hamed Hakim, and Xiaoshu Lu. (2018).. The carbon footprint of buildings: A review of methodologies and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 94, 1142-1152.

· Georges, Laurent, Matthias Haase, Aoife Houlihan Wiberg, Torhildur Kristjansdottir, and Birgit Risholt. (2015). Life cycle emissions analysis of two nZEB concepts. Building Research & Information, 43(1), 82-93.

· Giesekam, Jannik, John Barrett, and Peter Taylor. (2016, August). “Scenario analysis of embodied greenhouse gas emissions in UK construction.”. In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Engineering Sustainability (Vol. 171, No. 4, pp. 178-190). Thomas Telford Ltd.

· Guo, Zhanggen, An Tu, Chen Chen, and Dawn E. Lehman. (2018). Mechanical properties, durability, and life-cycle assessment of concrete building blocks incorporating recycled concrete aggregates. Journal of Cleaner Production, 199, 136-149.

· Häkkinen, Tarja, Matti Kuittinen, Antti Ruuska, and Nusrat Jung. (2015). Reducing embodied carbon during the design process of buildings. Journal of Building Engineering, 4, 1-13.

· Hamida, Amneh, Abdulsalam Alsudairi, Khalid Alshaibani, and Othman Alshamrani.(2020). “Environmental Impacts Cost Assessment Model of Residential Building Using an Artificial Neural Network.” Engineering, Construction and Architectural Management ahead-of-print (ahead–of–print). doi:10.1108/ECAM-06- 2020-0450.

· Han, Baolong, Rusong Wang, Liang Yao, Hongxiao Liu, and Zhonghang Wang. (2015). Life cycle assessment of ceramic façade material and its comparative analysis with three other common façade materials. Journal of Cleaner Production, 99, 86-93.

· International Enegy Agency, https://www.iea.org/countries/Iran, Achieve, 5/8/2023

· IPCC. (2022), Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change, 4/1/2023 from: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3. Accessed 18 June 2023.

· ISO, I. (2006). ISO 14040. Environmental management–Life cycle assessment–Principles and framework (ISO 14040: 2006).

· Jun, Hanjong, Namgi Lim, and Mikyoung Kim. (2015). BIM-based carbon dioxide emission quantity assessment method in Korea. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 14(3), 569-576.

· Junnila, Seppo, and Arpad Horvath. (2003). Life-cycle environmental effects of an office building. Journal of Infrastructure systems, 9(4), 157-166.

· Jusselme, Thomas, Emmanuel Rey, and Marilyne Andersen. (2018). An integrative approach for embodied energy: Towards an LCA-based data-driven design method. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 88, 123-132.

· Kjær, Louise Laumann, Aris Pagoropoulos, Michael Hauschild, Morten Birkved, Jannick H. Schmidt, and Tim C. McAloone. (2015). From LCC to LCA using a hybrid input output model–a maritime case study. Procedia CIRP, 29, 474-479.

· Lavagna, Monica, Catia Baldassarri, Andrea Campioli, Serena Giorgi, Anna Dalla Valle, Valentina Castellani, and Serenella Sala. (2018). Benchmarks for environmental impact of housing in Europe: Definition of archetypes and LCA of the residential building stock. Building and Environment, 145, 260-275.

· McManus, Marcelle C., and Caroline M. Taylor, (2015). The changing nature of life cycle assessment. Biomass and bioenergy, 82, 13-26.

· Meex, Elke, Alexander Hollberg, Elke Knapen, Linda Hildebrand, and Griet Verbeeck. (2018). Requirements for applying LCA-based environmental impact assessment tools in the early stages of building design. Building and Environment, 133, 228-236.

· Nwodo, Martin N., and Chimay J. Anumba. (2019). A review of life cycle assessment of buildings using a systematic approach. Building and Environment, 162, 106290.

· Ortiz, Oscar, Francesc Castells, and Guido Sonnemann. (2009). Sustainability in the construction industry: A review of recent developments based on LCA. Construction and building materials, 23(1), 28-39.

· One Click LCA. (2021), Life Cycle Assesment for Building, why it matters and how to it use. One Click LCA Board.

· Pacheco-Torgal, F., and Said Jalali. (2011). Nanotechnology: Advantages and drawbacks in the field of construction and building materials. Construction and building materials, 25(2), 582-590..

· Pomponi, Francesco, and Alice Moncaster. (2016). Embodied carbon mitigation and reduction in the built environment–What does the evidence say. Journal of environmental management, 181, 687-700.

· Prateep Na Talang, Rutjaya, Massimo Pizzol, and Sanya Sirivithayapakorn. (2017). Comparative life cycle assessment of fired brick production in Thailand. The International Journal of Life Cycle Assessment, 22, 1875-1891.

· Potrč, Tajda, Katja Malovrh Rebec, Friderik Knez, Roman Kunič, and Andraž Legat. (2016). Environmental footprint of external thermal insulation composite systems with different insulation types. Energy Procedia, 96, 312-322.

· Pushkar, S., R. Becker, and A. Katz. (2005). “A Methodology for Design of Environmentally Optimal Buildings by Variable Grouping.” Building and Environment 40 (8): 1126–1139. doi: 10.1016/j.buildenv.2004.09.004.

· Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS), 2024, 2 July from: RICS, Whole life carbon assessment for the built environment, London. http://www.rics.org/Global/Whole_life_carbon_assessment_for_the_BE_PG_ guidance_2017.pdf, 2017.

· Roberts, Matthew, Stephen Allen, and David Coley. (2020). Life cycle assessment in the building design process–A systematic literature review. Building and Environment, 185, 107274.

· Saunders, Christi L., Amy E. Landis, Laurel P. Mecca, Alex K. Jones, Laura A. Schaefer, and Melissa M. Bilec. (2013). Analyzing the practice of life cycle assessment: focus on the building sector. Journal of industrial ecology, 17(5), 777-788.

· Schlanbusch, Reidun Dahl, Selamawit Mamo Fufa, Tarja Häkkinen, Sirje Vares, Harpa Birgisdottir, and Peter Ylmén. (2016). “Experiences with LCA in the Nordic building industry – challenges, needs and solutions,” Energy Procedia, 96, 82-93.

· Schlueter, Arno, and Frank Thesseling. (2009). Building information model based energy/exergy performance assessment in early design stages. Automation in construction, 18(2), 153-163.

· Schmidt, Anders C., Allan A. Jensen, Anders U. Clausen, Ole Kamstrup, and Dennis Postlethwaite. (2004). A comparative life cycle assessment of building insulation products made of stone wool, paper wool and flax: part 1: background, goal and scope, life cycle inventory, impact assessment and interpretation. The International Journal of Life Cycle Assessment, 9, 53-66.

· Sherif, Yosef S., and William J. Kolarik. (1981). Life cycle costing: concept and practice. Omega, 9(3), 287-296.

· Sierra-Pérez, Jorge, Jesús Boschmonart-Rives, and Xavier Gabarrell. (2016). Environmental assessment of façade-building systems and thermal insulation materials for different climatic conditions. Journal of cleaner production, 113, 102-113.

· Sturgis, Simon. (2019). Targeting Zero: Whole Life and Embodied Carbon Strategies for Design Professionals. Riba publishing.

· Teh, Soo Huey, Thomas Wiedmann, Judith Schinabeck, Hazel Rowley, and Stephen Moore. (2015). Integrated carbon metrics and assessment for the built environment. Procedia CIRP, 29, 480-485..

· Treasury, H. M. (2013). Planning for economic infrastructure. National Audit Office.

· UKGBC. 2017. Embodied Carbon, Developing a client brief, London. https://www. ukgbc.org/wp-content/uploads/2017/09/UK-GBC-EC-Developing-Client-Brief. Pdf. Accessed 15 April 2022.

· Venkatarama Reddy, B. V., & Latha, M. S. (2014). Influence of soil grading on the characteristics of cement stabilised soil compacts. Materials and Structures, 47, 1633-1645.

· Vilches, Alberto, Antonio Garcia-Martinez, and Benito Sanchez-Montanes. (2017). Life cycle assessment (LCA) of building refurbishment: A literature review. Energy and Buildings, 135, 286-

· Wolf, Christian, Daniel Klein, Gabriele Weber‐Blaschke, and Klaus Richter. (2016). Systematic review and meta‐analysis of life cycle assessments for wood energy services. Journal of Industrial Ecology, 20(4), 743-763.

· Yılmaz, Emrah, Hakan Arslan, and Alper Bideci. (2019). Environmental performance analysis of insulated composite facade panels using life cycle assessment (LCA). Construction and Building Materials, 202, 806-813.

· Zeng, Ruochen, and Abdol Chini. (2017). A review of research on embodied energy of buildings using bibliometric analysis. Energy and Buildings, 155, 172-184.

· Zhang, X. (2018). Research on the Quantitative Analysis of Building Carbon Emissions and Assessment Methods for Low-carbon Buildings and Structures. Harbi n Institute of Technology. M. Ph. thesis.

[1] * نویسنده مسئول: E-mail: ssn.arc.95@gmail.com

این مقاله برگرفته از رساله دکتری نویسنده اول با عنوان “ تحلیل پوسته ساختمان های مسکونی میان مرتبه از منظر ارزیابی چرخه عمر ساختمان در شهر تهران با رویکرد انتشار کربن مصالح رایج و جاذب کربن در دو بخش ساخت و بهره برداری” می‌باشد که به راهنمایی نویسنده دوم و مشاوره نویسنده سوم در دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین انجام شده است.

شارک

عنوان URL للمقالة

مروری بر مبانی و مفاهیم ارزیابی چرخه عمر ساختمان ها و روش های تحلیل آن

سند

الروابط

المراكز ذات الصلة

دعامة

الصفحات الرسمية