۲٫ مواد و روشها
۲٫۱٫ چارچوب کلی
روش اتخاذ شده بر اساس ارزیابی ردپای کربن مقایسه ای است که برای مطالعه موردی Scalo Lambrate در میلان ارائه شده است.
بخش ۲٫۲، که با هدف شناسایی راه حل های انرژی و ترکیب مواد قادر به به حداقل رساندن کربن عملیاتی و مجسم شده در طول چرخه عمر ساختمان برای دستیابی به هدف کربن صفر مطلق است. همانطور که در نشان داده شده است
شکل ۱پس از تعریف ویژگی های هندسی اصلی ساختمان (شکل، حجم، تعداد طبقات، نسبت پنجره به دیوار و غیره) و قابلیت اتصال، دو سناریو اصلی برای انتخاب راه حل های ساختمانی شناسایی می شود: ) Business As Usual (BAU)، که راه حل های مرسوم را برای سیستم های ساختمانی و انرژی بر اساس استاندارد اجباری در نظر می گیرد. و (ii) ساختمان بدون کربن (ZCB)، که بر اساس شناسایی راه حل های ساخت و ساز و سیستم های انرژی است که کربن تجسم یافته از پردازش و نصب مواد را به حداقل می رساند. ارزیابی انرژی عملیاتی بر اساس مدل‌های انرژی پویا برای هر دو گزینه است که مقدار انرژی اولیه مورد نیاز برای گرمایش، سرمایش، آب گرم خانگی و سایر خدمات الکتریکی در طول استفاده از ساختمان و همچنین انرژی تجدیدپذیر تولید شده در محل را فراهم می‌کند. توسط پانل های فتوولتائیک (PV) نصب شده بر روی سقف ها.
طول عمر معمولی مورد انتظار ۵۰ سال، مطابق با مقررات ایتالیایی برای سازه های معمولی [
۳۷]، برای سناریوی BAU در نظر گرفته شد، در حالی که برای جایگزین ZCB یک عمر سرویس طولانی ۱۰۰ سال در نظر گرفته شد، با یک سناریوی بازسازی شامل نوسازی اساسی و جایگزینی مواد در سال ۵۰٫ یک روش رگرسیون خطی برای ضریب انتشار کربن استفاده شد. ترکیب انرژی برای تخمین حساسیت استراتژی‌های کربن زدایی در آینده به تولید انرژی، مطابق با رویکردهای مشابه مورد استفاده محققان برای تعیین هدف کربن صفر تا سال ۲۰۵۰ [
۳۴].
در بخش مواد، فعالیت‌های اصلی تعمیر و نگهداری با توجه به طول عمر مورد انتظار محصولات ساختمانی منتخب گزارش شده در مجموعه داده EPD ایتالیا برآورد شد. [
۳۸] و انتشار کربن از جایگزینی و پردازش زباله از طریق روش LCA ارزیابی شد. شرح گسترده ای در مورد مفروضات در نظر گرفته شده در مدل در گزارش شده است
بخش ۲٫۵٫۳. تمام مزایای سبز شدن شهری و ذخیره‌سازی کربن در مواد مبتنی بر زیست، که در طراحی ZCB برای کاهش سنبله کربن پیاده‌سازی شده‌اند، ارزیابی شد و روش پویا توسط Guest و همکاران توسعه داده شد. [
۳۹] برای گنجاندن سهم کربن بیوژنیک در کاهش پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) به تصویب رسید. در نهایت، CO باقی مانده
۲-معادل مقادیر تعریف شد و ابزارهای جبرانی برای جبران کربن شناسایی شد تا به هدف صفر مطلق برسد.
۲٫۲٫ مطالعه موردی: پروژه “Scalo Lambrate”.
۲٫۲٫۱٫ زمینه
پروژه Scalo Lambrate در میلان به عنوان ورودی چهارمین دوره مسابقه طراحی شهری و توسعه مجدد به نام “بازآفرینی شهرها” که توسط گروه C40 سازماندهی شده است، توسعه یافته است. هدف این مسابقات تحریک شهرها برای ایجاد توسعه‌های “جاه طلبانه” بدون کربن در مناطق بزرگ شهری است که در حال حاضر متروک یا کم استفاده هستند، ترویج همکاری بین بخش دولتی و خصوصی و تحریک اجرای راه حل‌های طراحی (معماری، مصالح، فناوری های ساخت و ساز و غیره) که می توانند در سایر پروژه ها در مقیاس جهانی تکرار شوند.
به منظور دستیابی به این اهداف، شهرهای اختراع مجدد خواستار اقدام، سازماندهی شده در چندین شهر به طور همزمان، تشکیل تیم های چند رشته ای از همان ابتدا، با ظرفیت ارائه بسیاری از شایستگی های ضروری به عنوان بخشی از ارزیابی هستند. قوانین رقابت همچنین مستلزم انتصاب سه شخصیت برجسته است که مهمترین نقش ها را در این فرآیند نشان می دهند: طراح معماری/شهرسازی، کارشناس محیط زیست برای پایداری و کربن زدایی، و مروج مالی/املاک و مستغلات.
یکی از جنبه‌های اساسی، مشترک در همه شهرهای اختراع مجدد برای اقدام، «۱۰ چالش آب و هوا» است که جنبه‌های مختلف پایداری را پوشش می‌دهد، و هر یک از طریق شاخص‌های عملکرد کلیدی (KPI) اندازه‌گیری می‌شوند. در میان این چالش‌ها، چالش‌هایی که بیشترین تأثیر را بر انتشار کربن دارند، «ساختمان‌های سبز و بهره‌وری انرژی» و «ساختمان تمیز و چرخه عمر ساختمان» و به میزان کمتر یا به‌طور غیرمستقیم، «معماری با کیفیت بالا» هستند. و طراحی شهری، «تحرک کم کربن»، «تاب آوری و سازگاری با اقلیم» و «فضای سبز، طبیعت شهری و تنوع زیستی». در حالی که پروژه باید تمام چالش ها و تعاملات پیچیده آنها را در نظر می گرفت، این مقاله بیشتر بر دو مورد اول تمرکز دارد.
۲٫۲٫۲٫ ویژگی های اصلی مطالعه موردی
پروژه Scalo Lambrate بازسازی شهری یکی از محوطه های راه آهن سابق میلان را پیشنهاد کرد که در گذشته برای جابجایی و نگهداری کالاهای در حال حمل و نقل در شهر استفاده می شد. در حال حاضر هفت مورد از این مناطق بلااستفاده در سراسر شهر وجود دارد که در مجموع حدود ۱۲۰ هکتار مساحت دارند که تا همین اواخر اساساً برای مردم غیرقابل دسترس بود و اکنون در حال گذراندن یک فرآیند پیچیده بازسازی و توسعه مجدد است که از سال ۲۰۰۷ آغاز شده است. حیاط راه‌آهن لامبرات منطقه‌ای به مساحت ۷ هکتار در ضلع شرقی میلان است که در آن شورای شهر مقرر کرد که هم مسکن خصوصی و هم دولتی، مسکن دانشجویی و یک پارک ساخته شود. علاوه بر برنامه کاربردی، توسعه طراحی همچنین باید چندین محدودیت مربوط به موارد زیر را در نظر می گرفت: فاصله از مسیرهای قطار زنده، محدودیت ارتفاع به دلیل فرودگاه نزدیک، و الزامی که ۵۰٪ از منطقه باید به مردم اختصاص داده شود. فضای سبز.
برای توسعه این پروپوزال، یک تیم چند رشته‌ای که حوزه‌های مختلف تخصص را پوشش می‌داد، تشکیل شد. سه چهره اصلی درخواست شده توسط این مسابقه، استودیو Benedetta Tagliabue-EMBT Architects، به عنوان رهبر معماری، Politecnico di Milano (با ماتئو روتا، از دپارتمان معماری، محیط زیست و مهندسی ساخت و ساز، رهبری یک تیم بیست نفره بودند. پنج استاد و محقق متعلق به بخش‌های مختلف) به عنوان کارشناس علمی جنبه‌های زیست محیطی و گروه Co-Inventing به عنوان توسعه‌دهنده. چندین متخصص دیگر، با مجموع ۱۷۰ مشاور و ذینفع، در توسعه طراحی شرکت کردند، یا در طول فرآیند با آنها مشورت شد. برای کمک به تایید تصمیمات، تامین کنندگان مصالح ساختمانی و شرکت های ساختمانی نیز بخشی از این گروه بودند. بخشی از تیم – به ویژه معمار و کارشناس محیط زیست – قبلاً با این منطقه آشنا بودند، زیرا آنها در کارگاه قبلی برای ایجاد دیدگاه هایی در مورد دگرگونی محوطه های ریلی میلان شرکت کردند.
این تیم از ژانویه ۲۰۲۰ تا مارس ۲۰۲۱ از طریق یک تلاش طراحی یکپارچه بر اساس جلسات هفتگی کار کرد، جایی که همه افراد تماس برای هر رشته در مورد پیشرفت پروژه بحث کردند و تصمیمات را بر اساس جنبه های فنی و علمی تأیید کردند. پروژه به دست آمده دارای مقیاس و سطحی از جزئیات است که برای مرحله مسابقه مناسب تلقی می شود، یعنی مربوط به یک طراحی مرحله اولیه است. عملکرد و چیدمان داخلی ساختمان ها با توجه به مساحت کف مجاز و قوانین محلی ساختمان تعریف شده است، در حالی که جنبه های فنی در مورد سازه ها، فن آوری های ساخت و ساز و سیستم های مکانیکی، الکتریکی و لوله کشی در سطحی از جزئیات کافی برای محاسبات توسعه داده شده است. توسط خلاصه مسابقه و برای تخمین پارامتری اولیه هزینه ها مورد نیاز است. طراحی این سیستم ها بر عهده شرکت های مهندسی، مطابق با بقیه تیم چند رشته ای بود. خروجی آنها برای توسعه محاسبات مربوط به انتشار کربن ارائه شده در این مقاله استفاده شد.
طرح، که باریک و طولانی است، با جهت شمال به جنوب مشخص می شود. این پروژه با تمرکز بر فضای عمومی، که عمدتاً بین خاکریز راه‌آهن بلند و ساختمان‌های جدید قرار دارد، توسعه یافت تا چهار میدان عمومی نیمه‌دایره‌ای جدید با عملکردهای مختلف ایجاد کند که نام‌های آنها را نیز به آنها داد: «راه‌آهن»، «سرگرمی». ، “آب” و “گل”. معماری ساختمان‌های جدید و چیدمان آنها با هدف اتصال مجدد بافت ناحیه صنعتی سابق لامبرات، که مشخصه آن کارخانه‌های از کار افتاده و چند خانه است، با بقیه شهر، همچنین با اتصال فضای سبز جدید و موجود، باز کردن مسیرهای جدید است. و دیدگاه ها
از آنجایی که منطقه خالی است، ساختمان های پیشنهادی همگی جدید هستند (
شکل ۲) با این حال، تنها ساختمان موجود در سایت، یک ساختمان انبار سابق، حفظ شده و در طراحی به یاد گذشته صنعتی منطقه، و همچنین برای حفظ منابع، ادغام شده است.
به طور کلی، مطالعه موردی شامل چهار ساختمان با طرح هلالی، با عملکردهای مختلف است. از شمال شروع می شود، اولین ساختمانی که در ساختمان حفاظت شده ادغام شده است، یک خوابگاه است که به ویژه مفید است زیرا این محله به دلیل مجاورت با دو دانشگاه مهم، حضور پررنگ دانشجویان دارد. ساختمان دوم یک خوابگاه دانشجویی است و دارای یک سازمان حیاط داخلی است که آب و هوا را کاهش می دهد و نوع شناسی میلانی را به خود اختصاص می دهد. ساختمان سوم نیز با حیاط، مسکن اجتماعی است. در نهایت، ساختمان چهارم و پنجم، دیگر ساختمان های آپارتمانی برای بازار خصوصی هستند.
شکل ۳).
میز ۱ کل مساحت هر ساختمان را نشان می دهد.
همه ساختمان ها مشرف به فضای سبز و چهار میدان یا حیاط جدید هستند. مواد و رنگ های مورد استفاده برای ادغام در محله و شهر میلان انتخاب شدند. تمایل به ایجاد فضاهای متنوع، از نظر اندازه خانه ها و همچنین با ارتفاعات داخلی متفاوت، برای تشویق حضور کاربران مختلف، از نظر سن و ترکیب خانوار وجود داشت.
شکل ۴).
۲٫۳٫ راه حل هایی برای عملکرد انرژی بالا
برای دستیابی به عملکرد انرژی بسیار خوب در مرحله استفاده، اصل راهنما در طراحی Scalo Lambrate ترکیب بازده بالای راه حل های پوششی ساختمان و سیستم های مکانیکی با تولید انرژی قابل توجه از منابع انرژی تجدید پذیر موجود در محل بود. رویکرد اتخاذ شده از یک ترتیب اولویت تبعی پیروی می کند: (۱) راه حل های غیرفعال برای جهت گیری، جرم گیری، و نسبت پنجره به دیوار. (۲) فن آوری های مناسب برای عناصر ساختمانی و سیستم های مکانیکی. و (iii) سیستم‌های فعال برای تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر، که عمدتاً بر روی سطوح سقف قرار دارند. ایده اصلی این بود که، به لطف انتخاب های طراحی “(i)” و “(ii)”، پوشش اکثر نیازهای انرژی محدود یک سال معمولی از طریق انرژی های تجدید پذیر موجود در محل، با در نظر گرفتن موارد عملی امکان پذیر است. محدودیت های ناشی از طراحی معماری (iii).
از آنجایی که سایت در جهت شمال به جنوب کشیده شده بود، نمی‌توان به طور گسترده به دستاوردهای خورشیدی غیرفعال برای دوره زمستان تکیه کرد. بنابراین، حجم ها کاملا فشرده و با اتصالات نسبتا کوچک برای کاهش تلفات حرارتی از طریق پاکت هستند. نسبت کلی پنجره به دیوار نیز به دقت کنترل شده است تا تلفات و افزایش حرارت در جبهه های شرقی و غربی محدود شود. علاوه بر این، نماهای طولانی غربی، دریافت تابش خورشیدی زیادی در بعدازظهرهای تابستان، دستگاه های سایه بان و ایوان ها را برای کاهش خطر گرمای بیش از حد ارائه می دهند.
مقاومت حرارتی پوشش ساختمان (دیوارها، پنجره‌ها و سقف‌ها) برای طراحی ZCB فراتر از الزامات استاندارد مقررات ایتالیایی است، با فرض سناریوی مرجع BAU.
جدول ۲ مقادیر U مهم ترین عناصر ساختمانی را نشان می دهد. برای عناصر شفاف، استفاده از لعاب عایق کم e در نظر گرفته شد، با مقدار g زیر ۰٫۳، از جمله دستگاه های سایه.
کاهش بارهای حرارتی ناشی از یک پوشش خوب عایق بندی شده، استفاده از پمپ های حرارتی را برای کلیه نیازهای گرمایشی و سرمایشی و تولید آب گرم خانگی امکان پذیر کرد. در حالی که سیستم های توزیع و کنترل خاص با توجه به عملکرد هر ساختمان متفاوت است، آب سرد و گرم همیشه توسط پمپ های حرارتی آب به آب تولید می شود که از آب های زیرزمینی به عنوان هیت سینک بهره برداری می کنند: به این ترتیب، امکان جلوگیری از احتراق سوخت های فسیلی در سراسر سایت پروژه
راه‌حل‌ها و استراتژی‌های اتوماسیون ساختمان برای مشارکت دادن کاربران در رفتارهای صرفه‌جویی در انرژی نیز برای بهبود کارایی کلی منطقه، که کاملاً با برق کار می‌کند، طراحی شده‌اند.
به عنوان آخرین مرحله در فرآیند طراحی، پانل های PV بر روی سقف ساختمان ها اضافه شد، زیرا جهت گیری شرقی و غربی نماهای اصلی، نصب عمودی را مناسب نمی کرد. همچنین، در این مورد، هدف نصب، سازگار با بودجه موجود، یک سطح PV بود که انرژی بیشتری نسبت به نیاز استاندارد تولید کند.
تمام جریان های انرژی منطقه توسط یک شبکه هوشمند محلی مدیریت می شود که امکان تبادل انرژی بین ساختمان ها در صورت تولید مازاد را فراهم می کند.
۲٫۴٫ سیستم ساخت و ساز و تعادل مواد برای کاهش کربن
۲٫۴٫۱٫ رژیم غذایی مواد برای ساختمان بدون کربن
تعادل مواد در یک سناریوی BAU، همانطور که در نشان داده شده است
شکل ۵، یک سلسله مراتب واضح ایجاد می کند که در بالا، مواد کربن فشرده فضای اصلی را اشغال می کنند، در حالی که مواد کربن منفی که قادر به بازسازی آب و هوا هستند، فضای حاشیه ای را اشغال می کنند. رژیم های مواد جدید، که در آن مقدار محلول های زیستی در ساختمان افزایش می یابد، امکان معکوس کردن هرم را فراهم می کند و سلسله مراتب جدیدی را ایجاد می کند که در آن مواد کربن فشرده به اجزایی محدود می شوند که هیچ جایگزینی ممکن نیست (مانند پی ها، پنجره ها، PV) پانل‌ها، عایق‌های رطوبتی و غیره) و راه‌حل‌های مبتنی بر زیست در سراسر ساختمان گسترده هستند، می‌توانند انتشار کربن مثبت را جبران کنند و به طور ایده‌آل به هدف کربن صفر دست پیدا کنند. [
۱۳].
بنابراین، انتخاب مصالح ساختمانی برای جایگزین ساختمان کم کربن از این مفهوم رژیم غذایی الهام گرفته شده است، که شامل شناسایی محلول‌های کربن منفی در دسترس محلی، به‌ویژه مواد مبتنی بر زیستی با رشد سریع، قادر به حذف CO است.
۲ با رشد مجدد سریع زیست توده در مزارع [
۴۰]، تا حد زیادی در اجزای مختلف ساختمان پذیرفته شده است.
شکل ۶ راه حل های اتخاذ شده برای سیستم سازه ای و اجزای ساختمان را خلاصه می کند که در پاراگراف های بعدی توضیح داده خواهد شد.
۲٫۴٫۲٫ سازه باربر
معمولاً سازه باربر به دلیل تولید مصالح و ساخت آن، سهم قابل توجهی (حدود ۴۰ درصد) از انتشار گازهای گلخانه ای ساختمان را به خود اختصاص می دهد. [
۴۱]. با در نظر گرفتن کل سیستم سازه، اجزای باربر روی زمین، مانند کف، ستون و تیرها، تقریباً ۸۰-۸۵٪ از حجم کل مواد را تشکیل می دهند. [
۴۲]. در نتیجه، با توجه به مساحت کف ساختمان ها، انتخاب راه حل ساخت و ساز برای دال های افقی برای کاهش ردپای کربن کلی بسیار مهم است. در فرآیند انتخاب، یک مدل تصمیم گیری چند معیاره با در نظر گرفتن ضریب انتشار هر ماده ساختاری، مدت زمان نصب، ایمنی در برابر آتش، و پنج S-KPI – شاخص های عملکرد کلیدی ساختاری استفاده شد: (۱) عملکرد HPI-Height فهرست مطالب؛ (ii) شاخص عملکرد وزن WPI; (iii) شاخص عملکرد SPI-Span. (IV) شاخص عملکرد هزینه CPI; و (v) OPI: شاخص عملکرد کلی. در نتیجه، یک محلول مخلوط چوب و بتن برای ZCB انتخاب شد که سفتی مورد نیاز برای پاسخ به تنش‌های لرزه‌ای را طبق مقررات ایتالیایی NTC 2008 فراهم می‌کند. [
۳۷] و EN 1998-1-Eurocode 8 [
43]. این انتخاب، در مقایسه با یک دال بتنی پرتلند مسلح معمولی که برای BAU استفاده می شود، به طور قابل توجهی ردپای کربن سازه را کاهش می دهد. [
۴۴]. علاوه بر این، این راه حل ساختاری اجازه می دهد تا از نصب سقف های کاذب با حفظ پوشش چوبی در معرض دید جلوگیری شود، که منجر به صرفه جویی بیشتر در مواد و کربن و کاهش خطر آلودگی هوای داخلی می شود. [
۴۵]. این پیکربندی با توجه به مقررات ملی ایمنی آتش نشانی برای ساختمان های مسکونی و پذیرایی امکان پذیر است [
۴۶,
۴۷]و همچنین به لطف طراحی مسیرهای خروج مناسب و محفظه های آتش نشانی. علاوه بر این، راه‌حل ساخت مختلط اتخاذ شده برای پوشش دهانه‌های معمولی (حداکثر ۵٫۵ متر برای این پروژه) با یک شبکه ساختاری منظم مناسب است و در صورت تغییرات آینده در پیکربندی فضاهای داخلی، امکان طرح‌بندی انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند.
فضاهای زیر زمین در طراحی مراحل اولیه محدود بود تا جرم بتن مورد استفاده در زیرزمین به حداقل برسد. به همین دلیل، در هر دو سناریو BAU و ZCB از پی های کم عمق استفاده می شود و خاک با شیب ها و محوطه سازی مناسب برای محدود کردن گسترش دیوارهای محیطی زیر درجه مدل سازی شد. به طور مشابه، اتخاذ سیستمی از حوضه ها و کانال های اتصال برای جمع آوری و استفاده مجدد از آب برای سبز کردن و اطفای حریق، امکان اجتناب از استفاده از مخازن بتنی زیرزمینی معمولی برای ذخیره آب را فراهم کرد. در مورد ZCB، برای همه عناصر باربر زیرزمینی، استفاده زیادی از بتن کم کربن فرض شد، بر اساس افزودن به مخلوط چسباننده سیمان مخلوط با محتوای کلینکر کم، که می تواند ردپای کربن را کاهش دهد. تقریباً ۴۰٪ در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی که برای BAU استفاده می شود [
۴۸]. یک طرح مخلوط کلی با جایگزینی سیمان حدود ۴۰٪ با خاکستر بادی (FA) در نظر گرفته شده است، همانطور که در
جدول A2 از
پیوست اول. عناصر خارجی، مانند بالکن ها، نمی توانند از سیستم مخلوط چوب و بتن که در بالا توضیح داده شد ساخته شوند. بنابراین، یک محلول دال با عناصر روشن کننده برای ZCB اتخاذ شد، که میزان مواد مورد نیاز را ۱۸٪ در مقایسه با یک دال بتنی سنتی، که به جای آن در BAU استفاده می شود، کاهش داد. استفاده از این راه حل همچنین دوام و قابلیت اطمینان عملکرد مکانیکی را در طول زمان تضمین می کند، به ویژه با توجه به قرار گرفتن در معرض آن عناصر در فضای باز برای عمر مفید تا ۱۰۰ سال.
جدول ۳ ترکیب ساختمان را با توجه به دو سناریو BAU و ZCB خلاصه می کند و مصالح اصلی مورد استفاده را با توجه به فرضیات ساخته شده در طراحی مراحل اولیه نشان می دهد.
۲٫۴٫۳٫ پاکت ساختمان
برای پاکت، یک راه حل ساختمانی جامد به منظور فراهم کردن ذخیره سازی حرارتی، و بنابراین کنترل دینامیکی موثر جریان انرژی ورودی در طول تابستان، علاوه بر مقاومت حرارتی بالاتر از استاندارد مورد نیاز، همانطور که در بالا توضیح داده شد، انتخاب شد. بنابراین، در مورد ZCB، دیوارهای خارجی شامل بلوک های بتنی هوادهی اتوکلاو شده ۲۴ سانتی متری با افزودن یک لایه عایق الیاف چوب به طول ۱۴ سانتی متر است. [
۴۹]، قادر به ذخیره کربن در طول عمر ساختمان است، در حالی که برای BAU از بلوک های بتنی توخالی معمولی ۲۵ سانتی متری با ۱۰ سانتی متر EPS اضافی به عنوان عایق حرارتی استفاده می شود. تمام تزیینات بیرونی برای هر دو سناریو معدنی هستند، به جز نمای تهویه شده محل اقامت دانشجویی، که در آن از تخته های بامبو چند لایه به عنوان روکش ZCB استفاده می شود. [
۵۰] و یک نمای چوبی ساخته شده از تخته های جامد کاج اروپایی برای BAU در نظر گرفته شده است.
۲٫۴٫۴٫ پارتیشن های داخلی
راه‌حل‌های ساختمانی سبک وزن به جای دیوارهای جداکننده داخلی عمودی ترجیح داده می‌شوند، که از ساختار دیوار خشک چند لایه با قاب‌های چوبی و پانل‌های تکمیل سفت و سخت ساخته شده از کاغذ بازیافتی تشکیل شده است. [
۵۱]. علاوه بر محدود کردن بارهای مرده بر روی سازه ها، این سیستم ساخت و ساز اصول طراحی برای ساختارشکنی (DfD) را اجرا می کند، که امکان پیکربندی مجدد آسان طرح فضای داخلی را با مزاحمت محدود برای کاربران فراهم می کند. چیدمان مجدد دیوارهای جداکننده داخلی، در طول عمر طولانی ۱۰۰ سال، برای برآوردن نیازهای در حال تغییر زندگی و کار اجتناب ناپذیر است. بنابراین، سناریوهای دینامیکی برای محاسبات در نظر گرفته شد، با پیکربندی مجدد پارتیشن های داخلی در حالی که ساختار باربر موجود را دست نخورده نگه داشت. بنابراین کربن جاسازی شده در سازه باربر حفظ می شود و از انتشار قابل توجهی که با تخریب و بازسازی همراه است جلوگیری می کند. [
۵۲]. استفاده از سیستم مونتاژ خشک با استفاده از اجزای صنعتی، مانند ناودانی های عمودی و تخته های تکمیل، چندین مزیت را به همراه دارد. ضایعات در طول تولید و نصب دیوارها کاهش می یابد، همچنین به لطف اندازه استاندارد اجزاء. به لطف فرآیند مونتاژ خشک، نصب سریع است و به راحتی می توان سیستم های مکانیکی، الکتریکی و لوله کشی را در حفره های دیوار ادغام کرد. در پایان عمر مفید، دیوارها را می توان با جداسازی قطعات آنها، اجتناب از عملیات تخریب تهاجمی و در نتیجه مدیریت بهتر ضایعات، به راحتی از رده خارج کرد، در حالی که عناصر برچیده شده را می توان به طور بالقوه مورد استفاده مجدد قرار داد. [
۵۳]. در مورد ZCB، تمام سطوح تسطیح مورد استفاده برای کف داخلی از الیاف ۱۵۰ میلی متری بازیافتی کنف ساخته شده است. [
۵۴]، ذخیره کربن اضافی را فراهم می کند، در حالی که برای BAU 80 میلی متر کف سیمانی استفاده می شود.
۲٫۵٫ روش مدلسازی ردپای کربن
کاهش انتشار کربن در کل چرخه عمر ساختمان یکی از اهداف اصلی این کار است. برای اندازه‌گیری اثربخشی راه‌حل‌های طراحی انتخاب‌شده در محدود کردن سهم مصالح ساختمانی و سیستم‌های انرژی در تغییرات اقلیمی، کل فاز طراحی توسط یک مدل ارزیابی چرخه حیات (LCA) پشتیبانی شد، که برای اندازه‌گیری دسته تأثیر «پتانسیل گرمایش جهانی» مناسب است. در یک افق زمانی ۱۰۰ ساله (GWP 100a)، طبق روش IPCC 2021 [
55]. یک موجودی دقیق مواد از یک مدل BIM خاص ساختمان برای هر دو سناریو BAU و ZCB بر اساس جرم و حجم مواد مورد نیاز برای سازه‌ها، عناصر ساختمان و تجهیزات استخراج شد.
با این حال، LCA سنتی یک رویکرد ایستا است، بر اساس تجمیع انتشار گازهای گلخانه‌ای گذشته، حال و آینده در زمان صفر، بدون اینکه فاکتور زمانی برای فاکتورهای مشخصه گازهای گلخانه‌ای مختلف اعمال شود. [
۵۶]. هنگامی که به طور خاص محصولات حاوی مواد بیوژنیک را بررسی می کنیم، این می تواند مشکل ساز باشد. مطالعاتی مانند Cherubini و همکاران. [
۵۷] نشان می دهد که همه محصولات بیوژنیک برابر نیستند، و دو پارامتر زمانی، یعنی دوره ذخیره سازی (S) و دوره چرخش (R)، بر ظرفیت آن مواد برای کاهش تغییرات آب و هوایی تأثیر می گذارد. در این کار، GWP
زیستی روش شاخص توسعه یافته توسط Guest و همکاران. [
۵۸] برای یک افق زمانی ۱۰۰ ساله اتخاذ شد، زیرا نشان داده شد که یکی از قابل اعتمادترین و قوی ترین روش ها در ادبیات برای مدل سازی کربن بیوژنیک است. [
۵۹]. این روش به دلیل کربن بیوژن ذخیره شده در اجزای مختلف ساختمان و سرعت CO2، امکان اندازه گیری کاهش GWP را فراهم می کند.
۲ جذب در طول رشد مجدد گیاه با GWP
زیستی مفهوم، یک رویکرد نیمه استاتیک را می توان در LCA نسبت معمولی برای محصولات ساختمانی بیوژنیک اتخاذ کرد. مزیت شاغلین LCA این است که از طریق این روش، می توان یک رویکرد اسنادی استاندارد را بدون پرداختن به عوامل مختلف توصیف پویا و CO بیوژن حفظ کرد.
۲ سهم از طریق شاخص های نرمال شده به محاسبه اضافه می شود [
۳۹]. با این حال، عدم قطعیت های بزرگ می تواند نتایج را تحت تاثیر قرار دهد به دلیل مشکلات در تخمین دوره ذخیره سازی مورد انتظار در ساختمان و همچنین در ردیابی باززایی کربن موثر در زمین. [
۶۰]. در واقع ذخیره کربن در محصولات را می توان با توجه به میزان کربن تخمین زد که بستگی به نوع زیست توده و محتوای آب دارد. سپس، شاخص محاسبه‌شده برای هر ماده بیوژنیک مورد استفاده در طراحی به سهم فسیلی اضافه می‌شود تا مقدار خالص GWP به عنوان مجموع دو سهم، فسیل + بیوژنیک، همانطور که در رابطه زیر (۱) توضیح داده شده است، به دست آید:
جایی که
۲٫۵٫۱٫ مرزهای سیستم برای ارزیابی ردپای کربن در نظر گرفته شده است
برای محاسبه ردپای کربن ساختمان تحت دو سناریو مورد تجزیه و تحلیل، یک تحلیل کمی بر اساس اندازه‌گیری اثرات زیست‌محیطی مؤثر بر تغییرات آب و هوا در طول چرخه زندگی با استفاده از رویکرد ارزیابی چرخه حیات (LCA) در خط انجام شد. با استانداردهای ISO 14067 و EN 15978 [
61,
62]. مرزهای سیستم شامل تمام مراحل اصلی مشخص کننده چرخه عمر ساختمان است: از “گهواره”، با استخراج مواد خام، تا “قبر”، با پایان عمر ساختمان ها و ارزش گذاری. از زباله های تولید شده ماژول های موجود در مدل محاسباتی با رنگ سبز مشخص شده اند
شکل ۷، در زیر در ماژول A1–A3 (مرحله محصول)، مراحل استخراج مواد خام، انتقال به مرکز تولید و فرآوری صنعتی گنجانده شد، در حالی که در ماژول A4 (بخشی از فرآیند ساخت و ساز)، انتقال از مرکز تولید به محل ساخت و ساز. محاسبه شد. ماژول A5 به دلیل کمبود داده در پایگاه داده EPD مورد استفاده برای ارزیابی و عدم قطعیت های آشکار شده در ادبیات، از مرزهای سیستم حذف شده است. [
۶۳]. با این حال، شواهد نشان می دهد که تأثیر بر انتشار کلی کربن حداقل است [
۶۴]. در ماژول B (مرحله استفاده)، موارد زیر گنجانده شد: B1، مربوط به کاربری ساختمان. B4، جایگزینی اجزای خراب؛ B5، بازسازی عمیق، فقط برای پیکربندی ZCB در اواسط عمر (۵۰ سال) برنامه ریزی شده است. B6، مصرف انرژی برای گرمایش/سرمایش و تهویه ساختمان؛ و B7، استفاده از آب گرم خانگی (DHW). از سوی دیگر، در ماژول C (پایان عمر)، موارد زیر در نظر گرفته شد: C2، انتقال اجزای حذف شده از محل به مرکز تصفیه زباله. C3، تصفیه زباله. و C4، پایان عمر. علاوه بر این، مزایا و اثرات فراتر از مرزهای سیستم در ماژول D، به ویژه مزایای حاصل از جرم CO در نظر گرفته شد.
۲ علاوه بر مزایای بازیافت فلزات (فولاد و آلومینیوم) در محصولات بیوژنیک و در پوشش گیاهی کاشته شده در پارک شهری جدید محدوده پروژه جدا شده است.
۲٫۵٫۲٫ پردازش و حمل و نقل مواد
در مرحله تولید (A1-A3)، فرآیندهای اصلی در تولید مصالح ساختمانی اصلی مورد استفاده در دو پیکربندی، BAU و ZCB، مدلسازی شدند. داده های تولید ثانویه موجود در پایگاه داده ecoinvent 3.8 [
65] برای هر دو سناریو در نظر گرفته شد و در نرم افزار LCA SimaPro 9 مدل سازی شد [
۶۶]. تمام فرآیندهای استفاده شده در گزارش شده است
پیوست اول،
جدول A1 برای BAU و
جدول A2 برای سناریوی ZCB فرآیندهای مربوط به مواد ابتکاری مورد استفاده در پیکربندی ZCB، یعنی بامبو چند لایه که به عنوان روکش خارجی استفاده می شود، بتن کم انتشار، و کاسه خاکی تثبیت شده با کربن پایین که برای سنگفرش خارجی پارک استفاده می شود. [
۶۷] به طور خاص در SimaPro مدلسازی شده‌اند یا از EPD یا منابع دیگر به‌دست می‌آیند، مانند نمای بامبو، که داده‌های LCI از INBAR گرفته شده است. [
۶۸].
فاز حمل و نقل با در نظر گرفتن تامین مصالح در مسافت کوتاه، با حداکثر مسافت طی شده ۵۰ کیلومتر، مدل سازی شد، فرضی که توسط نزدیکی سایت به مراکز اصلی توزیع مصالح ساختمانی در مناطق داخلی میلان پشتیبانی می شود. روش حمل‌ونقل کاملاً جاده‌ای در نظر گرفته شد، طبق فرآیند «حمل و نقل، بار، کامیون ۱۶ تا ۳۲ متریک تن، EURO4» در رویداد ecoinvent، به‌جز محصولات بامبو که در عرشه‌بندی و روکش‌کاری استفاده می‌شوند، که در آن حمل و نقل ترکیبی ۱۸۰۰۰ کیلومتر با حمل و نقل دریایی و ۱۵۰ کیلومتر با کامیون در نظر گرفته شد. حمل و نقل دریایی در سیماپرو طبق فرآیند “حمل و نقل، باربری، دریایی، کشتی بین اقیانوسی (GLO)” پردازش می شود. همه فرآیندها بر اساس تخصیص طبقه‌بندی برش در نظر گرفته شدند و طبقه‌بندی اتخاذ شده در مدل فرآیند واحد (U) است.
۲٫۵٫۳٫ استفاده از ساختمان و نگهداری
برای مدل سازی فاز استفاده و نگهداری، انرژی مورد نیاز عملیاتی محاسبه شده توسط متخصصان تیم طراحی در نظر گرفته شد. به طور خاص، هم مصرف تخمینی برق سالانه برای پوشش نیازهای گرما (B6)، DHW (B7) و استفاده (B1) و تولید تخمینی سالانه سیستم PV نصب شده بر روی پشت بام، و عملیاتی در طول ۳۰ سال اول منطقه زندگی، در نظر گرفته شدند. برای محاسبات از نرم افزار شبیه سازی انرژی پویا استفاده شد. سناریوی BAU بر اساس همان مساحت کف و چیدمان حجم‌ها با طراحی ZCB بود، اما با اتخاذ مقادیر استاندارد برای عملکرد حرارتی اجزای ساختمان، کارایی سیستم‌های مکانیکی و سهم منابع انرژی تجدیدپذیر. این مقادیر بر اساس اجرای ملی EPBD 2010/31/EU به عنوان بخشی از تعریف ایتالیایی ساختمان تقریباً صفر انرژی است. همانطور که در بالا توضیح داده شد، تمام خدمات مرتبط با انرژی از برق استفاده می کنند، یک ضریب تبدیل اولیه (fج، ص) از ۰٫۴۳۲ کیلوگرم CO2-معادل/ کیلووات ساعت برای مصرف انرژی اولیه از منابع الکتریکی و یک ضریب تبدیل (fج، PV) از ۰٫۰۸۱ کیلوگرم CO2-معادل/ کیلووات ساعت برای تولید برق در محل از منابع خورشیدی برای برآورد انتشارات عملیاتی مربوطه در نظر گرفته شد. تابع نزولی خطی ضریب fج، ص همچنین برای مدلسازی کربن‌زدایی پیشرونده و ثابت شبکه الکتریکی، مطابق با هدف انرژی بدون کربن تا سال ۲۰۵۰، اجرا شد.
از سوی دیگر، مدلسازی ماژول B4 بر اساس فرض چرخه‌های جایگزینی اجزای فرسوده برای بازیابی عملکرد مورد انتظار بود. اینها شامل تمام تزئینات داخلی دیوار و سقف، رنگ آمیزی مجدد تمام سطوح با دو لایه رنگ اکریلیک هر ۱۰ سال یکبار بود. کفپوش داخلی/خارجی و روکش نما، تخته های بامبو چند لایه برای سناریوی ZCB و تخته های چوبی برای نمای تهویه شده برای BAU، با چرخه های تعویض ۲۵ ساله برای هر دو سناریو. و وسایل، فرض می شود که چرخه تعویض ۳۰ ساله دارند. از طرف دیگر، سیستم PV نصب شده در پشت بام ها، ۳۰ سال پس از نصب حذف می شود و دیگر نصب نمی شود، زیرا کربن زدایی کامل برق از شبکه فرض می شود. در نهایت، تنها برای سناریوی ZCB، پس از ۵۰ سال از ساخت، مقاوم سازی عمیق در نظر گرفته می شود تا عمر مفید ساختمان را ۵۰ سال دیگر افزایش دهد. این شامل جایگزینی سیستم ETICS، به عنوان مثال، عایق و پرداخت بیرونی، و نماهای تهویه شده، و همچنین جایگزینی و بازسازی تمام اجزای لوله کشی، پوشش داخلی، و عناصر پارتیشن عمودی، با پیکربندی مجدد احتمالی اتاق داخلی است. طرح، به لطف استفاده از سیستم های دیوار خشک سبک وزن.
۲٫۵٫۴٫ پایان عمر و دفع نهایی
پایان عمر ساختمان ها برای پیکربندی ZCB با بازیافت زباله های تولید شده در نتیجه تخریب انتخابی تا ۱۰۰ سال در نظر گرفته شد. در مقابل، تخریب جزئی انتخابی برای پیکربندی BAU پس از ۵۰ سال عمر مفید، با دفن زباله تمام اجزای معدنی و بازیافت تنها فولاد تقویت‌کننده در نظر گرفته شد. برای تمام اجزای چوبی و برای مواد بیوژنیک عمومی در پیکربندی ZCB، سوزاندن با بازیافت انرژی به عنوان یک سناریوی مرجع در نظر گرفته شد، در حالی که برای تمام قطعات فلزی (میلگردهای فولادی برای تقویت بتن و پروفیل‌های آلومینیومی با فرم سرد برای زیرسازی پارتیشن داخلی ) یک فرآیند بازیافت با راندمان ۱۰۰% در نظر گرفته شد. تمام مقادیر پایان عمر ۱۰۰ ساله GWP برای هر فرآیند نشان داده شده است
پیوست اول،
جدول A1 برای BAU و
جدول A2 برای سناریوی ZCB
۲٫۵٫۵٫ حسابداری کربن بیوژنیک از جذب و ذخیره کربن
در ماژول D، تمام مزایای زیست محیطی مربوط به تصفیه زباله و CO
2 ترسیب مربوط به ذخیره کربن در اجزای ساختمان و پوشش گیاهی کاشته شده در پارک شهری محاسبه شد. به طور خاص، برای محاسبات ذخیره سازی در محصولات با پایه چوب و بامبو، محتوای کربن ۵۰٪ از زیست توده خشک، با رطوبت ۲۰٪ برای اجزای ساختاری و پوشش های داخلی، ۲۵٪ برای پرداخت های بیرونی، و ۱۰٪ برای الیاف عایق در نظر گرفته شد. . همه تراکم های در محل از مقادیر گزارش شده در پایگاه داده ecoinvent 3.8، EPD ها و گزارش INBAR در نظر گرفته شدند. [
۶۸].
۴٫ بحث
نتایج نشان می‌دهد که کاهش قابل‌توجهی در انتشار کربن، در مقایسه با وضعیت معمول، در واقع به لطف ترکیبی از استراتژی‌های طراحی غیرفعال، سیستم‌های مکانیکی کارآمد، تولید انرژی در محل از منابع تجدیدپذیر، یک انتخاب ناب امکان‌پذیر است. سیستم های ساختمانی و انتخاب مناسب مصالح ساختمانی، از جمله مصالح زیستی. از نظر کربن تجسم یافته، معکوس شدن هرم مواد، اولویت دادن به مواد کم کربن در صورت امکان، که تقریباً ۶۵٪ از کل حجم ساخته شده برای سناریوی ZCB را پوشش می دهد، امکان کاهش انتشار کربن سالانه را تا حدود ۵۰٪ در مقایسه با سناریوی BAU، در حالی که استفاده از مواد زیستی با رشد سریع برای اجزای ساختمان ثانویه بر روی عناصر سطحی بزرگ، مانند کف‌های افقی و نماهای خارجی، به لطف ترسیب کربن، ۲۰ درصد کاهش اضافی را فراهم می‌کند. استفاده گسترده تر از اجزای چوبی، به ویژه برای عناصر ساختاری، مزایای ناشی از مواد زیستی را افزایش می دهد. با این حال، محدودیت‌های بودجه ناشی از حاشیه‌های کم مرتبط با عملکرد مسکن عمومی منطقه، از استفاده از چوب ساختاری، که در حال حاضر گران‌تر از بتن در محل است، جلوگیری کرد. با این وجود، مقدار نهایی GWP 4.7 کیلوگرم CO است
۲-معادل/m
2 برای کربن تجسم یافته، پروژه را با توجه به معیار قهرمانان کربن، در کلاس B قرار می دهد [
۲۶] و مطابق با بهترین شیوه ها برای کربن تجسم یافته از ساخت های جدید در اتحادیه اروپا است [
۲۷].
در حالی که استفاده از مصالح ساختمانی مبتنی بر زیست فواید قابل توجهی از نظر انتشار کربن مجسم می کند، نگرانی هایی در مورد جذابیت زیبایی شناختی، ویژگی های پیری، دوام، عملکرد هیدروترمال – به ویژه در شرایط مرطوب – و مقاومت در برابر آتش وجود دارد. [
۶۹]. علاوه بر این، ادغام آنها در ساختمان های بلندمرتبه در کشورهای مختلف به دلیل محدودیت های نظارتی در مورد ایمنی آتش سوزی محدود شده است. استفاده و ترکیب مواد زیستی در طراحی معماری نیاز به تخصص تخصصی دارد و افزایش واکنش آنها در برابر آتش و مقاومت آنها در برابر آتش مستلزم استفاده از پوشش های متناسب است. [
۷۰]. به طور کلی، هنگام استفاده از محصولات زیستی به عنوان مصالح ساختمانی، حوادث آتش سوزی به شدت بر ردپای کربن تأثیر می گذارد. هنگامی که آتش یک ساختمان را تحت تأثیر قرار می دهد و زیست توده موجود در محصولات زیستی به طور جزئی یا کامل سوزانده می شود، تأثیر آن بر تغییرات آب و هوایی ممکن است مرتبط باشد، زیرا کل کربن به طور انبوه به عنوان CO وارد جو می شود.
۲، از بین بردن مزایای ذخیره سازی طولانی مدت. با این حال، حتی اگر روش DLCA مورد استفاده برای مدلسازی کربن بیوژن بتواند دوره‌های مختلف ذخیره‌سازی را در نظر بگیرد، آسیب‌پذیری در برابر خطر آتش‌سوزی، هم در تکنوسفر (ساختمان) و هم در بیوسفر (جنگل‌ها و مزارع)، یک عامل غیرقابل پیش‌بینی است. که باعث ایجاد عدم قطعیت های بزرگ می شود. به همین دلیل سناریوهای آتش سوزی در نظر گرفته نشد و کاربری معمولی ساختمان و مدیریت معمولی جنگل ها در این تحقیق در نظر گرفته شد.
نتایج این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که، به‌ویژه، به دلیل محدودیت‌های بودجه برای پذیرش مواد زیستی برای سازه‌ها، سناریوی ZCB همچنان دارای انتشار کربن باقیمانده در طول چرخه عمر پروژه است که استراتژی‌های کاهش در محل است. به ویژه مربوط به پارک و درختان آن، برای جبران کافی نیست. مساحت مزرعه مورد نیاز برای جبران این انتشارات باقیمانده مربوط به مساحتی حدود ۱۰ برابر بزرگتر از خود سایت Scalo Lambrate است که سوالاتی را در مورد مسائل کاربری زمین و خطر بالقوه انتقال بار به جای دیگر ایجاد می کند. انتقال به سمت مواد و فرآیندهای کم کربن، و لزوم استفاده از زمین برای جبران انتشار گازهای گلخانه ای که به سختی کاهش می یابد، ممکن است به طور ناخواسته فشارها را بر جبهه های محیطی به غیر از حضور گازهای گلخانه ای در جو، مانند از دست دادن تنوع زیستی، کمبود آب تشدید کند. و کاربری زمین [
۷۱,
۷۲,
۷۳]. برخی منابع ممکن است در واقع به عنوان تنگناهای حیاتی در تلاش برای دستیابی به اقتصاد کم کربن ظاهر شوند. [
۷۴,
۷۵]. تحقق پذیرش گسترده چنین موادی در عین حصول اطمینان از مدیریت پایدار جنگل و محصول مستلزم یک چارچوب سیاسی جامع و ایجاد انگیزه است. [
۷۶].
هنگامی که انتشار کربن تجسم یافته با آنهایی که از انرژی عملیاتی در طول چرخه عمر ساختمان ها به دست می آیند ترکیب می شوند، تأثیر ترکیب انرژی در شبکه الکتریکی نیز آشکار می شود. نتایج نشان می‌دهد که چگونه کارایی انرژی ساختمان‌ها و سیستم آنها مجموع انتشار کربن سناریوهای BAU و ZCB را در ۳۰ سال اول، در طول انتقال به یک شبکه کربن‌زدایی شده تا سال ۲۰۵۰ به شدت متمایز می‌کند. با فرض دستیابی به این هدف، گازهای گلخانه‌ای انتشارات مرتبط با تولید انرژی به شدت کاهش یا حذف خواهد شد. این امر مستلزم دور شدن از سوخت‌های فسیلی به سمت منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی، برق آبی و انرژی هسته‌ای، همراه با پیشرفت در فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی و اقدامات بهره‌وری انرژی است. [
۷۷]. پس از این انتقال، به طور قابل پیش بینی، انتشار عملیاتی در هر دو سناریو صاف می شود و تفاوت در انتشار کل کربن تقریبا ثابت می ماند.
از سوی دیگر، یکی دیگر از پیامدهای مهم کربن زدایی شبکه برق، کاهش قابل توجه عوامل انتشار مرتبط با ساخت مواد خواهد بود. [
۷۸,
۷۹]که در حال حاضر به این معنی است که بخش ساخت و ساز به دلیل فرآیندهای انرژی بر و تکیه بر سوخت های فسیلی، سهم عمده ای در انتشار کربن در جهان دارد. [
۸۰]. با این حال، همانطور که شبکه انرژی به طور فزاینده کربن زدایی می شود، شدت انتشار الکتریسیته مورد استفاده در فرآیندهای تولید کاهش می یابد، به لطف استفاده گسترده تر از منابع انرژی تجدید پذیر با ردپای کربن کمتر، در مقایسه با سوخت های فسیلی، برای تولید برق. [
۸۱]. این بدان معناست که صنایع متکی به برق از شبکه ذاتاً عوامل انتشار کمتری مرتبط با فرآیندهای تولید خود دارند. به عنوان مثال، تولید فولاد، سیمان، و مواد شیمیایی – صنایعی که به دلیل انتشار کربن بالا شناخته می شوند – می توانند اثرات زیست محیطی خود را با انتقال به برق حاصل از منابع تجدید پذیر به میزان قابل توجهی کاهش دهند. [
۸۲]. علاوه بر این، کربن زدایی از شبکه انرژی امکان الکتریکی شدن فرآیندهای صنعتی مختلف را فراهم می کند که قبلاً به سوخت های فسیلی متکی بودند و عوامل انتشار را بیشتر کاهش می دهد. با این حال، در نظر گرفتن پیامدها و چالش های گسترده تر مرتبط با کربن زدایی شبکه انرژی ضروری است [
۸۳]. این شامل رسیدگی به مسائل متناوب منابع انرژی تجدیدپذیر، اطمینان از قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری شبکه، و مدیریت انتقال برای صنایعی است که به شدت به سوخت های فسیلی وابسته هستند. بعلاوه، پذیرش فناوری‌های کم کربن در تولید مواد، مانند جذب و استفاده از کربن، نقش مهمی در کاهش بیشتر انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش‌هایی که ممکن است برق‌رسانی کامل چالش برانگیز باشد، ایفا می‌کند، مانند صنعت سیمان. [
۸۴]. هنگامی که این سناریو محقق شود، انتشار کربن تجسم یافته مصالح ساختمانی به طور قابل توجهی کمتر از امروز خواهد بود، و به طور بالقوه باعث می شود که مواد مبتنی بر زیستی برای دستیابی به اهداف کربن صفر در طول چرخه عمر ساختمان ها اهمیت کمتری داشته باشند، و در نتیجه مسائل مربوط به استفاده از آنها را محدود می کند. در بالا برجسته شدند.
با این حال، پیامدهای منفی ممکن است با افزایش فشار تقاضای برق توسط صنعت ساختمان ایجاد شود. به ویژه، قیمت انرژی می تواند تحت تاثیر نوسانات بزرگ بر اساس روش های مختلف مدیریت انرژی قرار گیرد. همانطور که پتریچنکو و همکارانش دریافتند. [
۸۵]، جامعه انرژی یک چارچوب سودآورتر از یک مشتری توزیع شده فردی است، زیرا می تواند منجر به صرفه جویی تا ۲۰٪ در هزینه های انرژی شود. با این حال، چندین عدم قطعیت بر تخمین اثر می‌گذارد، و پیش‌بینی قابل‌اعتماد تغییرات آینده در هزینه‌های انرژی پس از انتقال انرژی دشوار است.
۵٫ نتیجه گیری ها
این مقاله یک روش سیستماتیک برای ارزیابی پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) پروژه برای بازسازی یکی از محوطه های راه آهن سابق میلان، ایتالیا به محله ای با چندین ساختمان مسکونی و یک پارک عمومی ارائه می دهد. این پروژه به عنوان ورودی به نسخه ۲۰۲۰ مسابقه Reinventing Cities که توسط گروه C40 سازماندهی شده بود، ارسال شد. این روش برای تخمین کل انتشار کربن در چرخه زندگی محله در یک مقیاس زمانی ۱۰۰ ساله، با مقایسه سناریوی طراحی، بر اساس هدف کربن صفر، با سناریوی مرجع «تجارت طبق معمول»، بر اساس مقررات فعلی ایتالیا برای ساختمان های تقریباً صفر انرژی.
نتایج نشان می‌دهد که ترکیب مناسبی از استراتژی‌ها برای محدود کردن انتشار ناشی از انرژی عملیاتی، همراه با معکوس کردن هرم مواد، با استفاده از مواد مبتنی بر زیستی با رشد سریع با ردپای کربن منفی، منجر به کاهش ۷۰ درصدی می‌شود. در انتشار کربن در دوره ۱۰۰ ساله؛ انتشار گازهای گلخانه ای باقیمانده را می توان با جنگل کاری یک منطقه ۶۸ هکتاری جبران کرد.
این نتایج جالب هستند، زیرا امکان‌سنجی واقعی محله‌های کربن صفر را نیز در شرایطی با بودجه محدود ثابت می‌کنند، مانند توسعه‌هایی که عمدتاً به مسکن ارزان قیمت اختصاص داده شده است، که در آن حاشیه برای توسعه‌دهنده کم است و امکان استفاده از چوب برای سازه‌ها و سازه‌ها وجود ندارد. دیوارها به دلیل محدودیت بودجه این کار فرصت‌هایی را برای ذخیره‌سازی کربن ارائه‌شده توسط محصولات بیوژنیک با رشد سریع ارائه می‌کند که می‌توانند در اجزای ساختمانی ثانویه، مانند تکمیل و پرکننده‌های پخش‌شده در سطوح وسیع استفاده شوند.
با این حال، در همان زمان، نتایج نشان می‌دهد که با این محدودیت‌ها، محله همچنان دارای انتشار کربن باقیمانده است و استراتژی‌های کاهش در محل مانند پارک عمومی بزرگ برای جبران آنها کافی نیست. تنها با اتخاذ اقدامات کاهشی خارج از سایت، مانند جنگل کاری منطقه ای ۱۰ برابر بزرگتر از خود سایت، می توان به هدف کربن صفر دست یافت. با این حال، این استراتژی مسائل مهمی را در مورد استفاده از زمین باز می کند که ممکن است تکرارپذیری آن را در مقیاس بزرگتر زیر سوال ببرد.
از آنجایی که فرصت‌های باقیمانده برای کاهش انتشار کربن ناشی از انرژی عملیاتی محدود به نظر می‌رسد، این کار همچنین نیاز فوری به اجرای سیاست‌ها و مشوق‌ها را برای معرفی مواد زیستی در ساختمان‌ها، به لطف پتانسیل ذخیره‌سازی کربنی که ارائه می‌دهند، روشن می‌کند. علاوه بر این، استانداردهای جدیدی باید توسعه یابد تا شامل روش‌های دینامیکی برای محاسبه کربن بیوژنیک در ساختمان شود، که با اوج انتشار گازهای گلخانه‌ای در زمان ساخت و ساز و نگهداری و کربن جذب شده توسط پوشش گیاهی در طول رشد آن بیشتر مطابقت داشته باشد.
