نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری معماری، دانشکده معماری وشهرسازی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران
2 استادیار دانشکده معماری وشهرسازی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Buildings contribute significantly to energy production and carbon dioxide emissions, and experts are looking for ways to reduce this, focusing on eco-friendly design strategies. In this regard, the present study aims to systematically analyze energy consumption optimization strategies in urban environments as a framework for the development management of Isfahan. The present study is a review type, and a systematic literature review method was used to collect data, and a content analysis method was used to analyze them. The statistical population includes sources from 2011 to 2023. The present research method is based on a systematic literature review, which consists of five stages: definition, search, selection, analysis, and synthesis. Based on the research findings, a total of 17 components regarding energy consumption optimization solutions in urban environments, including double-skin facade; building orientation; building form; optimizing wall insulation thickness; optimizing wall-to-window ratio; optimizing window thickness; wireless network sensor; Wall height; existence of adjacent buildings; roofing materials; thermal comfort; passive cooling and heating; energy-based planning for a site; alternative energy sources; multi-objective optimization; light and canopy have been extracted. Additionally, this research investigates the orientation of Group C residential buildings as a key factor influencing energy efficiency in the city of Isfahan. The results of the research show that the energy saving potential with the appropriate orientation of Group C residential apartment buildings in the Isfahan region for total energy consumption is 32 percent, and the optimal building orientation in the city of Isfahan in terms of energy consumption is the southern orientation.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
ساختمانها در سطح جهان 30 تا 40 درصد از کل انرژی را مصرف و 30 درصد از دیاکسید کربن را منتشر میکنند. مصرف انرژی در سراسر جهان تقریباً 2 تا 3 درصد، یعنی دوبرابر میانگین نرخ رشد از سال 2010، افزایش یافته است که علت آن اقتصاد قوی جهانی و همچنین افزایش نیاز به انرژی سرمایش و گرمایش است. بخش ساختمان مسئول حدود 55 درصد از مصرف برق جهانی است (Santamouris &Vasilakopoulou, 2021). ساختمانها مانند مدارس، رستورانها، هتلها، بیمارستانها، موزهها و سایر ساختمانها دارای تنوعی وسیع از کاربریها و نیازهای انرژی مانند روشنایی، گرمایش، تهویه، تهویۀ مطبوع، آب گرم خانگی، یخچال، آمادهسازی غذا و غیره هستند. رشد اقتصادی و جمعیت باعث افزایش تقاضا برای خدمات در حوزۀ مراقبتهای بهداشتی، آموزشی، فرهنگی، مهماننوازی و غیره همراه با مصرف انرژی میشود (Pérez-Lombard et al., 2008).
در سال 2018، برنامۀ محیطزیست سازمان ملل متحد گزارش داد ساختمانها در سراسر جهان مسئول 40 درصد از کل مصرف انرژی جهان، 25 درصد از آب جهانی و 40 درصد از منابع جهانی هستند و حدود یکسوم گازهای گلخانهای را منتشر میکنند؛ بنابراین، اولویت بر کاهش اثرات زیستمحیطی بر محیط انسانساخت قرار گرفت. صرفهجویی در مصرف انرژی ساختمانها دارای مزایایی مختلف از جمله کاهش هزینهها، افزایش امنیت تأمین و صرفهجویی در محیطزیست است. بر اساس گزارش هیئت بیندولتی تغییرات آبوهوایی، ساختمانها 19 درصد از انتشار دیاکسید کربن مرتبط با انرژی، 32 درصد از مصرف جهانی انرژی و 57 درصد از مصرف جهانی برق را تشکیل میدهند؛ از این رو، ساختمانها از نظر مصرف انرژی یکی از مهمترین زیرساختهای جامعۀ مدرن هستند. ساختمانهای مسکونی و تجاری به دلیل بهرهبرداری از انرژی اولیه، 1/41 درصد در مصرف انرژی اولیه، 74 درصد در مصرف برق و 40 درصد در انتشار دیاکسید کربن مشارکت داشتهاند. همچنین، مشخص شده است برای انتشارات گلخانهای مربوط به ساختمانها، 40 تا 95 درصد از این انتشارات ناشی از مصرف انرژی عملیاتی است و مابقی ناشی از فرایندهای ساختوساز و تخریب است. با وجود این، ساختمانها بیشترین پتانسیل را در کشورهای در حال توسعه برای دستیابی به کاهش جالب توجه انتشار گازهای گلخانهای ارائه میدهند. افزون بر این، مصرف انرژی در ساختمانها را میتوان با فناوریهای اثباتشده و تجاری در دسترس حدود 30 تا 80 درصد کاهش داد (Morsi et al., 2020).
ساختمانها پتانسیل زیادی برای بهینهسازی انرژی دارند، اما قوانین و مقرراتی خاص وجود دارند که برای رسیدن به این هدف باید رعایت شوند. برای دستیابی به بهرهوری انرژی، باید راهحلهای طراحی مناسب مربوط به عللی ایجاد شوند که بر عملکرد انرژی ساختمان تأثیر میگذارند. آبوهوا، فرم معماری، مصالح ساختمانی و محوطه، کارایی کلی تجهیزات، اشغال ساختمان و الگوهای رفتاری ساکنان، برخی از عناصری هستند که باید در نظر گرفته شوند. فناوریهای مدرن بهینهسازی انرژی تا حدی زیاد بر بهبود عملکرد پوشش ساختمان، سیستمهای روشنایی کارآمد، حفاظت از آب، سازگاری با منابع تجدیدپذیر، سیستمهای کنترل هوشمند، گرمایش، تهویه و تهویۀ مطبوع و غیره متمرکز هستند. ترکیبی از طراحی عالی معماری و سیستم انرژی، و همچنین عملیات کارآمد و نگهداری پس از اشغال، میزان انرژی مصرفی را تعیین میکند. بسیاری از کشورها سیاستها و استانداردهای صرفهجویی در مصرف انرژی را اجرا کردهاند و صرفهجویی انرژی در طراحی معماری عاملی مهم است (Sun et al., 2021). بر این اساس، هدف پژوهش حاضر تحلیل سیستماتیک راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ شهر اصفهان است.
مبانی نظری پژوهش
طبقهبندی گونهشناختی پیکربندیهای ساختمانهای مسکونی به طرزی فزاینده برای حل مسائل پیچیدۀ مرتبط با مسکن، به ویژه در شرایط فعلی در مناطق شهری ضروری است. راجر شروود[i] با پیروی از ملاحظات نظری نظریهپردازان برجسته از جمله کواترمر دو کوئینسی[ii]، جولیو کارلو آرگان[iii] و آلدو روسی[iv]، در تبیین ضرورت تیپولوژی در معماری، نقش گونهشناسی فرمها را در مسیر روشنشدن مسائل معماری و تعریف راهحلها برجسته میکند. همانطور که شروود مزایای استفاده از نمونههای اولیه در مسکن را تبیین میکند، انواع واحدهای مسکونی را با توجه به جهتگیری آنها و انواع ساختمانهای مسکونی را با توجه به دسترسی به واحدهای مسکونی تعریف میکند (Sherwood, 2017). گروهی از پژوهشگران دانشکدۀ معماری دانشگاه صنعتی دلفت[v] متشکل از دفتر معماران آتی[vi] با الهام از این آثار و با ظهور اشکال جدید ساختمانهای مسکونی، با توجه به مشکلات رشد شهری به هزینۀ منابع طبیعی دفتر معماران به سرپرستی بارت رییزر[vii] و پروفسور رودی اویتنهاک[viii]، مطالعهای را طی سالهای 2004 تا 2007 با عنوان چگالی و کیفیت فضایی انجام دادند (NEXT Architects, 2008). هدف از این مطالعه کسب دانش جدید در زمینۀ تراکم فضایی و یافتن راههای بهتر برای بهرهبرداری از مناطق شهری موجود با اجرای تراکم بیشتر با افزایش کیفیت مسکن بود. این مطالعه برای بازسازی بافت شهری از قبل توسعهیافته از اهمیتی ویژه برخوردار است. برجستهترین جنبۀ مطالعه اطمینان از نور روز و جریان هوای کافی، همراه با دسترسی، دید و حریم خصوصی برای واحدهای مسکونی در یک فضای عمومی با کیفیت (نیمه) خصوصی بود. نتیجۀ این پژوهش که در دانشگاه صنعتی دلفت انجام شد، ایجاد کتابخانۀ بلوکها[ix] - گونهشناسی اشکال ساختمانهای مسکونی - بود که راهحلیابی را در ساختوسازهای انجامشده در مناطق شهری تسهیل میکند. شالودۀ این راهحل یک ماتریس سهبُعدی است که در آن، حجمهای ساختمان نسبت به یکدیگر چیده شدهاند و به ترتیب از کوچکترین واحد به ارتفاع 5×5 متر، 3 متر یا 5 متر شروع و به صورت تدریجی 5×5 متر بزرگ میشود و به بزرگترین حجم 50×50×50 متر میرسد. هنگامی که این حجمها در یک ماتریس سهبُعدی شفاف چیده شوند، اشکال آشنا بهراحتی قابل تشخیص هستند (شکل 1) (Todorovic, 2016).
در طراحی معماری ساختمان، در مرحلۀ اول، احجام اولیه (تودههای خام) هستند که این حجمهای اساسی هنوز یک ساختمان را تشکیل نمیدهند. در مرحلۀ دوم، شکلدهی با نور و فضا (برش و حفره) انجام میشود، حجم پایه بریده و سوراخ میشود تا نور روز کافی برای واحدهای مسکونی منفرد فراهم شود. سوراخها نسبت به اندازه و فرم حجم اصلی متفاوت هستند و هدف اصلی این مرحله تأمین «نور روز کافی» برای واحدهای مسکونی درون این احجام است. این کار فقط با پنجرههای معمولی انجام نمیشود، بلکه با ایجاد حفرههای معماری در مقیاس بزرگ صورت میگیرد که هم نور را عمیقاً به داخل هدایت میکنند و هم کیفیت فضایی منحصربهفرد خلق میکنند. مرحلۀ سوم تعریف دسترسی (گردش و ارتباط) است که دسترسی به واحدهای مسکونی به صورت ذاتی و جداگانه برای هر حجم تعریف میشود؛ یعنی هر حجم یا بلوک ورودی و راه پله/آسانسور مستقل خود را دارد (Reuser & Uytenhaak, 2006). هنگام آزمایش این تیپولوژی، نویسندگان مقایسهای بین چندین ساختمان ساختهشده در سال 2006 انجام دادند و از جمله به این نتیجه رسیدند که برخی از انواع جدید ساختمانهای مسکونی در عمل ظاهر شدهاند که فراتر از چارچوب استاندارد معماران و شهرسازان هستند. نمونههایی از این انواع جدید عبارتاند از: سوپربلوک در جزیرۀ جاوا در آمستردام[x]، انواع پاسیو در جزیرۀ بورنئو[xi] در آمستردام، بلوک با پاسیو-بالا[xii] در آمستردام و برج عظیم در مولرپیه[xiii] در روتردام (Todorovic, 2016).
شکل 1- عناصر اساسی کتابخانۀ بلوکها بر روی سطح ماتریس افقی (Todorovic, 2016)
برنارد لوپن[xiv] و هارالد مویج[xv]، استادان و پژوهشگران دانشکدۀ معماری دانشگاه فناوری دلفت[xvi]، با بررسی یک رویکرد جامع به مشکل مسکن، تبیین کردهاند چگونه پیوندها و انباشتههای مختلف واحدهای مسکونی پیکربندی یک حجم مشترک را ایجاد میکنند که یک ساختمان مسکونی را تشکیل میدهد. لوپن و مویج با مطالعۀ پیکربندی ساختمانهای مسکونی، تیپولوژی را مطرح کردهاند که شامل 9 دسته از پیکربندی ساختمانهای مسکونی است: 1) خانۀ مستقل؛ 2) مات[xvii]؛ 3) دال؛ 4) کمتراکم خوشهای؛ 5) ویلای شهری؛ 6) بلوک؛ 7) ردیفی؛ 8) میانافزا و 9) برج. این تیپولوژی پیکربندی ساختمانهای مسکونی تبیینکنندۀ آن است که چگونه پیکربندیهای پیوند گسترده سادهترین نوع خانههای مجزا، اشکال خطی و ساده را به صورت افقی در سطح زمین ایجاد میکنند. علاوه بر این، افزودن ترکیبات عمودی، اشکال خطی، ساده و بلوکی از یک واحد مسکونی روی هم را ایجاد میکند. فرم و بُعد پیکربندی ساختمان مسکونی عملاً با جنبههای زمینهای و زیباییشناختی تعیین میشود و در هر فرم، واحدهای مسکونی به مناسبترین روش شکل میگیرند. به منظور سادهسازی فرایند طبقهبندی تیپولوژی، لوپن و مویج همچنین فرمهای انتزاعی از دستههای ساختمانهای مسکونی را تعریف کردند که به عنوان نماد در ایجاد پایگاه مسکن (پایگاه دادۀ واحدهای مسکونی) در دانشکدۀ معماری دانشگاه فناوری دلفت و برای اهداف انتشار ادبیات حرفهای در حوزۀ ساختمان استفاده میشوند. این آیکونهای انتزاعی کاربرد عملیاتی زیادی دارند، زیرا به روشی بسیار ساده تیپولوژی ساختمان را با توجه به پیکربندی تعریف میکنند و بینشی کارآمد را نسبت به ویژگیهای اساسی ساختمان مورد مطالعه ارائه میدهند (Leupen & Mooij, 2008). جاسپر ون زوول[xviii] در تحلیل پیکربندی ساختمانهای مسکونی جدید و کلاسیک، از همان نمادهای انتزاعی استفاده و 9 گروه را شناسایی کرده است که عبارتاند از: 1) بلوکهای بسته؛ 2) بلوکهای سوراخدار؛ 3) زمینخراشها و ماتها؛ 4) دالها و دیوارها؛ 5) مجتمعها؛ 6) ویلاهای شهری؛ 7) برجها؛ 8) بلوکهای پلکانی و 9) بلوکهای بخش مجتمع. این تیپولوژی بر اساس تنوع بیشتر یک بلوک است. برای مثال، چهار نمونۀ سوپربلوک، پاسیو، بلوک با پاسیو-بالا و برج عظیم به عنوان چهار نوع جدید پیکربندی ساختمان محسوب میشوند که در آنها از نمادهای انتزاعی یکسان برای انواع مختلف بلوک استفاده شده است (شکل 2). برای ساختمانهای متعلق به گروههای مختلف، وابستگی گروه بر اساس ارتباط بیشتر تعیین شد (van Zwol, 2009).
شکل 2- نمادهای انتزاعی پیکربندی ساختمانهای مسکونی بر اساس نمادهای تعریفشده توسط لوپن و مویج به ترتیبی که تقریباً با موقعیت حجم اصلی کتابخانۀ بلوکهای ماتریسی در شکل 1 مطابقت دارد (Leupen & Mooij, 2008)
از دیدگاه کاربر، بسیاری از عوامل توانایی محیطی، خوانایی و تصویرپذیری، مانند فضای ساختاریافته و نوعشناسی ساختمان، و همچنین تعامل صمیمی بین فضای داخل و خارج، برای تفسیر چیدمان ساختمان مورد نیاز هستند. طراحی ساختمان فرایندی پیچیده است که در آن، تصمیمهای حیاتی دربارۀ سیستمهای مختلف ساختمان در مراحل اولیه گرفته میشوند (Du et al., 2020). هرگونه استفاده از ساختمان با ترکیبی از طراحی معماری، از جمله هندسه و مصالح، میتواند تأثیری جالب توجه بر رفتار محیطی آن داشته باشد (Forcael et al., 2019). با توجه به جابهجایی دیوارهای داخلی و خارجی، مرز چیدمان نیز میتواند یکی از متغیرهای طراحی چیدمان فضا با مرز غیرمتحرک باشد. تغییر متغیرهای چیدمان فضا کاهش مصرف سالانۀ انرژی نهایی را ثابت کرده است (Du et al., 2019). همچنین، ثابت شده است بیشتر فضای غیرضروری موجود در ساختمانها ناشی از دسترسی عمومی و اتاقهای انتظار بزرگ و همچنین طراحی نادرست راهرو، معابر غیرضروری، فضاهای بزرگ و افزایش مناطق خدماتی مانند سرویسهای بهداشتی، دفترها، مناطق خدماتی، ارتفاع غیرقابل قبول، مکان و شکل برای یک ساختمان میتواند به استفادۀ نامناسب از فضا و در نتیجه هدررفتن فضا و مصرف انرژی و مواد افزوده منجر شود (Coakley et al., 2014). چیدمان فضایی با انرژی کارآمد شامل تغییرات حجمی مؤثر در فضاها همراه با موقعیت راهبردی پنجرهها و استفاده از عناصری مانند سایۀ پنجرهها و حیاطهای سایهدار برای کاهش تابش مستقیم خورشید و همچنین کاهش مصرف انرژی مکانیکی است. طراحی چیدمان سنجیده از مصرف انرژی غیرضروری برای افزایش پایداری کلی ساختمان و کمک به کاهش تغییرات آبوهوایی جلوگیری میکند. برنامهریزی زیرساختی مناسب یک عنصر کلیدی در برآوردن الزامات بهرهوری انرژی است. چیدمان ساختمان بهینه یا طراحی ساختمان کارآمد مصرف انرژی را به دلیل سیستمهای گرمایش و تهویۀ مطبوع کاهش میدهد (García-Sanz-Calcedo, 2014).
روش پژوهش
هدف این ارزیابی سیستماتیک سنجش ادبیات جدید دربارة راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ شهر اصفهان به کمک شناسایی و سنتز مطالعات جدید قابلدسترس در این حوزة خاص است. روش این ارزیابی سیستماتیک از رویکرد ارزیابی ادبیات نظریة زمینهای ولفسوینکل[xix] و همکاران (2013) تبعیت میکند. از دیدگاه آنها، مراحل تکرارشوندة ارزیابی سیستماتیک عبارتاند از: تعریف، جستوجو، انتخاب، تحلیل و سنتز که در ادامه به بررسی هریک از آنها پرداخته میشود.
تعریف
گام اول ارزیابی که مشخصکردن حوزة ارزیابی است، قبل از جستوجوی واقعی انجام شده است که بر اساس بحثهای تکراری میان مؤلفان در طول جستوجوی مطالعات دوباره تنظیم و قاعدهمند شده است. تعریف شامل شناسایی پایگاه دادههای مرتبط، تعیین خطوط کلی متناسب، تصمیمگیری دربارة اصطلاحات خاص جستوجو و بررسی هرگونه پایگاه دادهای مرتبط است. بر اساس جستوجوهای اکتشافی اولیه، پایاننامهها، مقالهها و کتابهای لاتین به عنوان موارد خاص جستوجو انتخاب شدهاند. انتخاب اصلاحات خاص جستوجو بر اساس کلیدواژههایی مانند مورفولوژی ساختمانهای مسکونی[xx]، معماری همساز با اقلیم[xxi]، عملکرد انرژی ساختمانها[xxii]، ذخیرۀ انرژی در ساختمانها[xxiii]، بهینهسازی ذخیرۀ انرژی[xxiv]، کارآمدی انرژی ساختمانها[xxv]، طراحی ساختمانهای مسکونی با انرژی کارآمد[xxvi]، مورفولوژی و عملکرد انرژی[xxvii]، معماری پایدار در رویکرد با کارآمدی انرژی[xxviii] است.
جستوجو
فرایند جستوجو در آبانماه 1402 به مدت 30 روز انجام شد. در این فرایند، جستوجوی پایاننامهها، کتابها و مقالههای مرتبط با راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ اصفهان انجام شد که در بازة زمانی 2011-2023 منتشر شدهاند. فهرست رفرنسهای منابع معتبر به عنوان بخشی از جستوجوی تفصیلی برای ادبیات اضافی بر مبنای جستوجوی گلولهبرفی و جستوجوی دستی پایش شده است. همة رفرنسها و اطلاعات دربارة عنوان، مؤلفان، خطوط کلی، چکیده و کلمات کلیدی، به نرمافزار Endnote ورژن X7.4 انتقال یافتند و نتایج تکراری حذف شدند.
انتخاب
مؤلفان هر یک از عنوانها، چکیدهها و واژگان کلیدی همة موارد دانلودشده را دو بار پایش کردند تا به توافق و اجماعنظر دست یابند. مطالعات واجد شرایط به راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ اصفهان اطلاق شد. متن کامل موارد دانلودشده که برای بررسی بیشتر و دقیقتر واجد شرایط تشخیص داده شدند، بار دیگر بهدقت مطالعه شدند. زمانی که دانلود مقالهها و موارد واجد شرایط از سایتهای الکترونیکی امکانپذیر نبود، از نویسندگان اصیل درخواست و به تعداد مقالهها اضافه شد. افزون بر این، پروتکل جستوجو در چهار مرحله مشخص شده است: شناسایی، غربالگری، شایستگی و شمولیت. در مرحلۀ شناسایی، پایگاههای مدنظر برای جستوجو و کلمات کلیدی آن انتخاب شدند. در مرحلۀ غربالگری، با استفاده از معیارهای ورود و خروج، پژوهشهای انتخابشده بررسی و مجدداً انتخاب شدند. به منظور جستوجوی دقیقتر، معیارهای ورود و خروج تدوین شدند که عبارتاند از: مقالهها و رسالههای دکتری. گزارشها، روزنامهها، کتابها و پایاننامههای کارشناسی و کارشناسیارشد از دایرۀ جستوجو حذف شدند، زیرا مقالهها شدهاند و از اعتبار بیشتری برخوردار هستند. مجلههای مرتبط با حوزۀ معماری و ساختمان، انرژی، علوم محیطی، مهندسی و فناوری ساختمان انتخاب و بقیه حذف شدند. بازۀ زمانی برای انتخاب منابع از سال 2011 تا 2023 انتخاب شد و موارد مرتبط با سالهای قبل از 2011 حذف شدند. زبان پژوهش انگلیسی در نظر گرفته شد و سایر زبانها از فرایند جستوجو کنار گذاشته شدند. در مرحلۀ غربالگری، پژوهشهایی که تمامی معیارهای ورود را داشتند، مورد پذیرش نهایی قرار گرفتند. در این مرحله، عنوان و چکیدۀ مقالهها مرور شد. مرحلۀ شایستگی معطوف به منابعی است که معیارهای ورود را دارا بودند. در مرحلۀ شمولیت و گنجاندن، پژوهشهای انتخابشده توسط پژوهشگران به طور عمیق مطالعه شدند.
تحلیل
متن کامل مقالههای بازیابیشده به شکلی مساوی میان ارزیابان تقسیم شد که به طور متوالی مقالههای تعیینشده را مستقل تحلیل کردند. این کار به صورت فرایند کدبندی باز، دیدگاه یا مفاهیمی که فرض میشد با حوزة ارزیابی و اهداف پژوهش مرتبط است، انجام شد.
سنتز و یافتهها
نویسندگان بر اساس ادغام و پایش مفاهیم و مضمونها، راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری را به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ اصفهان مشخص خواهند کرد. جستوجوی اولیه بر اساس عنوانها و چکیدهها منتهی به شناسایی 76 منبع شد. بر مبنای موضوع پژوهش، 31 مورد شایستگی ارزیابی کامل تشخیص داده شدند و در نهایت، 22 مورد از آنها برای تحلیل نهایی مدنظر قرار گرفتند. جستوجوی نهایی به طیفی گسترده از منابع اسنادی شامل کتاب، مقاله، تز، گزارش آماری و پژوهشی انجامید. متون انتخابی بهوضوح انعکاسدهندة تحلیل سیستماتیک راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعه هستند (شکل 3). بر این اساس، در ادامه، مشخصات منابع انتخابی بیان خواهد شد و اطلاعات مرتبط با آنها ارائه خواهد شد.
شکل 3- نمودار مراحل ارزیابی سیستماتیک ادبیات پژوهش (منبع: نگارندگان پژوهش)
تجزیهوتحلیل یافتهها
بازۀ زمانی منابع انتخابشده برای تحلیل نهایی از سال 2011 تا 2023 است. بیشترین فراوانی منابع مربوط به سال 2023 (پنج منبع) و کمترین فراوانی مربوط به سالهای 2011، 2016 و 2018 است (هر کدام یک منبع). شکل (4) فراوانی منابع را نشان داده است. تحلیل زمانی دادههای پژوهش بیانگر آن است که حدود 24 درصد از منابع مربوط به سال 2023 است. پس از آن، سال 2021 بیشترین منابع را به خود اختصاص داده است که معادل 18 درصد از کل منابع است. سپس، سالهای 2019 و 2022 قرار دارند که هر کدام 14 درصد از منابع را به خود اختصاص دادهاند(در مجموع، 28 درصد از منابع). همچنین، سالهای 2017 و 2020 نیز هر کدام 9 درصد از منابع را به خود اختصاص دادهاند (در مجموع، 18 درصد از منابع). سالهای 2011، 2016 و 2018 نیز در مجموع 12 درصد از کل منابع پژوهش را به خود اختصاص دادهاند.
شکل 4- تحلیل زمانی منابع پژوهش (منبع: یافتههای پژوهش)
از لحاظ نوع پژوهش، بیشترین فراوانی مقالهها به صورت کمّی است؛ چنانچه رویکرد 18 منبع معادل 82 درصد از منابع به صورت کمّی بوده است. افزون بر این، رویکرد چهار منبع معادل 18 درصد از کل منابع به صورت کیفی بوده است (شکل 5).
شکل 5- نوع منابع پژوهش (منبع: یافتههای پژوهش)
روش جمعآوری دادهها به صورت مطالعات میدانی، مطالعات کتابخانهای، نظرسنجی آنلاین، مصاحبه و پرسشنامه بوده است. بیشترین روش جمعآوری دادهها به صورت میدانی معادل 74 درصد از دادهها بوده است. پس از آن، مطالعات کتابخانهای با 14 درصد قرار دارد و در نهایت نیز نظرسنجی آنلاین، مصاحبه و پرسشنامه قرار دارند که سهم هر کدام معادل 4 درصد بوده است (شکل 6).
شکل 6- جمعآوری دادههای پژوهش (منبع: یافتههای پژوهش)
بیشترین فراوانی مقالهها در مجلۀ ساختمان به چاپ رسیده است که حدود 14 درصد از کل منابع پژوهش را به خود اختصاص داده است. پس از آن، مجلههای انرژی و ساختمان و انرژی، هر کدام 9 درصد از منابع را به خود اختصاص دادهاند. مقالههای انتخابشده در 18 مجله به چاپ رسیدهاند که عبارتاند از: ساختمانها؛ انرژی؛ انرژی و ساختمان؛ مجلۀ معماری آسیایی و مهندسی ساختمان؛ مجلۀ مهندسی بومشناسی؛ مواد امروز؛ انرژی و محیط ساخت؛ مجلۀ فیزیک؛ مجلۀ بینالمللی فناوریهای کمکربن؛ محیط؛ پایداری انرژی مدیریت شهری؛ زمین و علوم محیطی؛ علم و مهندسی مواد؛ مجلۀ روشنایی روز؛ مجلۀ بینالمللی ژئومیت؛ مجلۀ مهندسی معماری؛ علوم محیطی و در نهایت مهندسی (جدول 1).
جدول 1- مشخصات منابع پژوهش
|
نویسنده |
مجله |
محدوده |
جمعآوری دادهها |
نوع پژوهش |
روش |
|
Buildings |
شهرهای مراکش |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدلسازی (نرمافزار TRNSYS) |
|
|
Buildings |
ابوظبی، امارات متحدۀ عربی |
نظرسنجی آنلاین |
کمّی |
مدلسازی (نرمافزار شبیهسازی انرژی پلاس) |
|
|
Journal of Asian Architecture and Building Engineering |
منطقۀ گرمسیری تبت، چین |
پرسشنامۀ ساکنان |
کمّی |
مدلسازی (نرمافزار شبیهسازی مصرف انرژی) |
|
|
Journal of Ecological Engineering |
منطقۀ قونیهمرام، ترکیه |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازی (نرمافزارهای Revit، Ecotect، Hap) |
|
|
Buildings |
شهر برنو، جمهوری چک |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مطالعۀ موردی |
|
|
Materials Today Proceedings, |
بمبئی، شیلونگ، دهلی، چنای |
مطالعات میدانی |
کمّی |
روش تحلیل انرژی (BEopt) |
|
|
Energy and Built Environment |
لوکوجا، نیجریه |
مصاحبههای ساختاریافته و نیمهساختاریافته |
کیفی |
تحلیل محتوا |
|
|
Journal of Physics: Conference Series |
- |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدل ارزیابی شبکۀ بیزی |
|
|
International Journal of Low-Carbon Technologies |
ایالت نیدرزاکسن (آلمان) |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدلسازی (ادیتورز) |
|
|
Environment |
طنجه، مراکش |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدلسازی |
|
|
Urban Manage Energy Sustainability |
- |
مطالعات کتابخانهای |
کیفی |
تحیل محتوا |
|
|
Energy and Buildings |
براگانسا، پرتغال |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازی |
|
|
Energy |
آبوهوای مدیترانه |
مطالعات میدانی |
کمّی |
بهینهسازی چندهدفۀ پیشنهادی، مبتنی بر الگوریتم ژنتیک و با استفاده از نرمافزار دسترسی باز |
|
|
Earth and Environmental Science |
شهرهای چین |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازی (نرمافزار Design Builder) |
|
|
Materials Science and Engineering |
- |
مطالعات کتابخانهای |
کیفی |
تحلیل چندمعیاره |
|
|
Journal of Daylighting |
شهر اربیل، عراق |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازی (Revit) |
|
|
( Lapisa, 2019) |
International Journal of GEOMATE |
- |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازی عددی |
|
Energy and Buildings |
شانگهای چین |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدل بهینهسازی چندهدفه، تحلیل حساسیت و بهینهسازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک مرتبسازی غیرمسلط آن همراه با شبکۀ عصبی مصنوعی |
|
|
Journal Engineers Architecture |
شیکاگو، ایالات متحدۀ آمریکا |
مطالعات میدانی |
کمّی |
شبیهسازیهای عددی |
|
|
Procedia Environmental Sciences |
- |
مطالعات کتابخانهای |
کیفی |
الگوریتمهای تکاملی و شبیهسازی انرژی از طریق Grasshopper |
|
|
Energy |
شهرهای چین |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدلسازی-شبیهسازی-بهینهسازی (الگوریتم ژنتیک چندهدفه) |
|
|
مجتمعهای مسکن مهر استان تهران |
مطالعات میدانی |
کمّی |
مدلسازی (نرمافزار Ecotect) |
در مجموع، 17 مؤلفه در خصوص راهکارهای بهینهسازی مصرف انرژی در محیطهای شهری به عنوان چارچوبی برای مدیریت توسعۀ اصفهان استخراج شدهاند که عبارتاند از: نمای دوپوسته؛ جهتگیری ساختمان؛ فرم ساختمان؛ بهینهسازی ضخامت عایق دیوار؛ بهینهسازی نسبت دیوار به پنجره؛ بهینهسازی ضخامت پنجره؛ حسگر شبکۀ بیسیم؛ ارتفاع دیوار؛ وجود ساختمان مجاور؛ مصالح بام؛ آسایش حرارتی؛ سرمایش و گرمایش غیرفعال؛ برنامهریزی مبتنی بر انرژی برای یک سایت؛ منابع انرژی جایگزین؛ بهینهسازی چندهدفه؛ نور و سایبان (جدول 2).
جدول 2- مؤلفههای تأثیر گذار بر کارایی انرژی در ساختمانهای مسکونی
|
مؤلفه |
تعریف |
|
نمای دوپوسته |
نمای دوپوسته با حفرۀ 35سانتیمتری شامل یک لایۀ تکپوستۀ دوجداره در داخل و یک پوستۀ دوجداره است. لایه، به عنوان یک لایۀ بیرونی، میتواند مصرف انرژی کلی تهویۀ مطبوع را تا بیش از 25 درصد کاهش دهد؛ از این رو، اجرای نمای دوپوسته راهحلی برای مقابله با چالشهای انرژی منحصربهفرد در ساختمانهای مسکونی مرتفع در آبوهوای گرم و خشک ارائه میدهد. |
|
جهتگیری ساختمان و مورفولوژی |
مورفولوژی ساختمان تأثیری جالب توجه بر مصرف انرژی دارد و طرحهایی که بهدرستی مسائل آبوهوایی را در نظر میگیرند، بهبود عملکرد انرژی دارند. بهرهوری انرژی ساختمانها در مرحلۀ طراحی میتواند نقشی بهسزا در بهبود بهرهوری انرژی آن ساختمانها داشته باشد. جهت و مورفولوژی ساختمان عواملی مهم هستند که بر افزایش یا از دست دادن گرمای سازۀ ساختمان تأثیر میگذارند. بهینهسازی جهت و شکل ساختمان 36 درصد در مصرف انرژی ساختمان صرفهجویی میکند؛ از این رو، لازم است جهتگیری و شکل ساختمان و عوامل جغرافیایی و هواشناسی را کمّیسازی کرد. در طراحی جهتگیری ساختمان، مقدار آزیموت محور بلند پایینتر برای بهبود آسایش حرارتی داخلی و عملکرد صرفهجویی در مصرف انرژی ساختمان مفید است. افزون بر این، شکل فشردۀ ساختمان و جهتگیری مناسب ساختمان میتواند مصرف انرژی برای سیستمهای گرمایشی و سرمایشی را بسته به شرایط جغرافیایی محل قرارگیری ساختمان تا ۸۱ درصد کاهش دهد. |
|
فرم ساختمان |
در مقایسه با ساختمانهای مکعبیشکل، کل افزایش تابش خورشیدی ساختمانهای آزاد بهینهشده 30 تا 53 درصد افزایش یافته است. فرم ساختمان تأثیر زیادی بر مصرف انرژی آن به ویژه در ساختمانهای اداری به دلیل لعابهای بسیار زیاد آنها دارد. طراحی با توجه به مسائل آبوهوایی به افزایش عملکرد انرژی منجر میشود. این امر در ساختمانهای مستطیلی، T، L و U صدق میکند. نوع تختهای در بیشتر مناطق آبوهوایی نسبتاً صرفهجویی در مصرف انرژی دارد، در حالی که نوع بلوک و نوع شانهایشکل برای تابستان گرم و منطقۀ گرم زمستان مناسبتر هستند. |
|
بهینهسازی ضخامت عایق دیوار |
پنجرهها با راندمان زیاد و عایقبودن دیوارها از دریافت و هدررفتن حرارت جلوگیری میکنند. کاهش چنین انتقال حرارتی باعث کاهش میزان شارژ گرمایشی و سرمایشی ساختمان و در نتیجه، کاهش مصرف انرژی میشود. هزینۀ گرمایش و سرمایش کمتر به سیستمهای تهویۀ کوچکتر نیاز دارد. افزون بر این، هزینههای صرفشده برای این سیستمها کاهش مییابند. این مزیتهای ملموس و عینی، پنجرههای بسیار کارآمد و دیوارهای عایقشده در عمل شرایط گرمایش مناسبتری را فراهم میکنند. به دلیل ویژگیهای مواد عایق، درجۀ گرمایش پنجرهها و دیوارها در زمستانها بیشتر و در تابستانها کمتر است. استفاده از تجهیزات تهویۀ کوچکتر باعث کاهش صدای ماشینهای مکانیکی و افزایش کیفیت صوتی فضاهای داخلی میشود. جایی که ضخامت عایق در محدودۀ 1 تا 15 سانتیمتر با عایق بسیار کم یا بدون عایق در مصالح دیوار استفاده شود، با افزایش عایق، صرفهجویی در مصرف انرژی افزایش مییابد. این موضوع با کاهش بارهای انرژی مرتبط با گرمایش، سرمایش و مصرف کلی انرژی مشهود است. پس از فراتررفتن از ضخامت عایق از 11 سانتیمتر، کاهش مصرف انرژی در بار گرمایشی وجود دارد. بار خنککننده پس از تقریباً 11 سانتیمتر ضخامت عایق در نزدیکی صفر قرار دارد. هنگام بررسی کل صرفهجویی انرژی سالانه، صرفهجویی در انرژی مربوط به عایق 11سانتیمتری 896/3 درصد بود که کمتر از صرفهجویی در انرژی مشاهدهشده در شرایط گرمایش مشابه با عایق بیشتر از 11 سانتیمتر بود. علاوه بر این، مقایسۀ صرفهجویی در انرژی بین سازههای عایقشده از 15 سانتیمتر و ساختمانهای بدون عایق به یک محدودۀ صرفهجویی 920/3 – 398/3 سانتیمتر میشود. در مجموع، ضخامت بهینۀ عایق بین 7-11 سانتیمتر تعیین میشود. اجرای ضخامت عایق 11سانتیمتری به کاهش قابل ملاحظۀ 71/46 درصد در بار گرمایشی و صرفهجویی سالانۀ انرژی 896/3 درصد منجر میشود. با وجود این، افزایش بیشتر ضخامت عایق بیش از 11 سانتیمتر باعث صرفهجویی قابل ملاحظهای در مصرف انرژی نمیشود. |
|
بهینهسازی نسبت دیوار به پنجره |
نسبت بهینۀ پنجره به دیوار برای مقاصد گرمایشی 75 درصد است که به صرفهجویی 04/5 درصد در انرژی منجر میشود. همچنین، نسبت بهینۀ پنجره به دیوار از نظر بار خنککننده مؤثرترین است که به صرفهجویی 13/1 درصد و کل بار تهویۀ سالانۀ 522/3 درصد منجر میشود. |
|
بهینهسازی ضخامت پنجره |
بهینهسازی ضخامت پنجره باعث افزایش صرفهجویی در گرمایش سالانه از 6/0 تا 034/1 با ارتقای ضخامت پنجرهها در ساختمان از 4 میلیمتر به 6 میلیمتر و 8 میلیمتر میشود. از سوی دیگر، افزایش ضخامت پنجره از 4 میلیمتر به 6 میلیمتر و 8 میلیمتر باعث کاهش صرفهجویی در سرمایش سالانۀ ساختمان میشود، زیرا به بار سرمایشی کمک میکند. نسبت مصرف انرژی برای سرمایش و تهویۀ مطبوع ساختمان به محدودۀ 55/0 تا 15/1 افزایش یافته است. افزون بر این، افزایش ضخامت پنجرۀ ساختمان به افزایش متناسب در صرفهجویی انرژی سالانه منجر میشود. بیشترین میزان صرفهجویی قابل دستیابی 88/1 درصد از کل مصرف انرژی سالانه است. |
|
حسگر شبکۀ بیسیم |
سیستم بهینهسازی انرژی، از طریق بهینهسازی سیستمهای ساختمانی مصرفکنندۀ انرژی، مانند گرمایش، سرمایش، سیستمهای روشنایی و لوازم خانگی/اداری با پشتیبانی از راهحل سیستم یکپارچه، کل مصرف انرژی و انتشار دیاکسید کربن ساختمانها را کاهش میدهد. این سیستم سطوح بهرهوری انرژی را بین 34/29 درصد تا 18/38 درصد در شرایط مختلف فصلی و اشغال در انواع ساختمانهای اداری و مسکونی ارائه میدهد. سیستم توسعهیافته را میتوان در انواع ساختمانهای تاریخی و جدید به منظور بهینهسازی مصرف انرژی و کاهش انتشار کربن مستقر کرد. |
|
ارتفاع دیوار |
ارتفاع سقف یکی از عوامل کلیدی در کاهش مصرف انرژی است. ارتفاع سقف تأثیری مستقیم بر مصرف انرژی دارد. دمای هوا با ارتفاع و همچنین میانگین سرعت باد افزایش مییابد. ساختمانهای بلندتر بیشتر در معرض این بادهای شدید و همچنین ساعات بیشتری در معرض آفتاب مستقیم قرار دارند. بنابراین، مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش هر دو افزایش مییابد؛ از این رو، مصرف انرژی با افزودن ارتفاع سقف افزایش مییابد و معماران را قادر میسازد تا انرژی کارآمد طراحی کنند و به رویکردهای پایدار نزدیک شوند. |
|
وجود ساختمان مجاور |
ساختمانهای همسایه بر مصرف انرژی یک ساختمان خاص تأثیر میگذارند. در صورت عدم وجود ساختمان در مجاورت، نور مستقیم خورشید بر روی دیوارها میافتد که مصرف انرژی را افزایش میدهد، زیرا انرژی بیشتری برای خنککردن ساختمان مورد نیاز است؛ بنابراین، مصرف انرژی در صورت وجود ساختمانهای مجاور کاهش مییابد. |
|
مصالح بام |
سیستم بام متشکل از انواعی مختلف از مواد است که به منظور ایجاد حفاظت در برابر آبوهوا در ساختمانها به هم متصل میشوند. بامها علاوه بر ضدآببودن، به محافظت از ساختمان در برابر آفتاب، باران، برف و سایر عناصر کمک میکنند؛ از این رو، مصالح بام بر اساس ویژگیهای آنها انتخاب میشود. متداولترین مصالح سقف موجود عبارتاند از: آسفالت، چوب، خاک رس، سیمان و تختهسنگ، شیشه و پلاستیک و پوششهای مایع پلاستیکی. |
|
آسایش حرارتی |
ساخت آجر دوتایی در تمام مناطق آبوهوایی کارآمدتر است؛ بنابراین، این ماده انرژی مورد نیاز سالانۀ ساختمان را در مقایسه با ساختمانهای آجری معمولی بین 22 تا 25 درصد کاهش میدهد. در سردترین روزهای زمستان، سقف 30 درجۀ جنوبی دمای داخلی را 5/2 درجۀ سانتیگراد در مقایسه با سقف افقی افزایش میدهد. افزایش دما میتواند مصرف انرژی تهویۀ مطبوع را بین 7 تا 32 درصد و ساعات سرمایش بیش از حد را 12 تا 21 درصد در شهرهای بالای 30 درجۀ شمالی کاهش دهد. |
|
سرمایش و گرمایش غیرفعال |
تابش تشعشع خورشید به سطح ساختمان بیشترین انرژی ورودی به آن است. تابش خورشید گرما را تأمین میکند و در واقع، نور و اشعۀ ماورای بنفش لازم برای فرایند فتوسنتز را تأمین میکند. در طول تاریخ، معماران سعی داشتهاند از فرمهایی استفاده کنند که در تابستانها سایه میافکنند و در زمستان گرمایی مناسب دارند. این پیشنیاز مهم معمولاً در طراحی ساختمانهای مدرن نادیده گرفته میشود. معماری منفعل منظومۀ شمسی راهحلها و تمهیداتی را در اختیار ما قرار میدهد تا بتوان از تابش خورشید در زمانهایی مفیدتر از روز استفاده کرد. با ایجاد سایه به کمک سایهبان یا گیاهان، میتوان از دریافت گرما در تابستان و متعاقب آن هزینههای تحمیلی برای سرویس تهویه جلوگیری کرد. باد و جریان هوا دو مزیت مهم در میان مسائل عمدۀ شهرسازی بودهاند. برای مثال، ساختار شهرهای رومی اساساً بر اساس جهت باد غالب بود. |
|
برنامهریزی مبتنی بر انرژی برای یک سایت |
چنین برنامهریزی طراحان را قادر میکند تا بیشترین استفاده از منابع طبیعی موجود در سایت را داشته باشند. در هوای معتدل، ایجاد منافذ در ضلع جنوبی ساختمان گرمایش خورشیدی غیرفعال را افزایش میدهد. درختان برگریز در تابستانها سایه میاندازند و در زمستانها دریافت گرمای خورشید را ممکن میکنند. با کاشت گیاهان همیشه سبز در ضلع شمالی ساختمان، میتوان از آن در برابر بادهای زمستانی محافظت کرد و بازده مصرف انرژی آن را بهبود بخشید. برای تأمین شرایط خنککنندۀ طبیعی در تابستان، ساختمانها را میتوان در نزدیکی منابع آب در سایت قرار داد. |
|
منابع انرژی جایگزین |
سیستمهای باد، آب، زمینگرمایی (گرمای زمین) و انرژی خورشیدی، همگی از نظر بازار در دسترس هستند؛ بنابراین، تقاضا برای منابع انرژی خارجی کاهش یا حذف خواهد شد. تجهیزات الکتریکی یا گرمایشی را میتوان با این سیستمها یا ترکیبی از این سیستمها در هر شرایط آبوهوایی اعمال کرد. پس از هزینههای ساخت، عمدۀ هزینههای ساختمان مربوط به نگهداری و استفاده از آن است. در طول عمر یک ساختمان، این هزینهها ممکن است از هزینههای ساختوساز بیشتر باشند؛ در نتیجه، انتخاب دقیق سیستمهای گرمایش و سرمایش و تهویۀ کممصرف ضروری و الزامی به نظر میرسد. قیمتها و هزینههای این تجهیزات ممکن است بیشتر از تجهیزات بیکیفیت باشند، اما این هزینهها با صرفهجویی در آینده جبران میشوند. مقدار انرژی مورد نیاز برای انواع مصالح ساختمانی متفاوت است. انرژی ضروری مصالح ساختمانی میزان کل انرژی مصرفشده در کل چرخه را نشان میدهد. برای مثال، آلومینیوم دارای انرژی ضروری بسیار زیادی است، زیرا برای تولید آن از سنگ معدن بوکسیت به انرژی الکتریکی زیادی نیاز است. با این حال، آلومینیوم بازیافتی به انرژی بسیار کمتری برای بازتولید نیاز دارد. انتخاب مصالح با انرژی ضروری کمتر تأثیر کلی ساختمان بر محیط را در طول عمر آن کاهش میدهد. با استفاده از مواد داخلی بهجای مواد وارداتی مشابه، در انرژی مورد نیاز حملونقل صرفهجویی میشود. |
|
آب مصرفی در ساختمان را میتوان به دو گروه فاضلاب یا آب خاکستری یا فاضلاب تقسیم کرد. آب خاکستری آبی است که از فعالیتهایی مانند شستن تولید میشود؛ اگرچه کیفیت آن به موازات آب آشامیدنی نیست، مانند فاضلاب نیازی به تصفیه ندارد. در واقع، میتوان آن را دوباره در ساختمان بازیافت کرد و از آن برای مصارفی مانند آبیاری گیاهان تزئینی یا سیفون توالت استفاده کرد. استفاده از سیستمهای لولهکشی خوب و طراحیشده میتواند آن را تسهیل کند. در بیشتر نقاط جهان، نزولات جوی روی ساختمانها منبعی خوب برای تولید آب نیست. ساختمانها معمولاً به گونهای طراحی میشوند که ساکنان خود را از بارندگی محافظت کنند و ایدۀ استفاده از آب باران ریختهشده بر روی ساختمانها به طور گسترده آزمایش نشده است. پوستۀ بیرونی ساختمانها به ویژه سقفها در صورت ترکیب با مخازن آب میتواند برای آبیاری یا سیفون حمام استفاده شود. سیستم و تجهیزات مربوط به تأمین آب در ساختمانها را میتوان به گونهای انتخاب کرد که میزان مصرف انرژی و اتلاف آن را کاهش دهد. در بسیاری از مناطق، طبق قوانین و مقررات، استفاده از شیرهای آب با شدت کم و مخازن توالت کمحجم اجباری است. توالتهای مکنده و بیوکمپوست میتوانند مصرف آب را تا حدی زیاد کاهش دهند. توالتهای بیوکمپوست فاضلاب موجود در آنها را تصفیه میکنند و بنابراین، نیاز به روش انرژیگیر تصفیۀ شهری را برطرف میکنند. چشماندازسازی طبیعی با استفاده از گیاهان محلی منطقه نیز در کاهش مصرف آب مؤثر است. اینگونه گیاهان با سطح بارندگی منطقه تنظیم شدهاند و نیازی به آبیاری اضافی ندارند. در مواردی که آبیاری ضروری است، باید توجه شود که آبپاشها به گونهای تنظیم شوند که آب در پیادهروها و خیابانها پاشیده نشود. تولید و مصرف مصالح ساختمانی اثراتی مختلف بر محیط محلی و جهانی دارد. بهرهبرداری، فرآوری، تولید و حملونقل مصالح ساختمانی همگی آسیبهای زیستمحیطی را به همراه دارند. به منظور صرفهجویی و کاهش مصرف، باید از روشهایی برای کاهش خروجیها و جریانها استفاده کرد. در اینجا، مانند آب، برخی از این روشها همپوشانی دارند. |
|
|
یکی از مستقیمترین و تأثیرگذارترین روشهای صرفهجویی در مصالح استفاده از منابعی است که قبل از ساخت بنا وجود دارد. عمر بیشتر ساختمانها بیشتر از هدفی است که برای آن طراحی شدهاند. بسیاری از آنها - البته نه همۀ آنها – میتوانند با هزینۀ کمتر برای اهداف دیگر تغییر شکل دهند. بناهایی که راهی جز تخریب ندارند باید به عنوان منبع ساخت بناهای جدید استفاده شوند. بسیاری از مصالح ساختمانی مانند چوب، فولاد و شیشه بهراحتی بازیافت و به مواد جدید تبدیل میشوند. برخی دیگر مانند آجر یا پنجره را میتوان به طور کامل با همان فرم در ساختمانهای جدید استفاده کرد. مبلمان و به خصوص سیستمهای جدید پارتیشنبندی رسمی بهراحتی در شرایط جدید قابل استفاده هستند. |
|
|
در فرایند برنامهریزی برای ساختمان و انتخاب مصالح ساختمانی، باید به دنبال راههایی برای استفاده از مواد قابل بازیافت باشیم. این خاصیت از هدررفتن انرژی مصرفشده در فرایند تولید جلوگیری میکند. اگر ساختمانی بزرگتر از اندازۀ لازم برای کاربرد و هدف مدنظر باشد یا اندازۀ سیستمهای آن بزرگتر از حد مورد نیاز باشد، مصالح بهکاررفته نیز بیش از مقدار مناسب خواهد بود. وقتی یک ساختمان در مقایسه با تعداد کسانی که از آن استفاده میکنند بسیار بزرگ یا بسیار کوچک باشد، سیستمهای گرمایش، سرمایش و تهویه که به طور طبیعی با اندازۀ ساختمان متناسب هستند ناکافی یا ناکارآمد خواهند بود. این روش ارتباطی مستقیم با مراحل برنامهریزی و طراحی فرایند معماری دارد. |
|
|
برای اطمینان از ابعاد و اندازۀ ساختمان طراحیشده و سیستمهای آن، باید نیازهای فعلی و آتی کارفرمایان بررسی شوند. به معماران توصیه میشود تا حد امکان ساختمانها را بر اساس ابعاد استاندارد ساختمان طراحی کنند. مواد اضافی به ضایعات بیشتر برای تطبیق اندازۀ آنها با فضاهای غیرمدولار منجر میشود. محصولاتی مانند لاستیکهای بازیافتی ماشینها، قوطیهای نوشیدنی و ضایعات کشاورزی را میتوان به عنوان منابع غیرعادی در نظر گرفت که بهراحتی به عنوان مصالح ساختمانی در دسترس هستند. چنین موادی نیاز به میدانهای دفع زباله را کاهش میدهد. همچنین، این مواد در مقایسه با مواد رایجتر، انرژی ضروری کمتری دارند. با حرکت ابرها و خورشید در آسمان، نور آن تغییر میکند. هر انسانی از یک ساعت درونی برخوردار است که با چرخۀ روز و شب تنظیم شده است. از نظر روانشناسی و فیزیولوژیکی، پنجرهها و نورگیرها نقشی مهم در تنظیم ساعت بدن دارند. پنجرههای قابل تنظیم بسیار حیاتی هستند، زیرا به ساکنان اجازه میدهند تا دمای و تهویۀ مکان خود را تا حدی کنترل کنند. هوای تازهای که از طریق کانالهای تمیز وارد اتاق ها میشود برای سلامت و آسایش ساکنان ساختمان بسیار مهم است. هوای تازه و تمیز نقشی مهمتر نسبت به تأمین اکسیژن دارد. گردش داخلی و حرکت بستۀ هوای داخل ساکنان فضاهای داخلی را در معرض حجمی عظیم از باکتریها و ترکیبات شیمیایی قرار میدهد. یکی از جنبههای مهم طراحی پایدار توانایی پایدار آن است. ساختمانهای بادوام که با شرایط همخوانی دارند، پایدارتر از سایرین هستند. بخشی از این سازگاری به پاسخگویی آن نسبت به افراد در سنین مختلف و شرایط فیزیکی متفاوت اشاره دارد. هرچه افراد بیشتری بتوانند از ساختمان استفاده کنند، عمر مؤثر آن بیشتر خواهد بود. |
|
|
بهینهسازی چندهدفه |
بهینهسازی چندهدفه (پارامترهای طراحی مانند جهت ساختمان، نسبت پنجره به دیوار، عایق حرارتی و نفوذپذیری دیوارها و سقفها)، نقشی مهم در صرفهجویی در انرژی و آسایش حرارتی دارد؛ چنانچه به 21 درصد صرفهجویی انرژی کمک میکند. |
|
نور |
نوعشناسی نقطهای بهترین نوع پلان در بین همۀ موارد از نظر ارائۀ عملکرد بهینه در نور روز است، در حالی که نوعشناسی پلان دوبار بارگذاریشده[xxix] بدترین نوع پلان است. گونهشناسی طرح تأثیری آشکار بر دستیابی به عملکرد نور روز در ساختمانهای مسکونی چند طبقه دارد. پژوهشهای کنونی میتوانند به شناسایی کاستیهای سطح نور روز در ساختمانهایی کمک کنند که به دنبال غلبه بر آن در مراحل اولیۀ طراحی هستند. |
|
سایبان |
سایبان شبیهسازیشده از تختههای چوبپنبهای عایق[xxx] برای جایگزینی لایههای ذخیرۀ آب و عایق استفاده میکند. با توجه به ویژگیهای حرارتی ذاتی تختههای چوبپنبهای عایق (لایۀ تختۀ چوبپنبهای عایق 2/0متری موجب میشود شار حرارتی (مقدار انرژی حرارتی منتقلشده در واحد زمان و بر واحد سطح گفته میشود) حدود 58 درصد در مقایسه با لایۀ تختۀ چوبپنبهای عایق 05/0متری کاهش یابد). انتظار میرود این سایبانها آسایش داخلی را بهبود بخشند و در مصرف انرژی صرفهجویی کنند. اگرچه تختههای چوبپنبۀ عایق و لایههای خاک بیشترین سهم را در عایق حرارتی دارند، ویژگیهای پوشش گیاهی برای عملکرد کلی بام سبز اهمیتی جالب توجه دارند. شاخص سطح برگ[xxxi] مرتبطترین متغیر پوشش گیاهی است (تغییر ازLAI 2 به LAI 5 شار گرمای ورودی را حدود 27 درصد کاهش میدهد). |
(منبع: یافتههای پژوهش)
ویژگیهای متنوع هر اقلیم تأثیر زیادی در شکلگیری شهرها و ساختار معماری آن منطقه دارند؛ بنابراین، تعیین دقیق پهنههای اقلیمی نواحی مختلف در ارائۀ طرحهای مناسب متناسب با اقلیم هر منطقه بسیار حائز اهمیت است. یکی از مسائل حیاتی در ساختوساز، اماکن مسکونی و معماری اقلیمی، گرمکردن آنها در فصول سرد سال و خنککردن آنها در فصول گرم سال برای رسیدن به حدود آسایش گرمایشی انسان است. در نتیجه، در نظر گرفتن تمهیدات خاص مربوط به شکل، اندازۀ پنجرهها، ماهیت مصالح ساختمانی و شرایط اقلیمی میتواند به بیشترین صرفهجویی در گرمایش و سرمایش مناطق مسکونی منجر شود. مسألۀ حیاتی در درک ارزش معماری هر دوره و هر منطقه این است که چگونه یک ساختمان را با اقلیم خاص آن منطقه تنظیم کرد. چگونه ساختمان از خورشید، نسیم و فضای سبز استفاده و چگونه معمار آبوهوایی کوچک را ایجاد میکند. یکی دیگر از عواملی که تأثیر عوامل اقلیمی بر ساختمانها را کاهش میدهد، اندازۀ ساختمان است. اگر یک شکل را چهاربرابر کنیم، نسبت حجم آن به سطح آن از 6/1 به 15/1 کاهش مییابد و در نتیجۀ کاهش سطح بیرونی به حجم پوششدادهشده، تأثیر عوامل اقلیمی کاهش مییابد. با وجود این، میتوان اصولی را برای ساختمانها پیشنهاد کرد که عبارتاند از: 1) در مناطق سردسیر، فرمهای بسته و فشرده و ساختمانهای مکعبی یا ساختمانهای مجاور در پشت در سراسر محور شمال-جنوب ترجیح داده میشوند. در چنین مناطقی، ساختمانهای مرتفع مناسبتر هستند. 2) در آبوهوای معتدل، انتخاب فرم آسانتر و آزادتر است، اما به هر حال، فرمها در امتداد محور شرقی- غربی ارجحیت دارند. 3) در مناطق گرم و خشک، فرمهای جامد و فشرده توصیه میشوند. فرمهای مکعبی یا فرمهایی که ضلع شمالی-جنوبی بزرگتری نسبت به ضلع شرقی- غربی خود دارند، بهتر هستند. ساختمانهای مرتفع نیز بر ساختمانهای کوتاه ارجحیت دارند. 4) در مناطق مرطوب، ساختمانهایی که آزادانه در امتداد محور شرقی-غربی امتداد دارند مناسبتر هستند، اما ساختمانهایی که در امتداد محور شمال-جنوب امتداد دارند، به دلیل اینکه در معرض تابش شدید خورشید هستند، مناسب نیستند (Reuter & Reiter, 2019; Loghman, 2021).
در مجموع، از لحاظ فراوانی مؤلفهها، بیشترین تکرار مربوط به جهتگیری ساختمان و مورفولوژی است. پس از آن، مؤلفههای بهینهسازی ضخامت عایق دیوار، بهینهسازی نسبت دیوار به پنجره و بهینهسازی ضخامت پنجره قرار دارند. سپس، مؤلفههای بهینهسازی چندهدفه و فرم ساختمان قرار دارند. در مرتبۀ بعدی، ارتفاع دیوار، مصالح ساختمانی و آسایش حرارتی قرار دارند. تکرار سایر مؤلفهها نیز به صورت یکسان است (شکل 7).
شکل 7- فراوانی مؤلفههای پژوهش (یافتههای پژوهش)
در ادامه، به صورت عملیاتی، جهتگیری ساختمانهای مسکونی گروه ج (با مقیاس کاربری منطقه، 6 تا 10 طبقه ارتفاع از روی زمین یا حداکثر زیربنای 5000 متر مربع) به عنوان مؤلفۀ تأثیرگذار بر کارایی انرژی در شهر اصفهان بیان و بررسی شده است.
بررسی رفتار مصرف انرژی ساختمانها و تعیین راهکارهایی که عملاً به کاهش مصرف انرژی ساختمانها منجر میشوند، بدون استفاده از مدلسازی انرژی ممکن نیست. برای مدلسازی و تعیین میزان مصرف انرژی ساختمانها باید از یک نرمافزار مدلسازی دینامیک انرژی استفاده کرد که دقت زیادی داشته باشد و دستکم بتواند میزان مصرف انرژی گرمایشی، سرمایشی و روشنایی ساختمان را محاسبه کند (شکل 8)؛ از این رو، برای تعیین تأثیر جهتگیری ساختمانها در مصرف انرژی در گروه ساختمانی ج در شهر اصفهان، از نرمافزار دیزاین بیلدر[xxxii] استفاده شده است که از دقت کافی برخوردار است و همچنین یکی از بهروزترین و دقیقترین نرمافزارهای شبیهسازی انرژی ساختمانهاست. شبیهسازیها برای محاسبۀ میزان مصرف انرژی سالانۀ ساختمان در جهتهای مختلف، در گامهای 10درجهای، انجام شدهاند. جهتگیری ساختمان همچنین از مبدأ شمال و در جهت حرکت عقربههای ساعت سنجیده میشود؛ این بدان معناست که جهتگیری شمالی دارای زاویۀ صفر درجه، جهتگیری شرقی دارای زاویۀ 90 درجه و جهتگیری جنوبی و غربی بهترتیب دارای زاویۀ 180 و 270 درجه هستند (نصراللهی، 1398).
تجریهوتحلیل دادهها در ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج در شهر اصفهان نشان میدهد کمترین میزان انرژی گرمایشی در جهتگیری جنوبی رخ میدهد. انرژی سرمایشی ساختمان با جهتگیری شمالی و زوایای نزدیک به شمال و پس از آن، در جهتگیری جنوبی و زوایای نزدیک به آن به کمترین میزان و در جهتگیریهای شرقی و غربی به بیشترین میزان میرسد. در مقایسه با مصرف انرژی گرمایشی و سرمایشی، جهتگیری ساختمان تأثیری فاحش بر مصرف انرژی روشنایی ساختمان ندارد.
بر اساس شکل (9)، ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج رو به جنوب کمترین مصرف انرژی کل را دارند. مصرف انرژی کل، زمانی که ساختمان به سمت شرق یا غرب میچرخد، افزایش مییابد. بیشترین مصرف انرژی کل این ساختمانها در 300 درجه (شمال غربی) و 60 درجه (شمال شرقی) رخ میدهد. نتایج شبیهسازیها و بررسیها نشان میدهد جهتگیری بهینۀ ساختمان از نظر مصرف انرژی کل، جهتگیری جنوبی است. با توجه به این نتایج، فقط جهتگیری بهینۀ ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج در شرایط اقلیمی شهر اصفهان میتواند 32 درصد از مصرف انرژی کل را در مقایسه با بیشترین میزان ممکن کاهش دهد (نصراللهی، 1398).
شکل 8- میزان مصرف انرژی گرمایشی، سرمایشی و روشنایی ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج شهر اصفهان با جهتگیریهای متفاوت (کیلووات ساعت بر مترمربع در سال)
شکل 9- میزان مصرف انرژی کل (مجموع انرژی گرمایشی، سرمایشی و روشنایی) ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج شهر اصفهان با جهتگیریهای متفاوت (کیلووات ساعت بر مترمربع در سال)
نتیجهگیری
در شرایط جهانی که با افزایش جالب توجه تقاضا و قیمت انرژی و کاهش ذخایر سوختهای فسیلی مشخص شده است، نیاز به امنیت انرژی و حفاظت از محیطزیست هرگز مهمتر از زمان فعلی نبوده است. به دلیل اثرات منفی زیستمحیطی و مصرف شدید انرژی، بخش ساختمان بیش از یکسوم مصرف انرژی نهایی جهانی و نزدیک به 40 درصد از کل انتشار مستقیم و غیرمستقیم دیاکسید کربن را تشکیل میدهد. بر این اساس، موضوع بهرهوری انرژی در ساختمانها توجه بسیاری از پژوهشگران را در سراسر جهان برانگیخته است. تجزیهوتحلیل یکپارچۀ نتایج پژوهشهای مختلف بیانگر آن است که ورودیهای بهینه باعث کاهش گرمایش/سرمایش ساختمان و کاهش مصرف انرژی ساختمان میشوند. طبق یافتههای پژوهش، اجرای پارامترهای مختلف مانند نمای دوپوسته؛ جهتگیری ساختمان و مورفولوژی؛ فرم ساختمان؛ بهینهسازی ضخامت عایق دیوار؛ بهینهسازی نسبت دیوار به پنجره؛ بهینهسازی ضخامت پنجره؛ حسگر شبکۀ بیسیم؛ ارتفاع دیوار؛ وجود ساختمان مجاور؛ مصالح بام؛ آسایش حرارتی؛ سرمایش و گرمایش غیرفعال؛ برنامهریزی مبتنی بر انرژی برای یک سایت؛ منابع انرژی جایگزین؛ بهینهسازی چندهدفه؛ نور و سایبان میتواند مصرف انرژی ساختمان را کاهش دهد. این یافتهها با مبانی نظری و پیشینۀ پژوهش همخوانی دارد؛ به طوری که سادیننی[xxxiii] و همکاران (2011) به طور مشخص بر مؤلفههای پوستۀ ساختمان و سایبان تمرکز دارند و این امر نشاندهندۀ همگرایی جهانی در شناسایی پارامترهای فیزیکی کلیدی مؤثر بر مصرف انرژی ساختمان است. همچنین، مبانی نظری و یافتههای این پژوهش نشان میدهد فرم و پوستۀ ساختمان در اقلیمهای سرد، معتدل، گرم و خشک و مرطوب متفاوت است و این موارد بر مطالعات نعمتچوا[xxxiv] (2018) در خصوص ضخامت بهینۀ عایق دیوار در اقلیمهای مختلف منطبق است. نتایج این پژوهش در شناسایی روندهای نوظهوربهینهسازی چندهدفه و سیستمهای هوشمند از جمله حسگر شبکۀ بیسیم با مطالعات آیزنهاور[xxxv] (2012) همخوانی دارد.
نتایج پژوهش حاضر را میتوان به منظور کمک به صاحبان خانه و معماران برای طراحی و ساخت ساختمانهای کارآمد انرژی در کشور استفاده کرد. تفاوت پژوهش حاضر با پژوهشهای گذشته در این است که هر یک از پژوهشهای گذشته روی یک یا دو مؤلفه از عناصر تأثیرگذار بر صرفهجویی انرژی متمرکز شدهاند، در حالی که پژوهش حاضر نتایج آنها را با هم تلفیق کرده و به چارچوبی جامع دست یافته است.
یکی از نقدهای واردشده بر منابع در دورۀ زمانی بررسیشده این است که عمدتاً بر جهتگیری و مورفولوژی، ضخامت دیوار و پنجره، بهینهسازی چندهدفه و فرم ساختمان متمرکز شدهاند و از سایر مؤلفهها و عوامل تأثیرگذار بر بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمانها غفلت کردهاند. در حالی که مؤلفههای تأثیرگذار بر بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمانها متنوع هستند و به تناسب پیشرفتهای فناورانه تغییر میکنند. در این میان، کاربست فناوریهای بیسیم و بهرهگیری از منابع انرژی جایگزین در برنامهریزی سایت و طراحی ساختمانها از جملۀ مؤلفههایی هستند که روزبهروز بر ارزش آنها افزوده میشود و میزان تأثیرگذاری آنها در کاهش مصرف انرژی هم چشمگیر است؛ از این رو، میطلبد که منابع و پژوهشهای جدید به طرزی ویژه به آنها توجه کنند. از طرف دیگر، مؤلفههای تأثیرگذار بر مصرف انرژی در ساختمانها به صورت یک کل یکپارچه عمل میکنند و تأثیر آنها به صورت همافزاست؛ بنابراین، کاربست منفرد آنها تأثیرگذاری عمیقی بر مصرف انرژی نخواهد گذاشت.
همچنین، در این پژوهش جهتگیری ساختمانهای مسکونی گروه ج (با مقیاس کاربری منطقه، 6 تا 10 طبقه ارتفاع از روی زمین یا حداکثر زیربنای 5000 متر مربع ) به عنوان مؤلفۀ تأثیرگذار بر کارایی انرژی در شهر اصفهان بررسی شده است. در این راستا، برای تعیین تأثیر جهتگیری ساختمانها در مصرف انرژی در گروه ساختمانی ج در شهر اصفهان، از نرمافزار دیزاین بیلدر استفاده شده است که از دقت کافی برخوردار است و همچنین یکی از بهروزترین و دقیقترین نرمافزارهای شبیهسازی انرژی ساختمانهاست. نتایج بررسی نشان میدهد پتانسیل صرفهجویی انرژی با جهتگیری مناسب ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج در اقلیم اصفهان برای مصرف انرژی کل 32 درصد است. بر اساس نتایج بهدستآمده، میتوان دریافت امکان صرفهجویی میزان زیادی انرژی در ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج بهتنهایی از طریق جهتگیری مناسب وجود دارد؛ از این رو، جهتگیری بهینۀ ساختمان از نظر مصرف انرژی برای ساختمانهای مسکونی آپارتمانی گروه ج در شهر اصفهان، جهتگیری جنوبی است. استفاده از شبیهسازی انرژی در این پژوهش به عنوان ابزار تحلیل و اعتبارسنجی منطبق بر مطالعات کراولی[xxxvi] و همکاران (2008) به عنوان روش، استاندارد طلایی در پژوهشهای بینالمللی برای کمّیسازی تأثیر راهکارهاست.
گفتنی است، محدودیتهای این پژوهش شامل محدودیتهای مرتبط با دادهها و اطلاعات، دسترسی ناقص یا نامتقارن به دادهها، کیفیت دادهها و قابلیت اطمینان دادهها و همچنین عدم وجود دادههای پایهای یکپارچه در قالب یک سامانۀ یکپارچۀ اطلاعات جغرافیایی (GIS) [xxxvii]است که لایههای اطلاعاتی انرژی، کاربری اراضی، بافت فرسوده، تراکم جمعیت و ... را همزمان پوشش دهد. بسیاری از راهکارهای بهینهسازی ارائهشده نیازمند سرمایهگذاری اولیۀ کلان هستند. در این راستا، پژوهش حاضر ممکن است نتواند چگونگی تأمین این منابع در شرایط محدودیت بودجهای شهرداری و دولت را به طور واقعبینانه تحلیل کند؛ بنابراین، محدودیتهای اقتصادی و مالی نیز وجود دارند. تعدد ذینفعان و نهادهای تصمیمگیر مدیریت انرژی شهری میان شهرداری، وزارت نیرو، وزارت نفت، وزارت راه و شهرسازی، استانداری و ... تقسیم شده است. هماهنگی بین این نهادها چالشی بزرگ است و هماهنگی بین این دستگاهها از جملۀ محدودیتهای نهادی، قانونی و حکمرانی این پژوهش است.
در ارتباط با پیشنهاد پژوهشهای آینده باید از رویکرد تکبُعدی و فنی صرف فراتر رفت و دیدگاه سیستماتیک، میانرشتهای و زمینهگرا را در پیش گرفت. ترکیب روشهای کمّی و کیفی، مشارکتدادن ذینفعان در فرایند پژوهش و توجه همزمان به ابعاد فنی، اقتصادی، اجتماعی، نهادی و محیطزیستی کلید ارائۀ راهکارهای عملی و پایدار است. همچنین، انجام مطالعات آزمایشی در مقیاس کوچک (پایلوت) قبل از تعمیم به سطح کل شهر میتواند ریسک خطا و هزینه را کاهش دهد. در این راستا، مطالعات آینده در سه سطح کلان، خرد و روششناختی ارائه میشوند.
الف) پیشنهادهای مطالعاتی در سطح کلان و سیاستی:
ب) پیشنهادهای مطالعاتی در سطح خرد و فنی-اجتماعی:
پ) پیشنهادهای مطالعاتی روششناختی و یکپارچهنگر:
[i] Roger Sherwood
[ii] Quatremère de Quincy
[iii] Giulio Carlo Argan
[iv] Aldo Rossi
[v] Faculty of Architecture of the Delft University of Technology
[vi] NEXT Architects bureau
[vii] Bart Reuser
[viii] Professor Rudy Uytenhaak
[ix] Blocks library
[x] Super block on Java Island in Amsterdam
[xi] Patio types on Borneo Island
[xii] High-patio block
[xiii] Massive tower on Mullerpier
[xiv] Bernard Leupen
[xv] Harald Mooij
[xvi] TU Delft
[xvii] Mat
[xviii] Jasper van Zwol
[xix] Wolfswinkel
[xx] Building typology
[xxi] Climate compatible architecture
[xxii] Energy performance of buildings
[xxiii] Energy saving in residential buildings
[xxiv] Energy-saving optimization
[xxv] Energy Efficiency of Building
[xxvi] Design of energy efficient residential buildings
[xxvii] Typology and Energy performance
[xxviii] Sustainable Architecture in Approach to Energy Efficiency
[xxix] Double-loaded plan
[xxx] Insulation cork boards (ICBs)
[xxxi] The leaf area index (LAI)
[xxxii] DesignBuilder
[xxxiii] Sadineni
[xxxiv] Nematchoua
[xxxv] Eisenhower
[xxxvi] Crawley
[xxxvii] Geographic Information System
)