نشرت في مجلة العلوم والتقنية، وهي مجلة فصلية تصدرها مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقرير، بتاريخ 19/07/1435رابط المقالة من موقع المجلة
نترككم مع المقالة:
المباني الخضراء ليست هي المباني التي تتلوّن باللّون الأخضر, ولكنها مبانٍ أنشئت بناء على معايير بيئية تجعلها أكثر «استدامة» صداقة للبيئة مع عدم التقليل من كفاءة المبنى وخصائصه. يعدُّ مجلس المباني الخضراء الأمريكي (United State Green Building Council-USGBC) هو الأشهر والأكثر اعتمادًا في العالم في تحديد مواصفات المباني الخضراء القياسيّة تحت اسم نظام القيادة والريادة في تصميم الطاقة والبيئة (Leadership in Energy and Enviromental Design-LEED).
الجدير بالذكر أنّ التشريعات الدوليّة والخبراء البيئيين شجّعوا الدول والمجتمعات على بذل المزيد من الخطوات، ونشر الوعي لتفادي سلبيّات الانبعاثات الكربونيّة الخطيرة جراء الاستهلاك الكبير في الطاقة، عن طريق مفاهيم المباني الخضراء الذكيّة، وأيضًا عن طريق الاستعانة بمصادر الطاقة المتجدّدة في توليد الطاقة الكهربائيّة، وعن طريق الاستفادة من النفايات، سواء بتوليد الطاقة أو بإعادة تدويرها.
نترككم مع المقالة:
المباني الخضراء ليست هي المباني التي تتلوّن باللّون الأخضر, ولكنها مبانٍ أنشئت بناء على معايير بيئية تجعلها أكثر «استدامة» صداقة للبيئة مع عدم التقليل من كفاءة المبنى وخصائصه. يعدُّ مجلس المباني الخضراء الأمريكي (United State Green Building Council-USGBC) هو الأشهر والأكثر اعتمادًا في العالم في تحديد مواصفات المباني الخضراء القياسيّة تحت اسم نظام القيادة والريادة في تصميم الطاقة والبيئة (Leadership in Energy and Enviromental Design-LEED).
الجدير بالذكر أنّ التشريعات الدوليّة والخبراء البيئيين شجّعوا الدول والمجتمعات على بذل المزيد من الخطوات، ونشر الوعي لتفادي سلبيّات الانبعاثات الكربونيّة الخطيرة جراء الاستهلاك الكبير في الطاقة، عن طريق مفاهيم المباني الخضراء الذكيّة، وأيضًا عن طريق الاستعانة بمصادر الطاقة المتجدّدة في توليد الطاقة الكهربائيّة، وعن طريق الاستفادة من النفايات، سواء بتوليد الطاقة أو بإعادة تدويرها.
يتناول هذا المقال العناصر الأساس التي يستند إليها إقامة المبنى الأخضر، شكل (1)، وذلك على النحو الآتي:
اختيار الموقع المناسب:
يعدُّ اختيار الموقع المخصّص للمبنى أوّل أركان المبنى الأخضر، حيث تُفضل المواصفات القياسيّة قرب المبنى من نقاط الخدمات، مثل: السوبر ماركت، ونقاط تجمّع المواصلات العامّة وغيرها حتى تسهل الحركة دون الحاجة إلى التنقّل بالسيارات الخاصة، و من ثَمَّ قلّة الانبعاثات الكربونيّة، كما يفضَّل إقامة المبنى بعيدًا عن المناطق الصناعيّة حتى لا يتعرّض للأدخنة وللأصوات المزعجة التي قد تؤثّر سلبًا على سلامته.
التصميم المناسـب:
يعدُّ التصميم المناسب للمبنى خطوة ضرورية جدًّا في مراعاة موقع المبنى والظروف المناخية لاستغلالها في صالح حيويّته، وذلك بإضافات تصاميم النور الخارجي (Sky Light) للاستفادة من الإضاءة نهارًا والتدفئة شتاءً، وغيرها من الخصائص الأخرى.
استعمال مواد البناء المناسبة:
يجب الأخذ بعين الاعتبار نوع المواد المستخدمة في بناء المبنى الأخضر، حيث يراعى استخدام مواد صديقة للبيئة تحافظ على حرارة المبنى شتاءً وتهويته صيفًا، كما يجب أن تكون مقاومة للأملاح والأحماض، وذلك باستخدام الخرسانة الخضراء المحتوية على مادّة البوزلان -مادة طبيعية بركانية خفيفة الوزن سوداء اللون- ومواد أخرى بركانيّة، وكذلك استخدام العزل الحراري للمبنى وغيرها من الاحتياطات التي تساهم في حفظ الطاقة المستهلكة لهذا المبنى.
الزراعة والتخضير:
يُفضّل تخصيص أجزاء للزراعة والتخضير حول المبنى، حيث تعدُّ هذه الأجزاء إضافة جيّدة للمبنى تساعد في تلطيف الجو العام حوله، والتخلّص من غاز ثاني أكسيد الكربون, ويراعى في ذلك وضع آليّة يتم من خلالها استغلال الماء النظيف المفقود في المبنى لإعادة استخدامه في ريّ المزروعات.
مستلزمات كهربائيّة صديقة للبيئة:
يمثّل الاهتمام باختيار المستلزمات والأجهزة الكهربائيّة الصديقة للبيئة سمة أساسيّة للمبنى الأخضر، وذلك لاختيار -على سبيل المثال- ثلّاجات وتلفاز وغيرها من الأجهزة التي تتوافق مع مواصفات حفظ الطاقة، وتجنّب الأجهزة الأكثر استهلاكًا لها، وينطبق ذلك على اختيار نوع المصابيح التي تختلف في مواصفاتها من حيث الإضاءة، وانبعاث الحرارة، والغازات، وقيمة استهلاكها للكهرباء وغيرها.
من الجدير بالذكر، فإنّه قد لا يشعر كثيرون بحجم التأثير الذي يلعبه نوع الإضاءة في حياتنا، ويوضح هـذا الجدول (1) أهمية مراعاة اختيار الإضاءة المناسبة التي تساهم في تقليل استهلاك الطاقة الكهربائيّة، والانبعاثات الكربونيّة، وتوليد الحرارة التي ستؤثر طرديًّا في تقليل فترة عمل المكيف، وعلى سبيل المثال يلاحظ من الجدول المذكور أنّه بالرغم من زيادة السعر الأوّلي للمصابيح ثنائية البعث(Light Emitting Diodes - LED)، إلّا أنّها تتميز بفترة عمر افتراضي عالية جدًّا، وانخفاض في استهلاك الطاقة الكهربائية -مقارنة بالمصابيح الأخرى المقاربة لها في شدّة الإضاءة- مما يجعلها خيارًا مميّزًا للمستهلك عند حساب مدّة زمنيّة أكثر من سنتين لعدم الحاجة إلى تبديلها، وكذلك حجم الطاقة الكهربائيّة التي سيتم توفيرها سواء بشكل مباشر أم غير مباشر، وذلك لقلّة الحرارة المنبعثة منها، مما يساهم في تخفيف العبء على المكيف، وينطبق ذلك على مراعاة اختيار الأجهزة الكهربائيّة الأخرى من ثلّاجات ومكيفات وغيرها.
يعدُّ اختيار الموقع المخصّص للمبنى أوّل أركان المبنى الأخضر، حيث تُفضل المواصفات القياسيّة قرب المبنى من نقاط الخدمات، مثل: السوبر ماركت، ونقاط تجمّع المواصلات العامّة وغيرها حتى تسهل الحركة دون الحاجة إلى التنقّل بالسيارات الخاصة، و من ثَمَّ قلّة الانبعاثات الكربونيّة، كما يفضَّل إقامة المبنى بعيدًا عن المناطق الصناعيّة حتى لا يتعرّض للأدخنة وللأصوات المزعجة التي قد تؤثّر سلبًا على سلامته.
التصميم المناسـب:
يعدُّ التصميم المناسب للمبنى خطوة ضرورية جدًّا في مراعاة موقع المبنى والظروف المناخية لاستغلالها في صالح حيويّته، وذلك بإضافات تصاميم النور الخارجي (Sky Light) للاستفادة من الإضاءة نهارًا والتدفئة شتاءً، وغيرها من الخصائص الأخرى.
استعمال مواد البناء المناسبة:
يجب الأخذ بعين الاعتبار نوع المواد المستخدمة في بناء المبنى الأخضر، حيث يراعى استخدام مواد صديقة للبيئة تحافظ على حرارة المبنى شتاءً وتهويته صيفًا، كما يجب أن تكون مقاومة للأملاح والأحماض، وذلك باستخدام الخرسانة الخضراء المحتوية على مادّة البوزلان -مادة طبيعية بركانية خفيفة الوزن سوداء اللون- ومواد أخرى بركانيّة، وكذلك استخدام العزل الحراري للمبنى وغيرها من الاحتياطات التي تساهم في حفظ الطاقة المستهلكة لهذا المبنى.
الزراعة والتخضير:
يُفضّل تخصيص أجزاء للزراعة والتخضير حول المبنى، حيث تعدُّ هذه الأجزاء إضافة جيّدة للمبنى تساعد في تلطيف الجو العام حوله، والتخلّص من غاز ثاني أكسيد الكربون, ويراعى في ذلك وضع آليّة يتم من خلالها استغلال الماء النظيف المفقود في المبنى لإعادة استخدامه في ريّ المزروعات.
مستلزمات كهربائيّة صديقة للبيئة:
يمثّل الاهتمام باختيار المستلزمات والأجهزة الكهربائيّة الصديقة للبيئة سمة أساسيّة للمبنى الأخضر، وذلك لاختيار -على سبيل المثال- ثلّاجات وتلفاز وغيرها من الأجهزة التي تتوافق مع مواصفات حفظ الطاقة، وتجنّب الأجهزة الأكثر استهلاكًا لها، وينطبق ذلك على اختيار نوع المصابيح التي تختلف في مواصفاتها من حيث الإضاءة، وانبعاث الحرارة، والغازات، وقيمة استهلاكها للكهرباء وغيرها.
من الجدير بالذكر، فإنّه قد لا يشعر كثيرون بحجم التأثير الذي يلعبه نوع الإضاءة في حياتنا، ويوضح هـذا الجدول (1) أهمية مراعاة اختيار الإضاءة المناسبة التي تساهم في تقليل استهلاك الطاقة الكهربائيّة، والانبعاثات الكربونيّة، وتوليد الحرارة التي ستؤثر طرديًّا في تقليل فترة عمل المكيف، وعلى سبيل المثال يلاحظ من الجدول المذكور أنّه بالرغم من زيادة السعر الأوّلي للمصابيح ثنائية البعث(Light Emitting Diodes - LED)، إلّا أنّها تتميز بفترة عمر افتراضي عالية جدًّا، وانخفاض في استهلاك الطاقة الكهربائية -مقارنة بالمصابيح الأخرى المقاربة لها في شدّة الإضاءة- مما يجعلها خيارًا مميّزًا للمستهلك عند حساب مدّة زمنيّة أكثر من سنتين لعدم الحاجة إلى تبديلها، وكذلك حجم الطاقة الكهربائيّة التي سيتم توفيرها سواء بشكل مباشر أم غير مباشر، وذلك لقلّة الحرارة المنبعثة منها، مما يساهم في تخفيف العبء على المكيف، وينطبق ذلك على مراعاة اختيار الأجهزة الكهربائيّة الأخرى من ثلّاجات ومكيفات وغيرها.
أنظمة المباني الذكيّة:
ازدادت المشروعات العمرانيّة التي تدخل ضمن منظومة المباني الذكيّة في مختلف نواحي العالم، و ذلك لتحقيق ثلاثة أهداف رئيسة هي:
- تخفيض استهلاك الطاقة.
- توفير إجراءات الأمن والسلامة والمراقبة وتطبيقها.
- زيادة الرفاهية في المبنى، وسهولة التحكم بعناصره وخدماته.
يتركّز دور الأنظمة الذكيّة في المبنى من خلال شبكات إلكترونيّة تجمع البيانات وتحلّلها وتقيمها وتحوّلها إلى تطبيقات عمليّة تتحكّم ذاتيًّا بالإضاءة والتكييف، وتربط استشعارات خاصّة بأنظمة الإنذار وإطفاء الحريق، وتتحكّم بحركة المياه في المبنى وتقيسها، وتعطيها إمكانية ربط كاميرات مراقبة والتحكم بها عن بعد، وذلك من خلال بُنية تحتيّة صلبة يتم تصميمها من خلال ربط كابلات بالشبكة سلكيًا أو لاسلكيًا لنقل البيانات وتحليلها. يساهم تطبيق الأنظمة الذكيّة- بشكل كبير- في خفض الطاقة الكهربائيّة من خلال سهولة التحكّم في تشغيل التطبيقات الكهربائية وإغلاقها وإدارتها بشكل أفضل، الذي من شأنه وقاية المبنى من كثير من الخسائر، ويعدُّ نظام (KNX) من أشهر الأنظمة العالمية في تقنية التحكم في المباني الذكيّة.
التعامل الإيجابي مع النفايات:
تحاول الدول العربيّة بشكل عام، والخليجيّة بشكل خاص، التعامل الإيجابي مع النفايات، حيث تتعامل الدول العربيّة معها كأنّها كبوة تتخلّص منها بشكل عشوائي وسلبي، في حين نجد كثيرًا من الدول المتقدّمة تتعامل مع هذه النفايات كأنّها ثروة تنعش اقتصادها الداخلي، وتستخلص منها مصادر للطاقة، وللنفايات ألوان وأنواع أهمها:
- النفايات السائلة: وتأتي من الصرف الصحي، والمنظفات الكيميائيّة، والسوائل الناتجة من المنازل والمصانع.
- النفايات الصلبة: وتوجد في المنازل، وتتكوّن من: علب، وبلاستيك، وفضلات غذائية، وأدوات، وأثاث وغيرهم.
- النفايات الأخرى: وتشمل النفايات الطبيّة، والصناعيّة، والإلكترونية، وأيضًا النفايات الإنشائيّة.
من الجدير بالذكر أنّ كثيرًا من المسؤولين يوجهون اللّوم للأفراد في إلقاء النفايات بشكل عشوائي وسلبي، لكنّه لوم لا يتحمّله الفرد فقط إذا كان دور الحكومات غائبًا في عملية التوجيه والتشريع والممارسة، فمنظومة إدارة النفايات تتركّز في خمس قواعد أساسية، هي: الحكومة، ومختبرات تدوير متخصّصة، وتعاون مثمر من الشركات المصنّعـة والتسويقيّة، وسلوك واعٍ من القطاع الخاص، أخيرًا يأتي دور الفرد نحو الممارسة الإيجابيّة.
بناء عليه، يجب على الحكومة اتخاذ عدّة خطوات أوليّـة لتؤسّس استراتيجيّة واضحة، حتى تستطيع التعامل مع مختلف النفايات، وأهم هذه الخطوات هي:
1- وضع القوانين والتشريعات الأساسيّة لتنظيم عمليّة التعامل مع النفايات كلّ نوع حسب احتياجاته.
2- تخصيص مكان محدّد لتجميع كلّ نوع من النفايات المتشابهة على حدة.
3- وضع آليّة للحوافز تجاه من يتعاون في التعامل مع النفايات، والعقوبات لكلّ من يتجاوز القانون.
4- تأسيـس معامل ومصانع تدوير، وتشجيع القطاع الخاص في هذا المجال أيضًا.
5- تطوير الجانب التوعوي والإعلامي، لتوضيح أهمية التعامل مع النفايات.
التعامل مع النفايات:
لا شكّ أنّ كلّ نوع من النفايات له طريقته الخاصّة في التعامل معه، وسيتم تسليط الضوء هنا على النفـــايات الإلكترونيّة -شكل (2)- لعدّة أسباب أهمّها:
1- يخلّف التطوّر الملحوظ في التقنية الإلكترونيّة، أجهزة قديمة من غير استعمال، و من ثَمَّ زيادة تراكم نفاياتها حتى أصبحت أسرع النفايات نموًّا.
2- احتواء معظم الأجهزة الإلكترونية على مواد مختلفة من ضمنها المواد السامة ذات التأثير الخطير على الإنسان والبيئة.
3- التعامل السليم مع النفايات الإلكترونية بإعادة تدويرها للاستفادة منها.
4- المعلومات السريّة التي تحتويها بعض الأجهزة الإلكترونية منها: الحاسبات والهواتف والأقراص، تحتّم أن تكون هناك عناية خاصة في التخلص من هذه الأجهزة، كما يجب أن تكون هناك آلية للتعامل مع النفايات من: جمع ونقل وتخصيص مكان لكلّ نوع منها مثلما يتطلّبه التعامل مع النفايات الإلكترونيّة.
استعمال مصادر الطاقة المتجددة:
أصبح العالم بأكمله يشعر بهاجس الخطر المصاحب لتوليد «الطاقة الكهربائيّة التقليديّة» والتعامل معها في المستقبل كما هو حال الشعور باتجاه نقص المياه وغيره من الموارد الأساسيّة للحياة. يحتاج الإنسان للطّاقة على شكل حرارة أو ضوء أو طاقة محرّكة، وبما أنّ كلّ هذه الأشكال من الطاقة يتحصّل عليها عن طريق الطاقة الكهربائيّة، فإنّها تحتلّ المكانة الأولى في احتياجات العالم الحديث.
تولّد هذا الهاجس باتجاه الطاقة الكهربائيّة بسبب عدة جوانب أهمها:
1- الزيادة الهائلة للطلب على الطاقة بسبب التوسّع العمراني والمباني الشاهقة، حيث تتسابق الدول المتقدمة والنامية في الإنشاءات العمرانيّة والمباني الشاهقة من أبراج ومجمّعات ومناطق إسكانيّة مما أدى إلى الحاجة الكبيرة إلى الطاقة الكهربائيّة.
2- تُسبب التقنيات الحديثة زيادة الاستخدام والحاجة إلى الكهرباء، حيث إنّها لا تستخدم فقط في الإضاءة والمحرّكات والمكيفات، ولكن أيضًا في تحريك الكراسي والمعدّات الطبيّة وشحن الهواتف وغيرها من التقنيات الحديثة سريعة التوليد والوجود في حياتنا.
3- التطوّر الكبير الذي طرأ على منظومة مصادر الطاقة المتجدّدة سواء أكان في الجانب التقني أم الاقتصادي جعلها تصبح خيارًا مهمًّا في توليد الطاقة الكهربائيّة ليخفّف الاعتماد على مصادر الطاقة التقليديّة، بسبب حيويّتها المستمدّة من الطبيعة وصداقتها للبيئة.
4- دعوة علماء البيئة والصحّة إلى الاهتمام بالطّاقة، لأنّ مصادر الطاقة التقليديّة الحاليّة تعدُّ من أكبر المسبّبات الرئيسة في التلوّث البيئي، لاعتمادها الكبير على عمليّة الاحتراق، و ما يصاحبها من غازات تلوّث الهواء، وأخطرها غاز ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الأخرى. في الوقت الحالي يتم إنتاج 87% من الطاقة المتوفرة في العالم من حرق الوقود الأحفوري، مما يؤدّي إلى انبعاثات الغازات الضارّة. يوضح الجدول (2) أكثر الدول استهلاكًا للطاقة في العالم، بينما يوضح الجدول (3) ترتيب بعض الدول العربيّة من حيث استهلاكها للطاقة.
يلاحظ من البيانات السابقة العلاقة الطرديّة بين استهلاك الطاقة وحجم الانبعاثات السامّة من ثاني أكسيد الكربون الذي ساهم -بشكل كبير- في رفع درجة حرارة الأرض، والتغيّر المناخي الخطير الذي يحذّر منه الخبراء البيئيون وأدّى إلى تحريك المسؤولية المجتمعيّة لدى الأمم المتحدّة لتصدر كثيرًا من التشريعات الدوليّة التي تُفرَض على الدول وتشجعها للحدّ من الاعتداءات البيئيّة التي من ضمنها الانبعاثات الكربونيّة.
تمثّل قيمة استهلاك الطّاقة للفرد في الدولة أحد المعايير التي يقاس فيها مستوى استهلاك الطاقة في الدول وعادة يقاس مدى التزام الدولة البيئي بقلّة استهلاك الفرد الواحد من الطاقة. ممّا يدعو للأسف أن تكون الدول الخليجيّة في مصافّ الدول الأعلى استهلاكا للطاقة للفرد الواحد، مما يعكس مدى ضعف وعي هذه المجتمعات العربيّة بأهميّة ترشيد الكهرباء وزيادة الممارسات السلبية في استخدامها، ويوضح الجدول (4) أعلى ثمانٍ عشرين دولة الأكثر استهلاكًا من الطاقة للفرد الواحد في العالم لعام 2012م.
تتميّز المباني الخضراء باستغلال مصادر الطاقة المتجددة التي تساهم في تغذية المبنى بالطاقة الكهربائية والاستفادة منها إلى قرابة 20% من إجمالي الطاقة المستهلكة، وتستمد الطاقة المتجدّدة من الموارد الطبيعية التي تتجدّد (الطاقة المستدامة) وتأتي من: حركة المياه، والمد والجزر، والسدود، والرياح، ومن الشمس. يمكن الاستفادة من الطاقة الشمسية باستخدام طريقتين هما:
- الحرارة: وتسمّى بالطاقة الشمسيّة الحراريّة، وذلك باستخدام مرايا عاكسة تجمع أشعة شمس لأجزاء معيّنة لكسب حرارة كبيرة لتسخين المياه وتوليد البخار اللازم لتحريك التوربينات، ومن ثمَّ توليد الكهرباء.
- الخلايا الفولتيّة: وتحوّل فوتون أشعة الشمس لتيار كهربائي وتسمّى بالطاقة الشمسيّة الكهروضوئيّة، وتعدُّ هذه الطاقة واحدة من أفضل التطبيقات التي يمكن استخدامها في المباني الخضراء خاصّة في منطقة الخليج العربي التي تتميّز بارتفاع معدّل أشعّة الشمس، كما تتميّز بمعدّل ساعات كثيرة نسبيًّا من وجود الشمس النهاريّة طوال السنة، شكل (3):
تنفّذ مشروعات الطاقة الشمسية الكهروضوئيّة بأحد النماذج الآتية:
1- محطّات طاقة شمسيّة كهروضوئيّة متّصلة مباشرة لتغذية الشبكة الكهربائيّة الرئيسة، وتنفّذ الحكومات هذا النموذج للحصول على قدرات كهربائيّة عالية جدًّا. وتعد محطة قيوجارت بالهند أكبر محطّة للطاقة الشمسية الكهروضوئيّة في العالم بطاقة إنتاجيّة تبلغ 600 ميجا واط سنويا.
2- نظام طاقة شمسيّة كهروضوئيّة منفصل صغير نسبيًّا لتغطية الحاجة المؤقتة أو المتنقلة من الطاقة الشمسية، وينفّذه الأفراد في مزارعهم ومخيماتهم وغيرها.
تنفّذ مشروعات الطاقة الشمسية الكهروضوئيّة بأحد النماذج الآتية:
1- محطّات طاقة شمسيّة كهروضوئيّة متّصلة مباشرة لتغذية الشبكة الكهربائيّة الرئيسة، وتنفّذ الحكومات هذا النموذج للحصول على قدرات كهربائيّة عالية جدًّا. وتعد محطة قيوجارت بالهند أكبر محطّة للطاقة الشمسية الكهروضوئيّة في العالم بطاقة إنتاجيّة تبلغ 600 ميجا واط سنويا.
2- نظام طاقة شمسيّة كهروضوئيّة منفصل صغير نسبيًّا لتغطية الحاجة المؤقتة أو المتنقلة من الطاقة الشمسية، وينفّذه الأفراد في مزارعهم ومخيماتهم وغيرها.
3- نظام طاقة شمسيّة كهروضوئيّة منزلي متّصل، يمكن استخدامه في المباني الخضراء، حيث يساهم في توفير استهلاك الكهرباء من الشبكة الحكوميّة، كما يساهم بإدخال عائد على صاحب المنزل في حالة استخدام جهاز «العدّاد الذكي» الذي يسمح بتزويد الكهرباء الزائدة من المنزل لتغذية الشبكة الحكوميّة كما هو مطبّق في كثير من الدول الأوروبيّة، وفي الأردن حيث تعوّض الحكومة المواطن عن كلّ كيلوواط تم تغذيته من المنزل إلى الشبكة، شكل (4).
إدارة خدمات المبنى:
يجب أن تكون هناك آليّة واضحة في إدارة مرافق (Facility Management)، المبنى أو المنشأة من خلال المحافظة والمتابعة والصيانة حتى تساهم في المحافظة على العمر الافتراضي لها، و من ثَمَّ تساهم في ديمومتها، ويوضح الشكل (5) بطريقة مبسّطة لخصائص المبنى الأخضر.
