در این گفتار بخشی از ترجمه مقاله نوشته شده توسط لمیس الهاشمی و همکاران تحت عنوان تأثیر بام سبز در کاهش دمای داخلی اتاق ها در برج ها ارائه شده در چهارمین کنگره جهانی مهندسی مکانیک، شیمی و مواد، مادرید در آگوست ۲۰۱۸ تقدیم حضور می گردد.

آنچه در این مقاله به ویژه برای ما ایرانیان جالب به نظر می رسد، یادآوری این نکته هست که در پایتخت ایران – تهران – بصورت تاریخی فضای سبز دارای اهمیت ویژه ای بوده است و این امر شرایط ویژه ای بوجود آورده است که در این گفتار بدان اشاره شده است.

امید است با بازگشت به ارزش های گذشته ایرانیان اهمیت گسترش و حفظ فضای سبز با توجه به تغییر ساختارهای زندگی و نوع زندگی شهروندان بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد تا شرایط زیست ما بهتر و آسیب های گسترش فضاهای شهری ازمیان برود.

روف گاردن

از دوره پیشا مدرن، انسان ها، پوشش گیاهی گسترده ای را در شهرهای خود داشته یا دست کم آموخته اند که با طبیعت چگونه زندگی کنند. شهرهای قدیمی مانند تهران در ایران این واقعیت را نشان می دهند. در آن دوره، انقراض گونه های طبیعی توسط انسان بسیار اندک بود. در دوره مدرن ، رشد شهرها و فعالیتهای انسانی باعث جدایی بین طبیعت و انسانها شده است. با توجه به گسترش سریع تمدن بشر، جنگل ها، مراتع و مزارع با آسفالت ، بتن و فولاد جایگزین می شوند.

برای اکثر مردم، وجود درختان و سایر پوشش های گیاهی صرفاً به عنوان امری تجملی و نهایتاً برای زیبا سازی شهر ها قابل توجه است. در حالی ارزش زیبایی شناختی یک واقعیت شناخته شده است، ادغام گیاهان و سایر گونه های طبیعی با شهر نشینی می تواند به بالابردن کیفیت زندگی در شهرها کمک کند. گیاهان با تأمین سایه برای ساختمان ها و پیاده روها می توانند ساختمان ها را خنک کنند که باعث کاهش مصرف انرژی شود. همچنین کاهش سرعت تخریب آسفالت هزینه های نگهداری آنها را کاهش می دهد. گیاهان و پوشش گیاهی همچنین می توانند با جذب گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن از جو یا به طور غیرمستقیم در نتیجه کاهش مصرف انرژی، کیفیت هوا را بهبود بخشیده و میزان انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهند.

علاوه بر کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای که تعداد زیادی از گونه های گیاهان باعث می شوند، روانشناسان گیاهان و فضای سبز را با احیای ذهنی و افزایش مهارت های شناختی و رشد در کودکان مرتبط کرده اند. حتی اگر مزایای استفاده از پوشش گیاهی در مناطق شهری هویدا باشد، بسیاری از شهرها بدون در نظر گرفتن درختان و دیگر پوشش های گیاهی طراحی و ایجاد شده اند. و از این ناگوارتر اینکه، در بسیاری موارد، برای احداث آسمان خراش های تجاری و مسکونی، فضای سبز موجود نیز از میان رفته اند. طبق اعلام سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد، در دهه گذشته سالانه حدود ۱۳ میلیون هکتار جنگل تغییر کاربری یافته اند و یا زه دلایل طبیعی از میان رفته اند. ( در دهه نود میلادی این میزان ۱۶ میلیون هکتار بوده است. در نتیجه مسئله جزایر گرمایی شهری پدید آمده اند.

امروزه برجسته ترین پدیده مرتبط با درجه حرارت بالا در اکثر شهرها جزایر گرمایی شهری (UHI) می باشند. در این مناطق دمای هوای اطراف همیشه ۱۰ درجه گرمتر از  مناطق روستایی اطراف می باشد. و این ان مستقیما بر ساختمانها تأثیر می گذارد. این اختلاف ناشی از چهار عامل است.

اول ، شهرنشینی خصوصیات حرارتی سطح زمین را تغییر می دهد. به عنوان مثال بتن، آسفالت و سایر مصالح ساختمانی جایگزین پوشش گیاهی می شوند و نتیجه این تغییرات دمای بالاتر سطح منطقه شهری است.

دوم اینکه ساختمان ها و سایر سازه های شهری در محدوده شهری موانعی برای وزش باد هستند. موانع، الگوهای کلی جریان را تغییر داده و تلاطم های غیر طبیعی جریان هوا را ایجاد می کند.

سوم، گسترش شهرنشینی باعث تغییر شرایط رطوبت در سطح زمین می شود. سطح پوشش گیاهی نسبتاً مرطوب روستایی با سطح خشک جایگزین می شود. تبخیر بسیار کمی از سطح رخ می دهد که منجر به هوای سطحی خشک تر و گرمتر از سطح شهر می شود.

آخر اینکه، در منطقه شهری با وجود اتومبیل ها و منازل زیاد، گرما و آلاینده های زیادی در جو منتشر می شود.

به تازگی ، انسان ها از تأثیرات جزیره های گرمایی شهری(Urban Heat Island) مطلع می شوند و به دنبال راه های جدیدی برای کاهش اثرات آن هستند. محققان به دنبال ساخت تکنیک ها و مصالح ساختمانی هستند که گرمای کمتری تولید کنند. به عنوان نمونه آسفالت را با روکش های امولسیونی پوشش می دهند تا نور بیشتری را منعکس کند و گرمای کمتری را پذیرا باشد.

مسلماً، تخریب ساختمان ها و خیابان های موجود به منظور بازسازی آنها با استفاده از تکنیک ها و مواد جدید غیر عملی است. بنابراین چگونه می توانیم اثر جزیره گرمایی شهری در ساختمان های فعلی را کاهش دهیم؟ یک جایگزین مطرح و کاربردی احداث با سبز و روف گاردن در پشت بام ساختمان ها است.

طراحی روف گاردن، احداث روف گاردن

این تحقیق به چگونگی استفاده از روف گاردن برای کاهش این پدیده در جده، واقع در دشت ساحلی حاشیه دریای سرخ می پردازد. از آنجا جده دارای آب و هوای خشک است. و وضعیت محلی جده در نتیجه فعالیتهای انسانی و صنعتی تغییر کرده است که به دلایل زیر تأثیر منفی در بسیاری از جنبه ها از قبیل درآمد دولت و سلامت انسان دارد:

  1. (UHI) باعث افزایش مصرف انرژی می شود. این انرژی برای سرمایش و تهویه مطبوع داخل ساختمان ها استفاده می شود.
  2. تولید انرژی الکتریکی نیاز بیشتری به سوزاندن سوخت فسیلی دارد که باعث افزایش نسبت آلاینده های منتشر شده در هوا می شود.
  3. در حالی که وجود ازن در جو فوقانی، زمین را از اشعه ماوراء بنفش که برای سلامتی انسان مضر است، محافظت می کند، UHI ها منجر به افزایش اندازه سوراخ در لایه ازن در نزدیکی زمین به دلیل دمای بالا می شوند.

ادبیات پژوهش

۱-۲ اثرات جزیره گرمایی شهری برای نخستین بار توسط دانشمند بریتانیایی، لاک هوارد در دهه ۱۸۱۰ مورد بررسی قرار گرفت. بسیاری از محققان از آن زمان به تشریح این مشکل پرداختند، مطالعه قدیمی دیگری به رابطه بین اندازه شهر و بزرگی UHI پرداخته است و از آن به بعد روش های کاهش UHI مورد مطالعه قرار گرفت که استفاده از پوشش های نما و مصالح ساختمانی سفید را مورد تأیید قرار داد. در نتیجه با بالا بردن آلبیدو (بازتاب نور) یک ساختمان، در مصرف انرژی ۲۰-۴۰٪ صرفه جویی شده است. مطالعات دوارت و شینزاتو در سال ۲۰۱۵ تأیید کرد که پوشش گیاهی شهر نیوجرسی می تواند آلودگی هوا و مصرف انرژی را کاهش دهد و از نظر اقتصادی کارآمد باشد.

بسیاری از تحقیقات به مطالعه پوشش گیاهی در شهرها می پردازند. تحقیقات نشان می دهد که کاشت درختان شهری می تواند انتشار کربن و میزان مصرف انرژی ساختمان ها را کاهش دهد. درختان گرمای خورشید را که از توسط پنجره ها جذب می شود کاهش می دهند محاسبات نشان داد که کاشت یک درخت در لس آنجلس موجب کاهش انتشار ۱۸ کیلوگرم کربن در سال می شود. مطالعه میلبورن و همکاران، سطح UHI را در چهار منطقه مختلف در شهر نیویورک ارزیابی کرده است. نتیجه مطالعه آنها نشان دهنده اختلاف ۲ درجه سانتیگراد بین دانشگاه کلمبیا (کمترین پوشش گیاهی) و فیلدستون (بیشترین پوشش گیاهی) بود.

تأثیر پوشش گیاهی در کشورهای گرم مانند برزیل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در سنگاپور مطالعه روث و چو به موضوع افزایش دما در دهه های آینده می پردازد. آنها به شبیه سازی تأثیر پوشش گیاهی روی ریزگردها پرداختند و چهار سناریو را با توزیع درختان مختلف آزمایش کردند. نتایج نشان داد که درختان در مقایسه با حالت پایه (بدون درخت) تأثیر خنک کننده ای بر دمای هوا دارند اما هنوز محدود است. با این حال، تأثیر در میانگین دمای ناشی از تابش خورشید واضح است. (این امر می تواند به دلیل رطوبت بسیار بالای منطقه – شرجی بودن – باشد).

در تحقیق دیگری در سنگاپور، نتایج نشان داده است که احداث روف گاردن می تواند ۶/۴ تا ۵/۱۴ درصد در مصرف سالیانه انرژی سالانه صرفه جویی کند و با افزایش ضخامت خاک از مصرف انرژی ساختمان کاسته می شود. مطالعه سولکی و همکاران در سال ۲۰۰۵ نشان داده شده که به طور متوسط​​، سقف عایق بندی نشده دارای پوشش گیاهی سبز دارای خنکترین دمای روز و گرمترین دمای شب است، در حالی که سقف دارای عایق های معمولی عکس این مطلب بوده اند.

طراحی روف گاردن، احداث روف گاردن
طراحی روف گاردن، احداث روف گاردن

ساختمان دارای بام سبز (روف گاردن) در مقایسه با ساختمان های بدون روف گاردن درجه حرارت داخلی بسیار پایین تری را در فصل گرما دارا هستند. ب

– نگارنده در این مقاله ذکر می کند که حکومت عربستان سعودی در آینده قادر به پرداخت یارانه مصرف برق نخواهد بود و ساکنان عربستان سعودی با گسترش استفاده از دستگاه های تهویه مجبورند مبلغ زیادی برای مصرف برق بپردازند. این مقاله با هدف بررسی اثربخشی بام های سبز در کاهش دمای داخلی ساختمان های تجاری و مسکونی در شهر جده عربستان سعودی انجام شده است.

بنا بر فرضیه این آزمایش احداث روف گاردن در پشت بام ساختمان های مسکونی و تجاری به طرز محسوسی باعث کاهش دمای داخلی ساختمان خواهد شد.

متغیر مستقل در این آزمایش وضعیت کاشت با دو سطح است: بام های دارای روف گاردن و بام های بدون روف گاردن.

متغیر وابسته دمای داخلی ساختمان ها است.

همچنین متغیرهایی مانند شرایط پیرامونی (مکان، درجه حرارت خارجی)، ساختمان های مدل، دماسنج ها، گیاهان مورد استفاده و زمان مورد مطالعه قرار گرفت.

طراحی روف گاردن، احداث روف گاردن

– نتایج آزمایش های قبلی نشان می دهد که احداث روف گاردن در پشت بام ساختمان های مسکونی و تجاری بطور قابل توجهی باعث کاهش دمای داخلی ساختمان خواهد شد. مشاهده شد که در ساعات اوج گرما، اختلاف دمای داخلی افزایش می یابد. این نشان می دهد که بین دمای خارجی و دمای داخلی یک ساختمان دارای بام سبز رابطه معکوس وجود دارد. در اصل ، باغ های پشت بام مزایای بی شماری از جمله منافع اقتصادی و زیست محیطی دارند از جمله: کاهش دمای داخلی ساختمان ها، اعم از ساختمان های کوچک یا بزرگ، مانند پاساژ ها که خود باعث کاهش هزینه برق در مناطق کویری و خشک می شود. بام های سبز از طریق ایجاد عایقی مضاعف باعث  صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند. بام های سبز باعث ایجاد فضایی برای کشاورزی می شود و هم زیبایی منظر را سبب می شوند.

همچنین کیفیت هوا را در اشلی کوچک افزایش می دهد و با کاهش اثرات تابش خورشید، تأثیر جزیره گرمای شهری را کاهش می دهد.

  1. نتیجه این تحقیق فرضیه این تحقیق را اثبات می کند که می گوید: ساختمان دارای بام سبز (روف گاردن) در مقایسه با ساختمان های بدون روف گاردن درجه حرارت داخلی بسیار پایین تری را در فصل گرما دارا هستند. با سایه گستری گیاهان به طور موثر باعث کاهش جذب اشعه خورشید و ایجاد عایق حرارتی می شوند و گرمای هوا را با سرعت کمتری آزاد می کنند، بنابراین نیاز به خنک کننده ها یا وسایل گرمایشی به ویژه در مناطق گرم و خشک کاهش می یابد.

در پایان اشاره می کند که احداث روف گاردن ها ایده ای  اقتصادی و سازگار و همراه با محیط زیست است.

این تحقیق مطالعه تأثیر گیاهان مختلف کویری که دارای ویژگی متفاوتی با گیاهان زینتی هستند را در مناطق خشک پیشنهاد می نماید. همچنین بررسی تأثیر سایر مصالح ساختمانی و خاک های گوناگون که خصوصیات فیزیکی متفاوتی پیشنهاد می شود.