شهرهای هوشمند آینده: ساختمان‌های هوشمند - بخش اول

هدف شهرها داشتن ساختمان‌هایی مجهز است تا امکان بهره‌برداری از داده‌ها برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و استفاده و مدیریت منابع همچون زباله، آب و انرژی در ساختمان‌ها و تاسیسات میسر شود. اما اینکه چگونه ساختمان‌های هوشمند به شهرها کمک می‌کند را این مقاله خواهیم خواند.

تصور کنید شهری دارید که ساکنان آن سطح رفاه بالایی داشته باشند و در عین حال از منابع کره زمین استفاده گسترده‌ای نکنند. در سال 2019، ائتلاف Urban Transition تخمین زد که با استفاده از فناوری‌ها و روش‌های اثبات‌شده، به‌ویژه برای ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها، باید تا سال 2050 حدود 90 درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای از شهرها کاهش یابد. تخمین زده می‌شود که 36.5 درصد کاهش از ساختمان‌های مسکونی و 21.2 درصد کاهش از ساختمان‌های تجاری در انتشار گازهای گلخانه‌ای قابل حصول است. ساختمان‌ها در حال حاضر مسئول 30 تا 40 درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای شهرها هستند و برای دستیابی به هدف COP21 تا سال 2050، انتشار گازهای گلخانه‌ای از ساختمان ها باید 80 تا 90 درصد کمتر از امروز باشد.

بسیاری از ساختمان‌ها در قبال انرژی ناکارآمد هستند و سهم زیادی در انتشار کربن دارند. در اتحادیه اروپا، طبق آنچه در فوریه 2020 منتشر شد، تقریباً 75 درصد از ساختمان‌ها ناکارآمدی در مصرف انرژی داشتند. بنابراین راه درازی در پیش است: گزارش Navigant در سال 2019 بیان کرد که تنها پنج درصد از پروژه‌های شهر هوشمند بر نوآوری در ساختمان‌ها تمرکز داشتند و 13 درصد در مراحل اولیه در نظر گرفتن ساختمان‌های هوشمند بودند.

شورای جهانی ساختمان سبز (World Green Building Council) ساختمان سبز را اینگونه تعریف می‌کند که «در طراحی، ساخت یا بهره‌برداری، اثرات منفی را کاهش داده یا حذف می‌کند و می‌تواند تأثیرات مثبتی بر آب و هوا و محیط طبیعی ما ایجاد کند. همچنین منابع طبیعی گرانبها را حفظ کرده و کیفیت زندگی را بهبود می‌بخشد.». با توجه به فشاری که بر شهرها برای اقدام در مورد تغییرات آب و هوایی وجود دارد، ساختمان‌های سبز به مراکز شهرهای ما خواهند آمد. آنها علاوه بر اینکه با مواد پایدار ساخته می‌شوند، انرژی، آب و منابع را کارآمد استفاده خواهند کرد و از نظر طراحی سازگار با محیط زیست و قادر به تولید انرژی خود (برق) خواهند بود. باغ‌های عمودی یا روی پشت بام کیفیت زندگی و محیط خوبی را برای کسانی که در آنها زندگی می‌کنند یا از آنها استفاده می‌کنند ایجاد خواهند کرد.

موسسه Gartner پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2028 بیش از چهار میلیارد دستگاه اینترنت اشیاء متصل در ساختمان‌های هوشمند تجاری وجود خواهد داشت. آنها از زیرساخت‌های مخابراتی چون 5G و Wi-Fi با راندمان بالا (6 یا 6E) برای برقراری ارتباط استفاده خواهند کرد و ابزارهای هوشمند برای مدیریت برق، زباله و آب دارند.

از ماه مه 2020، 28 شهر بزرگ، تعهد ساختمان‌های بدون کربن خالص شورای جهانی ساختمان سبز را امضا کرده‌اند که از شهرها می‌خواهد تا سال 2030 برای تمام دارایی‌های تحت کنترل مستقیم خود به کربن خالص صفر برسند و از تبدیل شدن همه ساختمان‌ها برای رسیدن به کربن صفر به صورت عملیاتی تا سال 2050 حمایت کنند.

زیرساخت‌های هوشمند کارآمد با تمرکز بر رویکرد مردمی در ساخت و ساز تکامل خواهد یافت. این به رهبران شهر کمک می‌کند تا مفهوم رفاه جامع‌تری را برای کمک به کیفیت بهتر زندگی از طریق ساختمان‌های هوشمند و پایدار و زیرساخت شهری یکپارچه و هوشمند اجرا کنند. بر اساس مطالعه‌ای که سال گدشته (2021) توسط ESI ThoughtLab انجام شد، کنتورهای هوشمند آب و شبکه‌های برق هوشمند حدود 68 درصد در سطح جهان مورد پذیرش واقع شده‌اند و این روند به صورت صعودی ادامه دارد.

ساختمان‌های هوشمند و پایدار، آینده‌ای را به روی محیط‌هایی می‌گشایند که نه تنها از شیوه‌های زندگی ما پشتیبانی می‌کنند، بلکه در واقع آن‌ها را تقویت و بهبود می‌بخشند. ساختمان‌های هوشمند به‌عنوان زیرساخت اجتماعی محیطی عمل می‌کنند که با آوردن ویژگی‌ها، خدمات و اطلاعات به موقعیت مکانی ما، با ساکنان برای بهبود شرایط آنها ارتباط برقرار می‌کند و در تعامل است. از طریق ساختمان‌های هوشمند، افراد دیگر فضایی را اشغال نمی‌کنند، بلکه با یک مکان درگیر می‌شوند. با ساختمان‌های هوشمند، معماری از طراحی سازه‌ها و اشیاء تا طراحی سیستم‌ها و تعاملات تکامل یافته است. این منجر به آینده‌ای انسان محور می‌شود، جایی که هر تعامل ساختمان هوشمند با ساکنانش فرصتی برای یادگیری و بهبود یا تقویت آن تعامل در دفعه بعد می شود. انتظار می‌رود ساختمان‌ها مانند گذشته در نحوه کار و زندگی ما یکپارچه شوند.

معاون دفتر «دولت هوشمند، ملت هوشمند» سنگاپور، آقای Kok Yam Tan چنین می‌گوید:«در گذشته، ساخت و ساز ساختمان‌ها نسبت به آب و هوا، محل وزش باد و آنچه در زمستان و بهار اتفاق می‌افتاد بسیار حساس بود. به نوعی با گذشت زمان این از بین رفت زیرا اکنون همه ساختمان‌ها از بتن ساخته شده اند: ما گرمایش، تهویه مطبوع داریم و واقعاً به آب و هوای بیرون اهمیت نمی‌دهیم. اما در پنج تا ده سال گذشته، چون حسگرهایی داریم، به زمانی بازگشته‌ایم که می‌توانیم ساختمانی بسازیم که به اتفاقات بیرونی حساس باشد. با استفاده از عناصر آب و هوا (تابش خورشیدی برای بهینه‌سازی جذب خورشید و با کنترل هوشمندانه دمای داخلی)، می‌توانیم ساختمان‌هایی داشته باشیم که به همان اندازه راحت هستند اما در عین حال ردپای کربن بسیار کمتری دارند.»

چطور ساختمان‌های هوشمند به شهر و شهروندان کمک خواهد کرد؟

1) مصرف کمتر انرژی، مواد و سایر منابع از طریق ساخت و ساز پایدار، فناوری هوشمند و استفاده بهینه از داده‌ها:

ساخت یک ساختمان بسیار انرژی‌بر و آلوده کننده است. گزارشی در سال 2018 توسط اتحاد جهانی ساختمان‌ها و ساخت‌وساز، آژانس بین المللی انرژی و برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد نشان داد که ساخت و ساز و عملیات ساختمان مسئول 36 درصد مصرف انرژی در سطح جهان است. یک گزارش WEF همچنین بیان کرد که از 40 درصد انتشار گازهای گلخانه‌ای تولید شده توسط ساختمان‌ها، سه چهارم از عملیات ساختمان‌ها و ساخت‌و‌ساز و مصالح آنها ناشی می‌شود. سیستم‌های رتبه‌بندی مانند LEED، BREEAM، G-SEEK، CASBEE و Green Star برای ارزیابی استفاده از مصالح ساختمانی ایجاد شده‌اند. پایداری در استفاده از مصالح ساختمانی، فرآیندهای با انرژی کارآمد و مبتنی بر فناوری به ایجاد رویکردی آگاه‌تر از محیط زیست برای ساخت و ساز کمک می‌کند.

2) توانایی انطباق و سازگاری با شرایط و نیازها:

برای اینکه یک محیط ساخته شده پایدار باشد، باید در مفید بودن و مرتبط بودن آن انعطاف‌پذیری وجود داشته باشد. یک ساختمان خالی از سکنه، ساختمانی پایدار نیست. در دنیای دیجیتال کار از راه دور و خرید آنلاین، ارزش پیشنهادی ساختمان‌ها باید تغییر کند تا نیازهای در حال تحول نیروی کار و جامعه به طور کلی برآورده شود. بنابراین، یک ساختمان هوشمند می‌تواند از نظر عملیاتی پایدارتر باشد، زیرا می‌تواند راحت‌تر با شرایط در حال تغییر سازگار و مجدداً پیکربندی شود. می‌تواند خدمات دیجیتالی را به ساکنان ارائه دهد و در نهایت از بینش‌های مبتنی بر داده‌ها در مورد عملکرد و استفاده ساختمان برای بهبود و تطبیق دقیق در طول زمان استفاده کند. علاوه بر این، ساختمان هوشمند می‌تواند از این بینش‌های جدید برای درک چگونگی ارتباط عملکرد انرژی ساختمان با فعالیت‌های انسانی و همچنین فضای کف استفاده کند. بنابراین اندازه‌گیری پایداری و کارایی یک ساختمان در حمایت از نتایج کاربر، بهره‌وری و تجربه آن امکان‌پذیر خواهد بود.

3) کاهش انتشار گاز گلخانه‌ای برای کمک به رسیدن به کربن صفر:

شهرهای بزرگ در حال حاضر از اثرات زیست محیطی ساختمان‌ها و زیرساخت‌های ضعیف آگاه هستند و برای مقابله با این مشکل اقدام می‌کنند. در سال 2019، بیل دی بلازیو، شهردار نیویورک، ممنوعیت ساخت ساختمان‌های جدید تمام شیشه‌ای را اعلام کرد. سازمان‌هایی مانند پانل بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) همچنین از ممنوعیت آسمان‌خراش‌های «همگانی» و استفاده بیشتر از مصالح ساختمانی جایگزین و راه‌حل‌های جایگزین مانند پنجره‌های PV خورشیدی که می‌توانند در پوشش ساختمان ادغام شوند، حمایت می‌کنند.

4) ارتقای سلامت عمومی و کیفیت زندگی در داخل و خارج از منزل:

ساختمان‌های هوشمند و پایدار که می‌توانند با ویژگی‌های ساکنین خود سازگار شوند، تأثیر مثبتی بر سلامت جسمی و روانی آن‌ها می‌گذارند. کیفیت بهتر هوا و کاهش سر و صدای محیطی به ساکنین کمک می‌کند تا بهره‌وری، توانایی تصمیم‌گیری و واکنش به بحران را بهبود بخشند. علاوه بر آن ناراحتی‌های روانی را کاهش می‌دهند. بر اساس گزارش WEF در سال 2021، به دلیل کاهش آلاینده‌های هوا، اروپا پتانسیل دستیابی به حدود 29 میلیارد یورو از مزایای سلامت انسان را تا سال 2030 دارد. فناوری هوشمند در ساختمان‌ها همچنین راحتی و دسترسی را بهبود می‌بخشد، دربرگیرندگی را ارتقا می‌دهد و به کیفیت زندگی می‌افزاید.

5) بهبود کلی منظر شهر:

شیوه‌های هوشمند و پایدار اعمال شده در ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها، چشم‌انداز شهر را به طور کامل تغییر می‌دهد و آن را سبزتر و جذاب‌تر می‌کند. ساختمان‌های هوشمند تولیدکننده‌های عظیم اطلاعات هستند، به‌طور متوسط ​​یک ساختمان اداری تجاری روزانه حدود 150 گیگابایت داده تولید می‌کند. این فرصتی را برای شهرها ایجاد می‌کند تا در برنامه‌ریزی شهری ریزتر شوند. با هر توسعه یا ساختمان جدید، برنامه‌ریزان و مقامات شهری می‌توانند تأثیر کلی بر بافت اطراف و شرایط اجتماعی را ارزیابی کنند و راهنمایی‌های دقیق‌تری در مورد بهترین روش متناسب با بافت ارائه دهند، در حالی که استانداردهایی را برای اشتراک‌گذاری داده‌های عملیاتی در نظر می‌گیرند. علاوه بر این، مقامات شهری همچنین می‌توانند مشوق گنجاندن امکانات اجتماعی باشند، جایی که تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان می‌دهد که این امر سودمند است، به عنوان مثال، نیاز به گنجاندن فضای سبز یا کتابخانه در ازای مجوز برای ساخت فضای اداری تجاری اضافی، در نتیجه باعث ایجاد یک سناریوی برنده- برنده برای شهر و صاحبان ساختمان است. این اشتراک‌گذاری دانش اقتصادی، آینده‌ی محیط زیست ساخته شده هوشمند و پایدار است.

مطالب مرتبط با شهرهای هوشمند آینده که شاید خوشتان بیاید:

تا الان، پیرامون 3 موضوع مرتبط با شهرهای هوشمند کامل صحبت کردیم و در این قسمت راجع به اولین بخش از موضوع چهارم برای شما نوشتم، خوشحال می‌شوم اگر برای بهتر شدن مطالب یا مواردی که فکر می‌کنید جایشان در مطالب من خالی است، برایم در بخش نظرات بنویسید.