صلاح الدین ویسی

گرم‌شدن زمین و افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای به‌ویژه دی‌اکسیدکربن، از چالش‌های اصلی زیست‌محیطی قرن بیست‌ویکم به شمار می‌رود. بخش ساختمان با سهم قابل‌توجهی از مصرف انرژی و انتشار CO₂، نقشی کلیدی در کاهش اثرات تغییر اقلیم دارد. در ایران نیز سهم این بخش حدود 23 درصد برآورد شده است و مدارس، به‌ویژه در اقلیم‌های سرد، از مصرف‌کنندگان عمده انرژی محسوب می‌شوند. ایجاد تعادل میان کاهش کربن، تأمین آسایش حرارتی و بصری و حفظ کیفیت معماری، از چالش‌های اساسی در طراحی ساختمان‌های آموزشی است. این تعارض میان شاخص‌های عملکردی، ضرورت بهره‌گیری از روش‌های بهینه‌سازی چندهدفه را در طراحی اقلیمی ساختمان‌ها بیش از پیش نمایان می‌سازد. در این میان، طراحی اقلیمی و استفاده از راهکارهای غیرفعال می‌تواند رویکردی مؤثر در جهت دستیابی به مدارس صفر‌کربن و پایدار باشد. پژوهش حاضر با هدف ارائه الگوهای بهینه برای طراحی کلاس‌های درس با انتشار کربن پایین در اقلیم سرد ایران انجام شده است. در این راستا، تیپ‌های متداول کلاس‌های درس در مدارس سنندج شناسایی و نمونه‌های منتخب در نرم‌افزار Grasshopper مدل‌سازی شدند. به‌منظور دستیابی به بهترین ترکیب میان متغیرهای طراحی و شاخص‌های عملکردی، از الگوریتم ژنتیک NSGA-II در محیط پلاگین Wallacei بهره گرفته شد. متغیرهای مستقل شامل نوع مصالح جداره‌های نورگذر و غیرنورگذر، عرض و ارتفاع پنجره، نوع، عمق، تعداد و زاویه سایه‌بان‌ها بوده است. شاخص‌های وابسته عبارت‌اند از: شاخص کربن چرخه عمر (GWP)، شاخص آسایش بصری (UDI) و شاخص نارضایتی حرارتی (PPD). در این میان، مقدار GWP با ترکیب دو مؤلفه محاسبه شد: کربن نهان مصالح پوسته نما بر اساس داده‌های پایگاه OneClick LCA در مرز سیستم A1–A4، و کربن عملیاتی ناشی از مصرف انرژی در دوره 50 سال بهره‌برداری در مرز سیستم B6 که با شبیه‌سازی در نرم‌افزار EnergyPlus برآورد گردید. تحلیل نور طبیعی نیز با استفاده از Radiance و شبیه‌سازی انرژی با ابزارهای Ladybug Tools صورت گرفت. نتایج نشان داد که پیکربندی‌های منتخب برای چهار جهت اصلی نما، توانسته‌اند هم‌زمان موجب حفظ UDI در محدوده مناسب (نور روز مفید)، کاهش PPD (نارضایتی حرارتی) و کاهش GWP (انتشار کل کربن چرخه عمر) شوند. کاهش 5 تا 25 درصدی کربن، بهبود 2 تا 18 درصدی آسایش حرارتی و کاهش 4 تا 34 درصدی شدت مصرف انرژی از مهم‌ترین دستاوردهای پژوهش است. الگوهای ارائه‌شده، با مصالح در دسترس بازار ایران و حداقل مداخله سازه‌ای، قابلیت کاربرد در نوسازی مدارس موجود و طراحی مدارس جدید را دارند. بدین‌ترتیب، چارچوبی یکپارچه و اقلیم‌محور برای طراحی کلاس‌های درس پایدار و کم‌کربن در اقلیم سرد ایران ارائه شد که می‌تواند در ارتقای کیفیت محیط آموزشی و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی مؤثر باشد.