نوسازی انرژی‌محور؛ راهکاری برای مقابله با فرسودگی زیست‌محیطی در معماری

معماری همواره شکلی پویا از بیان انسانی بوده که تحت تأثیر عوامل فرهنگی و زمینه‌ای قرار دارد. اگرچه بسیاری از چالش‌هایی که امروز با آن‌ها روبه‌رو هستیم مستقیماً به معماری مربوط نمی‌شوند، اما معماری توانایی آن را دارد که برای این مسائل راه‌حل ارائه دهد یا زمینه‌ساز حل آن‌ها باشد. این موضوع در طول تاریخ به‌خوبی مشهود بوده است؛ چرا که مسائل اجتماعی همواره نقش مهمی در شکل‌دهی به محیط‌های ساخته‌شده ما ایفا کرده‌اند.

برای مثال، در دوران ویکتوریایی، بحران مشهور «بوی تعفن بزرگ» (Great Stink)  منجر به نوسازی سیستم فاضلاب لندن و بازآرایی ساختار شهری آن شد. به‌طور مشابه، رکود اقتصادی سال ۲۰۰۸ باعث ظهور اقتصاد اشتراکی و گسترش فضاهای کار اشتراکی (Coworking Spaces) شد. امروزه نیز بحران اقلیمی در حال تغییر شیوه‌ای است که ما معماری را تصور و طراحی می‌کنیم؛ به‌گونه‌ای که هدف اصلی، کاهش ردپای کربنی ساختمان‌ها و شهرها برای دستیابی به اهداف توافق‌نامه پاریس است.

با توجه به این زمینه، چه چالش‌هایی را باید در آینده انتظار داشته باشیم؟

در سال‌های پیشِ رو، برخی از مهم‌ترین چالش‌هایی که با آن‌ها روبه‌رو خواهیم بود، به ایجاد رفاه پایدار و بلندمدت در محیط ساخته‌شده مربوط می‌شوند؛ آن هم در تمامی ابعاد، از جمله جنبه‌های اجتماعی و زیست‌محیطی. برای مواجهه با این چالش‌ها، ابتکارهایی مانند توافق سبز اروپا (European Green Deal) راهکارهایی را پیشنهاد می‌کنند؛ از جمله استفاده از مصالح ساختمانی بادوام‌تر و قابل‌استفاده مجدد، نوسازی بناهای موجود و ارتقای بهره‌وری انرژی.

” پایدارترین ساختمان، ساختمانی است که پیش‌تر ساخته شده است. -کارل الفانته “

در مواجهه با چالش‌های مهم معماری، از جمله اعیان‌سازی شهری (Gentrification)، کمبود مسکن مناسب، منسوخ‌شدن سریع ساختمان‌ها و ضرورت ارتقای بهره‌وری انرژی آن‌ها، برخی تیپولوژی‌های مشخص پروژه شکل گرفته و اهمیت بیشتری یافته‌اند. این رویکردها را می‌توان در چهار دسته کلی طبقه‌بندی کرد: نوسازی، تغییر کاربری تطبیقی، الحاق (توسعه) و مرمت ساختمان‌ها.

در این چارچوب، نوسازی انرژی‌محور ((Energetic Retrofitting)به‌عنوان فرآیند اعمال بهبودهایی در ساختمان‌ها یا سازه‌های موجود با هدف کاهش مصرف انرژی) امروزه به امری ضروری برای ارتقای ساختمان‌های موجود و افزایش بهره‌وری انرژی آن‌ها تبدیل شده است. این امر از طریق اصلاح و به‌روزرسانی سیستم‌های ساختمان، از جمله تأسیسات گرمایش، سرمایش و تهویه (HVAC)، روشنایی، عایق‌کاری، اجزای نما، درها و پنجره‌ها محقق می‌شود.

در میان نوآوری‌های متعدد موجود در صنعت ساخت‌وساز امروز، شرکت Sto و مجموعه مصالح و سیستم‌های آن، بستر لازم برای بهبودهای انرژی‌کارآمد را فراهم می‌کنند و هم‌زمان موجب ارتقای کیفیت بصری و افزایش ارزش ساختمان‌ها می‌شوند. به‌منظور نمایش اهمیت و کارآمدی نوسازی انرژی‌محور، چهار تیپولوژی معرفی و از طریق پروژه‌هایی تشریح شده‌اند که در آن‌ها کاربرد محصولات Sto برجسته شده است.

نوسازی

نوسازی معماری فرآیند به‌روزرسانی یک ساختمان یا سازه موجود با هدف بهبود عملکرد، ظاهر و ارزش آن است. این فرآیند می‌تواند شامل مداخلات کوچک یا گسترده باشد؛ از جمله تعویض نما، سقف یا پنجره‌ها. نوسازی که یکی از رویه‌های رایج در معماری محسوب می‌شود، به افزایش عمر مفید ساختمان‌های فرسوده یا تاریخی کمک کرده و نقش مهمی در احیای مراکز شهری ایفا می‌کند.

نمونه‌ای شاخص از این رویکرد، پروژه «ShowPass» در بارسلونا است؛ پروژه‌ای که در آن فضای داخلی و خارجی یک ساختمان متعلق به قرن بیستم نوسازی شد تا ضمن حفظ میراث معماری و فرهنگی شهر، ارزش معماری بنا از طریق ارتقای عملکرد انرژی آن افزایش یابد. این نوسازی موجب می‌شود ساختمان در برابر چالش‌های زیست‌محیطی آینده تاب‌آورتر شود. در جریان این فرآیند، از مجموعه‌ای از مصالح کم‌اثر (Low-impact) استفاده شد تا اثرات زیست‌محیطی پروژه به حداقل برسد.

به‌طور مشخص، نمای خارجی ساختمان با پوشش‌هایی از جنس تکنولوژی هوشمند طراحی شده است که خواص فوتوکاتالیستی برای تصفیه هوا دارند. همچنین اقدامات گسترده‌ای روی پوسته حرارتی ساختمان و طبقه اول و طبقه همکف انجام شد تا بهره‌وری انرژی بهبود یابد. به طور کلی، استراتژی‌های به‌کار رفته در ساختمان ShowPass منجر به کاهش ۷۷٪ در انتشار گازهای گلخانه‌ای شد. علاوه بر این، کاربران از مصرف انرژی نزدیک به صفر همراه با سطح بالای آسایش در مرکز شهر بهره‌مند هستند، در حالی که نما در برابر شرایط محیطی خارجی، شامل رشد قارچ و کنترل حرارتی، محافظت می‌شود.

مثال برجسته دیگر از نوسازی را می‌توان در منطقه Alt-Sachsenhausen فرانکفورت یافت، محله‌ای که نیاز فوری به تغییر داشت، زیرا کسب‌وکارها و جاذبه‌های محلی آن به حال خود رها شده بودند. پروژه Kleine Rittergasse 11 شامل ساختمان موجودی است که مأموریت یافت به مسکن و استودیو تبدیل شود؛ اما حفظ ساختمان فرسوده از نظر هزینه و ساختاری بسیار چالش‌برانگیز بود.

به‌عنوان راه‌حل جایگزین برای نوسازی منطقه، معماران تصمیم گرفتند سقف شیروانی و شکل پایه‌ای خانه‌های موجود در منطقه را بازسازی کنند، و در عین حال با حذف برخی عناصر معماری، طراحی را ساده‌تر نمایند. برای طراحی نمای خارجی، از عناصر سه‌بعدی نما (3D facade elements) استفاده شد تا اثر تصویر باقی‌مانده (afterimage effect) ایجاد شود؛ این پدیده شبیه دیدن تصویری مات یا دفرمه پس از خیره شدن به آن برای مدتی و سپس بستن چشم‌ها است.

برای ایجاد این اثر، پنل‌ها با استفاده از ماشین CNC تراشیده شدند. معماران تصمیم گرفتند از پنل‌های مبتنی بر پرلیت استفاده کنند و درزها را به‌طور دقیق ترکیب کنند تا ظاهر بدون درز و یکپارچه حاصل شود. این رویکرد عمدی از آن جلوگیری می‌کند که درزهای پنل، خطوطی که حضور باقی‌مانده ساختار قدیمی را منتقل می‌کنند، مخدوش کنند. تأثیر کلی نمای ساختمان با پوشش تک‌رنگ (monochromatic finish) تقویت می‌شود، که به اثر تصویر باقی‌مانده کیفیتی ظریف می‌بخشد.

تغییر کاربری تطبیقی

استفاده مجدد تطبیقی ​​فرآیندی است که در آن ساختمان‌ها یا سازه‌های موجود که دیگر کاربرد اصلی خود را ندارند، با دادن کاربری جدید به آنها و در عین حال حفظ حداکثری ویژگی‌ها و ویژگی‌های تاریخی‌شان، تغییر شکل می‌دهند. این رویکرد به جای تخریب آنها و ساخت سازه‌های جدید از ابتدا، به دنبال تطبیق ساختمان‌ها با نیازهای فعلی و استفاده مجدد از آنها برای کارکردهای جدید است. امکانات پروژه‌های استفاده مجدد تطبیقی ​​متنوع است، از تبدیل انبارها به گالری‌های هنری گرفته تا تبدیل ساختمان‌های دولتی به مراکز فرهنگی و بسیاری موارد دیگر.

این تیپولوژی اغلب به‌عنوان جایگزینی پایدار برای ساخت‌وساز جدید در نظر گرفته می‌شود، زیرا منابع موجود را حفظ کرده و زباله و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.

مرکز فرهنگی گابریلا میسترال (Gabriela Mistral Cultural Center) در سانتیاگو د شیلی نمونه‌ای از این رویکرد است که نشان می‌دهد چگونه می‌توان یک ساختمان را حفظ کرد و در عین حال درک تاریخی آن را تغییر داد و بهره‌وری انرژی آن را بهبود بخشید. این ساختمان که پیش‌تر به‌عنوان دفتر مرکزی دولتی استفاده می‌شد و اکنون به فضایی برای هنر و فرهنگ اختصاص دارد، دو ماده اصلی در طراحی خود به کار برده است: فولاد کورتن (Corten Steel) به‌عنوان پوشش کلی ساختمان و سیستم عایق دیوار خارجی.

ترکیب این دو ماده در طراحی نما به گونه‌ای انجام شده است که فولاد کورتن با ایجاد یک ترکیب تزئینی از شفافیت و سبکی، تضادی با بار تاریخی و سازه‌ای سنگین ساختمان ایجاد می‌کند، در حالی که سیستم عایق‌بندی نقش حفظ راحتی حرارتی ساختمان برای ساکنانش را بر عهده دارد، زیرا این فضاها شامل کتابخانه‌ها، سالن‌های تمرین، موزه و سالن‌های نمایشگاهی هستند. علاوه بر ارتقای بهره‌وری انرژی ساختمان، این سیستم عایق، مانند فولاد، مقاومت بالایی در برابر شرایط جوی و میکروارگانیسم‌ها دارد، به گونه‌ای که دوام لازم برای استفاده جدید و افزایش عمر مفید ساختمانی را که در سال ۱۹۷۲ افتتاح شده، فراهم می‌کند.

در موارد دیگر، تغییر کاربری تطبیقی ساختمان‌ها شامل حفظ بیشتر مصالح ساختاری اصلی با حداقل مداخله است. پروژه تبدیل سینمای Urania نمونه‌ای از این رویکرد است؛ جایی که یک سینمای قدیمی متعلق به سال ۱۹۳۹ به یک مجتمع چندمنظوره با فضاهای عمومی برای فعالیت‌های فرهنگی مختلف، دفاتر و یک کافه تبدیل شده است.

تمامی سازه بتنی ساختمان به‌خوبی حفظ شده است، و اولین سازه‌های بتنی با دنده‌های سازه‌ای (structural ribs) زمان خود را به نمایش می‌گذارد. برای کاهش اتلاف حرارت از طریق دیوارهای خارجی، از سیستم عایق‌بندی دیوار خارجی (External Wall Insulation System)  استفاده شد که غیرقابل اشتعال و مقاوم در برابر فشار مکانیکی، ترک‌خوردگی و ضربه است و آن را برای نصب و مقاومت در برابر چالش‌های اقلیمی ایده‌آل می‌سازد.

برای نما، رنگی خنثی از میان ۱۴۰۰ سایه موجود در سیستم StoColor انتخاب شد تا به‌طور هماهنگ با مصالح اصلی سازگار باشد و در عین حال در پالت رنگی ساختمان‌های اطراف باقی بماند. در داخل، دیوارهای آجری اصلی، گچ‌کاری‌های خام، کف و سقف‌های بتنی عمدتاً با حداقل مداخله حفظ شده‌اند.

گسترش ساختمان

این تیپولوژی به اضافه کردن فضای جدید یا حجم جدید به یک ساختمان یا سازه موجود، به‌صورت عمودی یا افقی اشاره دارد. معمولاً این کار به منظور افزایش ظرفیت عملکردی ساختمان انجام می‌شود؛ برای مثال افزودن اتاق‌های بیشتر به یک خانه یا افزایش ظرفیت یک ساختمان تجاری.

وقتی گسترش ساختمان به‌درستی انجام شود، می‌تواند کیفیت زندگی، عملکرد و ارزش یک بنا و همچنین ویژگی‌ها و جذابیت‌های معماری آن را افزایش دهد.

نمونه‌ای عالی از این رویکرد، پروژه بازسازی و گسترش ساختمان مسکونی و تجاری است، جایی که تبدیل و گسترش یک ساختمان نئوکلاسیک در چارچوب تاریخی شهر توبینگن آلمان انجام شد و در عین حال استقلال سبکی بین عناصر اصلی و جدید حفظ شد.

برای بخش جدید، سیستم‌های عایق‌بندی دیوار خارجی به‌عنوان بخشی از ارتقای حرارتی ساختمان جدید به‌کار گرفته شدند، که علاوه بر مقاومت بالا در برابر شرایط جوی، به حداقل رساندن اتلاف حرارت از طریق دیوار خارجی را نیز تضمین می‌کنند و ویژگی‌های فنی برجسته‌ای مانند مقاومت در برابر فشار مکانیکی، ترک‌خوردگی و ضربه دارند.

بخش الحاق (گسترش ساختمان) با زبان معماری مدرن از ساختمان قدیمی متمایز شده است، اما همزمان جزئی طبیعی و یکپارچه از توپوگرافی موجود محسوب می‌شود. برای ایجاد تمایز بین این دو عنصر، از گچ نما سفارشی استفاده شد که فاقد سیمان، مقاوم در برابر آب و شرایط جوی است و امکان ایجاد بافت سطحی متمایز با مزایای کاربردی را فراهم می‌کند.

نمونه‌هایی از کاربردهای جسورانه‌تر و در مقیاس بزرگ‌تر نیز وجود دارد، مانند ساختمان اپرای سلطنتی (Royal Opera House). علاوه بر بازسازی نما، فضاهای عمومی جدیدی به طبقه همکف داخلی اضافه شد، از جمله کافه، فروشگاه‌های جدید و فضاهای غیررسمی برای رویدادها و نمایشگاه‌ها. علاوه بر این، لابی پذیرش و ورودی در سطح خیابان نیز نوسازی شدند.

برای رفع چالش‌های آکوستیکی ناشی از تردد پیاده‌روها و حضور مواد بازتاب‌دهنده در بخش الحاق ساختمان، سقف و پوشش دیوار آکوستیک معلق (Acoustic Suspended Ceiling/Wall Lining) در لابی ورودی و فضاهای پذیرش نصب شد. این پوشش نوعی گچ آکوستیک برای دیوار و سقف است که به‌گونه‌ای طراحی شده تا مساحت‌های وسیع را به‌طور یکپارچه بپوشاند.

مرمت

مرمت به فرآیند حفظ ساختمان‌ها یا سازه‌های موجود با ارزش تاریخی، فرهنگی یا معماری گفته می‌شود. هدف اصلی مرمت، افزایش عمر مفید ساختمان یا سازه با جلوگیری از تخریب، آسیب یا نابودی آن است. این فرآیند شامل بررسی دقیق و ارزیابی مصالح، سازه و زمینه تاریخی ساختمان می‌شود تا مناسب‌ترین و پایدارترین روش‌ها برای تعمیر یا بازسازی آن تعیین گردد.

با گذر صدها سال و رشد و تغییر شهرهای باستانی – همانند ابوظبی – برخی از ساختمان‌های با ارزش تاریخی در بافت شهری محصور شده‌اند. چنین وضعیتی در مورد قلعه قصر الحصن (Qasr Al Hosn Fort) صدق می‌کند؛ قدیمی‌ترین و مهم‌ترین ساختمان شهر که در سال ۱۷۶۰ به‌عنوان برج نگهبانی برای حفاظت از تنها چاه آب شیرین جزیره ابوظبی ساخته شد و بعدها توسعه یافت تا به کاخ تبدیل شود.

به‌عنوان بخشی از طرح جامع Al Hosn، این ساختمان با هدف بازگرداندن قلعه به قلب فرهنگی شهر در تعامل است و همزمان با نوعی جدید از چشم‌انداز شهری با ریشه‌های محلی ترکیب شده است. برای حفظ قلعه قصر الحصن، از پوشش گچ مصنوعی بسیار انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر ترک استفاده شد که ظاهر اصلی ساختمان را شبیه‌سازی می‌کند و با مصالح به‌کار رفته در طرح جامع همخوانی دارد، تا با مقاومت در برابر فرسایش و همزمان قابلیت تبادل بخار، یکپارچگی خود را حفظ کند.

در این زمینه، نوسازی انرژی‌محور (Energetic Retrofitting) فراتر از ساختمان‌های تاریخی و قدیمی است. نمونه‌ای برجسته، کتابخانه دانشگاه گراتس (University of Graz Library) است، که شامل مرمت یک ساختمان قرن نوزدهم به همراه الحاق نوآورانه می‌شود. تلاش مرمتی، جذابیت تاریخی کتابخانه را حفظ می‌کند، در حالی که یک سکوی دوطبقه شیشه‌ای به‌صورت چشم‌نواز از بالای سالن مطالعه تاریخی بیرون زده است.

یکی از ویژگی‌های قابل توجه این سکوی دوطبقه، توانایی آن در ایجاد سرپناه برای افراد روی پله‌ها و نمای تاریخی زیرین است که به لطف پیش‌آمدگی (cantilever) ممکن شده است. علاوه بر این، سگرافیتو (sgraffito) روی سقف زیرین تأثیر بصری این عنصر را تقویت می‌کند و به‌عنوان پل ارتباطی بین گذشته و آینده عمل می‌نماید. این ادغام عناصر قدیم و جدید نشان‌دهنده تعهد کتابخانه به بهره‌وری انرژی و طراحی معماری مدرن است.

نتیجه این پروژه، ترکیبی هماهنگ از تضادها است، زیرا ساختمان تاریخی موجود به‌طور یکپارچه با ساختار جدید ادغام شده و یک واحد منسجم را شکل می‌دهد. بدون توجه به تیپولوژی ساختمان، این کتابخانه نمونه‌ای است از چگونگی حفظ نماهای اصلی ساختمان‌های تاریخی.

با استفاده از روکش‌های آب‌گریز (Hydrophobic Claddings)، نماها می‌توانند در برابر عوامل جوی محافظت شوند، در حالی که گچ‌های سفارشی بافت و ویژگی‌های نمای اصلی را بازسازی می‌کنند. علاوه بر این، در مواردی مانند الحاق‌ها، استفاده از سیستم‌های نماهای پنل‌شده و تهویه‌شده امکان عایق‌بندی حرارتی کارآمد را فراهم می‌کند و به‌طور مؤثری بهترین ویژگی‌های هر تیپولوژی معماری را ترکیب می‌کند.

بنابراین، بیایید دوباره به نقل‌قول کارل الِفانته فکر کنیم:

“پایدارترین ساختمان، همان ساختمانی است که از پیش ساخته شده است.”

اما چرا در برخی موارد با بهره‌گیری از استراتژی‌های ترکیبی، آن را ارتقا ندهیم؟

نوسازی انرژی‌محور (Energetic Retrofitting) نقش حیاتی در افزایش بهره‌وری انرژی و ایجاد ساختمان‌های پایدار در تیپولوژی‌های مختلف ایفا می‌کند. با بهره‌گیری از مجموعه‌ای متنوع از مصالح و سیستم‌ها، این رویکرد ساختمان‌سازی آگاهانه و راهکارهای عملی را در اولویت قرار می‌دهد که عملکرد کلی ساختمان‌ها را بهبود می‌بخشند و در عین حال سطح آسایش را ارتقا می‌دهند.

با هدف ایجاد ساختمان‌های کارآمدتر از نظر انرژی و پایدارتر، این رویکرد در پی دستیابی به دو هدف همزمان کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی است.