التقييم البيئي للطاقة للمركبات الخرسانية البديلة المقترنة بالعوازل القائمة على المواد الحيوية: دراسة محاكاة ديناميكية لمساكن كبار السن

الملخص

يلعب قطاع الإنشاءات دوراً محورياً في تحقيق أهداف الاستدامة العالمية، ولا سيما من خلال تطوير وتطبيق مواد بناء مبتكرة ذات أعباء بيئية أقل. تبحث هذه الدراسة في الأداء الطاقي والبيئي للمواد الخرسانية المستدامة، مقارنةً بالبدائل التقليدية الأقل استدامة. تم دمج 27 نوعاً مختلفاً من الخرسانة الإنشائية؛ بما في ذلك أنواع تحتوي على ألياف طبيعية، ومواد تجميع معاد تدويرها، ومواد متغيرة الطور مع أربعة خيارات عزل بيولوجية (الفلين، والكتان، والقنب، والقصب) لإنشاء 108 سيناريوهات للجدران الخارجية. تم تقييم هذه البدائل باستخدام برنامج محاكاة IES-VE على منشأة رعاية صحية نموذجية. كما تم تحديد استهلاك الطاقة السنوي وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة به ومقارنتها في جميع السيناريوهات.

ولضمان دقة النتائج؛ أُجريت تحليلات إحصائية تكميلية. وأكدت نتائج الانحدار وجود علاقة خطية قوية بين الطلب على الطاقة في المباني وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يشير إلى أن التحسينات في الكفاءة الحرارية تُترجم مباشرة إلى مكاسب بيئية. كما كشف تحليل الحساسية تباينات في الأداء تجاوزت 15% في توفير الطاقة، وحوالي 8% في تخفيف الانبعاثات بين سيناريوهات الجدران الأكثر فعالية والأقل فعالية، وهو ما يُبرز التأثير الحاسم لاختيار المواد. وأكدت التقييمات التوزيعية من خلال المدرجات التكرارية والمخططات الصندوقية؛ على تجميع الحلول المستدامة عالية الأداء، مع تحديد القيم المتطرفة التي تهيمن عليها الخرسانة المعدنية والمغناطيسية.

وتُظهر النتائج أن الخرسانة المستدامة، وبخاصة تلك التي تدمج الألياف الطبيعية والركام المـُعاد تدويره، تُعزز الأداء الحراري بشكل كبير وتُسهم في خفض كبير في كل من الطلب على الطاقة والبصمة الكربونية عند استخدامها مع عزل طبيعي منخفض التوصيل. في المقابل، أظهرت الخرسانة التقليدية عالية الكثافة والمركبات المعدنية استهلاكاً وانبعاثات أعلى للطاقة.