البيت السلبي

البيت السلبي ( Passivhaus ) هو معيار أداء بناء طوعي يتميز بكفاءة عالية جدًا في استهلاك الطاقة وراحة حرارية فائقة ، مما يقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية للمبنى . ^{[ 2 ]} تتميز المباني الحاصلة على شهادة هذا المعيار باستهلاكها المنخفض جدًا للطاقة ، وعادةً ما تتطلب طاقة قليلة جدًا للتدفئة أو التبريد. ^{[ 3 ] [ 4 ]} يُستخدم هذا النهج في المساكن والمباني غير السكنية مثل المكاتب والمدارس ورياض الأطفال والمرافق الصحية. تُعد كفاءة الطاقة جزءًا لا يتجزأ من التصميم المعماري وليست إضافة ثانوية. ^{[ 5 ]} على الرغم من شيوعه في المباني الجديدة، إلا أن مبادئه تُطبق أيضًا في عمليات التجديد الشاملة.

اعتبارًا من يناير 2025، بلغ عدد المشاريع المعتمدة من قِبل معهد البيت السلبي (PHI) أكثر من 47,400 وحدة سكنية، بمساحة إجمالية معالجة تبلغ حوالي 4.32 مليون متر مربع ، على مستوى العالم؛ وتضم قاعدة بيانات المعهد العامة ما يقرب من 6,000 مشروع. ^{[ 6 ]} وفي أمريكا الشمالية، أفاد معهد البيت السلبي الأمريكي (PHIUS) عن اعتماد أكثر من 500 مشروع، بمساحة إجمالية تبلغ حوالي 1.6 مليون قدم مربع ، في عام 2024 وحده، منها 4.4 مليون قدم مربع معتمدة للتصميم في ذلك العام. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وبينما تركز التبني المبكر لهذه التقنية في البلدان الناطقة بالألمانية والدول الاسكندنافية ، تُوثَّق الآن مشاريع معتمدة في مناطق مناخية متنوعة، بما في ذلك المناطق الحارة الرطبة والاستوائية. ^{[ 9 ]}

بو أدامسون، أحد مؤسسي مفهوم المنزل السلبي

فولفغانغ فايست، أحد مؤسسي معهد باسيڤهاوس (PHI) في ألمانيا

استُخدم مصطلح " البيت السلبي" في الأصل خلال سبعينيات القرن الماضي للإشارة إلى المباني التي تُركز على استراتيجيات الطاقة الشمسية السلبية. ومنذ تسعينيات القرن الماضي، أصبح يُشير إلى استيفاء معايير مُحددة ومُقاسة للحصول على شهادة PHI (تكييف الهواء، والطاقة الأولية، وإحكام الإغلاق، ومتطلبات الراحة). ^{[ 10 ]} نشأ هذا المعيار من نقاشٍ دار عام 1988 بين بو أدامسون (جامعة لوند) وولفغانغ فايست (الذي كان يعمل آنذاك في معهد الإسكان والبيئة، دارمشتات)، وتلاه بحثٌ مدعوم من ولاية هيسن. ^{[ 11 ] [ 12 ]} لا تُعدّ استراتيجيات الطاقة الشمسية السلبية إلزامية، ولكنها غالبًا ما تُشكّل جزءًا من النهج المُتّبع لاستيفاء معايير الشهادة.

قدّم رواد "العزل الفائق" في أمريكا الشمالية في سبعينيات القرن الماضي (مثل منزل ساسكاتشوان للحفاظ على البيئة ومنزل ليجر) تقنيات تمهيدية مهمة، بما في ذلك التهوية باستعادة الحرارة واختبار إحكام الهواء. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

مزيد من التنفيذ

تأسس معهد المنازل السلبية (PHI) عام 1996 في دارمشتات لتطوير معايير المنازل السلبية والترويج لها ومنح شهادات اعتمادها. وبحلول عام 2010، قُدّر عدد المباني التي تعمل وفق هذه المعايير بأكثر من 25,000 مبنى حول العالم. ^{[ 2 ] [ 17 ] [ 18 ]}

وقد تم تطبيق هذا المفهوم على نطاق واسع. ففي مدينة غاوبيديان الصينية، يقع ما يُعرف بأنه أكبر مشروع تطوير للمنازل السلبية في العالم (مدينة السكك الحديدية)، حيث تم بناء مئات الآلاف من الأمتار المربعة المعتمدة على مراحل منذ عام 2019. ^{[ 19 ] [ 20 ]} أما أطول مبنى معتمد للمنازل السلبية في العالم فهو برج بولويتا الذي يبلغ ارتفاعه 88 مترًا في بلباو ، إسبانيا (2018). ^{[ 21 ] [ 22 ]}

في الولايات المتحدة، شكّل مشروع "سميث هاوس" الذي صممته كاترين كلينجنبرغ عام 2003 (أوربانا، إلينوي) حافزًا لحركة أدت إلى إنشاء معهد PHIUS (2007). ومنذ ذلك الحين، اعتمد المعهد مئات المشاريع؛ وقد حظي مشروع بارك أفينيو غرين في مدينة نيويورك (2019) بالاعتراف كأكبر مشروع إسكان ميسور التكلفة في أمريكا الشمالية آنذاك، والذي يطبق معايير المنازل السلبية. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

في قطاع الصحة بالمملكة المتحدة، أظهر مركز فولشيل الصحي (كوفنتري، افتُتح عام 2021) الحاصل على شهادة "باسيفهاوس" توفيراً كبيراً في الطاقة أثناء التشغيل، ونموذجاً قابلاً للتكرار لتقديم الخدمات في مرافق هيئة الخدمات الصحية الوطنية. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

على الرغم من أن تقنيات مثل العزل الفائق تسبق هذا المعيار، إلا أن معيار المنزل السلبي (PHI) يحدد معايير أداء كمية وضمان الجودة. تشمل المتطلبات الرئيسية ما يلي: ^{[ 4 ]}

• الطلب السنوي على التدفئة (والتبريد في المناخات المناسبة) ≤ 15 كيلوواط ساعة/م² ^/ سنة (0.0047 ميجا جول/ قدم مربع/ قدم مربع) أو ذروة الحمل الحراري ≤ 10 واط/م² ⁽ 0.0012 حصان/ قدم مربع) ، كما تم حسابه باستخدام حزمة تخطيط المنزل السلبي (PHPP)، باستخدام بيانات المناخ المحلية.       
• إحكام الهواء: n ₅₀ ≤ 0.6 h⁻¹ عند ±50 باسكال، تم قياسه عن طريق اختبار باب النفخ.
• التهوية الميكانيكية الفعالة مع استعادة الحرارة (عادةً ≥75% كفاءة محسوسة).
• حدود الطاقة الأولية/المتجددة للمبنى بأكمله كما هو محدد من قبل PHI (انظر وثائق PHI).

تختلف تكاليف بناء المنازل الموفرة للطاقة باختلاف السوق ونوع المبنى وخبرة المقاول وفريقه. وقد تراوحت الزيادات المبلغ عنها في تكلفة بناء هذه المنازل مقارنةً بالبناء التقليدي بين 5 و10% تقريبًا في ألمانيا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة، مع انخفاض ملحوظ مع تطور سلاسل التوريد.

تختلف العوامل المحددة التي تؤثر على تكلفة البناء وتعقيده، ولكن بالمقارنة مع البناء الأساسي المتوافق مع معايير البناء، تتضمن المنازل السلبية عادةً عزلًا فائقًا للغلاف الخارجي، مما يتطلب سماكة أكبر وتعقيدًا أكبر في تركيب الجدران على وجه الخصوص، مع إيلاء اهتمام خاص لحواجز الهواء والماء والبخار، بما في ذلك عند جميع الفتحات. كما أنها تتضمن أنظمة نوافذ وأبواب خارجية عالية الأداء.

تُعوَّض الزيادات في التكاليف جزئيًا بتقليص حجم أنظمة التدفئة/التبريد التقليدية أو إلغائها، وانخفاض تكاليف التشغيل على مدار دورة حياة المبنى. ^{[ 31 ] [ 32 ]} وقد ثبت إمكانية التسليم بتكلفة مماثلة للمباني القياسية في بعض المشاريع السكنية متعددة العائلات في ألمانيا (مثل فوبان وفرايبورغ). ^{[ 33 ]} قد تواجه المواقع ذات خطوط العرض العليا (أكثر من 60 درجة شمالًا) تكاليف أعلى للواجهات والزجاج لتحقيق الأهداف. ^{[ 34 ]}

تشمل الممارسات الأساسية ما يلي:

• التصميم الشمسي السلبي والتكامل بين المناطق الحضرية والمناظر الطبيعية - الكتلة المدمجة، والمكاسب الشمسية المناسبة، والتظليل، والتخفيف من ارتفاع درجة الحرارة؛ يتم تكييف الاستراتيجيات مع المناخ، وخاصة في المناطق الحارة الرطبة. ^{[ 35 ]}
• عزل فائق وتفاصيل خالية من الجسور الحرارية (قيم U النموذجية للمواد المعتمة ~0.10–0.15 واط/م²·ك). ^{[ 36 ]}
• نوافذ عالية الأداء (زجاج ثلاثي/رباعي الطبقات، طلاءات منخفضة الانبعاثية، حشوات غاز خامل، فواصل حواف دافئة؛ قيم U للنافذة بأكملها غالبًا ≤0.80 واط/م²·ك). ^{[ 37 ]}
• تم التحقق من إحكام الهواء عند n ₅₀ ≤ 0.6 ساعة⁻¹ عن طريق اختبار باب النفخ؛ يوصى بإجراء اختبارات وسيطة أثناء البناء. ^{[ 38 ]}
• تهوية ميكانيكية متوازنة مع استعادة الحرارة (بكفاءة ≥75% عادةً) لتحسين جودة الهواء الداخلي واستعادة الطاقة؛ ويمكن استخدام أنابيب أرضية مع التحكم الدقيق في الرطوبة عند الاقتضاء. ^{[ 39 ]}
• تكييف الهواء في المساحات ذات الأحمال المنخفضة - تسمح العديد من المناخات بالتدفئة عبر هواء التهوية المعتدل باستخدام سخانات قنوات صغيرة أو ملفات مضخة حرارية؛ وتُحدَّد أحمال الذروة بأداء غلاف المبنى. ^{[ 40 ]}

تُثار أحيانًا مخاوف من ضرورة تقييد سلوكيات شاغلي المبنى (مثل فتح النوافذ)، لكن تحليلات الحساسية تشير إلى أن الأداء قوي بشكل عام في مواجهة التباين المعتاد في سلوك شاغلي المبنى. ^{[ 41 ]}

• الولايات المتحدة - يبلغ متوسط ​​كثافة التدفئة في منازل PHI السلبية حوالي وحدة حرارية بريطانية واحدة لكل قدم مربع (11 كيلوجول/م² ⁾ لكل درجة حرارية يومية ، مقارنةً بحوالي 5-15 وحدة حرارية بريطانية للمنازل المبنية وفقًا لمعايير كفاءة الطاقة (كود MEE لعام 2003)، مما يمثل توفيرًا يتراوح بين 75 و95%. يتبع منزل Waldsee BioHaus (مينيسوتا) المعيار الألماني، وقد سجل استهلاكًا للطاقة أقل بنسبة 85% تقريبًا من منازل LEED المماثلة . ^{[ 42 ]} 
• المملكة المتحدة - تستخدم المنازل الجديدة المصممة وفقًا لمعيار المنازل السلبية طاقة تدفئة أقل بنسبة 77% تقريبًا من المنازل التي تم بناؤها بموجب لوائح البناء لعام 2006 تقريبًا. ^{[ 43 ]}
• أيرلندا - استهلكت المساكن النموذجية ذات التصميم السلبي طاقة تدفئة أقل بنسبة 85% تقريبًا وخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بها بنسبة 94% تقريبًا مقارنةً بخطوط الأساس للوائح عام 2002. ^{[ 44 ]}

• والشاو، إيما (2020). فهم المنازل السلبية . لندن: فيرست إن أركيتكتشر. ISBN 9781916334328. OCLC 1226063060 . 
• تراينور، جيمس (2019). EnerPHit: ​​دليل خطوة بخطوة لتحديث المباني الموفرة للطاقة . لندن: RIBA. ISBN 9781859468197. OCLC 1079859692 . 
• جونزالو، روبرتو؛ فالنتين، راينر (2014). تصميم المنزل السلبي: تخطيط وتصميم المباني الموفرة للطاقة . ميونيخ: التفاصيل / معهد التوثيق المعماري الدولي. رقم ISBN 9781350006942. OCLC 885332932 . 
• كوتيريل، جانيت؛ داديبي، آدم (2012). دليل المنزل السلبي . توتنيس: غرين بوكس. ISBN 9780857840196. OCLC 784577043 . 
• كينان، ساندي (14 أغسطس 2013). "المنزل السلبي: معزول للحفاظ على النضارة" . صحيفة نيويورك تايمز .
• رايفر، آن (14 أغسطس 2013). "في البحث عن السلبية المثالية" . صحيفة نيويورك تايمز .
• هومود، رعد ز. (مايو 2013). "توفير الطاقة من خلال الاستخدام الذكي للتهوية الميكانيكية والطبيعية لنموذج مبنى سكني هجين في مناخ سلبي". الطاقة والمباني . 60 : 310-329 . Bibcode : 2013EneBu..60..310H . doi : 10.1016/j.enbuild.2012.10.034 .