موضوع مقاله: ساختمان مستقل | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ساختمان مستقل | مقدمه: یک ساختمان مستقل ساختمانی است که طوری طراحی شده که بتواند به‌طور مستقل از سرویس‌های پشتیبان زیرساخت مانند شبکهٔ برق، گاز، شهرداری، سیستم‌های دفع فاضلاب، زهکش‌های طوفان، سرویس‌های ارتباطی و در برخی موارد جاده‌های عمومی کار کند. | ## بخش 1: ساختمان مستقل | طرفداران ساختمان خودمختار مزایای آن را شامل کاهش اثرات محیطی، افزایش امنیت و هزینه مالکیت کمتر می‌دانند. برخی مزایای ذکر شده بیشتر از ساختمان خودمختار، اصول ساختمان سبز را برآورده می‌کنند (پایین را ببینید). ساختمان‌های خارج از شبکه معمولاً چندان به خدمات شهری تکیه ندارند و بنابراین در زمان بحران شهری یا تهاجم نظامی امن تر و راحت ترند. (اگر شبکه خدمات عمومی به هر دلیل مورد تهاجم قرار گیرد، ساختمان‌های خارج از شبکه آب و برق خود را از دست نمی‌دهند). بیشتر مقاله‌های تحقیقاتی و منتشر شده پیرامون ساختمان‌سازی خودکار بر منازل مسکونی تمرکز دارند. "در تمام نقاط استرالیا می‌توان خانه‌های رایگان (بدون پرداخت)" ساخت که بدون سیستم گرمایش/ سرمایش راحت بوده، آب و برق خودشان را تأمین می‌کنند، خودشان از شر زباله‌ها خلاص می‌شوند... آن‌هاکه به دلیل تلاش‌های پژوهشی عمیق در پروژه هایشان معروف بودند، با استفاده از روش‌های ساختمان‌سازی سنتی، مجموعه‌ای از پروژه‌های «پناهگاه زیستی» را طراحی کردند که معروف‌ترین آن‌ها جامعه پناهگاه زیستی آرک در جزیره پرنس ادوارد است. آن‌ها طرح‌هایی برای همه این پناهگاه‌ها همراه با نمونه اولیه و محاسبات طراحی مشروح منتشر کردند. مناطق مسکونی برای افراد، مخازن پرورش ماهی تیلاپیا (نوعی ماهی) برای پروتئین، یک گلخانه که با استفاده از آب حوضچه پرورش ماهی آبیاری می‌شد، و سیستم بازیابی فاضلاب چرخه بسته‌ای داشت که فضولات انسانی را به کود بهداشتی برای حوضچه‌های پرورش ماهی تبدیل می‌کرد. تا ژانویه ۲۰۱۰، سازمان برآمده از کیمیاگران جدید، یک پایگاه اینترنتی (وب سایت) با نام «مؤسسه کیمیاگری جدید» ایجاد نمود. دهه ۱۹۹۰ شاهد توسعه «سفینه‌های فضایی»، با هدفی مشابه پروژه Ark بود، که همراه با جزئیات ساخت با عنوان «فعالیت‌های اقتصادی سودمحور» در ۳ جلد توسط مایک رینولدز منتشر شد. مواد ساختمانی تایرهای خودرو پرشده با خاک است که منجر به ایجاد دیوارهایی می‌شود که توده دمایی بالایی دارند (پناهگاه زمینی را ببینید). سیستم آب رسانی با جمع-آوری آب باران آغاز شده، که به‌منظور آشامیدن تسویه می‌شود، سپس در شستشو، آبیاری گیاهان و سپس فلاش تانک به کار می‌رود و سپس دوباره برای آبیاری گیاهان به کار می‌رود. معماران دهه ۱۹۹۰ مانند ویلیام مک دونان و کن یینگ طراحی ساختمانی مسئولیت پذیر در مقابل محیط زیست را برای ساختمان‌های تجاری بزرگ مانند ساختمان‌های اداری به کار بردند، که باعث شد این ساختمان‌ها از نظر مصرف انرژی بسیار به صرفه تر باشند. یک ساختمان بانکی اصلی (شعبه مرکزی آمستردام ING) در هلند با هدف خودمختار و در عین حال هنری بودن ساخته شد. یک مسیر تقریباً موازی به سمت خودمختاری با نگرانی برای اثرات زیست‌محیطی آغاز شده‌است که معایبی دارد. ساختمان‌های خودمختار معمولاً از نظر انرژی و بنابراین از نظر هزینه مقرون به‌صرفه‌اند، به این دلیل واضح که نیاز انرژی کمتر را راحت‌تر می‌توان خارج از شبکه برآورد کرد، اما آن‌ها ممکن است تولید انرژی یا روش‌های دیگر را به منظور اجتناب از بازگشت نزولی در محافظت بیش از حد جایگزین کنند. یک ساختار خودمختار همیشه دوستدار محیط زیست نیست، هدفِ استقلال از سیستم‌های پشتیبان در راستای، اما نه یکسان با، سایر اهداف ساختمان‌سازی سبز مسئولیت پذیر در مقابل محیط زیست است. به‌عنوان مثال، حذف وابستگی به شبکه برق نسبتاً راحت است اما پرورش و تولید تمام خوراک موردنیاز پردردسرتر و زمان برتر است. برای زندگیدر یک پناهگاه خودمختار ممکن است افراد مجبور شوند گزینه‌های سبک زندگی، رفتار شخصی و انتظارت اجتماعی خود را تغییر دهند. حتی راحت‌ترین و پیشرفته‌ترین خانه‌های خودمختار نیز نیاز به برخی تغییرات رفتاری دارند. برخی افراد به‌راحتی سازگار می‌شوند، اما سایرین این تجربه را نامطلوب، آزار دهنده، منزوی‌کننده یا حتی یک کار تمام وقت ناخواسته توصیف می‌کنند. یک ساختمان با طراحی خوب می‌تواند این مشکلات را کاهش دهد، که البته اغلب باعث کاهش خودمختاری می‌شود. یک خانه خودمختار باید ساختمان اختصاصی (یا به‌شدتاصلاح پذیر) داشته باشد تا بتواند با اقلیم و موقعیت تطبیق یابد. روش‌های خورشیدی غیرفعال، سیستم‌های فاضلاب و سرویس بهداشتی، طراحی توده‌های دمایی، سیستم‌های باتری زیرزمینی، پنجره بندی مؤثر، و مجموعه‌ای از تاکتیک‌های دیگر نیاز به عدم رعایت برخی استانداردهای ساختمان، هزینه بیشتر، تجربه و حفاظت مداوم دارد و بر روانشناسی فضا (محیط) تأثیر می‌گذارد. ولزیکی از افرادی است که نشان داده‌اند که زندگی خارج از شبکه می‌تواند در شرایط خاص یک گزینه سبک زندگی عملی و منطقی باشد. سیستم‌های آب تیره (آب نسبتاً تمیز پس از مصارف خانگی مانند شستن ظروف) از آب شستشوی زهکشی شده برای فلاش تانک‌ها، آب دادن به چمن‌ها و باغچه‌ها استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند مصرف آب بیشتر ساختمان‌های مسکونی را به نصف برسانند، اگرچه، نیاز به خرید یک منبع، پمپ فشار آب تیره و لوله کشی مجدد دارند. برخی سازندگان ادرارگاه بدون آب و حتی توالت‌های کمپوست ساز نصب می‌کنند که مصرف آب در دورریز فاضلاب را کاملاً حذف می‌کند. اگرچه، چاه‌های پیشرفته می‌توانند نسبت به مدل‌های قدیمی تر مصرف آب را دو برابر یا بیشتر کاهش دهند. در مناطقی با بارش کافی، اغلب اقتصادی تر است که طراحی ساختمان در جهت استفاده از آب باران، همراه با تجهیزات تأمین آب در زمان خشکسالی باشد. در خشک‌ترین مناطق، ممکن است نیاز به یک آب‌انبار به حجم ۳۰ مترمکعب (۷۹۰۰ گالن آمریکایی) داشته باشیم. بسیاری مناطق به‌طور متوسط ۱۳ میلی‌متر (۵۱/۰ اینچ) باران در هر هفته دارند و می‌توانند از یک آب‌انبار ۱۰ متر مکعبی (۲۶۰۰ گالن آمریکا) استفاده کنند. در بسیاری مناطق، به‌سختی می‌توان پشت بام را آنقدر تمیز نگاه داشت که آب آن برای آشامیدن مناسب باشد. برای کاهش خاک و طعم نامناسب، سیستم‌ها از یک پشت بام فلزی و یک مخزن «تمیز‌کننده» استفاده می-کنند که ۴۰ لیتر اول را جمع‌آوری می‌کند. بسیاری خانه‌های خودمختار می‌توانند مصرف آب را به کمتر از ۱۰ گالن آمریکا (۳۸ لیتر) به ازای هر نفر در روز کاهش دهند؛ و بنابراین در زمان خشکسالی مصرف یک ماه آب خانه را می‌توان با قیمت مناسب توسط کامیون دریافت کرد. | ## بخش 2: ساختمان مستقل | اغلب آب رسانی توسط خود صاحبخانه، توسط نصب مخازن آب پارچه‌ای که بر بستر یک کامیون باری نصب می‌شوند، ممکن است. استفاده از آب‌انباربه‌عنوانجاذب گرما یا خنک‌کننده پمپ دما یا سیستم تهویه مطلوب نیز ممکن است. اگرچه این روش آب آشامیدنی را گرم می‌کند، و در سال‌های خشک‌تر می‌تواند کارایی سیستم HVAC را کاهش دهد. صفحات خورشیدی می‌توانند آب آشامیدنی را از آب آب‌انبار یا آب راکد آبراه‌ها تولید کنند، به‌خصوص با استفاده از طراحی‌های رطوبت افزایی با اثرات چندگانه و کارایی بالا که بخار سازها و میعان گرها را جدا می‌کند. فناوری‌های جدید مانند اسمز معکوس می‌تواند مقدار نامحدودی آب خالص از آب آلوده، آب اقیانوس و حتی بخار آب تولید کند. آب سازهایی برای قایق‌های بادی وجود دارد که آب دریا و الکتریسیته را به آب آشامیدنی و آب شور تبدیل می‌کنند. تولیدکنندگان آب از جو، رطوبت را از هوای خشک صحرا گرفته و به آب خالص تبدیل می‌کنند. توالت‌های کمپوست ساز از باکتری برای تجزیه مدفوع انسان به کمپوست مفید، بی‌بو و بهداشتی استفاده می‌کنند. فرایند بهداشتی است زیرا باکتری خاکی، پاتوژن‌های انسانی و حجم زیادی از توده زباله را می‌خورد. در هر حال، بیشتر مسئولین بهداشتی استفاده مستقیم از «فراورده‌های انسانی» برای رشد غذا را؛ به دلیل خطر آلودگی ویروسی و میکروبی؛ ممنوع می‌دانند.Jenkins, J.C. در یک توالت کمپوست ساز خشک، فضولات تبخیر شده یا به گاز (عمدتاً دی‌اکسید کربن) تجزیه شده و تهویه می‌شود، بنابراین یک توالت تنها چند پوند کمپوست در هر ۶ ماه تولید می‌کند. برای کنترل بو، توالت‌های مدرن از یک فن کوچک برای نگه داشتن توالت در فشار زیر صفر استفاده می‌کنند و گازها را به لوله تهویه می‌فرستند. برخی سیستم‌های تهویه فاضلاب خانگی از تصفیه زمینی؛ معمولاً بستری از گیاهان یا زیست گاه آبی؛ استفاده می‌کنند که مواد غذایی و باکتری را جذب کرده و آب تیره و فاضلاب را به آب تمیز تبدیل می‌کند. این آب احیا شده بدون رنگ و بو را می‌توان در سیفون توالت و آبیاری گیاهان بیرونی به کار برد. این توالت‌ها که سرد و قابل استفاده‌اند، آب و لوله ندارند و فقط نیاز به تهویه هوا در یک دیواره دارند، معمولاً در مناطق دوردست که در آن‌ها استفاده از مخازن فاضلاب محدود است، برای کاهش ریختن مواد غذایی به دریاچه‌ها به کار می‌روند. رآکتورهای زیستی NASA یک سیستم فاضلاب زیستی بسیار پیشرفته‌اند که می‌توانند فاضلاب را با فعالیت‌های میکروبی به آب و هوا تبدیل کنند. مشکل بزرگ سیستم‌های تصفیه فاضلاب زیستی و پیچیده این است که اگر خانه خالی باشد، باکتری‌های سیستم فاضلاب ممکن است از گرسنگی بمیرند. سیستم استاندارد یک حوزه صافی کاشی شده با مخزن گنداب است که ایده اساسی در آن، فراهم کردن سیستم کوچکی با مدیریت فاضلاب داخلی است. لجن در کف مخزن گنداب ته‌نشین شده، تا حدی توسط تجزیهٔ هوازی کاهش می‌یابد، و سیال در حوزه صافی پراکنده می‌شود. مخازن گنداب می‌توانند کاملاً توسط جاذبه کار کنند، و اگر به‌خوبی اداره شوند؛ امنیت بالایی دارند. مخازن گنداب باید به‌طور دوره‌ای توسط یک تانکر تخلیه فاضلاب تخلیه شوند تا جامدات باقی‌مانده از بین برود. تخلیه نکردن مخزن گنداب می‌تواند باعث سرریز شود که به حوزه سنگفرش آسیب می‌زند، و آب زمین را آلوده می‌کند. مخازن گنداب نیز ممکن است نیاز به تغییرات سبک زندگی مانند استفاده نکردن از سطل آشغال، به حداقل رساندن مایعات ورودی به درون مخزن و به حداقل رساندن جامدات غیرقابل تجزیه ورودی به مخزن داشته باشند. اگرچه، مخازن گنداب همچنان متداولند زیرا امکان تثبیت لوله کشی استاندارد را فراهم آورده و نیاز چندانی به قربانی کردن سبک زندگی ندارند. توالت‌های فشرده ساز یا کمپوست ساز دورریز فاضلاب را به‌عنوان بخشی از سرویس جمع‌آوری زباله معمول، اقتصادی و بهداشتی ساخته، مصرف آب را به نصف کاهش می‌دهند، و دشواری‌ها و هزینه مخازن گنداب را حذف می‌کنند. اگرچه، برای استفاده از آن‌ها حوزه آبریز محلی باید از عملیات بهداشتی استفاده کنند. خاکسترها از نظر زیستی امن بوده و حجمی کمتر از ۱/۱۰ حجم فضولات اصلی دارند، اما مانند همه فضولات کوره زباله سوزی به‌عنوان فضولات خطرناک رده‌بندی می‌شوند. معمولاً شبکه‌های با اهمیت و پرزحمت دفع طوفان طوری مهندسی شده‌اند که با آب طوفان سرو کار داشته باشند. در برخی شهرها مانند لندن عهد ویکتوریایی یا بیشتر شهر تورنتو، سیستم آب طوفان باسیستم فاضلاببهداشتی ترکیب شده‌است. یک راه برای استفاده از درآمد کل صرفه جویی، ذخایر خریدن محوطه‌های بزرگ‌تر است که امکان راحتی بیشتر با همان هزینه را می‌دهد. بتن قابل نفوذ یک محصول تثبیت شده برای اقلیم‌های گرم و در حال توسعه برای اقلیم‌های یخبندان است. در اقلیم‌های یخبندان، حذف زهکش طوفان اغلب می‌تواند هزینه لازم برای خرید زمین به‌منظور ساخت محوطه نفوذ (آب راهه‌های جمع‌آوری آب سطحی) یا خاکریزهای مانع آب را فراهم کند. این طرح زمین بیشتری برای صاحب خانه‌ها فراهم می‌کند و می‌تواند نقشه منظره جالب‌تری را عرضه کند. یخچال‌های برقی با کارایی بسیار بالا نیز وجود دارند، مانند یخچال‌های شرکت Sun Frost، که برخی از آن‌ها تنها معادل نصف یخچال‌های موجود در بازار الکتریسیته مصرف می‌کنند. بام‌های خورشیدی می‌توانند از نظر هزینه بسیار به‌صرفه‌تر از انرژی خورشیدی باشند، چون خانه‌ها به هر حال احتیاج به بام دارند. سلول-های خورشیدی مدرن حدود ۴۰ سال عمر می‌کنند که باعث می‌شود در برخی مناطق سرمایه‌گذاری ارزشمندی محسوب شوند. | ## بخش 3: ساختمان مستقل | اگر صفحات خورشیدی با زاویه مناسب نصب شوند، بارش باران می‌تواند آن‌ها را تمیز کند و بنابراین تقریباً هیچ تأثیر بر سبک زندگی ندارند. برای تولید برق، یک خانه خودمختار با اندازه متوسط تنها به یک ژنراتور بادی کوچک به قطر ۵ متر یا کمتر احتیاج داردکه اگر بر یک برج به ارتفاع ۳۰ متری نصب شود توربین آن می‌تواند برق کافی برای پشتیبانی از انرژی خورشیدی در روزهای ابری را فراهم کند. بیشترین مزیت برق بادی این است که در توربین‌های بادی بزرگ‌تر هزینه هر وات کمتر از سلول‌های خورشیدی است، البته به شرطی که باد بوزد؛ اگرچه، موقعیت نیزمهم است. درست همان‌طور که برخی مناطق تابش آفتاب کافی برای سلول‌های خورشیدی ندارند، برخی مناطق نیز باد کافی برای نصب یک توربین با هزینه مناسب ندارند. در دشت‌های بزرگ ایالات متحده یک توربین ۱۰ متری می‌تواند انرژی کافی برای گرم کردن و سرد کردن یک خانه کاملاً الکتریکی خوش ساخت را تأمین کند. در بسیاری مناطق، با اتصال ساختمان به شبکه برق و راه اندازی سیستم برق با کنتور ویژه(net metering/ سیستمی که به صاحبان خانه‌های با برق خورشیدی اجازه می‌دهد فقط در ازای مصرف برق شهری خود هزینه پرداخت کنند)، می‌توان هزینه باتری را حذف کرد. نیاز به مجوز تجهیزات است، اما چنین تولید اشتراکی در برخی مناطق (مثلاً کالیفرنیا) از نظر قانونی به دستور دادگاه بستگی دارد.Gipe, ibid. یک ساختمان مبتنی بر شبکه خودمختاری کمتری دارد، اما اقتصادی تر و پایدارتر است و نیاز به تغییرات سبک زندگی کمتری دارد. در مناطق شهری می‌توان هزینه و تأثیرات شبکه را با استفاده سیستم‌های برگشت زمینی تک سیم (مانند سیستم MALT) کاهش دارد. در مناطقی که به شبکه دسترسی ندارند، با کمک ژنراتوری برای شارژ مجدد باتری‌ها در طولانی مدت یا شرایط بی برقی، می‌توان سایز باتری را کاهش داد. شارژهای مسکونی جدید به کاربر اجازه می‌دهند زمان شارژ شدن را تنظیم کند؛ بنابراین ژنراتور در شب بی صدا خواهد بود. Referenced 2007-12-27 پیشرفت‌های اخیر در یاتاقان‌های مغناطیس استاتیک پایدار ممکن است روزی امکان ذخیره ارزان قیمت برق در یک چرخ طیار در خلأ را فراهم آورند. باتری‌های زمینی جریان‌های الکتریکی را در زمین جاری می‌کنند که جریان تلوریک (زمینی) خوانده می‌شود. این باتری‌ها تنها ولتاژ و جریان پایین تولید می‌کنند و از دهه ۱۹ به‌عنوان منبع توان شبکه تلگراف به کار می‌رفتند. سلول‌های سوخت میکروبی در نهایت امکان تولید الکتریسیته از بیومس (زیست توده) را می‌دهند. گیاهان را می‌توان درو کرد و به‌طور کامل تبدل کرد، یا آن‌ها را زنده نگاه داشت تا شیرهاضافی گیاه بتواند توسط باکتری تبدیل شود. گرمایش بیشتر ساختمان‌های خودمختار طوری طراحی شده‌اند که از عایق بندی، توده دمایی و گرمایش و سرمایش خورشیدی ایستا استفاده کنند. مثال‌هایی از این روش‌ها دیوارهای جذب انرژی خورشیدی و سایر فناوری‌ها مانند نورگیر هستند. گرمایش خورشیدی ایستا می‌تواند بیشتر ساختمان‌ها حتی در سردترین اقلیم‌ها را گرم کند. در اقلیم‌های سردتر، هزینه ساخت و ساز اضافی ۱۵٪ بیشتر از ساخت و ساز یک ساختمان سنتی جدید است. در اقلیم‌های گرم که کمتر از دو هفته شب یخبندان در سال دارند، همین اختلاف قیمت هم وجود ندارد. نیاز اساسی این سیستم این است که جمع‌کنندگان انرژی خورشیدی به سمت جهت تابش آفتاب غالب (در نیمکره شمالی به سمت جنوب و در نیمکره جنوبی به سمت شمال) تنظیم شوند، و ساختمان باید توده دمایی را به جریان بیندازد تا آن را در شب گرم نگه دارد.Stephens, Don. یک سیستم گرمایش خورشیدی تا حدی تجربی جدید «گرمایش زمین خورشیدی سالانه» حتی در مناطقی که در زمستان ساعات تابش بسیار کم است با تابشی وجود ندارد عملی است. بارش می‌تواند گرما را انتقال دهد، بنابراین از زمین با لایه عایقی به ضخامت ۶ متر محافظت می‌شود. توده دمایی این سیستم به اندازه کافی ارزان قیمت و بزرگ است که بتواند گرمای تابستان را برای کل زمستان حفظ کند و در تابستان خانه را با استفاده از سرمای ذخیره شده در زمستان خنک کند. در این سیستم‌ها، جمع‌کننده انرژی خورشیدی اغلب جدا (و گرم تر یا سردتر) از محیط زندگی است. برخی ساختمان‌ها طراحی ایرودینامیک دارند تا همرفت در داکت‌ها و فضاهای داخلی نیاز به فن الکتریکی را از بین ببرد. با تغییرات ملایم در موقعیت ساختمان، پنجره‌های جدید عایق بندی شده با آرگون یا کریپتون که شبیه پنجره‌های معمولی به نظر می‌رسند می‌توانند بدون کاهش مقاومت یا عایق بودن سازه، گرمای خورشیدی ایستا فراهم کنند. اگر یک گرم‌کننده کوچک برای شب‌های بسیار سرد در دسترس باشد، یک مخزن از ورقه فلزی یا یک سرداب می‌تواند با هزینه پایین توده دمایی موردنظر را فراهم کند. نظام نامه‌های ساختمانی Passivhaus به‌طور خاص کیفیت هوای داخلی بسیار خوبی را فراهم می‌کند، زیرا هوای ساختمان چند بار در ساعت تغییر می‌کند، و یک تبادل‌کننده گرما به کار می‌رود تا گرما درون خانه بماند. در همه سیستم‌ها، یک گرم‌کننده تکمیلی کوچک امنیت شخصی را افزایش داده و تأثیرات سبک زندگی را به ازای کاهش اندک خودمختاری، کاهش می‌دهد. دو تا از متداول‌ترین گرم‌کننده‌ها برای خانه‌های با کارایی بسیار بالا یک پمپ گرمایی کوچک که تهویه هوا را نیز انجام می‌دهد، یا یک گرم‌کننده هوای هیدرونیک مرکزی (رادیاتور) با باز چرخش آب از گرم‌کننده است. بادشکن‌ها و پناهگاه زمینی نیز می‌تواند مقدار مطلق گرمای مورد نیاز ساختمان را کاهش دهد. چند فوت زیر زمین، دما از ۴ درجه سلسیوس (۳۹ درجه فارنهایت) در داکوتای شمالی تا ۲۶ درجه سلسیوس (۷۹ درجه فارنهایت) در فلوریدای جنوبی متغیر است. ساختمان‌های گرد آئرودینامیک نیز گرما را تا حدی هدر می‌دهند.Stephens, ibid تعداد روزافزونی از ساختمان‌های اقتصادی، از چرخه‌ای ترکیبی اشتراکی برای تولید گرما، اغلب گرم کردن آب، از خروجی یک موتور متناوب گاز طبیعی، توربین‌های گازی یا ژنراتور الکتریکی استرلینگ استفاده می‌کنند. | ## جمع‌بندی | اگر میزان الکتریسیته کافی توسط صفحات خورشیدی، توربین بادی یا وسایل دیگر فراهم شود، گرم‌کننده‌ها و اجاق‌های الکتریکی طرح‌های خودمختار عملی خواهند بود.