دیوار سبز

تاریخچه

تلفیق معماری با طبیعت و گیاهان، یک ایده جدید نیست، بلکه از زمان‌های اولیه، منظرهای طبیعی و ساخته شده با بناهای شهری در هم آمیخته شدند. فضاهای سبز طراحی شده هم‌زمان با شکل‌گیری دغدغه‌های انسان در مورد معماری نیز پدیدار گشت. دیوارهای شیبدار زیگورات نانا، که ۲۱۰۰ سال قبل از میلاد مسیح ساخته شد، با درختان و بوته‌ها پوشیده شده بود. باغ‌های معلق افسانه‌ای بابل، که شامل بام باغ‌های باشکوه و باغ‌های پلکانی بوده‌اند، نخستین نمونه شناخته شده از بامها و دیوارهای سبز می‌باشند که بین قرون ۸ و ۱۰ قبل از میلاد ساخته شدند.
قدمت دیوار سبز متعلق به ۶۰۰ سال قبل از میلاد و باغ‌های متعلق به بابل بر می‌گردد. دیوار سبز توسط استنلی هارت در دانشگاه ایلینوینز اورابا شامپاین در سال‌های ۱۹۳۸–۱۳۹۱ اختراع شد. اخیراً مفهوم دیوار سبز با رشد و نمو گیاهان در آب‌های مغذی و معدنی برای تقویت نوآوری فناوری مورد استفاده بزرگ‌تر شده‌است.
در سال ۲۰۱۲، بزرگترین دیوار سبز ۲۷۰۰ مترمربع را پوشش می‌داد و در مرکز قرارداد بین‌المللی Cabos Los قرار گرفته‌است.

مفهوم ساختمان سبز

در زمان حاضر، واژه سبز به عنوان یک موضوع جالب، در کانون توجه معماران و شهرسازان معاصر قرار گرفته‌است. اما ساختمان سبز چیست؟ در آمریکا، اداره محیط زیست ساختمان سبز را این‌گونه تعریف می‌کند:فرایندی در جهت افزایش کیفیت ساختمان که در آن، ساختمان‌ها و مکان قرارگیری آن‌ها از آب، انرژی و مصالح استفاده می‌کنند و تأثیرات منفی ساختمان را روی سلامت انسان و محیط، از طریق مکان یابی بهتر، طراحی، ساخت، اجرا و نگهداری چرخه زندگی کامل یک ساختمان کاهش می‌دهند؛ بنابراین ساختمان سبز نه تنها به محیط زیست آسیب نمی‌رساند، بلکه به گونه مثبتی در اکوسیستم مشارکت می‌نماید و حتی ممکن است به درمان اثرات ناشی از منظرهای آسیب‌رسان کمک نماید.

مزایای استفاده از گیاهان در کنار دیواره‌های خارجی ساختمان

پوشش گیاهی مانند پیچک‌های بالا رونده یک ابزار خوب اقلیمی هستند، بخصوص زمانی که روی سطح خارجی دیوار رشد کنند که در این صورت ویژگی‌های متعددی را به همراه خواهند داشت. مشخص‌ترین فایده آن‌ها ایجاد سایه در تابستان است. پوشش انبوه گیاهی در طول تابستان به عنوان حائلی بین تابش مستقیم اشعه خورشید و پوسته خارجی دیوار عمل می‌کند؛ بنابراین درجه حرارت پوسته خارجی را کاهش داده و مقدار هدایت حرارت از خارج به داخل بنا را کم می‌کند.
تنها نکته منفی ایجاد پوشش گیاهی در مجاورت دیوار خارجی در فصل تابستان در این است که چنین پوششی هوا را در لایه‌های نزدیک به سطح ساختمان حبس می‌کند و لذا قدرت بادهای محوطه جهت دور ساختن این لایه‌های هوای گرم کاهش پیدا می‌کند. اما هر بادی که دارای توان کافی جهت عبور از میان برگ‌ها را داشته باشد مسلماً چنین مشکلی را برطرف خواهد کرد و به‌علاوه برودت حاصل از بخار آب روی برگ‌ها نیز به خنکی اطراف بنا کمک خواهد کرد.

انواع دیوارهای زنده

دیوار زنده غیرفعال: تأثیر سیستم غیرفعال بر روی کیفیت هوای ساختمان از نظر علمی جای سوالات زیادی دارد چرا که هیچ استفاده‌ای از حرکت هوا از ریشه‌ها به درون سیستم تهویه ساختمان ندارد. بعضی از دیوارهای سبز پشت شیشه محافظت می‌شوند تا نسبت به آنچه در دیوارهای غیرفعال رخ می‌دهد، جریان هوای قابل پیش‌بینی تری داشته باشند. در دیوار غیرفعال هیچ مکانیزمی برای گردش هوا وجود ندارد. در عوض آن‌ها به صورت باز نگهداری می‌شوند تا بهبودی نسبی در گردش هوای آزاد تا آنجا که ممکن است، ایجاد کنند. جزییات مختلفی برای طراحی این دیوارها وجود دارد، که این جزییات بیشتر مربوط به چگونگی نگهداری گیاه بر روی دیوار و شکل قالب‌های نگهدارنده سیستم مربوط می‌گردد.
این سیستم‌ها جدیدترین نوع دیوارهای سبز می‌باشند. در این سیستم از هوای تولید شده توسط گیاهان در سیستم تهویه هوای ساختمان استفاده می‌شود. این دیوارها بر مبنای علم تصفیه هوای بیولوژیکی با واسطه گیاهی بر مبنای تحقیقاتی که در بیمارستان واترلو کشور کانادا انجام شده‌است، پایه‌ریزی شده‌است. دیوارهای سبز با فیلتر بیولوژیکی، ظرفیت تصفیه هوا را افزایش می‌دهند. پوشش‌های طبیعی موتورهای تصفیه‌کننده و پاک‌کننده هستند و سیستم تهویه هوا با مکش از ریشه سیستم عمل می‌کند.
دیوار زنده فعال :این نوع دیوار با تلفیق و ادغام در تأسیسات گرمایش /سرمایش و تهویه ساختمان به گونه‌ای طراحی شده‌است تا هوای فضاهای داخلی را تصفیه نموده و به صورت تنظیم‌کننده حرارتی عمل کند. دیوارهای سبز با فیلتر بیولوژیکی، ظرفیت تصفیه هوا را افزایش می‌دهند. پوششهای طبیعی موتورهای تصفیه‌کننده و پاک‌کننده هستند؛ و سیستم تهویه هوا با مکش از ریشه سیستم عمل می‌کند.

انواع دیوار سبز (باغ عمودی)

دیوارهای سبز غالباً از قطعات پیمانه‌ای که نگهدارنده ماده رشد هستند ساخته شده‌اند و می‌توان آن‌ها را بنا بر نوع پوشش رشد بکار رفته طبقه‌بندی کرد: پوشش نرم، پوشش حصیر شکل و پوشش ساختاری

پوشش نرم

دیوارهای دارای پوشش نرم سیستم‌های نوع «خاک درون تاقچه» یا «خاک درون کیف» دارند. سیستم‌های دارای پوشش نرم بسته‌های خاک خود را در کیف یا مکانی مانند تاقچه دارند و سپس بر روی دیوار نصب می‌شوند. لازم است که پوشش این سیستم‌ها حداقل یکبار در سال در مکان‌های خارجی و بطور تقریبی دو بار در سال در مکان‌های داخلی تعویض شود. سیستم‌های خاک نرم برای مناطق دارای فعالیت لرزشی مناسب نیستند. اصلاحات فقط با انباشتن مجدد خاک در حفره‌های دیوار بدست می‌آیند، که این امر دشوار و آشفته است. سیستم‌های دارای خاک نرم نباید در مناطقی که رفت‌وآمد عمومی زیادی وجود دارد نباید استفاده شوند، جایی که به نسبت شلوغ و آشفته است و در طی زمان کمکم خاک خود را از دست می‌دهند. بطور مهم‌تر، چون این سیستم‌ها می‌توانند به راحتی به وسیلهٔ باد حاصل از باران یا بادهای سنگین از بین بروند، این سیستم‌ها را نباید در کاربردهایی بیش از ۸ فوت ارتفاع استفاده کرد. سیستم‌هایی در آسیا وجود دارند که با استفاده از سیستم‌های سایه‌افکنی برای نگهداشتن پوشش در سیستم دیوار سبز حتی زمانی که گدازش خاک تحت بار لرزشی اتفاق می‌افتد، مشکل فرسایش پوشش نرم را حل می‌کنند. در این سیستم‌ها، گیاهان می‌توانند خود را در خاک گدازش یافته تحت بار لرزشی ریشه‌کن کنند و بنابراین لازم است که به منظور جلوگیری از افتادن از دیوار، گیاهان در این سیستم حفظ شوند. سیستم‌های دارای خاک نرم بدون سیستم‌های فرسایش پوشش فیزیکی بهترین گزینه برای باغبان خانه است جایی که کاشت مجدد از یک فصل تا فصل دیگ یا سال به سال مطلوب است. سیستم‌های خاک نرم با سیستم‌های فرسایش پوشش فیزیکی برای تمام کاربردهای مربوط به دیوار سبز مناسب هستند.

پوشش حصیری

بیشتر سیستم‌های حصیری می‌توانند از فیبر الیافی یا حصیرها باشند. پوشش حصیری به نسبت لاغر و در چندین لایه است و به این طریق نمی‌توانند سیستم‌های ریشه لرزان گیاهان بالغ را برای بیش از سه تا پنج سال قبل از اینکه ریشه‌های حصیر را بپوشانند و آب نتواند بطور مناسب از حصیرها بگذرد. روش اصلاح این سیستم‌ها جابجا کردن قطعات بزرگ سیستم در طی زمان با برش حصیر بیرون از دیوار و جابه‌جا کردن آن با حصیر جدید است این روند مطابق با ساختارهای ریشه گیاهان همسایه بر روی دیوار است و غالباً در روند اصلاح بسیاری از گیاهان جانبی را از بین می‌برد. این سیستم‌ها بهترین کاربرد را در قسمت داخلی ساختمان دارند و بهترین انتخاب برای نواحی دارای فعالیت لرزشی کم با گیاهان کوچک که رشد نمی‌کنند، هستند. مهم است توجه داشته باشید که سیستم‌های حصیری بطور خاص از لحاظ آب غیرمؤثر هستند و غالباً به دلیل باریک بودن و عدم توانایی در نگه‌داشتن آب و فراهم کردن حائلی در برابر ریشه‌های گیاه به آبیاری مداوم نیاز دارند. این خاصیت غیرمؤثر بودن سبب می‌شود که این سیستم‌ها، سیستم چرخش مجدد آب را در خود داشته باشند که این خود هزینه‌ای اضافی دارد. بهتر است که پوشش حصیری برای نصب‌های کم ارتفاع‌تر از ۸ فوت بکار برده شود جایی که اصلاحات به آسان تکمیل می‌شوند.

پوشش ساختاری

پوشش‌های ساختاری قطعاتی هستند که نه نرم و نه حصیری هستند، اما بهترین مشخصه‌های هر دو را در خود دارند که می‌توانند در اندازه‌ها، شکل‌ها و ضخامت‌های مختلف تولید شوند. مزیت این پوشش‌ها این است که برای ۱۰ تا ۱۵ سال نمی‌شکنند و با توجه به گیاهی که برای دیوار انتخاب می‌شود می‌توان ظرفیت آب را بالا برد یا کم کرد، می‌توانند pH و EC'S مناسب گیاه داشته باشند و برای حفظ و جابجایی‌ها به راحتی کنترل شوند. این پوشش‌ها بهترین انتخاب برای دیوار زنده در کاربردهای داخلی و خارجی هستند. همچنین این پوشش‌ها بهترین انتخاب برای نواحی‌ای هستند که لازم است بادهای زیاد، فعالیت لرزشی یا ارتفاع‌ها در طراحی نشان داده شوند. پوشش ساختاری به دلیل دوام طولانی مدت و کاربرد بسیار بالایی که در محیط‌های مختلف دارند بر دیگر پوشش‌ها ارجحیت دارد. در رابطه با نصب می‌توان گفت که هزینه نصب آن‌ها بالا و هزینه حفظ آن‌ها کمتر است.
بحثی نیز در رابطه با دیوارهای زنده فعال وجود دارد. دیوار زنده فعال هوا را از طریق برگ‌ها، ریشه‌ها و خاک گیاهان دیوار می‌گیرد و سپس آن را به سیستم HVAC ساختمان برمی‌گرداند تا مجدداً در ساختمان بچرخد. مشکل این سیستم این است که علی‌رغم نصب دیوار زنده هنوز لازم است تمام تجهیزات تهویه هوای استاندارد ساختمان نصب شوند؛ بنابراین هزینه اضافه شده طراحی، برنامه‌ریزی و اجرای دیوار زنده فعال هنوز مورد بحث است. با تحقیق بیشتر و استانداردهای UL برای پشتیبانی داده‌های کیفیت هوا از دیوار زنده، ممکن است تهویه هوای ساختمان‌های به وسیلهٔ گیاهان روزی امکان‌پذیر شود.
تحقیق در رابطه با موضوع کیفیت هوا و گیاهان هنوز ادامه دارد. بیشتر تحقیق آورده شده از مطالعات NASA که در سال‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ توسط Alan Darlington انجام شده‌است. تحقیقی دیگر تأثیر گیاهان بر سلامتی کارمندان اداره را نشان داده است.