Dayanıklı Binalar İçin Tasarım Stratejileri

Dirençli Tasarım blog serimizde son kez, Sürdürülebilirlik Baş Sorumlusu Ellen Mitchell-Kozack “Dayanıklılık nedir? ” sorusunu ve iklim değişikliğinin baş gösteren etkilerini ele alma konusundaki tasarımcılar olarak sorumluluğumuzu tartıştı. Bugün, fiziksel binanın düzeyine yakınlaşacağım. Bu şekilde, bütünleşmiş bir tasarım yaklaşımının müşterilerimizin karşılaştığı felaket olaylarını önlemesine, hava koşullarına maruz kalmasına ve geri dönmesine yardımcı olmak için nasıl anahtar olduğunu paylaşacağım.

Dirençliliğin Dört R'si

Beyaz Saray'a kritik altyapıya yönelik fiziksel ve siber tehditler konusunda tavsiyelerde bulunan Ulusal Altyapı Danışma Konseyi (NIAC), dayanıklılığı (Resilience) Dört R'ye bölüyor: Sağlamlık (Robustness), Beceriklilik (Resourcefulness), Hızlı Kurtarma(Rapid Recovery) ve Fazlalık(Redundancy). Bütünleşik tasarım, ekiplerimiz için altyapı sektöründeki stratejiler, müşterilerimizin kendi bina dayanıklılık stratejilerine pratik ve aynı zamanda ekonomik ve doğru boyutta bir yaklaşım geliştirmelerine yardımcı olmuştur.

Başından beri açık olmak istiyorum: dirençli bir bina tasarlamak için herkese uyan tek bir yaklaşım yoktur. Herhangi bir bina projesi için gereken sağlamlık, beceriklilik, hızlı yanıt ve yedeklilik düzeyi tamamen müşterinin misyonuna, karşılaştıkları tehditlere ve topluluktaki rollerine bağlıdır. Dünya çapında çok çeşitli proje türlerinde, geniş bir müşteri yelpazesiyle çalışıyoruz. Öncelik sırası belirleme bu konudaki en büyük anahtardır. Bunun yanı sıra, NIAC'ın dört R'si bu konuşmayı bütünsel ve bilgili bir şekilde çerçevelemeye yardımcı olur.

Sağlamlık, kriz durumunda kritik operasyonları ve işlevleri sürdürme yeteneğidir. Bir kriz sırasında her binanın çalışır durumda kalması gerekmez, ancak bunu yapanlar için sağlamlık çok önemlidir. Örneğin, hastaneler yalnızca hastalara karşı sorumlu olmakla kalmaz, aynı zamanda bir kriz sırasında topluluklar için güvenli toplanma noktaları olarak hizmet ederler. Bu durum, sağlamlığı hastaneler için önemli bir tasarım önceliği haline getirir.

Beceriklilik, ortaya çıkan bir kriz veya aksama için ustaca hazırlanma, yanıt verme ve yönetme yeteneğidir. İş sürekliliği planlamasını içerir; Eğitim, tedarik zinciri yönetimi, hasarı kontrol etmek ve azaltmak için eylemlerin önceliklendirilmesi ve kararları etkili bir şekilde iletmek. Bu unsurların çoğu, dış kaynaklara bağımlılığı en aza indiren ve bir kriz anında esneklik sağlayan bina tasarımına bağlıdır.

Hızlı kurtarma, bir kesintiden sonra mümkün olduğunca hızlı ve verimli bir şekilde normal işlemlere geri dönme ve/veya yeniden oluşturma yeteneğidir. Dikkatlice hazırlanmış acil durum planlarını, yetkin acil durum operasyonlarını ve doğru insanlar ile kaynakları doğru yerlere ulaştırmanın yollarını içerir. Tasarımcılar olarak, hızlı kurtarma ihtiyacı, acil tehdit geçtikten sonra çalışmaya devam edebilmeleri için bina sistemlerini hasara dayanacak şekilde nasıl tasarlayacağımız konusunda önemli bir faktördür.

Yedeklilik, arıza durumunda orijinalleri desteklemek için bina sistemi bileşenlerinin çoğaltılmasıdır. Yedek jeneratörler, N+1 birincil ısıtma ve soğutma ekipmanı, alternatif su kaynakları ve döngülü şebeke şebekesi gibi yedekli tasarım özellikleri, müşterilerin bir felaketten kaçınmasına, gücü tamamlamasına veya hızla kurtarmasına yardımcı olabilir.

Risklerinizi ve Tehditlerinizi Bilin

Bir müşteriyle dirençliliği tartışırken, azaltma stratejilerini düşünmeden önce risklere ilişkin toplu bir anlayış oluşturmaya çalışırız. Tüm konumlar veya bina doluluk türleri aynı tehditlere sahip değildir. Ayrıca tehdit tablosu da sürekli olarak değişmektedir.

İklim değişikliği, teknoloji ve jeopolitik olaylar, tehdit unsurlarını daha da yakınlaştırdı. Bu durum, 50, 100 ve 1000 yıllık olayların geleneksel anlayışlarını sorgulanabilir hale getirdi. Örneğin, deniz seviyesinin yükseldiği, orman yangınları ve kasırgalar için sıcak iklimde yaşayan müşterilerin, yeni iklim bilimi verilerine özellikle dikkat göstermeleri gerekiyor. Ya da kentsel müşterilerin sosyal çekişme, siber güvenlik ve terör tehditlerine daha fazla ağırlık vermesi gerekiyor.

Tasarımcılar olarak, bir risk değerlendirmesi ve dirençlilik düzeyi değerlendirmesi yaparken bunları ve diğer faktörleri dikkate alıyoruz. Mevcut binalarda güvenlik açıklarını belgelemek adına mülkün ayrıntılı bir araştırmasını da yürütüyoruz. Bu analizlerden yola çıkarak, tüm analizlerimizin sonuçlarını birleştiren bir risk tablosu oluşturuyoruz. Bu belge, tüm paydaşların etkili karar verme için uyumlu hale getirilmesi için kritik öneme sahiptir.

Planlamacılar, mimarlar, mühendisler ve iç mimarlar olarak rolümüz, bu konuşmalar aracılığıyla bina sahiplerine yol göstermektir. Tasarım çözümleri ancak öncelikler üzerinde fikir birliğine vardıktan sonra gelir.

Doğal Afetler

Sel, orman yangınları, depremler, kasırgalar ve hortumlar gibi doğal afetler için yerel bina yönetmelikleri iyi bir başlangıç ​​noktasıdır; ancak tek başlarına yeterli değillerdir. Bunun yerine, gelecekte görmeyi umduğumuz olay türleriyle halihazırda ilgilenen alanlardaki bina yönetmeliklerine bakmak faydalı olacaktır.

Maryland Üniversitesi'ndeki araştırmacıların tasarladığı yeni bir araç, ikliminizin 60 yıl içinde nerede olacağına dair bir resim ortaya koyuyor. Kullanıcılar , konumunu Geleceğin Kentsel İklimleri aracına bağlayarak, mevcut iklimi 2080'deki tahminlerinize benzeyen bir şehir haritasına erişebiliyor. Araca göre, Washington, DC kuzey Mississippi kadar sıcak ve ıslak olacak; Dallas, New Orleans gibi hissedecek ve Minneapolis, Kansas City'nin şimdiki haline daha yakın olacak.

ABD İklim Direnci Araç Seti’nde gelecekteki iklim koşullarını kıyaslamak için daha karmaşık araçlar da mevcuttur. Örneğin kullanıcılar, Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi'nden (NOAA) alınan verileri kullanarak, dirençlilik için beş adımı izleyebilir:

     1) Tehlikeleri araştırın

     2) Savunmasızlığı ve riskleri değerlendirin

     3) Seçenekleri araştırın    

     4) Öncelik verin ve planlayın

     5) Harekete geçin.

Kullanıcılar, İklim Gezgini aracını kullanarak, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki herhangi bir ilçe için iklim projeksiyonlarının yanı sıra, havanın normal iklimin dışına çıktığını gösteren tahmini koşulların haritalarını ve geçmiş kayıtları görebilirler.

İnsan Kaynaklı Afetler

Terör saldırıları, ayaklanmalar ve diğer şiddet içeren suçlar gibi insan kaynaklı felaketler, yapılı çevreye bütünsel bir bakış atarak, kamu güvenliği ve fiziksel direnç için aktif ve pasif stratejilerin araştırılmasını gerektirir.

Jane Jacobs, suç faaliyetlerini pasif olarak caydırmak için “gözleri sokakta” ​​adıyla geçen tasarım stratejileri konusundaki ısrarıyla ünlendi. 11 Eylül'den bu yana federal yönergeler, ek olarak peyzaj ve yapısal tasarım yoluyla tesislerin sertleştirilmesine odaklanmıştır. Daha yakın zamanlarda, okullarda, kiliselerde, alışveriş merkezlerinde ve diğer potansiyel hedeflerde silahlı şiddetin azaltılmasına daha fazla ilgi gösterdik.

Kaza sonucu afet de benzer şekilde yıkıcı olabilir. Bir transformatöre araba çarpabilir. Bir çim biçme makinesi gaz hattına çarpabilir. Can güvenliği için minimum kod gereksinimleri, insan kaynaklı bir felaket durumunda bina doluluğunu ve operasyonlarını sürdürmek için yeterli olmayabilir. Her zaman olduğu gibi, doğru dirençlilik seviyesi müşterinin özel koşullarına bağlı olacaktır.

Siber Güvenlik

Teknolojiye olan artan bağımlılığımız ve saldırıların artan karmaşıklığı, siber güvenliği büyüyen bir direnç mücadelesi haline getirdi. 2015 yılında, bir siber saldırı Ukrayna'da büyük bir elektrik kesintisine neden oldu ve yaklaşık 230.000 kişi elektriksiz kaldı. Bir petrol boru hattına 2021 fidye yazılımı saldırısı, bir düzine eyalette gaz kıtlığına neden oldu. Bu örnekler, siber saldırıların bilgisayar sistemlerini etkilemekten ve kişisel bilgilerimizi tehlikeye atmaktan daha fazlasını yaptığı gerçeğini göstermektedir. Öyleki, şehirleri dahi kapatabilirler.

Herhangi bir dirençlilik stratejisi, siber saldırıların işgal ettiğimiz binaları destekleyen daha büyük altyapı sistemleri üzerindeki etkisini dikkate almalıdır. Bu, bir siber saldırı elektriği, suyu, gazı ve diğer kritik hizmetleri devre dışı bıraktığında, bina operasyonlarını sürdürmenin yollarını aramak anlamına gelir.

Halk Sağlığı Tehditleri

Kapalı alanların tasarımı, çevresel tehditlere karşı savunmasızlığımızda veya bunlara karşı korunmamızda önemli bir rol oynar. Pandemi, grip mevsiminde havadaki patojenlerden imal edilmiş mobilyalardan kimyasal gaz salınımına kadar, kapalı alanlarda karşı karşıya kalabileceğimiz sağlık tehlikeleri konusunda hepimizi daha fazla bilinçlendirdi.

Çevresel tehditlere karşı tasarım tepkileri de aktif ve pasif biçimler alır. Aktif cephede, HVAC sistemleri patojenler, kirlilik, orman yangınları ve mevsimsel koşullar gibi dış tehditlere dinamik olarak yanıt vermelidir. Pasif cephede, iç ortamlar kolayca temizlenebilir, zararlı maddelerden arındırılmış olmalıdır. Aynı zamanda pasif cephe, doğal ışık, manzara, dış alanlara erişim ve temiz hava gibi sağlıklı yaşamı teşvik eden özelliklerle doldurulmalıdır.

Ekonomik Bozulma

COVID-19 salgını uzadıkça, kentsel yaşamı ekonomik ve sosyal olarak canlı kılan faaliyetlerde bir çöküş yaşandı. Kent yaşama güç veren ekonomik motoru yeniden başlatmak, sağlık ve esnekliğe öncelik vererek ofis binaları, perakende alanları, otopark, belediye ve kamusal alanlar tasarlamanın yeni yollarını gerektirecektir.

Salgın sonrası dirençli tasarım, artan sağlık bilinci, değişen iş yeri dinamikleri, demografik değişimler ve dijital lojistik konularına daha fazla güvenilmesiyle başa çıkmayı gerektirecektir. Tasarımcılar, ekonomik süreklilik amacıyla pandemi hazırlığı, esnekliği, akıllı yoğunluğu, uyarlanabilirliği ve sağlığı yapılı çevreye aşılamak için yeni yollar icat etmek zorunda kalacaklar.

Önleme İçin Tasarım

Esnek tasarımın düşük asılı meyvesi önlemedir. Bu, makul bir şekilde önlenebilecek risklerden kaçınan, yapamayanları azaltan ve ne olursa olsun hızla uyum sağlayan stratejiler kullanmak anlamına gelir.

Esnek alan planlaması, değişiklik yönetimini bina programına dahil ederek dayanıklılık için zemin hazırlar. Bu, kuruluşların yeni ekonomik koşullara, iş önceliklerine, teknolojilere ve çevresel koşullara uyum sağlamalarına izin vererek kuruluşları esnek tutar.

Pandeminin gösterdiği gibi, işyeri ortamlarının sürekli olarak gelişebilmesi gerekiyor. Tek yanıt olan iş yeri tasarımı için FACT çerçevemiz , kullanıcıların ihtiyaçlar değiştikçe çalışma alanını kullanım ömrü boyunca kalibre etmelerine olanak tanır. Katalitik Tipolojiler tekniği, ticari binaların bir bütün olarak çeşitli değişen koşullara yanıt vermesini sağlar.

Sağlamlık ihtiyacı yüksek olan hastaneler ve diğer binalar için, bir afet sırasında sürekli çalışmayı sağlamak amacıyla kritik bina sistemlerinin konumlarını dikkate alıyoruz. Bu konu, mesela sel tehlikesi olan alanlarda, elektrikli ve mekanik ekipmanların zarar görmeyecek şekilde üst katlara yerleştirilmesini içerebilir.

Dirençlilik, binaların çeşitli koşullarla ilgili hasara dayanmasını sağlar. Örneğin, Louis Armstrong New Orleans Uluslararası Havalimanı'nda fırtınaya dayanıklılık, bir dizi teknik tasarım hususunu beraberinde getirdi. Küresel bir çatı şekli, yoğun yağışları barındırırken uzun açıklıkların kullanılmasını sağladı. Patlamaya dayanıklı perde duvarlar, kasırga kuvvetli rüzgarlara ve rüzgarla savrulan mermilere dayanacak şekilde rüzgâr tüneli modellemesi ve yerinde testler kullanılarak tasarlandı.

İç hava kalitesi, çevresel tehditlerle ilişkili sağlık etkilerinin önlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Orman yangınları, halk sağlığı krizleri, biyolojik silah saldırıları ve hatta mevsimsel grip, tasarımcıların HVAC sistem yetenekleri hakkında eleştirel düşünmesini ve tehdidin doğasına uygun çözümler sunmasını gerektirir.

Bu üç örnek, iç mekân hava kalitesiyle ilgili çok çeşitli zorlukları ve her birinin talep ettiği benzersiz hususları göstermektedir.

Orman yangınına meyilli alanlarda, bir bina mühendisi binaya giren dış havanın hacmini azaltmak ve standart filtrelemeden daha yüksek verimliliğe veya karbon filtreleri gibi alternatif filtre ortamı türlerine geçmek isteyebilir. Bu durum, bu tür ekipman değişikliklerini ve daha yüksek verimli filtrelemenin artan basınç gereksinimlerini karşılayabilecek bir HVAC sistemi belirlemek için ileri tasarım düşüncesi gerektirecektir.

Devlet binalarında, posta yoluyla gelen şarbon gibi kirleticiler için daha büyük bir risk vardır. Bu tür bir bina, etkilenen bölümlerin izolasyonunu sağlamak için HVAC bölgelerine ve tehdidin varlığını azaltmak için %100 dış havaya geçme yeteneğine ihtiyaç duyacaktır.

Grip mevsimi veya bir pandemi sırasında artan bağıl nem, daha fazla filtreleme gerektirebilir. Bunun yanı sıra, artan dış hava değişim oranları, patojenik yayılmayı azaltmaya ve iç mekân hava kalitesini artırmaya yardımcı olabilir. Ancak daha yüksek nem değerleri, duvar montajında ​​potansiyel yoğuşma sorunlarına yol açabilir. Bu düşünceler, yakın tarihli bir LEO A DALY teknik incelemesinin konusudur.

Bina sakinlerini sağlık kararları hakkında daha iyi bilgilendirmek için, bazı binalar, halka açık alanlarda bina içindeki iç hava kalitesini gösteren akıllı ekranlar kullanmaya başlıyor. Bunlar, partikül sayısı, CO2 konsantrasyonu, sıcaklık ve nem gibi bilgileri içerebilir. Bunun gibi görüntüler, bina sakinlerine iç ortam koşulları konusunda güvence sağlayabilir.

Şebeke Bağımlılığını En Aza İndirin

Çoğu bina, işletmek için çok çeşitli dış destekli hizmetlere ve yardımcı programlara güvenir. Müşterinin ihtiyaçlarına bağlı olarak, esneklik planı, bağımsız bir kapasitede çalışabilme becerisini gerektirebilir.

Yerinde elektrik üretimi , hastanelerde, ticari veri merkezlerinde ve afetler sırasında kamusal “güvenli alan” olarak hizmet veren herhangi bir kurumda yaygındır. Bununla birlikte, acil durum jeneratörleri tipik olarak dizel yakıt veya doğal gazla çalıştırılır. Bu da tesisi dış kaynaklara bağımlı hale getirir. Bir esneklik stratejisi oluştururken tasarım ekibi, aşağı yönlü bağımlılıkları göz önünde bulundurmalı ve buna göre çözümler geliştirmelidir. Can güvenliği kodu gereksinimleri, tipik olarak, yerinde üretim tarafından desteklenen minimum boyut ve sistem türlerini yönlendirir. İhtiyaç duyulan ek yerinde üretim seviyesi, her müşterinin risklerine ve kesinti olayları sırasında devam eden operasyonel hedeflere bağlıdır. Bu durum, tasarım gereksinimlerini anlamak için dikkatli bir değerlendirme gerektirir.

Güneş, rüzgar ve biyokütle gibi yenilenebilir enerji, geleneksel şebeke güç kaynaklarına bağımlılığı önemli ölçüde azaltabilir, hatta şebekeden bağımsız çalışmaya dahi izin verebilir. Lokasyona, hizmet maliyetlerine ve mevcut indirim fırsatlarına bağlı olarak, yenilenebilir kaynaklar için yatırım getirisi, özellikle bir hizmet kesintisi sırasında hizmet dışı kalma süresinin fırsat maliyeti göz önüne alındığında, sahipler için daha elverişli hale geliyor. Bir kesintinin finansal etkisi de dahil olmak üzere etkisini anlamak, herhangi bir yenilenebilir enerji görüşmesine dahil etmek için önemlidir.

Mikro şebekeler, binayı geleneksel şebekeden bağımsız olarak çalışan yerel bir enerji kooperatifine bağlayarak dirençliliği artırır. Bireysel bir binanın toplam şebeke bağımsızlığını elde edemeyebileceği durumlarda, kaynakları bir araya getirmesi daha büyük bir topluluk olmasını sağlayabilir. Bir kampüsün veya topluluğun parçası olan binalar, daha büyük şebekeden toplu bağımsızlık elde etmek için komşu jeneratörlere, fotovoltaik dizilere ve diğer sistemlere olan bağlantılardan yararlanabilir.

Su tutma, bir kriz sırasında binaları kamu su kaynaklarına daha az bağımlı hale getirerek dirençliliğe yardımcı olur. Bir kasırga veya sel durumunda içme suyu sistemleri ve atık su arıtma tesisleri bozulabilir. Su kamyonları veya şişelenmiş su, içme suyu kaynaklarını tamamlayabilirken; kazanlar ve soğutma kuleleri gibi suya bağımlı diğer sistemler savunmasız kalır. Bu gibi durumlarda, yağmur suyu yakalama ve depolama sistemleri, devam eden operasyonlar için kritik hale gelir.

Normal çalışma koşulları sırasında, bu stratejilerin her biri, verimliliği artırmada ve ekonomik dayanıklılığı artırmada hala faydalıdır.

Yüksek Performanslı Tasarım

Yüksek performanslı tasarım, bir binanın verimliliğini ve sürdürülebilirliğini en üst düzeye çıkarmak için bütünleşik ve veri odaklı bir yaklaşımdır. Bu tasarım, öncelikle enerji kullanımını azaltmaya, iç mekân çevre kalitesini iyileştirmeye ve karbon emisyonlarını düşürmeye yönelik olsa da, aynı teknikler aynı zamanda dirençlilik için sağlam bir temel oluşturmaya yardımcı olarak bir binayı harici hizmetlere daha az bağımlı hale getirebilir. Bu da binanın bir kesinti sırasında daha çalışır durumda kalmasını sağlar.

Günışığı , bir bina boyunca doğal ışığın kullanılabilirliğini en üst düzeye çıkarmak için alanların ve tasarım öğelerinin stratejik düzenlemesidir. Yeterli gün ışığı alan binalar, elektrik aydınlatması olmadığında bile gün boyunca pasif olarak çalışabilir.

Pasif ısıtma ve soğutma, güneşin radyan enerjisini seçici ve faydalı bir şekilde kullanarak bir binanın iç sıcaklığını düzenlemeye yardımcı olur. İnşaat alanı, yönlendirme ve malzemelerin dikkatli seçimi ve iletim, konveksiyon ve radyasyon gibi doğal süreçlerin kontrolü sayesinde bina kendi başına serin veya sıcak kalabilir. Bu stratejiler, normal çalışma koşullarında enerji tasarrufuna ek olarak, aktif ısıtma ve soğutma sistemleri kapalıyken daha konforlu bir iç ortam sağlayabilir.

Doğal havalandırma, bir binaya giren ve çıkan hava akışını kontrol etmek için aynı kuvvetleri kullanır. Yüksek performanslı tasarımda doğal havalandırmanın dikkatli kullanımı, mekanik havalandırmaya olan bağımlılığı azaltırken, yıl boyunca iç mekân hava kalitesini iyileştirebilir.

Yağmur suyu yönetimi, yağmur suyunun sokaklara, çimenlere ve diğer alanlara akışını azaltmak için saha yönelimi ve peyzajın sürdürülebilir kullanımıdır. Örneğin bioswales, akış aşağı hareket ederken yağmur suyu akışını yakalama, işleme ve filtreleme, akışı yavaşlatma ve su tablasını yeniden doldururken suyu temizleme konusunda son derece etkilidir. Sel sırasında, bu stratejiler bir binanın hayatta kalma ve geri sıçrama yeteneğini artırabilir veya bozabilir.

Kanalizasyon ayrımı, eski sistemlerde sıklıkla birleştirilen sıhhi ve yağmur sularının akışını böler. Bu sadece fırtınalar sırasında cadde ve bodrum katlarını ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda lağım suyunu alıcı sulardan uzak tutar, su türlerine olan etkilerini düşürür ve patojenler ile bakterilerin yayılmasını azaltır.

Yüksek performanslı tasarım, acil durum sistemlerine olan bağımlılığı azaltmanın yanı sıra, iyileşme hızını da artırır. Daha düşük enerji talebi, yeniden çalışmaya başlamak için daha az yedekleme kaynağına ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Bu durum, yedek yakıt kaynaklarına olan ihtiyacı azaltan ve bir felaket sırasında harici tedarik zincirlerine olan bağımlılığı azaltan daha küçük bağımsız güç üretim ekipmanının kullanılmasına izin verir. Yenilenebilir enerjinin dahil edilmesi, etrafındaki durum ne olursa olsun, binaya bir güç kaynağı vererek toparlanma hızını daha da artırır.

Konuşmayı Başlat

Dirençlilik, her bina sahibi için farklı bir şey ifade edecektir. Her müşterinin başarması gereken belirli bir görevi vardır. Binalar yalnızca bu görevi kolaylaştırır. Bu nedenle, herhangi bir binanın direnç seviyesinin müşterinin pratik ihtiyaçlarına göre kalibre edilmesi gerekir.

Önemli olan konuşmaya erken başlamaktır. Tasarım sürecinin başında esneklik hedeflerini ele alarak, riski etkin bir şekilde değerlendirip nicelleştirebilir, tasarım çözümleri önerebilir ve aktif ve pasif tekniklerle doğru dayanıklılık düzeyine ulaşabiliriz. Her şeyi yapmak ya da hiçbir şey yapmamak doğru yaklaşım olsun, değişen dünyamız, esnekliğin her bina projesinde merkezi bir konuşma olmasını talep ediyor.