اسمارٹ ڈیزائن کے ذریعے عمارتوں میں توانائی کی کارکردگی بڑھانا

عوام کیلئے پہلی اسمارٹ عمارت بنے تقریباً 40 سال بیت چکے ہیں، جس میں ایک ہائی ٹیک مستقبل کا وعدہ کیا گیا ہے جہاں ٹیکنالوجی، بہتر انفرا اسٹرکچر، اور روزمرہ کی زندگی بغیر کسی رکاوٹ کے ملتی ہے۔ اس وقت سے اب تک، ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے، جس سے جدید تعمیراتی ڈیزائن کے لیے نئے امکانات کھلتے چلے گئے ہیں۔ زیرِ نظر مضمون میں اس بات پر روشنی ڈالیں گے کہ کس طرح اسمارٹ ڈیزائن عمارتوں اور بنیادی ڈھانچے میں توانائی کی کارکردگی کو بڑھا سکتا ہے، جس سے دنیا کو اپنے کاربن کو خالص صفر کرنے کے وعد کو پورا کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔

اسمارٹ عمارتیں

اسمارٹ عمارتیں اِن بلٹ ٹیکنالوجی، غیر روایتی مواد اور جدید ڈیزائن کے طریقوں کو شامل کرکے مکینوں کو ایک نئی سہولت فراہم کرتی ہیں۔ یہ اس بات پر منحصر ہے کہ ان عناصر کو کس طرح استعمال کیا جاتا ہے، اسمارٹ عمارتیں مکینوں کی صحت اور حفاظت کو بہتر بنا سکتی ہیں، دیکھ بھال میں لچک پیدا کر سکتی ہیں اور توانائی کی بہتر کارکردگی میں مدد کر سکتی ہیں۔ اگلی نسل کی ٹیکنالوجیز جیسے IoT (انٹرنیٹ آف تھنگز) سے منسلک آلات، AI اور نئے اسمارٹ مواد کو حالیہ برسوں میں روایتی مسائل کے حل کے طور پر تلاش کیا گیا ہے، جس سے نئی تعمیرات اور موجودہ ڈھانچے کی ’اسمارٹ‘ صلاحیتوں کو بڑھایا گیا ہے۔

عمارت کے ہر حصے کو مربوط کرتے ہوئے انفارمیشن اینڈ کمیونیکیشن ٹیکنالوجیز (ICT) کے استعمال سے خودکار عمارت کے آپریشنز اور کنٹرول کو فعال کیا جاتا ہے۔ یہ پوری عمارت کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ مزید برآں، انجینئرز اور بلڈنگ منیجرز اہم فیصلے کرنے کے لیے اسمارٹ مینجمنٹ سسٹم کے ساتھ انٹرفیس کر سکتے ہیں۔ اب تک، اسمارٹ ٹیکنالوجیز کا سب سے زیادہ استعمال تجارتی عمارتوں اور دفاتر میں رہا ہے، لیکن حالیہ برسوں میں رہائش گاہوں میں ان کا استعمال مسلسل بڑھ رہا ہے۔

توانائی کی کارکردگی

اسمارٹ ٹیکنالوجیز کے عروج کے ساتھ ساتھ دنیا پر انسانوں کے اثرات پر بھی غوروفکر کیا جارہا ہے۔ موسمیاتی تبدیلیوں کا مقابلہ کرنا ایک فوری اور اہم چیلنج بن گیا ہے کیونکہ گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کے اثرات کے ثبوت زیادہ واضح ہو چکے ہیں اور انتہائی موسمی واقعات میں اضافہ ہوا ہے۔ برطانیہ اور امریکا جیسے ممالک میں، جہاں روایتی ہاؤسنگ اسٹاک کو توانائی کی کارکردگی کو مدنظر رکھتے ہوئے ڈیزائن نہیں کیا گیا تھا، گھریلو گرین ہاؤس گیسوں کا اخراج بہت سے ماہرین کے درمیان بات چیت کا اہم ترین موضوع بن گیا ہے۔ صرف برطانیہ میں، تمام کاربن کے اخراج کا 17فیصد رہائشی شعبے سے پیدا ہوتا ہے۔

عمارتوں کے کاربن فوٹ پرنٹ کئی عوامل سے نیچے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایمبیڈڈ کاربن زندگی بھر کے اخراج کا تقریباً 50فیصد بنتا ہے، جب کہ فوسل فیول (خاص طور پر سردیوں کے مہینوں میں) استعمال کرکے گرم کرنا اہم گھریلو اخراج کے لیے ذمہ دار ہے۔ 

مزید برآں، غیر قابل تجدید توانائی بھی اس میں حصہ ڈالتی ہے۔ اسمارٹ میٹر اور تھرموسٹیٹ عام طور پر توانائی کے استعمال اور کم لاگت کی نگرانی کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ AI اور مشین لرننگ موجودہ بلڈنگ مینجمنٹ سسٹم کی صلاحیتوں کو بڑھا رہے ہیں۔ اسمارٹ انرجی اور جغرافیائی اعداد و شمار سے تیار کردہ بلڈنگ اسٹاک کے 3D ماڈل عمارتوں کے اندر موجود مسائل کی نشاندہی کر سکتے ہیں۔

اسمارٹ مواد کا کردار

اسمارٹ مواد کو متعدد خصوصیات کے حامل قرار دیا گیا ہے۔ توانائی کا تبادلہ کرنے والے اسمارٹ مواد میں پیزو- الیکٹرکس، تھرمو الیکٹرکس اور فوٹو وولٹک شامل ہیں۔ اسمارٹ چھتیں توانائی کے ضیاع کو کم کر سکتی ہیں۔ یہاں تک کہ کنکریٹ کو بھی جیو پولیمر اور ری سائیکل شدہ مواد کو مجموعی طور پر شامل کرکے زیادہ توانائی بخش بنایا جاسکتا ہے۔ ’اسمارٹ‘ کنکریٹ، جو سیلف ہیلنگ اور کم کاربن ہے، عمارت کے ایمبوڈڈ کاربن کو کم کرتا ہے۔

فی الحال، عمارت کے مختلف عناصر کی توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے پر بہت زیادہ توجہ دی جا رہی ہے، چھتیں معماروں کے لیے خاص دلچسپی کا باعث ہیں کیونکہ گرمی بڑھنے کی وجہ سے عمارت کی چھت سے بہت زیادہ توانائی ضائع ہو جاتی ہے۔ سبز چھتیں، پودوں والی چھتیں، باغیچے کی چھتیں اور ٹھنڈی چھت کے نظام پر محققین کام کر رہے ہیں۔ اسمارٹ چھتیں ایک حالیہ اختراع ہے جو مختلف درجہ حرارت میں اپنی عکاسی کو تبدیل کرکے توانائی کی کھپت کو نمایاں طور پر کم کرتی ہیں۔

رنگ بدلنے والا مواد

بہت سے دیگر اختراعی توانائی کی بچت والے اسمارٹ مواد آہستہ آہستہ مارکیٹ میں آنا شروع ہوگئے ہیں۔ گزشتہ سال ابھرنے والے سب سے دلچسپ منصوبوں میں سے ایک ’کیمیلیون‘ یعنی رنگ بدلنے والے مواد کا استعمال ہے، جسے موجودہ ڈھانچے میں دوبارہ بنایا جا سکتا ہے۔ یہ جامع مواد پلاسٹک، گرافین، تانبے کے ورق اور دیگر مواد کی تہوں پر مشتمل ہے۔ یہ بیرونی درجہ حرارت کے حساب سے اپنا انفراریڈ رنگ تبدیل کر سکتا ہے اور اسی وقت جذب یا خارج ہونے والی حرارت کی مقدار کو بدل سکتا ہے۔ 

اسے اگواڑے (facade) کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، یہ HVAC آلات کی ضرورت اور توانائی کی مجموعی کھپت کو کم کر سکتا ہے۔ تحقیق کے پیچھے موجود ٹیم کے مطابق عمارتوں میں اس جدید اسمارٹ مواد کو دوبارہ تیار کرنا روایتی موصلیت سے زیادہ آسان ہو سکتا ہے۔ تاہم، کچھ اجزا، خاص طور پر مونولیئر گرافین اور سونا، اب بھی مہنگے ہیں، جس کا مطلب یہ ہو سکتا ہے کہ ٹیکنالوجی ابھی عام استعمال سے کچھ دور ہے۔

عمارتوں کا ڈیزائن

مکینوں کے طور طریقے، سرگرمی اور عمارت کی ترتیب کا اس بات سے بہت زیادہ تعلق ہے کہ روزمرہ کی زندگی کے دوران کتنی توانائی خرچ ہوتی ہے۔ اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے عمارتوں کو ڈیزائن کرنا توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور رہائشیوں کے اخراجات بچانے کی طرف ایک طویل سفر ہے۔ اسمارٹ سینسرز اور تھرموسٹیٹ کا استعمال یہ مانیٹر کرنے کے لیے کہ کون سے کمرے زیادہ استعمال ہوتے ہیں اور اس کے مطابق حرارتی سطح کو ایڈجسٹ کرنا اسمارٹ بلڈنگ ڈیزائن میں انتہائی مفید ہے۔ ایسے کمرے جہاں نچلی سطح پر گرمی پیدا ہوتی ہے (جیسے کچن اور باتھ روم) اخراجات کو مزید کم کرنے کے لیے غیر فعال طور پر گرمی کو رہنے اور سونے کے حصوں میں لے جا سکتے ہیں۔