Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
רעיון מרכזי כדור הארץ ומשאביו פורסם: 7 במרץ, 2022

מהי הדרך הטובה ביותר לטפל בבניינים?

תַקצִיר

אנחנו מבלים את מרבית זמננו בתוך בניינים, אולם האם ידעתם שבעלוּת על בניין יכולה להיות יקרה מאוד? ישנן הרבה מטלות שאנו צריכים לבצע על בסיס קבוע כדי לשמור על הבניינים שלנו במצב טוב. המטלות האלה נקראות תחזוקה, והן דורשות חומרים ומאמץ אנושי, שעולים כסף. לכן, בעלי בניינים מנסים לשמור על הבניינים שלהם במצב טוב לאורך כמה שיותר זמן. בניינים גם יכולים לגרום להשפעות שליליות על הסביבה, שמהן אנו מבקשים להימנע. על ידי ניתוח האופן שבו מצב הבניין משתנה לאורך חייו, אנו יכולים לחזות מתי נזדקק לתחזוקה. זה מאפשר לנו לתקן בעיות לפני שהן נעשות יקרות ומזיקות יותר לסביבה. כדי לעשות זאת, מהנדסים משתמשים בתהליך שנקרא ניתוח מחזור חיים, במטרה לקבל החלטות בנוגע להיכן ומתי להשקיע כסף וזמן בתחזוקה של בניין. במאמר הזה, נסביר על ניתוח מחזור החיים, ונשתמש בדוגמה של בית כדי לתאר את הרעיון הזה.

מה אנו צריכים לדעת כדי לשמור על בניינים בריאים?

בניינים, כמו למשל הבית שלכם, מכילים הרבה חלקים. החלקים האלה נקראים רכיבים, וכל אחד משׁרת מטרה מסוימת. רכיבי הבית כוללים את היסודות, הגג, המרזבים, החלונות, המסילות, מערכת החשמל, הביוב, הקירות ועוד. כל הרכיבים האלה צריכים לעבוד יחד כדי למלא את ייעודו של הבניין [1]. אם אחד הרכיבים נכשל, כל הבניין עשוי שלא להיות שימושי. דמיינו סוּפָה שלפתע מעיפה עץ, ומחוררת את גג הבית שלכם. שאר רכיבי הבית, כמו הביוב, עשויים לעבוד באופן תקין. אולם משמעותו של כֶּשֶׁל הגג היא שהבניין לא ממלא את ייעודו, שהוא לשמור עליכם חמים ויבשים.

בניינים, כמו הבית שלכם, עולים כסף הן בבנייה הן בקנייה, אולם על גבי המחיר ההתחלתי הזה ישנן הוצאות תחזוקה ותיקון שוטפות. הוצאות התחזוקה והתיקון כוללות הרבה מטלות שדורשות גם זמן וגם כסף. לדוגמה, כפי שמוצג באיור 1, בית זקוק לגג חדש מדי 20 שנים; את המרזבים צריך לנקות כל סתיו; את חלקי מיזוג האוויר צריכים לנקות כל כמה חודשים; חורים בתעלות צריכים לתקן באופן תדיר; את השירותים צריך לשפץ כל 20 שנים; צריך לצבוע את חדרהּ של אחותכם כשהצבע האהוב עליה משתנה ועוד. מספר המטלות שביתכם דורש במהלך החיים שלו, שנקרא מחזור החיים, מצטבר לכמויות גדולות. זה מה שהופך את שלב התחזוק ליקר כל כך. אולם אנו משקיעים זמן וכסף בבתים שלנו מאחר שתחזוקה מסייעת להאריך את מחזור החיים שלהם.

איור 1 - רכיבים של בית שצריך לתקן כוללים גג, מזגן, תעלות ועוד.
  • איור 1 - רכיבים של בית שצריך לתקן כוללים גג, מזגן, תעלות ועוד.
  • כל אחד מהחלקים האלה עשוי להתקלקל אחרי כמות שונה של זמן.

נוסף על העלות הכלכלית, לכל בניין יש השפעה על האזור שסביבו. ההשפעות האלה לעיתים קרובות שליליות [2]. לדוגמה, האדמה שהבית שלכם בנוי עליה נוקתה מצמחים ומעצים. הֲסָרַת צמחים מכריחה חיות שגרו שם לזוז, מה שלא טוב לסביבה. העץ ששימש לבנות את הקירות הובא באמצעות ציוד שפועל על דלקי פחם, ומזהם את האוויר. כאשר הגג מוחלף, החומר הקודם נלקח למִטְמָנָה, ואם איננו מטפלים במערכת המיזוג באופן תקין, הנוזלים שנדרשים עבורה כדי לפעול יכולים להזיק לאוויר שאנו נושמים.

בואו נחשוב בצורה רחבה אפילו יותר מאשר רכיב בודד. כפי שאתם יכולים לדמיין, בניינים גדולים יותר, כמו מפעלים, דורשים תחזוקה רבה יותר מאשר הבית שלכם, מאחר שיש להם רכיבים רבים יותר. אם למפעל יש חמש יחידות מיזוג אוויר במקום אחת, כיצד הבעלים יכולים לְאַתֵּר את המועד שבו כל אחת מיחידות מיזוג האוויר צריכה להיות מוחלפת? הרכיבים שמרכיבים את הבניין לא יכולים להחזיק מעמד לָנֶצַח. כל הציוד והחומרים מתפרקים במהלך הזמן. בסופו של דבר, חלק מהרכיבים יהיו במצב עד כדי כך גרוע שנצטרך לתקנם או להחליפם. אולם לכל רכיב יש את מחזור החיים הייחודי שלו. חלקי מערכת המיזוג עשויים להחזיק מעמד 6 או 7 שנים, אולם גג הבניין עשוי להחזיק מעמד 20 שנים. בעלי בניינים אוספים נתונים על כל רכיב כדי לראות כמה זמן הוא בדרך כלל מחזיק. איסוף מידע הוא הצעד הראשון בעריכת ניתוח מחזור חיים, אשר מסייע לארגן מטלות תחזוקה ותיקון.

מדוע לתחזק בניינים באמצעות ניתוח מחזור חיים?

ניתוח מחזור חיים הוא כלי מֶתוֹדִי ומדעי שמשמש לנתח בניין לאורך מחזור החיים שלו, כדי לקבל החלטות שנוגעות לתחזוקה ולתיקון [4, 3]. ההגדרה הזו נשמעת מורכבת, אולם אנו נפרק אותה לגורמים. “מתודי” אומר שניתוח מחזור חיים עוקב אחרי סֶט צעדים שאנו יכולים לחזור עליהם שוב ושוב. התנהלות מתודית היא חשובה ביותר עבור בניינים גדולים עם רכיבים רבים. “מדעי” אומר שהתהליך מְגֻבֶּה על ידי נתונים ומחקר. מהנדסים פיתחו דרכים רבות שונות לחזות כמה זמן בניין יחזיק מעמד, וכמה השפעה סביבתית תהיה לו. משוואות מתמטיות הן שמאפשרות את התחזיות האלה. המושג “לאורך החיים שלו” משמעו שאנו אוספים נתונים על המצב של הבניין בנקודות זמן שונות. אנו רוצים ללמוד על המצב של הבניין בתחילת חייו, בסוף חייו, ובנקודות שונות באמצע. איננו יכולים לחזות בדיוק את הזמן שבניין יצטרך תחזוקה מאחר שזה תלוי בגורמים רבים. הגורמים האלה כוללים מזג אוויר; כמה הבניין היה בשימוש וכמה תחזוקה אנו מבצעים [1]. אולם על ידי ניתוח נתונים רבים אנו יכולים לבצע הערכות סבירות. לבסוף, “קבלת החלטות” מתייחסת לסיבה שבגללה אנו בוחרים לערוך ניתוח מחזור-חיים. באופן טיפוסי, אנו משתמשים בנתונים כדי לקבל החלטות על האופן שבו נשקיע את הכסף שלנו. אנו רוצים לדעת מתי לתקן כל רכיב. שוב, תיקונים יכולים לסייע לבניינים להחזיק מעמד זמן רב יותר, ולהפחית את השפעתם השלילית על הסביבה. אולם תיקונים הם יקרים, ובעלי בניינים רוצים למזער את העלויות שלהם.

איור 2A מראה מתי רכיב של בניין, כמו למשל הגג, בדרך כלל יתקלקל אם לא תיעשה עבודת תיקון או החלפה. הגג עובר עם הזמן ממצב טוב למצב ממוצע למצב רע. אולם דרך ניתוח מחזור-חיים, מהנדסים יכולים להעריך מתי רכיבים צפויים להיכשל. באיור 2A אנו מראים גג שנכשל אחרי כמה שנים. ערכנו את התחזית הזו על בסיס ניסיון עם הרבה בניינים, ומרבית הגגות האלה נכשלו בסביבות אותו הזמן. עם הידע הזה, אנו יכולים לתכנן פרויקטי תחזוקה ותיקון לפני שהגג נכשל לגמרי. הזמן היעיל ביותר להשקיע בתיקונים הוא לפני הַכֶּשֶׁל [1]. מאחר שאנו יודעים מתי סביר שהגג ייכשל, איור 2B מראה תיקון שמושלם לפני זמן הכשל. התיקון משפר את מצב הבניין באופן מיידי. אחרי התיקון, הגג עדיין עובר ממצב טוב למצב ממוצע למצב רע. אולם זה קורה בזמן מאוחר יותר מאשר באיור 2A. כל מטלת תחזוקה או תיקון יכולה להגדיל את מחזור- החיים של הבניין בכמה חודשים ואפילו שנים. בסוף, מחזור-החיים של הגג התארך. נוסף על כך מטלות תחזוקה מסוימות יכולות להפחית את ההשפעה הסביבתית של הבניין. לדוגמה, אנו יכולים להחליף נורות לַהַט ישנות בדְיוֹדוֹת פולטות אור יעילות וידידותיות לכדור הארץ (נורות לד). המטלה הזו תפחית את כמות האנרגיה שנדרשת להאיר את הבניין. זה גם חסכוני יותר, וגם טוב יותר לסביבה.

איור 2 - (A) אם לא מושלמים תיקונים, הבית בסופו של דבר יתקלקל.
  • איור 2 - (A) אם לא מושלמים תיקונים, הבית בסופו של דבר יתקלקל.
  • (B) אולם אם תיקונים מתבצעים לפני הַכֶּשֶׁל, הבית יחזיק מעמד זמן רב יותר. תחזוקה ותיקונים יכולים להאריך את חיי הבית, וחלק מהתיקונים יכולים להקטין את עלויות הבית ולהפחית את ההשפעות הסביבתיות שלו.

בואו נחשוב שוב על הבית שלכם. ההורים שלכם עשויים לנקות את התעלות בכל סתיו, ולהסיר את העלים והענפים שהם אוספים. הם יכולים לנקות את התעלות כל שבוע, אולם זה יגזול זמן רב. מה אם ההורים שלכם היו מחכים ומנקים את התעלות רק פעם בחמש שנים? אז התעלות היו נסתמות והגג שלכם עשוי היה לדלוף. גג דולף הרבה יותר יקר לתקן מאשר לבצע ניקוי תעלות. כמו כן, תיקון הגג ידרוש מכם להשליך רעפים, עץ ומסמרים, שזה לא טוב עבור הסביבה. הדוגמה הזו מראה שישנו זמן אופטימלי להשקיע בפרויקטי תחזוקה ותיקון. ביצוע מטלות מוקדם מדי הוא בזבזני. אולם ביצוע מטלות מאוחר מדי יכול לאפשר לכמות קטנה של בעיות לגדול לבעיות גדולות ויקרות יותר. ניתוח נתונים מבניין יכול לסייע לנו להעריך מתי הרכיבים ייכשלו. אנו גם יודעים שהזמן הטוב ביותר להשלים תיקון הוא ממש לפני נקודת הכשל. זה מאפשר לנו לעשות אופטימיזציה של ביצועי הבניין וההשפעה הסביבתית שלו במחיר הנמוך ביותר שאפשרי.

מסקנות

ניתוח מחזור-חיים של בניין הוא מושג שאנו משתמשים בו כדי לדאוג לבניינים שלנו. אנו מנתחים את המצב של בנייןמחזור-החיים של במהלך מחזור-החיים שלו כדי לבחור את הזמנים הטובים ביותר להשקעה במטלות תחזוקה ותיקון. השקעה בזמן הנכון מסייעת לבניין להחזיק מעמד זמן רב יותר, ולמזער את ההשפעה הסביבתית שלו. זה פשוט עבור רכיב אחד, אולם זה יכול להסתבך במהירות. לבניינים יש מאות רכיבים, ולכל אחד יש תוחלת חיים משוערת שונה. תהליך ניתוח מחזור-החיים מספק צעדים ברורים שאפשר לעקוב אחריהם. על ידי מעקב אחרי הצעדים האלה, הבעלים יכולים להחליט מתי הזמן שהכי כדאי להשקיע בבניין שלהם.

תרומת הכותבים

JF,SS ו-AH תרמו לרעיון ולעיצוב המאמר. JF כתבה את הטיוטה הראשונה של כתב היד. SS ו-AH סקרו את החלקים של כתב היד. AH סיפק את מומחיוּת התוכן. כל המחברים תרמו לסקירה, לקריאה ולאישור של הגרסה המוגשת.

מילון מונחים

רכיב (Component): חלק שמרכיב את השלם יחד עם חלקים אחרים.

תחזוקה (Maintenance): המטלות שצריכות להתבצע כדי לשמור על ציוד במצב טוב.

ניתוח מחזור-חיים (Life-cycle Analysis): דרך להסתכל על המחירים וההשפעות הסביבתיות של תיקון בניין במהלך מחזור-חיים שלם.

ניתוח (Analysis): מחקר מפורט של משהו מורכב, כדי להבין כיצד הוא פועל.

מתודי (Methodical): שעוקב אחרי סֶט ברור של צעדים שאפשר לחזור עליהם שוב ושוב.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מקורות

[1] Grussing, M. N., and Marrano, L. R. 2007. “Building component lifecycle repair/replacement model for institutional facility management,” in Proceedings of the 2007 International Workshop on Computing in Civil Engineering, eds L. Soibelman and B. Akinci (Pittsburgh, PA: American Society of Civil Engineers). p. 550–57. doi: 10.1061/40937(261)65

[2] Medineckiene, M., Turskis, Z., and Zavadskas, E. K. 2010. Sustainable construction taking into account the building impact on the environment. J. Environ. Eng. Landsc. Manag. 18:118–27. doi: 10.3846/jeelm.2010.14

[3] ISO 14040. 2006. Environmental Management–Life Cycle Assessment–Principles and Framework. ISO 14040. International Organization for Standardization. Available online https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:14040:ed-2v1:en

[4] Bayer, C., Gamble, M., Gentry, R., and Joshi, S. 2010. AIA Guide to Building Life Cycle Assessment in Practice. Washington, DC: The American Institute of Architects