تحقیق تعيين بهينه ميزان عايق حرارتي براي اجزاي پوسته‌اي ساختمانهاي مسكوني در ايران
مقدمه
تا قبل از سال 1352 شمسي (1972) كمتر اقدامي در جهت ضرفه جويي در مصرف انرژي صورت گرفته است. با شروع رشد ناگهاني قيمت انرژي از سال 1352 و استمرار افزايش آن، توجه مجامع بين‌المللي جلب شيوه‌هاي مختلف صرفه‌جويي در مصرف انرژي شده است.
اهميت مشكل محدوديت منابع انرژي در دسترس، كم و بيش براي كليه كشورها، اعم از صنعتي و توسعه يافته و يا در حال توسعه در جهان، مشترك است. در حالي كه كشورهاي توسعه يافته و صنعتي وابستگي شديدي به انرژيهاي فسيلي جهت گردش چرخهاي صنعتي صنايع خود و نيز تامين مصارف ديگر دارند، كشورهاي در حال توسعه نيز براي توسعه صنايع و تامين مصرف جوامع خود به انرژي بيشتري نياز دارند. در كشورهاي مختلف بسته به ميزان فعاليتهاي صنعتي بين 30 تا 35 درصد كل انرژي مصرفي در ارتباط با ساختمان استفاده مي‌شود. از اين ميزان حدود 50 الي 60 درصد آن صرف گرمايش و سرمايش ساختمان در فصول مختلف سال مي‌گردد. اين بدان معناست كه از كل انرژي مصري كشور بين 15 تا 20 درصد به مصرف گرمايش و سرمايش فضاي مسكوني داخل ساختمانها مي‌رسد. بنابراين، اقدامهايي كه در جهت ارتقاء كيفيت ساختمان از ديدگاه تبادلات حرارتي صورت پذيرد منتج به صرفه‌جويي قابل ملاحظه‌اي در مصرف كل انرژي مي‌شود.
قسمت بزرگي از اتلاف انرژي گرمايشي و سرمايشي ساختمان از طريق اجزاء پوسته‌اي يعني سقف، ديوارها، شيشه‌ها و كف صورت مي‌گيرد. بنابراين، در ميان اقدامهايي كه در اجزاي پوسته‌اي غير شفاف ساختمان و نيز دو جداره نمودن شيشه‌ها از موثرترين و مهمترين به شمار مي‌رود به كارگيري عايقهاي حرارتي در اجزاي پوسته‌اي غير شفاف ساختمان، افزون بر صفه‌جويي دراز مدت در هزينه گرمايش و سرمايش فضاي ساختمان آسايش بهتر افراد و صرفه‌جويي در ظرفيت سيستمهاي حرارتي و برودتي را نيز به همراه دارد. حجم صرفه‌جوييها به حدي است كه سرمايه‌گذاري جهت عايقبندي حرارتي ساختمان، در مدتي كوتاه برگشت مي‌نمايد.
نگاهي به تجربه جهاني در دو دهه گذشته در جهت تدوين استانداردهايي كه به صورتي صرفه‌جويي انرژي در ساختمان و از جمله عايقبندي حرارتي ساختمان را ضروري مي‌سازد، ما را در جهتي كه بايستي پيش بگيريم راهنما خواهد بود.
استانداردهاي صرفه‌جويي انرژي در ساختمان – تجربه جهاني
بعضي از كشورهاي اروپايي اقدامهايي در جهت ترغيب عايقبندي حرارتي ساختمان را از دهه شصت ميلادي شروع نمودند. تا اواسط دهه هفتاد بيشتر كشورهاي اروپايي و آمريكايي آيين‌نامه و يا استانداردهاي مشخصي را در خصوص صرفه‌جويي انرژي در ساختمان تدوين نمودند كه هر يك به صورتي عايقبندي اجزاي پوسته‌اي ساختمان را ضروري مي‌ساخت.
استانداردها عموماً بر دو نوع‌اند: نوع اول حاوي دستورالعملهايي با جزئيات مشخص در خصوص عنصرهايي از ساختمان هستند، مانند: استانداردي كه در خصوص كاركرد حرارتي اجزاي پوسته‌اي ساختمان، تعيين كننده عايق حرارتي ديوار از نوع خاص و ميزان مشخصي باشد. اين دسته استانداردها را اصطلاحاً استانداردهاي تجويزي[1] گويند. نوع دوم بيشتر متوجه كارآيي جنبه‌اي از ساختمان است. اين نوع ممكن است مشخص كند كه مصرف انرژي جهت گرمايش در ساختمان نبايد بيش از مقدار معيني براي شرايط خاص باشد. اين دسته استانداردها را اصطلاحاً استانداردهاي كاركردي[2] گويند. بيشتر كشورها با نوع استانداردهاي تجويزي كه متوجه موارد خاصي از عملكرد حرارتي ساختمان در خصوص موارد متعددي از عملكرد حرارتي ساختمان مي‌شد.
براي مثال به چند كشور اروپايي نگاهي گذرا مي‌افكنيم:
در انگلستان سقفي براي ضرايب انتقال حرارتي[3] براي هر يك از اجزاي پوسته‌اي ساختمان معين شد. كشورهاي ديگر از جمله نروژ و سوئد، سقفي براي معدل ضريب انتقال حرارتي نماي ساختمان (ديوار+ شيشه‌ها) قرار دادند. استاندادهاي ايرلندي حدودي مجاز را براي كل اتلاف حرارتي ساختمان، بنا بر نسبت حجم به سطوح خارجي ساختمان در نظر گرفتند كه بيشتر متمايل به نوع دوم از استانداردها يعني «كاركردي» است. در فرانسه كه پيشتاز در تدوين ضوابط عايقبندي حرارتي در ساختمان است، كل اتلاف حرارتي براي چندين دسته از ساختمانهاي مسكوني در سه منطقه اقليمي محدود شدند. كل اتلاف حرارتي مجاز براي ساختماني از دسته مشخص توسط ضريب (G) در هر يك از مناطق اقليمي مشخص مي‌شوند كه G عبارت است از:
قابل ملاحظه است كه ضوابط فرانسه بسيار نزديك به «كاركردي» صرف است حتي در بعضي از مناطق كشور آمريكا براي بعضي ساختمانهاي مسكوني ميزان ثابتي بود چه براي انرژي مصرفي در نظر گرفته شده كه كاملاً از نوع «كاركردي» است.
در مجموع، عموماً بيشتر كشورها هنوز تركيبي از استانداردهاي تجويزي و كاركردي را با هم به صورتهاي گوناگون مورد استفاده قرار مي‌دهند. مثلاً ممكن است استانداري به صورت مستقل به ديوار يا سقف و يا پوسته ساختمان مربوط شود.
هر كدام از اين دو نوع استاندارد مزايا و مضراتي نسبت به ديگري دارد. نوع تجويزي از لحاظ اجرا و نيز كنترل، ساده‌تر از نوع كاركردي است ليكن نه فقط قوه خلاقيت طراحان و سازندگان را محدود مي‌سازد بلكه موجب دلسردي آنان در نوآوريها مي‌گردد. از سوي ديگر استانداردهاي از نوع كاركردي، نوآوريها و ارائه راه‌حلهاي جديد طراحي و اجرايي را تشويق نموده و انعطاف پذير است ولي در مقابل، ابهام آميز بوده و نظارت و كنترل اجراي دقيق آن مشكل به نظر مي‌رسد، همچنين به دانش فني بالاتري نيازمند است. بادرك بيشتر و بهتر استانداردها خصوصاً در مورد انرژي در ساختمان و نيز پيشرفت دانش فني در اين زمينه، بيشتر كشورها سعي بر اين دارند كه استانداردهاي «تجويزي» را به استانداردهاي «كاركردي» تبديل كنند.
استانداردهاي عايق حرارتي در ساختمان- تجربه جهاني
تدوين استانداردهاي عايقبندي براي ديوارها، سقف و كف ساختمانها از اولين اقدامهاي انجام شده در جهت تنظيم و صرفه‌جويي مصرف انرژي در ساختمان است. اغلب استانداردها بر مبناي بهينه اقتصادي ميزان عايق در اجزاي ساختمان تدوين شده‌اند. در محاسبات اقتصادي از روش هزينه‌هاي دوره‌اي به عنوان مبنا استفاده شده است.
اختلاف دما و اقليم در تعيين ميزان عايق حرارتي در اكثر كشورها به صورت منطقه‌بندي اقليمي بر مبناي روز درجه گرمايش مورد توجه قرار گرفته است. منطقه‌بندي اقليمي و محدوده هر منطقه براي كشورهاي مختلف متفاوت است. براي مثال، فرانسه به سه منطقه اقليمي متمايز بر حسب روز درجه گرمايش بشرح ذيل تقسيم‌بندي شده است:
| منطقه | روز درجه ساليانه گرمايش |
| A B C | 2800 2500 2000 |
در حالي كه اين تقسيم بندي براي اسپانيا بشرح ذيل است:
| منطقه | روز درجه ساليانه گرمايش |
[1] – Prescriptive standards
[2] – Performance standards
[3] – Thermal transmittance coefficients