تعیین بهینه میزان عایق حرارتی برای اجزای پوسته‌ای ساختمانهای مسكونی در ایران

تعیین بهینه میزان عایق حرارتی برای اجزای پوسته‌ای ساختمانهای مسكونی در ایران

مقدمه

تا قبل از سال 1352 شمسی (1972) كمتر اقدامی در جهت ضرفه جویی در مصرف انرژی صورت گرفته است. با شروع رشد ناگهانی قیمت انرژی از سال 1352 و استمرار افزایش آن، توجه مجامع بین‌المللی جلب شیوه‌های مختلف صرفه‌جویی در مصرف انرژی شده است.

اهمیت مشكل محدودیت منابع انرژی در دسترس، كم و بیش برای كلیه كشورها، اعم از صنعتی و توسعه یافته و یا در حال توسعه در جهان، مشترك است. در حالی كه كشورهای توسعه یافته و صنعتی وابستگی شدیدی به انرژیهای فسیلی جهت گردش چرخهای صنعتی صنایع خود و نیز تامین مصارف دیگر دارند، كشورهای در حال توسعه نیز برای توسعه صنایع و تامین مصرف جوامع خود به انرژی بیشتری نیاز دارند. در كشورهای مختلف بسته به میزان فعالیتهای صنعتی بین 30 تا 35 درصد كل انرژی مصرفی در ارتباط با ساختمان استفاده می‌شود. از این میزان حدود 50 الی 60 درصد آن صرف گرمایش و سرمایش ساختمان در فصول مختلف سال می‌گردد. این بدان معناست كه از كل انرژی مصری كشور بین 15 تا 20 درصد به مصرف گرمایش و سرمایش فضای مسكونی داخل ساختمانها می‌رسد. بنابراین، اقدامهایی كه در جهت ارتقاء كیفیت ساختمان از دیدگاه تبادلات حرارتی صورت پذیرد منتج به صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در مصرف كل انرژی می‌شود.

قسمت بزرگی از اتلاف انرژی گرمایشی و سرمایشی ساختمان از طریق اجزاء پوسته‌ای یعنی سقف، دیوارها، شیشه‌ها و كف صورت می‌گیرد. بنابراین، در میان اقدامهایی كه در اجزای پوسته‌ای غیر شفاف ساختمان و نیز دو جداره نمودن شیشه‌ها از موثرترین و مهمترین به شمار می‌رود به كارگیری عایقهای حرارتی در اجزای پوسته‌ای غیر شفاف ساختمان، افزون بر صفه‌جویی دراز مدت در هزینه گرمایش و سرمایش فضای ساختمان آسایش بهتر افراد و صرفه‌جویی در ظرفیت سیستمهای حرارتی و برودتی را نیز به همراه دارد. حجم صرفه‌جوییها به حدی است كه سرمایه‌گذاری جهت عایقبندی حرارتی ساختمان، در مدتی كوتاه برگشت می‌نماید.

نگاهی به تجربه جهانی در دو دهه گذشته در جهت تدوین استانداردهایی كه به صورتی صرفه‌جویی انرژی در ساختمان و از جمله عایقبندی حرارتی ساختمان را ضروری می‌سازد، ما را در جهتی كه بایستی پیش بگیریم راهنما خواهد بود.

استانداردهای صرفه‌جویی انرژی در ساختمان - تجربه جهانی

بعضی از كشورهای اروپایی اقدامهایی در جهت ترغیب عایقبندی حرارتی ساختمان را از دهه شصت میلادی شروع نمودند. تا اواسط دهه هفتاد بیشتر كشورهای اروپایی و آمریكایی آیین‌نامه و یا استانداردهای مشخصی را در خصوص صرفه‌جویی انرژی در ساختمان تدوین نمودند كه هر یك به صورتی عایقبندی اجزای پوسته‌ای ساختمان را ضروری می‌ساخت.

...

هدف این پروژه، تعیین بهینه میزان عایق حرارتی برای اجزای پوسته‌ای ساختمانهای مسكونی در ایران است. انتظار می‌رود نتایج به دست آمده در این پروژه مبنای تدوین آیین‌نامه عایقبندی حرارتی ساختمانهای كشور و نیز رسیدن به استانداردهایی در عایقبندی حرارتی ساختمان قرار گیرد.

دامنه مطالعات این پروژه با توجه به مطلب فوق عبارت است از:

1- بررسی مبانی آسایش حرارتی انسان در ساختمان و كیفیت انتقال حرارت از طریق اجزای پوسته‌ای ساختمان،

2- بررسی عملكرد حرارتی ساختارهای پوسته‌ای غیر شفاف ساختمانهای متداول و مرسوم در ایران،

3- تعیین بهینه اقتصادی عایق حرارتی در اجزای پوسته‌ای ساختمانهای مسكونی در اقلیمهای مختلف كشور،

4- تهیه برنامه كامپیوتری جهت تسهیل در محاسبات بهینه میزان عایق.

دامنه كار در این پروژه به ساختمانهای مسكونی محدود است. سایر ساختمانها و نیز صرفه‌جویی انرژی از جنبه‌های دیگر، مانند: درزبندی ساختمان، تاسیسات حرارتی، نور و شیشه اگر چه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است فعلاً نمی‌توان در دامنه كار این پروژه منظور نمود. امید است در پروژه‌ای تكمیلی، این جنبه‌های كارنیز مورد توجه قرار گیرد. روش هزینه‌های دوره‌ای مبنای محاسبات اقتصادی جهت تعیین بهینه میزان عایق در اجزای ساختمانی قرار گرفت. كلیات مسئله به صورت نمونه[1] تدوین و برنامه كامپیوتری جهت انجام محاسبات نوشته شد. این برنامه تسهیلات لازم را برای تكرار محاسبه در صورت تغییراتی در میزان هر یك از پارامترهای موثر در نمونه به وجود می‌آورد. نظر به این كه بهینه اقتصادی در محاسبات مورد نظر است مطالعاتی در خصوص تاثیر نوسانهای پارامترهای اقتصادی از جمله قیمت انرژی، نرخ ارزش سرمایه و تورم بر نتیجه كار نیز انجام گرفت. تاثیرات اقتصادی به كارگیری عایق در بعد خرد و كلان نیز مورد مطالعه قرار گرفت تا میزان تاثیر عایقهای حرارتی و فایده‌های بالقوه آن آشكار گردد.

نظر به اینكه در بسیاری از موارد، اطلاعات و داده‌های پایه‌ای در دسترس نبوده ناگزیر از انجام دادن محاسبات اضافی جهت تدوین این گونه اطلاعات شدیم و در مواردی نیز بناچار از مفروضاتی استفاده كردیم كه در جای خود به آنها اشاره خواهد شد.

فصل دوم این پروژه به اصول و مبانی آسایش حرارتی و انتقال حرارت از اجزای ساختمان در حد ضرورت می‌پردازد. درك مناسب این مبانی برای تدوین استانداردها و نیز اجرای آنها حایز اهمیت است و در صورتی كه آشنایی قبلی با این مبانی از سوی خواننده وجود دارد الزامی به مطالعه آن نیست.

فصل سوم به بررسی عملكرد ساختارهای پوسته‌ای ساختمانی كه در ایران متداول است می‌پردازد. این بررسی فقط به اجزای غیر شفاف (دیوارها، سقفها و كفها) اختصاص دارد، و دیگر اینكه مبادلات حرارتی آنها و تاثیر به كارگیری عایقهای حرارتی را نیز مورد مطالعه قرار می‌دهد.

فصل چهارم كه كانون مطالعه و بررسی این پروژه به شمار می‌رود، عمدتاً به محاسبه بهینه اقتصادی میزان عایق حرارتی برای اجزای پوسته‌ای غیر شفاف ساختمانهای مسكونی در مناطق اقلیمی مختلف ایران پرداخته است. نتایج محاسبات در قالب حداكثر ضریب انتقال حرارت هر یك از اجزای ساختمان (ضریب k) و نیز كل تبادلات حرارتی پوسته ساختمان (ضریب G) تدوین شده است.

فصل پنجم اختصاص به ارزیابی اقتصادی خرد و كلان اجرای عایقبندی در ساختمان به صورت آیین نامه در كشور را، دارد. ضمایم این پروژه حاوی مبانی محاسبات و نیز برنامه كامپیوتری است كه از نظر خوانندگان می‌گذرد.

[1] _ Model