نقش مصالح ساختمانی در مصرف انرژی

شاید از نظر برخی افراد، در نگاه اول، ارتباط مستقیمی بین مصالح ساختمانی و مصرف انرژی نباشد اما واقعیت، چیز دیگری است!

حدود 40 درصد مصرف انرژی کشور به ساختمان ها تعلق دارد که این امر، در مقایسه با سایر حوزه های صنعت مانند حمل و نقل، کشاورزی و… رقم بسیار بالایی است.

این موضوع، لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی، قبل از ساخت و ساز تا بعد از بهره برداری یک ساختمان را نشان می دهد.

براساس تحقیقات انجام شده، مقدار انرژی مصرفی در ساختمان های ایران حدود 5 تا 6 برابر بیشتر از استانداردهای بین المللی است.

طبق آمارهای جهانی، ایران، از پرمصرف ترین کشورهای دنیا و جزء رتبه های نخست از نظر بدترین میزان مصرف انرژی در جهان است!

طبق اعلام مسئولان، ظرفیت صرفه جویی در مصرف سالانه انرژی کشور، معادل 500 میلیون بشکه نفت خام است.

این در حالی است که صنعت ساخت و ساز و به طور مشخص مصالح ساختمانی به کار رفته در یک ساختمان، از عوامل تأثیرگذار در مصرف انرژی به شمار می رود.

بسیاری از کارشناسان و مسئولان، ساختمان ها را بزرگ ترین منابع اتلاف انرژی می دانند.

از این رو، بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان، به ویژه از لحاظ مصالح مورد استفاده در آن بسیار حایز اهمیت است.

این موضوع، علاوه بر مصرف انرژی هنگام تولید و کاربرد مصالح ساختمانی در احداث ساختمان، مصرف آن در زمان بهره برداری را نیز شامل می شود.

در این رابطه، کشورهای پیشرفته دنیا، به دنبال «ساختمان کم مصرف» و «ساختمان سبز» برای سازگاری با محیط زیست و کاهش مصرف انرژی هستند.

توجه ویژه ای به مصالح مورد استفاده در آپارتمان ها، مجتمع های مسکونی، اداری و تجاری دارند اما در کشور ما، عدم به کارگیری مصالح و تجهیزات ساختمانی موثر در کاهش اتلاف انرژی، استاندارد نبودن ساختمان ها، عدم فرهنگ سازی و نیز عدم رعایت مبحث 19 مقررات ملی ساختمان که بر بهینه سازی مصرف سوخت در ساخت و ساز تأکید دارد، موجب افزایش مصرف انرژی شده است.

با توجه به اهمیت موضوع، در این مقاله، نقش مصالح ساختمانی در مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.

طبقه بندی ساختمان ها از نظر مصرف انرژی:
بر اساس مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، ساختمان ها در ارتباط با انرژی، در قالب موارد زیر طبقه بندی می شوند:

الف- از نظر میزان صرفه جویی در مصرف انرژی:

• گروه 1: ساختمان های ملزم به صرفه جویی زیاد در مصرف انرژی.
• گروه 2: ساختمان های ملزم به صرفه جویی متوسط در مصرف انرژی.
• گروه 3: ساختمان های ملزم به صرفه جویی کم در مصرف انرژی.
• گروه 4: ساختمان های بدون نیاز به صرفه جویی در مصرف انرژی.

ب- از نظر نیاز سالانه انرژی محل استقرار ساختمان:

• مناطق دارای نیاز سالانه انرژی کم.
• مناطق دارای نیاز سالانه انرژی متوسط.
• مناطق دارای نیاز سالانه انرژی زیاد.

همچنین حداقل میزان صرفه جویی لازم در مصرف انرژی در مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، به عوامل ویژه فرعی زیر وابسته است:

شرایط بهره گیری از انرژی خورشیدی: شامل ساختمان های دارای بهره گیری مناسب از انرژی خورشیدی و ساختمان های دارای محدودیت در بهره گیری از انرژی خورشیدی.

نحوه استفاده از ساختمان با کاربری غیر مسکونی:
با این توصیف، نوع ساختمان و مصالح ساختمانی، نقش کلیدی در مصرف انرژی دارند و نمی توان این دو را از هم تفکیک کرد.

انتخاب مصالح ساختمانی پایدار و مناسب، باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش سلامتی محیط زیست می شود.

این مصالح پایدار، کاهش مصرف سوخت برای گرمایش ساختمان ها، کاهش نشر آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای را در پی دارد.

همچنین با استفاده از مصالح ساختمانی مناسب، استفاده از منابع طبیعی کاهش یافته و حرکت به سمت توسعه پایدار شدت می یابد.

اکنون پرسش این است که برای بهینه سازی مصرف انرژی، از کدام مصالح ساختمانی استفاده کنیم و چه نکاتی را در این خصوص باید رعایت نماییم؟

مصالح سنگین:
استفاده از مصالح سنگین با ظرفیت حرارتی بالا مانند بتن، آجر و بلوک های سیمانی باعث می شود پایداری حرارتی ساختمان افزایش یابد؛ به تعبیر دیگر، با تغییر دمای هوای بیرون، هوای داخل زیاد منزل، سرد یا گرم نمی شود.

این امر به ویژه در اتاق های جنوبی، تأثیر فزاینده ای در کاهش مصرف انرژی و افزایش آسایش ساکنان دارد. بنابراین باید از نصب دیوارهای سبک چوبی یا قطعات پیش ساخته سبک، به جز عایق های حرارتی، پرهیز کرد.

همچنین استفاده از آجرهای حفره دار در ساخت دیوارهای خارجی موجب می شود این آجرها هوا را بیشتر در خود نگه دارند؛ بنابراین ظرفیت حرارتی ساختمان بالا می رود. البته بهتر است بر روی این دیوار یا در میان آن، از عایق های مناسب استفاده کرد تا کارآیی آن افزایش یابد.

خاک رس:
از خاک رس در تولید آجر، کاشی، سرامیک، ملات گچ و خاک، ملات گل آهک، کاه گل، سفال و… استفاده می شود.

نکته مهم در استفاده از خاک رس، به عنوان یکی از مصالح ساختمانی، انتخاب نمونه با کیفیت آن است. خاک رس بهترین ماده ای است که می توان برای کنترل دمای ساختمان از آن استفاده کرد.

استفاده از خاک رس به ایجاد پایداری گرما در ساختمان کمک می کند. از آن جایی که ساخت واحدهای مسکونی، به گونه ای است که در تابستان و زمستان، هوای گرم یا سرد به داخل نفوذ می کند، استفاده از خاک رس در ساختمان سازی تا حد زیادی به تثبیت گرما و سرما و کنترل دما کمک می نماید.

مصالح نوین و عایق کاری:
بتن اسفنجی، کاشی حرارتی، شیشه هوشمند مات شونده، پانل های آلومینیومی، ورق پلی کربنات و نظایر آن، از جمله مصالح نوین در ساخت و ساز محسوب می شوند که هر یک متناسب با کاربردهای خود، در بهینه سازی مصرف انرژی موثرند.

از آنجا که 35 درصد اتلاف انرژی در ساختمان ها، از دیوارهای جانبی، 25 درصد از سقف و 10 درصد از کف ساختمان ها و 20 الی 25 درصد از پنجره ها و درها رخ می دهد، هنگام احداث ساختمان با استفاده از مصالح نوین و عایق، این مشکلات تا حد زیادی برطرف می شود.

در واقع، عایق کاری مناسب ساختمان، در مجموع حدود 70 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی را موجب می شود. عایق کاری حرفه ای می تواند حدود 35 درصد در اتلاف گرما و حدود 65 درصد در سرمایش سالانه صرفه جویی کند.

ساندویچ پانل ها:
ساندویچ پانل ها، مصالح ساختمانی هستند که از سه لایه تشکیل شده اند. دو ورق آلومینیوم یا آلوزینک، لایه بیرونی ساندویچ پانل را تشکیل می دهند و در بین این دو لایه یک ورق عایق که از جنس پلی استایرن، پلی اتیلن و یا پشم سنگ است، قرار می گیرد.

این مصالح که در احداث انواع ساختمان ها از جمله کانکس ها و سوله ها کاربرد دارند، عایق های مناسبی در برابر سرما، گرما، رطوبت و صدا هستند. عایق مورد استفاده در ساندویچ پانل ها، انواع مختلف با خصوصیات ویژه خود را دارد.

مثلا عایق پشم سنگ علاوه بر ضد آتش بودن، برای صرفه جویی در انرژی نیز استفاده می شود.

نمای ساختمان و مصالح ساختمان:
مصالح مورد استفاده در نمای ساختمان به طور خاص در میزان مصرف انرژی موثر است. در این زمینه، باید مصالحی انتخاب شود که بر اساس محیط قرار گیری، به جلوگیری از افزایش مصرف انرژی کمک کند.

در شهرهای جنوبی، ساختمان ها از مصالح ساختمانی با رنگ روشن استفاده می کردند تا از جذب گرما جلوگیری کنند.

در حال حاضر، استفاده از برخی مصالح ساختمانی هوشمند کمک می کند تا رنگ نمای ساختمان با توجه به شرایط جوی تغییر پیدا کند و بهترین بازدهی از نظر جذب انرژی خورشیدی ایجاد شود.

عایق های حرارتی و شیشه های دوجداره:
براساس موارد تعیین شده در مبحث 19 مقررات ملی ساختمان که به منزله قانون شناخته می شود، عایق کاری حرارتی پوسته خارجی ساختمان شامل عایق کاری حرارتی سقف، دیوارهایی که با محیط بیرون ارتباط دارند و یا فضاهایی که از نظر دمایی کنترل نمی شوند و نیز سقف پیلوت، اجباری است.

علاوه بر این نصب پنجره های دوجداره با قاب های آلومینیومی ترمال بریک، چوبی یا PVC استاندارد، عایق کاری حرارتی کانال های هوا، لوله های تأسیسات و سیستم تولید آب گرم، نصب سیستم های کنترل کننده موضعی دما مانند شیرهای ترموستاتیک بر روی رادیاتورها، نصب سیستم های کنترل مرکزی هوشمند و مجهز به سنسور اندازه گیری دمای هوای محیط برای بهینه سازی مصرف انرژی باید رعایت شود.

اندازه و جهت مصالح ساختمانی:
همچنین اندازه مناسب و جهت صحیح قرارگیری مصالح ساختمانی نیز نقش بسیار مهمی در کاهش مصرف انرژی یک ساختمان دارد.

مثلا تا جای ممکن باید پنجره ها در سمت جنوب ساختمان نصب شود و از قرار دادن موانع مانند درخت و ساختمان ها یا حصارهای بلند، بر سر راه ورود نور و گرمای خورشید خودداری گردد.

بعد از ساخت و ساز:
غیر از کاربرد مصالح ساختمانی در حین احداث، بعد از ساخت و نازک کاری، استفاده از تجهیزات مختلف مانند شیر آب، نوع پکیج و رادیاتور، انتخاب پنجره و لامپ نیز به بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان کمک می کند.

میزان کاهش مصرف انرژی؛ چند درصد؟
اکنون این سوال، مطرح می شود که با رعایت مبحث 19 مقررات ملی ساختمان و استفاده از مصالح ساختمانی باکیفیت متناسب با نوع ساختمان و رعایت سایر نکات لازم در این زمینه، چه میزان در مصرف انرژی صرفه جویی می شود؟

در پاسخ باید گفت استفاده از مصالح ساختمانی سنگین، مناسب، عایق و مدرن که موجب بهینه سازی مصرف انرژی در احداث ساختمان ها می شود و نیز بهره مندی از تجهیزات مناسب بعد از ساخت و نازک کاری، حداقل 50 درصد کاهش مصرف انرژی در ساختمان را به دنبال دارد.