تهویه طبیعی کنترل‌شده و مدیریت انرژی در ساختمان‌های مسکونی ایران

چالشی برآمده از مبحث ۱۹ و ضرورتی برای سلامت و بهره‌وری انرژی

مقدمه

در سپیده‌دم قرن بیست و یکم، بشریت بیش از هر زمان دیگری به موجودی «درون‌زی» (Indoor Species) بدل شده است. مطالعات معتبر جهانی نشان می‌دهند که انسان مدرن به طور متوسط بیش از ۹۰٪ از عمر خود را در فضاهای بسته سپری می‌کند؛ از خانه و محل کار گرفته تا مراکز آموزشی و تفریحی. این دگرگونی بنیادین در سبک زندگی، پارادایم جدیدی را در حوزه سلامت عمومی و مهندسی ساختمان مطرح کرده است: کیفیت هوای داخل (Indoor Air Quality - IAQ). هوایی که در این فضاها تنفس می‌کنیم، دیگر یک امر بدیهی و فرعی نیست، بلکه به یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های تأثیرگذار بر سلامت جسمی، عملکرد شناختی و آسایش روانی ما تبدیل شده است. ارتباط مستقیم میان هوای آلوده داخلی و بروز یا تشدید بیماری‌های تنفسی، آلرژی‌ها، سردردها و خستگی مزمن، امری اثبات‌شده است. فراتر از آن، تحقیقات نوین در علوم اعصاب و محیط، پیوندی نگران‌کننده میان افزایش غلظت دی‌اکسید کربن (CO_2) در فضاهای بسته و افت محسوس در توانایی‌های شناختی عالی انسان، از جمله قدرت تصمیم‌گیری، تمرکز و حل مسئله، را آشکار ساخته‌اند.

در این میان از دید ما در آلومینیوم شیشه تهران مشاور تخصصی پوسته نما، صنعت ساختمان ایران با یک پارادوکس بزرگ و خطرناک مواجه است. از یک سو، مقررات ملی ساختمان، به ویژه مبحث نوزدهم  (تا ویرایش چهارم) با عنوان «صرفه‌جویی در مصرف انرژی»، با نیتی درست و در راستای اهداف توسعه پایدار، سازندگان را به سمت عایق‌کاری حرارتی پوسته خارجی و هوابندی هرچه بیشتر ساختمان‌ها سوق داده است. استفاده از پنجره‌های دوجداره با درزبندی بالا، عایق‌کاری دیوارها و سقف‌ها و به حداقل رساندن نفوذ هوای ناخواسته، به یک استاندارد رایج در ساخت‌وسازهای جدید تبدیل شده است. هدف از این اقدامات، جلوگیری از اتلاف انرژی گرمایشی و سرمایشی و کاهش هزینه‌های انرژی در سطح ملی است. اما این رویکرد، پیامدی ناخواسته و مهلک به همراه داشته است. با مسدود کردن تمام منافذ طبیعی ساختمان، ما عملاً خانه‌های خود را به «کپسول‌های مهر و موم شده» تبدیل کرده‌ایم. این ساختمان‌های هوابند، در غیاب یک سیستم تهویه مناسب و کارآمد برای تأمین هوای تازه، به محلی برای تجمع و افزایش غلظت آلاینده‌های داخلی تبدیل می‌شوند. در واقع، تلاشی که برای حفظ انرژی صورت گرفته، به قیمت به خطر انداختن سلامت ساکنین تمام شده است.

مسئله اصلی که این مقاله به آن می‌پردازد، بحرانی است که از دل این تضاد برآمده است. در ساختمان‌های مسکونی مدرن ایران، ما شاهد حبس شدن و افزایش تصاعدی غلظت آلاینده‌هایی هستیم که منابع تولید آن‌ها در داخل خود واحد مسکونی قرار دارد. دی‌اکسید کربن، که محصول طبیعی تنفس انسان است، در یک اتاق خواب هوابند در طول شب به راحتی می‌تواند از مرزهای استاندارد بین‌المللی فراتر رود و کیفیت خواب و عملکرد ذهنی روز بعد را مختل کند. ترکیبات آلی فرار (VOCs)، که از مصالح ساختمانی، مبلمان، رنگ‌ها و محصولات پاک‌کننده متصاعد می‌شوند، در این فضاهای بسته به دام افتاده و سلامت ساکنین را در بلندمدت تهدید می‌کنند. رطوبت ناشی از فعالیت‌های روزمره مانند پخت‌وپز و استحمام، راهی برای خروج نمی‌یابد و شرایط را برای رشد کپک و قارچ، که از عوامل اصلی تشدید آلرژی و آسم هستند، فراهم می‌آورد. این شرایط، مصداق بارز «سندرم ساختمان بیمار» (Sick Building Syndrome - SBS) است؛ پدیده‌ای که در آن ساکنین دچار علائمی مانند سردرد، خستگی و سوزش چشم می‌شوند که به طور مستقیم با حضور در ساختمان مرتبط است و در مطالعات داخلی نیز شیوع بالای آن گزارش شده است. علاوه بر این، این ساختمان‌های به ظاهر بهینه، در فصول معتدل به «تله‌های حرارتی» تبدیل شده و با پدیده «گرمایش بیش از حد» (Overheating) مواجه می‌شوند که نه تنها آسایش حرارتی را از بین می‌برد، بلکه ساکنین را مجبور به استفاده زودهنگام از سیستم‌های سرمایشی کرده و اهداف اولیه مبحث ۱۹ را نیز نقض می‌کند.

این مقاله با هدف کالبدشکافی این بحران چندوجهی تدوین شده است. هدف آن است که با ارائه یک تحلیل جامع و مبتنی بر شواهد علمی، وضعیت موجود تهویه در ساختمان‌های مسکونی ایران را تشریح کرده، پیامدهای خطرناک بهداشتی، اقتصادی و آسایشی آن را به تفصیل بررسی نماید. در ادامه، با معرفی و تحلیل فنی راه‌حل‌های فناورانه و عملی، از تهویه طبیعی کنترل‌شده گرفته تا سیستم‌های مکانیکی پیشرفته، یک نقشه راه کاربردی برای گذار از وضعیت فعلی به سمت ساخت‌وساز سالم و پایدار ارائه خواهد شد. این مقاله برای معماران، مهندسان مکانیک، سازندگان، سیاست‌گذاران حوزه مسکن و دانشجویان رشته‌های مرتبط نگاشته شده است تا با ایجاد یک درک عمیق از ابعاد مختلف این چالش، زمینه را برای یک اقدام هماهنگ و مؤثر در جهت ارتقای کیفیت زندگی در خانه‌های ایرانی فراهم آورد.

فصل اول: وضعیت فعلی تهویه در ساختمان‌های ایران

برای درک عمق بحران کیفیت هوای داخلی در ساختمان‌های مسکونی ایران، ابتدا باید به کالبدشکافی وضعیت فعلی سیستم‌های تهویه و رویکردهای حاکم بر صنعت ساختمان کشور پرداخت. آنچه در این فصل آشکار خواهد شد، یک غفلت سیستماتیک و فراگیر از اصلی‌ترین نیاز بیولوژیک انسان یعنی «هوای تازه» است؛ غفلتی که ریشه در سنت‌های ناکارآمد، راهکارهای ناقص فنی و مهم‌تر از همه، خلاءهای قانونی دارد.

تحلیل رویکرد سنتی: وابستگی به تهویه نفوذی و باز کردن پنجره‌ها

در معماری سنتی و حتی در ساختمان‌سازی چند دهه گذشته در ایران، تهویه به معنای امروزی آن یک دغدغه طراحی محسوب نمی‌شد. هوای تازه به صورت غیرفعال و کنترل‌نشده از طریق نفوذ (Infiltration) تأمین می‌گردید. درزهای موجود در پنجره‌های چوبی یا آهنی قدیمی، شکاف‌های بین درها و چارچوب‌ها و منافذ موجود در پوسته ساختمان، به طور مداوم اجازه تبادل هوا بین داخل و خارج را می‌دادند. این نفوذ طبیعی، اگرچه از منظر بهره‌وری انرژی یک ضعف بزرگ به شمار می‌رفت، اما به طور ناخواسته حداقلِ تعویض هوا را برای رقیق‌سازی آلاینده‌های داخلی و تأمین اکسیژن فراهم می‌کرد. به عنوال مثالی متاخر میتوان به دریچه های تهویه فن کویل ها در نمای ساختمان در بسیاری از ساختمان های دولتی و عمومی دوره پهلوی مانند وزارت اقتصاد اشاره نمود.

با اجرایی شدن مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان و الزام به استفاده از مصالح و اجزای ساختمانی با هوابندی بالا، این مسیر حیاتی مسدود شد. پنجره‌های دوجداره UPVC و آلومینیومی با پروفیل‌های ترمال بریک و درزبندی‌های پیشرفته، عملاً نرخ نفوذ طبیعی هوا را به صفر نزدیک کرده‌اند. در چنین شرایطی، تنها راهکار باقی‌مانده در ذهن عموم و بسیاری از متخصصان، باز کردن پنجره‌ها برای تهویه فضا است. اما این راهکار که در نگاه اول ساده و بدیهی به نظر می‌رسد، در عمل با ناکارآمدی‌ها و خطرات متعددی همراه است:

1.     اتلاف شدید انرژی: باز کردن پنجره در زمستان به معنای خروج حجم زیادی از هوای گرم و مطبوع و ورود هوای سرد به داخل است که سیستم گرمایشی را مجبور به کارکرد مداوم برای جبران این اتلاف حرارتی می‌کند. در تابستان نیز این فرآیند به صورت معکوس رخ می‌دهد و ورود هوای گرم و مرطوب، بار سرمایشی سنگینی را به سیستم تهویه مطبوع تحمیل می‌کند. این عمل مستقیماً با فلسفه وجودی مبحث ۱۹ که همانا صرفه‌جویی در مصرف انرژی است، در تضاد کامل قرار دارد.

2.     ورود آلاینده‌های شهری: کلان‌شهرها و بسیاری از شهرهای ایران با بحران جدی آلودگی هوا، به ویژه معضل ریزگردها یا ذرات معلق (PM2.5)  مواجه هستند. باز کردن پنجره‌ها در این شهرها به معنای دعوت کردن حجم عظیمی از ذرات معلق خطرناک، دوده، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد به فضای داخلی خانه است. در واقع، با این کار، آلاینده‌های داخلی مانند CO_2 با آلاینده‌های به مراتب خطرناک‌تر خارجی جایگزین می‌شوند.

3.     ورود آلودگی صوتی و گرد و غبار: در محیط‌های شهری، باز کردن پنجره‌ها منجر به ورود آلودگی صوتی و گرد و غبار به داخل شده و آسایش ساکنین را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد.

4.     مشکلات امنیتی و حریم خصوصی: باز گذاشتن پنجره‌ها، به ویژه در طبقات پایین، مخاطرات امنیتی به همراه دارد و حریم خصوصی ساکنین را نیز خدشه‌دار می‌کند.

5.     عدم کنترل و کارایی: تهویه از طریق باز کردن پنجره یک فرآیند کاملاً کنترل‌نشده است. میزان هوای ورودی به عواملی مانند سرعت باد، اختلاف دما و جهت‌گیری ساختمان بستگی دارد و هیچ تضمینی برای تأمین نرخ تهویه مورد نیاز وجود ندارد.

بنابراین، اتکای صرف به باز کردن پنجره‌ها، یک راهکار ابتدایی، ناکارآمد و حتی خطرناک است که نمی‌تواند پاسخگوی نیازهای ساختمان‌های مدرن و هوابند امروزی باشد.

تحلیل سیستم‌های تهویه مطبوع رایج و نقص بنیادین آن‌ها

نگاهی به بازار تأسیسات ساختمان در ایران نشان می‌دهد که سیستم‌های تهویه مطبوع رایج در بخش مسکونی، با وجود تفاوت در فناوری و قیمت، در یک نقطه اشتراک دارند: تمرکز تقریباً انحصاری بر «کنترل دما» و غفلت کامل از «تأمین هوای تازه». این سیستم‌ها هوای داخل را خنک یا گرم می‌کنند، اما آن را تعویض نمی‌کنند.

●      کولرهای گازی (اسپلیت): این سیستم‌ها که پرکاربردترین وسیله سرمایشی در بسیاری از مناطق ایران هستند، نمونه بارز یک سیستم سیرکولاسیون بسته محسوب می‌شوند. یونیت داخلی (اواپراتور) صرفاً هوای موجود در اتاق را به داخل خود می‌کشد، از روی کویل سرد عبور می‌دهد و دوباره به همان فضا بازمی‌گرداند. در این فرآیند، هیچ هوای تازه‌ای از بیرون وارد نمی‌شود. در نتیجه، با گذشت زمان، غلظت آلاینده‌های داخلی مانند CO_2 در فضای خنک شده توسط اسپلیت، به طور پیوسته افزایش می‌یابد.

●      سیستم‌های VRF و فن‌کوئل: این سیستم‌های مدرن‌تر که در ساختمان‌های لوکس و برج‌ها به کار می‌روند، از نظر عملکردی شباهت زیادی به اسپلیت‌ها دارند. هر واحد داخلی (فن‌کوئل یا یونیت کاستی) هوای همان فضا را به گردش درآورده و از روی کویل حاوی آب سرد یا گرم عبور می‌دهد. اگرچه در تئوری می‌توان این سیستم‌ها را به یک واحد تأمین هوای تازه مرکزی (Fresh Air Handling Unit - FAHU) متصل کرد، اما در عمل و در قریب به اتفاق پروژه‌های مسکونی ایران، به دلیل ملاحظات اقتصادی و اجرایی، این بخش حیاتی حذف می‌شود. در نتیجه، یک سیستم VRF چند میلیارد تومانی نیز در نهایت همان کارکرد یک اسپلیت ساده را از منظر کیفیت هوا خواهد داشت: سیرکولاسیون هوای داخلی بدون تأمین هوای تازه.

●      چیلر و هواساز (AHU): سیستم هواساز، در ذات خود قابلیت تأمین و فیلتراسیون هوای تازه را داراست و به همین دلیل به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای تهویه مطبوع کامل شناخته می‌شود. یک هواساز می‌تواند درصدی از هوای برگشتی از ساختمان را با هوای تازه بیرون مخلوط کرده، پس از فیلتراسیون و رسیدن به دمای مطلوب، از طریق شبکه کانال‌کشی در فضا توزیع کند. با این حال، استفاده از هواسازهای تأمین‌کننده هوای تازه (FAHU) در پروژه‌های مسکونی ایران بسیار نادر است. دلایل این امر متعدد و ریشه‌دار است:

○      هزینه اولیه بالا: افزودن یک دستگاه هواساز مجزا برای تأمین هوای تازه، به همراه شبکه کانال‌کشی مربوطه، هزینه اولیه پروژه را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. سازندگان که تحت فشار رقابت و تلاش برای کاهش قیمت تمام‌شده هستند، معمولاً این بخش را به عنوان یک هزینه اضافی و قابل حذف تلقی می‌کنند.

○      پیچیدگی طراحی و اجرا: طراحی یک سیستم کانال‌کشی مجزا برای هوای تازه و هوای اگزاست، نیازمند محاسبات دقیق، هماهنگی کامل بین تیم‌های معماری و تأسیسات و اجرای باکیفیت است. این پیچیدگی، ریسک و هزینه پروژه را بالا می‌برد.

○      فضای مورد نیاز: دستگاه هواساز و شبکه کانال‌های مربوطه، فضای قابل توجهی را در سقف کاذب، مشاعات یا بام ساختمان اشغال می‌کنند. در شرایطی که هر متر مربع از فضا دارای ارزش اقتصادی بالایی است، اختصاص فضا به تأسیسات تهویه اغلب در اولویت قرار نمی‌گیرد.

○      مشکلات حقوقی ناشی از سیستم های موتورخانه و سرمایش مرکزی و مشاعات و مدیریت انها

این تحلیل نشان می‌دهد که نقص اصلی در وضعیت فعلی، نه در فناوری، بلکه در رویکرد طراحی و اجراست. سیستم‌های رایج، توانایی تأمین هوای تازه را ندارند و سیستم‌هایی که این توانایی را دارند، به دلایل اقتصادی و اجرایی در بخش مسکونی به کار گرفته نمی‌شوند.

تحلیل انتقادی ویرایش چهارم (۱۳۹۹) مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان

مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان، به عنوان اصلی‌ترین سند قانونی حاکم بر بهره‌وری انرژی در ساختمان، نقشی کلیدی در شکل‌دهی به وضعیت فعلی ایفا کرده است. ویرایش چهارم این مبحث که در سال ۱۳۹۹ ابلاغ شد، با وجود پیشرفت‌هایی در روش‌های محاسباتی و توجه به جزئیات پوسته حرارتی، در زمینه تهویه دارای یک خلاء بزرگ و تعیین‌کننده است.

●      تأکید بر هوابندی: مبحث ۱۹ به درستی بر اهمیت کاهش نفوذ هوای ناخواسته از درزها و بازشوها تأکید می‌کند و روش‌هایی را برای محاسبه و کنترل آن ارائه می‌دهد. هدف، جلوگیری از اتلاف انرژی است و در این زمینه، الزامات مبحث کاملاً مشخص و سخت‌گیرانه هستند.

●      خلاء قانونی در زمینه تهویه: مشکل اصلی از جایی آغاز می‌شود که این مقررات، هیچ الزام متقابل و هم‌وزنی برای تأمین هوای تازه کنترل‌شده ارائه نمی‌دهد.

○      تعریف بدون الزام: در بخش تعاریف مبحث ۱۹ (بند ۱۹-۲-۱)، واژه «تهویه» به این صورت تعریف شده است: «روند دمیدن و یا مکیدن هوا از طریق طبیعی یا مکانیکی به هر فضایی یا از هر فضایی، برای تأمین شرایط بهداشت و آسایش...». این تعریف، اگرچه صحیح است، اما هیچ بار اجرایی و کمی ندارد. مبحث مشخص نمی‌کند که حداقل نرخ این تهویه چقدر باید باشد. این بزرگترین و خطرناک‌ترین خلاء قانونی در این زمینه است.

○      اولویت‌دهی به صرفه‌جویی بر سلامت: نگاهی به بندهای اجرایی، این خلاء را برجسته‌تر می‌کند. برای مثال، در بند ۱۹-۴-۳-۶-ح آمده است: «سیستم‌های مکانیکی تهویه و تأمین هوای تازه باید به کلید روشن-خاموش مجهز باشند، تا امکان خاموش کردن آنها، در مواقع عدم حضور ساکنین... که نیازی به تأمین هوای تازه نیست، فراهم شود». این بند به وضوح نشان می‌دهد که دغدغه اصلی قانون‌گذار، صرفه‌جویی در انرژی از طریق خاموش کردن سیستم است، نه تضمین حداقل کیفیت هوا برای سلامت ساکنین. در حالی که آلاینده‌های ناشی از مصالح ساختمانی (VOCs) حتی در غیاب ساکنین نیز به انتشار خود ادامه می‌دهند.

○      عدم ارجاع به استانداردهای معتبر: مبحث ۱۹ هیچ ارجاعی به استانداردهای معتبر بین‌المللی مانند ASHRAE 62.2  ( استاندارد تهویه برای ساختمان‌های مسکونی کم‌ارتفاع) نمی‌دهد؛ استاندارد هایی که نرخ‌های تهویه را به صورت فرمول‌های دقیق و قابل محاسبه (بر اساس مساحت و تعداد ساکنین) مشخص کرده‌اند.

پیامد ناخواسته: تشدید بحران کیفیت هوا

در نهایت، می‌توان این‌گونه استدلال کرد که مبحث ۱۹، با وجود نیت خیرخواهانه برای کاهش مصرف انرژی، به طور ناخواسته به اصلی‌ترین کاتالیزور بحران کیفیت هوای داخلی در ساختمان‌های جدید ایران تبدیل شده است. این مقررات با الزام سازندگان به هوابندی حداکثری، مسیرهای سنتی و طبیعی ورود هوا را مسدود کرده، اما در مقابل، هیچ الزام جایگزینی برای تأمین هوای تازه کنترل‌شده ارائه نداده است. در نتیجه، یک سازنده می‌تواند ساختمانی بسازد که کاملاً با الزامات مبحث ۱۹ منطبق باشد، برچسب انرژی دریافت کند، اما در عین حال یک محیط ناسالم و خطرناک برای ساکنین خود فراهم آورد. این تضاد، ریشه اصلی چالشی است که امروزه با آن روبرو هستیم: تضاد میان یک ساختمان «بهینه از نظر انرژی» و یک ساختمان «سالم برای زندگی».

رویکرد نوین ویرایش پنجم مبحث ۱۹ (لازم الاجرا از 19 دی ماه ۱۴۰۴)

در حالی که ویرایش‌های پیشین مبحث نوزدهم، به‌ویژه ویرایش چهارم (۱۳۹۹)، با تمرکز بر هوابندی پوسته خارجی، ناخواسته به تشدید بحران کیفیت هوای داخلی دامن زدند، ویرایش پنجم این مبحث که از زمستان ۱۴۰۴ لازم‌الاجرا می‌گردد، با یک رویکرد کاملاً جدید و هوشمندانه، برای رفع این چالش‌ها تدوین شده است. این ویرایش جدید، که می‌توان آن را پاسخی مستقیم به انتقادات مطرح شده در این مقاله دانست، با تغییرات بنیادین خود، راه را برای ساخت ساختمان‌هایی همزمان بهینه و سالم هموار می‌سازد.

از «صرفه‌جویی» تا «مدیریت» انرژی: یک تغییر پارادایم

نخستین و مهم‌ترین تغییر، در عنوان خود مبحث نمایان است. تغییر عنوان از  «صرفه‌جویی در مصرف انرژی» به «مدیریت انرژی در ساختمان» ، نشان‌دهنده یک تغییر پارادایم کلیدی است. این رویکرد جدید، ساختمان را یک سیستم یکپارچه می‌بیند که در آن، بهره‌وری انرژی نباید به قیمت به خطر افتادن آسایش و سلامت ساکنین تمام شود. ویرایش پنجم اذعان دارد که مدیریت هوشمندانه، شامل کنترل همزمان مصرف انرژی و تأمین پارامترهای کلیدی محیطی مانند هوای تازه است.

پایان خلاء قانونی: الزامات کمی برای هوابندی و تهویه

بزرگ‌ترین ضعف ویرایش چهارم، یعنی «خلاء قانونی» در زمینه تهویه، در ویرایش پنجم به شکلی هوشمندانه برطرف شده است. این مقررات به جای الزام مستقیم به نصب یک سیستم خاص، با تعیین حدود کمی، دقیق و قابل تست برای نشت هوا (Airtightness)، عملاً طراحان و سازندگان را به سمت اجرای سیستم‌های تهویه کنترل‌شده سوق می‌دهد:

الزام به تست نشت هوا: بر خلاف گذشته که هوابندی تنها در حد توصیه بود، ویرایش جدید مقادیر مشخصی را برای حداکثر نشت هوای مجاز تعیین کرده است. برای مثال، در بند «۱۹-۵-۱-۳-چ»، میزان نشت هوا تحت اختلاف فشار ۷۵ پاسکال، نباید از  ۲.۳ لیتر بر ثانیه به ازای هر متر مربع از پوسته خارجی بیشتر باشد.

اجرای آزمونBlower Door: مهم‌تر از آن، این ویرایش انجام آزمایش نشت هوا (که عموما با دستگاه درب دمنده یا Blower Door انجام میشود) را برای تأیید مقادیر فوق در بازرسی‌های پایان کار الزامی کرده است.

این دو الزام در کنار هم، مسیر نفوذ کنترل‌نشده هوا را به طور کامل مسدود می‌کنند. وقتی یک ساختمان باید به صورت قابل اثبات، هوابند باشد، دیگر نمی‌توان برای تأمین هوای تازه به درزها و شکاف‌های پنجره‌ها اتکا کرد. در نتیجه، مهندس طراح مجبور می‌شود تا یک راهکار کنترل‌شده برای ورود هوای تازه، چه به صورت تهویه طبیعی کنترل‌شده (مانند دریچه‌های دیواری و پنجره‌ای) و چه به صورت تهویه مکانیکی، در نظر بگیرد. بدین ترتیب، خلاء قانونی گذشته بدون الزام به یک فناوری خاص، بلکه با الزام به یک نتیجه عملکردی قابل اندازه‌گیری، پر شده است.

مقابله مستقیم با گرمایش بیش از حد (Overheating)

ویرایش پنجم به شکل مؤثری به پدیده گرمایش بیش از حد که در مقاله به آن اشاره شد، پرداخته است. در بخش تأسیسات مکانیکی، بند «۱۹-۵-۲-۱-ذ»، الزام می‌کند که در طراحی‌ها، از  سامانه تزریق هوای تازه مستقیم (Passive Cooling) در ساعات بدون نیاز به سرمایش و گرمایش (مانند فصول معتدل یا شب‌های خنک) استفاده شود تا از بارهای سرمایشی کاذب جلوگیری گردد. این بند به تنهایی، راهکاری هوشمندانه برای کاهش مصرف انرژی و افزایش آسایش حرارتی است که دقیقاً نقطه ضعف ساختمان‌های هوابند بدون تهویه را هدف قرار داده است.

 فصل دوم: پیامدهای بهداشتی، اقتصادی و آسایشی فقدان تهویه مناسب

غفلت سیستماتیک از تأمین هوای تازه در ساختمان‌های هوابند، زنجیره‌ای از پیامدهای منفی را به دنبال دارد که سلامت، اقتصاد و کیفیت زندگی ساکنین را به طور جدی تحت تأثیر قرار می‌دهد. این پیامدها صرفاً عوارض جانبی جزئی نیستند، بلکه بحران‌هایی عمیق هستند که ضرورت بازنگری فوری در رویکردهای فعلی را آشکار می‌سازند. در این فصل، ابعاد مختلف این بحران مورد کالبدشکافی قرار می‌گیرد.

پیامدهای بهداشتی

فضای داخلی یک ساختمان بدون تهویه، به یک انکوباتور برای تجمع آلاینده‌های بیولوژیکی و شیمیایی تبدیل می‌شود. ساکنین در چنین فضایی، به طور مداوم در معرض غلظت‌های بالایی از موادی قرار می‌گیرند که اثرات سوء آن‌ها بر سلامت انسان به اثبات رسیده است.

افزایش غلظت دی‌اکسید کربن (CO_2)

دی‌اکسید کربن، محصول طبیعی فرآیند تنفس انسان، به عنوان اصلی‌ترین شاخص برای سنجش کفایت تهویه در یک فضای اشغال‌شده شناخته می‌شود. در غیاب جریان هوای تازه، غلظت CO_2 به سرعت افزایش می‌یابد و اثرات مخرب خود را بر جای می‌گذارد:

●      تأثیر بر عملکرد شناختی: مطالعات متعدد علمی نشان داده‌اند که افزایش غلظت CO_2 حتی در سطوحی که سمی تلقی نمی‌شوند، تأثیر مستقیم و منفی بر عملکردهای عالی مغز دارد. تحقیقات نشان می‌دهد که در غلظت‌های بالای 1000 parts per million (ppm) توانایی‌هایی مانند تصمیم‌گیری استراتژیک، حل مسئله، تمرکز و یادگیری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این موضوع به ویژه برای کودکان در حال تحصیل و افرادی که در خانه کار می‌کنند، حائز اهمیت است.

●      اثرات فیزیولوژیکی: غلظت‌های بالای CO_2 منجر به علائمی مانند سردرد، احساس خستگی، خواب‌آلودگی، سرگیجه و کاهش انگیزه می‌شود. بسیاری از افراد این علائم را به خستگی ناشی از کار یا استرس نسبت می‌دهند، در حالی که ریشه اصلی آن ممکن است هوای آلوده داخل خانه باشد.

●      استانداردهای بین‌المللی: انجمن مهندسان گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) در استانداردهای خود (به ویژه 62.1 و 62.2) توصیه می‌کند که غلظت CO_2 در فضاهای داخلی نباید بیش از 700 ppm بالاتر از غلظت هوای بیرون باشد. با توجه به غلظت حدود 400 ppm در هوای بیرون، این به معنای حفظ سطح CO_2 در حدود 1000-1100 ppm است. این در حالی است که در یک اتاق خواب دو نفره و هوابند در ایران، غلظت CO_2 در طول شب به راحتی می‌تواند به سطوح 2000 تا 3000 ppm و حتی بالاتر برسد، که بسیار فراتر از محدوده‌های استاندارد و مضر برای سلامت است.

تجمع ترکیبات آلی فرار (VOCs)

ساختمان‌های جدید مملو از منابع انتشار ترکیبات آلی فرار هستند. این ترکیبات شیمیایی از طیف وسیعی از محصولات و مصالح ساختمانی متصاعد می‌شوند:

●      منابع: مبلمان ساخته‌شده از نئوپان و) MDFکه حاوی چسب‌های فرمالدئید هستند)، رنگ‌های روغنی، کفپوش‌های وینیل، چسب‌ها، درزگیرها، محصولات پاک‌کننده و حتی خوشبوکننده‌های هوا.

●      اثرات سوء بر سلامت: VOCs می‌توانند طیف وسیعی از مشکلات سلامتی را ایجاد کنند، از جمله تحریک چشم، بینی و گلو، سردرد، حالت تهوع، آسیب به کبد و کلیه و اختلال در سیستم عصبی مرکزی. برخی از این ترکیبات، مانند فرمالدئید و بنزن، توسط آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان به عنوان مواد سرطان‌زا طبقه‌بندی شده‌اند. در یک ساختمان هوابند، این ترکیبات راهی برای خروج ندارند و غلظت آن‌ها به سطوح خطرناکی می‌رسد.

افزایش رطوبت و خطر رشد کپک و قارچ

فعالیت‌های روزمره ساکنین، مقادیر قابل توجهی رطوبت تولید می‌کند: تنفس، تعریق، پخت‌وپز، استحمام و شستشو. در یک ساختمان با نفوذ هوای طبیعی، این رطوبت اضافی به بیرون منتقل می‌شود. اما در یک فضای مهر و موم شده، رطوبت به دام افتاده و سطح رطوبت نسبی هوا به طور مداوم بالا باقی می‌ماند. این شرایط، محیطی ایده‌آل برای رشد کپک‌ها و قارچ‌ها بر روی سطوح سردتر مانند دیوارها، گوشه‌های اتاق و اطراف پنجره‌ها فراهم می‌کند. اسپورهای (هاگ‌های) تولید شده توسط این میکروارگانیسم‌ها در هوا پراکنده شده و می‌توانند باعث تشدید آلرژی‌ها، حملات آسم و سایر بیماری‌های تنفسی شوند.

سندرم ساختمان بیمار (Sick Building Syndrome - SBS)

ترکیب این آلاینده‌ها CO_2، VOCs) ، اسپورهای قارچی) منجر به پدیده‌ای شناخته‌شده به نام «سندرم ساختمان بیمار» می‌شود. SBS به مجموعه‌ای از علائم غیراختصاصی اطلاق می‌شود که افراد هنگام حضور در یک ساختمان خاص تجربه می‌کنند و با خروج از آن ساختمان، این علائم بهبود یافته یا از بین می‌روند. این علائم شامل موارد زیر است:

●      سردرد و سرگیجه

●      خستگی غیرمعمول و کاهش تمرکز

●      تحریک و خشکی چشم، بینی و گلو

●      سرفه‌های خشک و مشکلات تنفسی

●      خشکی و خارش پوست

مطالعات متعددی که در محیط‌های اداری، بیمارستانی و آموزشی ایران انجام شده، شیوع بالای علائم SBS را در میان کارکنان و کاربران این فضاها گزارش کرده‌اند. با توجه به اینکه وضعیت تهویه در واحدهای مسکونی جدید، به دلیل ملاحظات اقتصادی، اغلب به مراتب بدتر از ساختمان‌های عمومی است، می‌توان با اطمینان نتیجه گرفت که این سندرم به طور گسترده در خانه‌های ایرانی نیز وجود دارد، هرچند که ممکن است علائم آن به درستی تشخیص داده نشود.

پیامدهای انرژی و اقتصادی

شاید بزرگترین پارادوکس وضعیت فعلی این باشد که رویکردی که با هدف صرفه‌جویی در انرژی آغاز شد، در عمل می‌تواند منجر به اتلاف انرژی و افزایش هزینه‌ها شود. هوابندی بدون تهویه کنترل‌شده، یک شمشیر دولبه است که در فصول معتدل، علیه اهداف اولیه خود عمل می‌کند.

پدیده گرمایش بیش از حد  (Overheating)

یک ساختمان با عایق‌کاری عالی و پنجره‌های دوجداره، در زمستان به خوبی گرما را در خود نگه می‌دارد. اما همین ویژگی در فصول معتدل (بهار و پاییز) به یک معضل بزرگ تبدیل می‌شود. در این فصول، گرمای ناشی از تابش خورشید از طریق پنجره‌ها و همچنین گرمای تولید شده در داخل ساختمان (Internal Gains) توسط ساکنین، لوازم برقی (تلویزیون، یخچال، کامپیوتر) و روشنایی، در فضای هوابند محبوس می‌شود و راهی برای خروج ندارد. در نتیجه، دمای داخلی به سرعت از محدوده آسایش فراتر رفته و فضا به شدت گرم و نامطبوع می‌شود. این پدیده که به «گرمایش بیش از حد» معروف است، پیامدهای اقتصادی و انرژی زیر را به دنبال دارد:

●      افزایش بار سرمایشی: ساکنین برای مقابله با این گرمای ناخواسته، مجبور به روشن کردن سیستم‌های سرمایشی (اسپلیت، فن‌کوئل) در فصولی می‌شوند که دمای هوای بیرون کاملاً مطبوع و خنک است. این امر مستقیماً منجر به مصرف بی‌رویه برق و افزایش هزینه‌های انرژی می‌شود و تمام محاسبات مدل‌سازی انرژی که بر اساس صرفه‌جویی انجام شده بود را بی‌اعتبار می‌سازد.

●      نقض اهداف مبحث ۱۹: هدف اصلی مبحث ۱۹، کاهش نیاز به انرژی برای سرمایش و گرمایش است. اما پدیده Overheating دقیقاً نیازی کاذب و غیرضروری برای سرمایش ایجاد می‌کند و فلسفه وجودی این مقررات را زیر سؤال می‌برد.

عدم امکان استفاده از سرمایش رایگان  (Passive Night Cooling)

یکی از هوشمندانه‌ترین استراتژی‌ها برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها، استفاده از «سرمایش رایگان» یا «سرمایش شبانه» است. در بسیاری از مناطق ایران، حتی در روزهای گرم، دمای هوا در طول شب به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در این شرایط، می‌توان با وارد کردن هوای خنک شبانه به داخل ساختمان، توده حرارتی ساختمان (دیوارها، سقف، کف) را خنک کرد. این توده خنک‌شده در طول روز بعد، گرمای داخلی را جذب کرده و نیاز به استفاده از سیستم‌های سرمایشی مکانیکی را به تأخیر انداخته یا به کلی حذف می‌کند. این یک روش بسیار مؤثر و تقریباً بدون هزینه برای صرفه‌جویی در انرژی است. متأسفانه، ساختمان‌های هوابند و فاقد تهویه کنترل‌شده، این فرصت طلایی را به طور کامل از دست می‌دهند. از آنجایی که هیچ راهی برای ورود کنترل‌شده هوای خنک شبانه وجود ندارد، گرمای انباشته‌شده در طول روز، در تمام طول شب در داخل ساختمان محبوس باقی می‌ماند و روز بعد، سیستم سرمایشی باید با توان بیشتری برای خنک کردن فضا کار کند.

پیامدهای آسایشی

فراتر از مسائل بهداشتی و اقتصادی، فقدان تهویه مناسب به طور مستقیم بر کیفیت زندگی و آسایش روزمره ساکنین تأثیر می‌گذارد:

●      ماندگاری بوهای نامطبوع: در یک فضای بسته، بوهای ناشی از پخت‌وپز، مواد شوینده، زباله و حتی بوی بدن ساکنین برای مدت طولانی در فضا باقی می‌ماند و منجر به ایجاد یک محیط نامطبوع و ناخوشایند می‌شود.

●      احساس خفگی و سنگینی هوا: هوای راکد و با غلظت بالای CO_2 احساس سنگینی، کسالت و خفگی را در افراد ایجاد می‌کند و از شادابی و طراوت محیط زندگی می‌کاهد. این شرایط می‌تواند بر خلق‌وخو و روابط بین فردی ساکنین نیز تأثیر منفی بگذارد.

در مجموع، پیامدهای ناشی از فقدان تهویه مناسب، یک تهدید چندوجهی است که نه تنها سلامت ساکنین را به خطر می‌اندازد، بلکه با ایجاد هزینه‌های پنهان انرژی و کاهش کیفیت زندگی، پایداری و کارایی بلندمدت ساختمان‌های مسکونی را نیز تضعیف می‌کند.

فصل سوم: راه‌حل‌ها - فناوری‌های تهویه طبیعی کنترل‌شده و مکانیکی

پس از کالبدشکافی بحران تهویه و پیامدهای آن، اکنون زمان آن است که به بررسی راه‌حل‌های عملی و فناورانه بپردازیم. خوشبختانه، مهندسی ساختمان و علوم تهویه، مجموعه‌ای از راهکارها را با سطوح مختلفی از پیچیدگی، هزینه و کارایی ارائه می‌دهند که می‌توانند پاسخی مؤثر به چالش‌های موجود در ایران باشند. درک صحیح این فناوری‌ها و انتخاب گزینه مناسب بر اساس شرایط هر پروژه، کلید گذار از وضعیت فعلی به سمت ساختمان‌های سالم و پایدار است.

مقدمه‌ای بر اصول تهویه

تهویه به طور کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود که هر یک بر مبنای نیروهای محرکه متفاوتی عمل می‌کنند:

1.     تهویه طبیعی (Natural Ventilation): این روش از نیروهای طبیعی برای جابجایی هوا استفاده می‌کند. دو مکانیزم اصلی در این روش عبارتند از:

○      اثر باد (Wind Effect): اختلاف فشار ایجاد شده توسط جریان باد در وجوه مختلف ساختمان، باعث ورود هوا از یک سمت و خروج آن از سمت دیگر می‌شود (تهویه متقاطع یا Cross Ventilation)

○      اثر دودکشی (Stack Effect): هوای گرم‌تر به دلیل چگالی کمتر، تمایل به بالا رفتن دارد. با ایجاد بازشوهایی در سطوح پایین و بالای ساختمان، می‌توان یک جریان هوای عمودی ایجاد کرد که در آن هوای خنک از پایین وارد و هوای گرم از بالا خارج می‌شود.

2.     تهویه مکانیکی (Mechanical Ventilation): در این روش، از تجهیزات مکانیکی مانند فن‌ها برای تأمین (Supply)، تخلیه (Extract) یا هر دو (Balanced) استفاده می‌شود. این روش کنترل دقیق‌تری بر نرخ جریان هوا فراهم می‌کند و مستقل از شرایط جوی عمل می‌نماید.

3.     تهویه هیبریدی یا ترکیبی (Hybrid/Mixed-Mode Ventilation): این رویکرد هوشمند، ترکیبی از تهویه طبیعی و مکانیکی است. سیستم به گونه‌ای طراحی می‌شود که در شرایط آب و هوایی مساعد از تهویه طبیعی استفاده کند و در صورت نیاز (مثلاً در روزهای بسیار گرم، سرد یا بی‌باد) به صورت خودکار به حالت مکانیکی تغییر وضعیت دهد تا هم در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود و هم کیفیت هوا تضمین گردد.

تهویه طبیعی کنترل‌شده (Controlled Natural Ventilation): یک راهکار بهینه برای ایران

با توجه به چالش‌های اقتصادی و اجرایی در صنعت ساختمان ایران، راهکارهایی که بتوانند با حداقل هزینه و پیچیدگی، حداکثر کارایی را ارائه دهند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. «تهویه طبیعی کنترل‌شده» از طریق دریچه‌های تخصصی دیواری یا پنجره‌ای، یکی از این راهکارهای بهینه است. این فناوری، مزایای تهویه طبیعی را حفظ کرده و معایب باز کردن بی‌رویه پنجره (اتلاف انرژی، ورود صدا و آلودگی) را به حداقل می‌رساند.

معرفی دریچه‌های هوای دیواری و پنجره‌ای (Window/Wall Ventilators)

این دریچه‌ها، بازشوهای مهندسی‌شده‌ای هستند که بر روی پروفیل پنجره یا دیوار نصب می‌شوند و جریان هوای تازه را به صورت کنترل‌شده، مداوم و حداقلی (Trickle Ventilation) به داخل فضا وارد می‌کنند. این سیستم‌ها به جای تعویض ناگهانی و حجیم هوا، یک جریان ملایم و دائمی را برقرار می‌سازند که برای رقیق‌سازی آلاینده‌های داخلی کافی است، بدون آنکه باعث اتلاف شدید انرژی یا ایجاد کوران هوای نامطلوب شود.

مطالعه موردی عمیق: محصولات شرکت Renson بلژیک

برای درک بهتر قابلیت‌های این فناوری، به تحلیل فنی محصولات یکی از شرکت‌های پیشرو در این زمینه، یعنی Renson  بلژیک، می‌پردازیم. فلسفه طراحی این شرکت بر شعار "Creating Healthy Spaces" (خلق فضاهای سالم) استوار است و محصولات آن نمونه‌ای عالی از مهندسی پیشرفته در زمینه تهویه طبیعی هستند.

تحلیل فنی دقیق ونتیلاتور پنجره ای Renson AR75

مدل AR75 یک دریچه تهویه خودتنظیم (Self-regulating) و با شکست حرارتی (Thermally Broken) است که برای نصب روی شیشه (Glazed-in) یا بالای فریم پنجره (at transom) طراحی شده است. این محصول به عنوان یک نمونه کاربردی برای مهندسان و معماران ایرانی، ویژگی‌های کلیدی زیر را ارائه می‌دهد:

●      نرخ جریان هوا (Airflow Rate): AR75 در چهار مدل مختلف (Small, Medium, Large, XLarge) عرضه می‌شود که هر کدام نرخ جریان هوای متفاوتی را ارائه می‌دهند. برای مثال، مدل XLarge می‌تواند در اختلاف فشار 2 پاسکال (یک شرایط معمول)، جریانی معادل 104.3 متر مکعب بر ساعت به ازای هر متر طول دریچه (m^3/h/m) فراهم کند. ویژگی کلیدی این دریچه، مکانیزم «خودتنظیمی» آن است. یک فلپ داخلی به صورت خودکار به فشار باد واکنش نشان می‌دهد و در هنگام وزش بادهای شدید، مسیر هوا را تنگ‌تر می‌کند تا از ورود بیش از حد هوا و ایجاد کوران جلوگیری شود. این ویژگی، کنترل هوشمندانه‌ای را بدون نیاز به هیچ‌گونه انرژی یا سیستم الکترونیکی فراهم می‌آورد.

●      عایق‌بندی صوتی (Acoustic Insulation): یکی از بزرگترین موانع تهویه در شهرهای بزرگ، آلودگی صوتی است. دریچه AR75 به گونه‌ای طراحی شده که این مشکل را به حداقل برساند. این محصول دارای شاخص کاهش صوت وزن‌یافته (D_{n,e,w}) برابر با 26 دسی‌بل (dB) در حالت باز و 43 دسی‌بل در حالت بسته است. این مقادیر به این معناست که حتی در حالت باز نیز، این دریچه بخش قابل توجهی از صدای بیرون را جذب کرده و آسایش صوتی ساکنین را فراهم می‌کند.

●      عملکرد حرارتی (Thermal Performance): برای جلوگیری از اتلاف انرژی و ایجاد پل حرارتی، پروفیل‌های آلومینیومی این دریچه به صورت «شکست حرارتی» طراحی شده‌اند؛ یعنی یک لایه PVC عایق، پروفیل داخلی را از پروفیل خارجی جدا می‌کند. مقدار ضریب انتقال حرارت کلی (U-value) این محصول برابر با 3.0 W/m^2K است که از اتلاف حرارتی ناخواسته جلوگیری می‌کند.

●      فیلتراسیون و نگهداری: پروفیل داخلی این دریچه به صورت مشبک طراحی شده که از ورود حشرات و گرد و غبار درشت جلوگیری می‌کند. این پروفیل به راحتی قابل جدا شدن و تمیز کردن است. همچنین امکان افزودن فیلترهای پیشرفته‌تر مانند فیلتر Pollux برای جذب گرده‌های گیاهی و ذرات ریز نیز وجود دارد.

●      نحوه نصب: این دریچه‌ها به صورت یکپارچه با پنجره نصب می‌شوند. در روش Glazed-in، دریچه به جای بخشی از ارتفاع شیشه دوجداره قرار می‌گیرد و ظاهری یکپارچه با پنجره ایجاد می‌کند.

بررسی سایر محصولات و مقایسه با رقبا

شرکت Renson و دیگر تولیدکنندگان اروپایی، طیف وسیعی از این محصولات را ارائه می‌دهند. برای مثال، مدل Invisivent از Renson به صورت پنهان در بالای فریم پنجره نصب می‌شود و از بیرون قابل مشاهده نیست. مدل Fixvent نیز ترکیبی از دریچه تهویه و سایبان پارچه‌ای است. شرکت‌های دیگری مانند Siegenia آلمان با سری AEROMAT (مثلاً مدل AEROMAT midi با نرخ جریان حدود 30 m^3/h در 10 پاسکال) و Titon انگلستان با سری Trimvent (که عملکرد خود را با شاخص Equivalent Area یا EA مشخص می‌کنند) نیز راهکارهای مشابه و با کیفیتی را ارائه می‌دهند.

تهویه مکانیکی با بازیابی حرارت   (Mechanical Ventilation with Heat Recovery - MVHR/HRV)

این سیستم، پیشرفته‌ترین راهکار برای تهویه در ساختمان‌های مسکونی محسوب می‌شود و بالاترین سطح از کیفیت هوا و بهره‌وری انرژی را به طور همزمان فراهم می‌کند.

●      نحوه عملکرد: یک دستگاه MVHR (یا HRV) دارای دو فن مجزا (یکی برای تأمین هوای تازه و دیگری برای تخلیه هوای کهنه) و یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) است. در زمستان، هوای گرم و کهنه از فضاهای مرطوب (آشپزخانه، سرویس‌های بهداشتی و در مواردی نظیر HEALT BOX شرکت رنسون کل فضا ها) مکیده شده و قبل از خروج از ساختمان، از داخل مبدل حرارتی عبور می‌کند. همزمان، هوای سرد و تازه از بیرون مکیده شده و از مسیر دیگر مبدل حرارتی عبور می‌کند. در این فرآیند، حرارت هوای گرم خروجی به هوای سرد ورودی منتقل می‌شود، بدون آنکه دو جریان هوا با یکدیگر مخلوط شوند. در نتیجه، هوای تازه‌ای که وارد ساختمان می‌شود، پیش‌گرم شده و سیستم گرمایشی نیاز به صرف انرژی کمتری برای رساندن آن به دمای مطلوب دارد. این فرآیند در تابستان به صورت معکوس عمل کرده و هوای خنک خروجی، هوای گرم ورودی را پیش‌سرد می‌کند. راندمان بازیافت حرارت در این سیستم‌ها می‌تواند به بیش از ۹۰٪ برسد.

●      تفاوت HRV و ERV : سیستم‌های بازیاب انرژی (Energy Recovery Ventilator - ERV) علاوه بر حرارت، قابلیت انتقال رطوبت را نیز دارند. این ویژگی در اقلیم‌های بسیار خشک ایران (که هوای زمستان رطوبت کمی دارد) می‌تواند با بازگرداندن بخشی از رطوبت هوای داخل، از خشکی بیش از حد فضا جلوگیری کند.

●  مزایا:

• تأمین مداوم و کنترل‌شده هوای تازه فیلترشده.

• صرفه‌جویی چشمگیر در مصرف انرژی گرمایشی و سرمایشی.

• بهبود فوق‌العاده کیفیت هوای داخل و حذف کامل آلاینده‌ها.

• کاهش ورود صدای بیرون به دلیل بسته بودن کامل پنجره‌ها.

●      چالش‌های پیاده‌سازی در ایران: با وجود مزایای فراوان، پیاده‌سازی گسترده سیستم‌های MVHR در بخش مسکونی ایران با چالش‌های جدی روبروست:

• هزینه اولیه بالا: قیمت دستگاه و تجهیزات جانبی MVHR به طور قابل توجهی بالاتر از سایر سیستم‌هاست.

• نیاز به کانال‌کشی گسترده: این سیستم نیازمند اجرای دو شبکه کانال کاملاً مجزا در سقف کاذب تمام فضاها است: یکی برای تأمین هوای تازه به اتاق‌های خواب و نشیمن، و دیگری برای تخلیه هوا از آشپزخانه و سرویس‌ها. این امر نیازمند ارتفاع بیشتر سقف کاذب، طراحی دقیق و اجرای تخصصی است و در ساختمان‌های موجود تقریباً غیرممکن است.

• تعمیر و نگهداری: فیلترهای دستگاه باید به صورت دوره‌ای (هر 3 تا 6 ماه) تعویض شوند و خود دستگاه نیازمند سرویس سالانه است. این امر نیازمند آموزش و فرهنگ‌سازی برای کاربران و همچنین وجود تکنسین‌های ماهر است.

• آلودگی شدید هوا در بیشتر کلان شهر ها

سیستم‌های تهویه هیبریدی (Hybrid Systems)

این سیستم‌ها با هدف ترکیب مزایای روش‌های مختلف و کاهش معایب آن‌ها طراحی می‌شوند و می‌توانند یک راهکار میانی هوشمند برای بازار ایران باشند. یک نمونه عملی و کارآمد از سیستم هیبریدی می‌تواند به شرح زیر باشد:

●      تأمین هوا  (Supply) : استفاده از دریچه‌های تهویه طبیعی کنترل‌شده و خودتنظیم (مانند محصولات Renson یا Siegenia) که در پنجره‌های اتاق‌های خواب و نشیمن نصب می‌شوند. این دریچه‌ها هوای تازه را به صورت غیرفعال و بدون مصرف انرژی وارد می‌کنند.

●      تخلیه هوا  (Extract) : استفاده از یک فن اگزاست مرکزی کم‌صدا و دائم‌کار (یا با کنترلر رطوبت) که از طریق کانال‌های کوچک، هوا را از فضاهای مرطوب و آلوده (آشپزخانه، سرویس‌های بهداشتی، رختشوی‌خانه) به بیرون تخلیه می‌کند.

این سیستم تعادل بسیار خوبی بین هزینه، سادگی اجرا، بهره‌وری انرژی و کیفیت هوا ایجاد می‌کند. هزینه آن به مراتب کمتر از یک سیستم MVHR کامل است و پیچیدگی اجرایی آن نیز به طور قابل توجهی پایین‌تر است، در حالی که تأمین و تخلیه هوای تازه را به صورت کنترل‌شده تضمین می‌کند. نظیر این سیستم در تعدادی ار پروژه های AlumGlass در ایران مانند ساختمان مرکزی شرکت گلرنگ کار شده است.

فصل چهارم: چالش آلودگی هوا و راهکارهای فیلتراسیون

ارائه هرگونه راه‌حل برای تهویه در ایران بدون در نظر گرفتن چالش عظیم آلودگی هوای محیط بیرون، یک رویکرد ناقص و بالقوه خطرناک است. در بسیاری از کلان‌شهرها و مناطق صنعتی کشور، هوای بیرون خود منبع اصلی آلاینده‌های مضر برای سلامت انسان است. بنابراین، تهویه و فیلتراسیون باید به عنوان دو جزء جدایی‌ناپذیر یک سیستم واحد در نظر گرفته شوند. باز کردن درها به روی هوای تازه نباید به معنای باز کردن درها به روی بیماری باشد.

تحلیل معضل ریزگردها  (PM 2.5) و آلاینده‌های شهری در ایران

ایران، به دلیل موقعیت جغرافیایی در کمربند خشک جهانی و همچنین عوامل انسانی مانند مدیریت نادرست منابع آب و خشکی تالاب‌ها، با یکی از شدیدترین بحران‌های گرد و غبار و ریزگرد در جهان مواجه است. کانون‌های گرد و غبار داخلی و خارجی، به طور مداوم توده‌های عظیمی از ذرات معلق را وارد جو کشور می‌کنند. علاوه بر این، در کلان‌شهرها، آلاینده‌های ناشی از ترافیک و صنایع (مانند اکسیدهای نیتروژن، اکسیدهای گوگرد و ترکیبات آلی فرار) نیز به این ذرات معلق اضافه می‌شوند.

خطر اصلی در این میان، ذرات معلق با قطر آئرودینامیکی کمتر از 2.5 میکرومتر، موسوم به PM_{2.5}، هستند. این ذرات به دلیل اندازه بسیار کوچک، قادرند از سدهای دفاعی طبیعی سیستم تنفسی عبور کرده، به عمق ریه‌ها (کیسه‌های هوایی) نفوذ کنند و از آنجا وارد جریان خون شوند. مطالعات اپیدمیولوژیک گسترده، ارتباط مستقیمی بین قرار گرفتن در معرض PM_{2.5} و افزایش ریسک بیماری‌های قلبی-عروقی، سکته مغزی، سرطان ریه و بیماری‌های مزمن تنفسی را به اثبات رسانده‌اند.

چرا باز کردن ساده پنجره‌ها یک راه‌حل خطرناک است؟

در چنین شرایطی، استراتژی سنتی «باز کردن پنجره برای تهویه» به یک اقدام پرخطر تبدیل می‌شود. با این کار، ما به طور مستقیم آلاینده‌های خطرناک فضای بیرون را به محیط امن خانه خود وارد می‌کنیم. این یک معامله زیان‌بار است: ما آلاینده‌های داخلی مانند CO_2 و VOCs (که در غلظت‌های بالا مضر هستند) را با آلاینده‌های به مراتب کشنده‌تر مانند PM_{2.5} جایگزین می‌کنیم. بنابراین، هر سیستم تهویه‌ای که برای ایران طراحی می‌شود، باید الزاماً دارای یک سد دفاعی مؤثر در برابر آلاینده‌های خارجی باشد: فیلتراسیون.

بررسی انواع فیلترها و استانداردهای مربوطه (ISO 16890)

برای انتخاب فیلتر مناسب، نیاز به یک استاندارد علمی و کاربردی است. استاندارد بین‌المللی ISO 16890 که از سال 2018 جایگزین استاندارد قدیمی‌تر EN 779 شده است، یک چارچوب مدرن و بسیار کارآمد برای طبقه‌بندی فیلترهای هوا ارائه می‌دهد. برخلاف استاندارد قدیمی که کارایی فیلتر را تنها برای یک سایز ذره (0.4 میکرومتر) اندازه‌گیری می‌کرد، ISO 16890 کارایی فیلتر را بر اساس توانایی آن در جذب دسته‌های مختلف ذرات معلق (PM) که مستقیماً با سلامت انسان مرتبط هستند، ارزیابی می‌کند.

طبقه‌بندی فیلترها بر اساس ISO 16890

این استاندارد فیلترها را به چهار گروه اصلی تقسیم می‌کند:

1.      ISO Coarse: این فیلترها برای جذب ذرات درشت (بزرگتر از 10 میکرومتر) مانند گرد و غبار سنگین، شن، مو و حشرات طراحی شده‌اند. این دسته مشابه کلاس‌های G1 تا G4 در استاندارد قدیمی EN 779 است. این فیلترها معمولاً به عنوان پیش‌فیلتر برای محافظت از فیلترهای اصلی و تجهیزات تهویه مطبوع به کار می‌روند.

2.      ISO ePM10: این فیلترها قادرند حداقل ۵۰٪ از ذرات دسته PM_{10} (ذرات با قطر کمتر از 10 میکرومتر) را جذب کنند. این دسته شامل گرده‌های گیاهی، اسپورهای قارچی و سایر ذرات درشت آلرژی‌زا می‌شود و مشابه کلاس‌های M5 و M6 در استاندارد قدیمی است.

3.      ISO ePM2.5: این فیلترها می‌توانند حداقل ۵۰٪ از ذرات بسیار ریز و خطرناک PM_{2.5} را جذب کنند. این دسته شامل باکتری‌ها، دوده و بخش بزرگی از ریزگردهای مضر است. این فیلترها برای استفاده در محیط‌های شهری و مناطق درگیر با گرد و غبار، یک ضرورت محسوب می‌شوند و تقریباً معادل کلاس F7 در استاندارد قدیمی هستند.

4.      ISO ePM1: این دسته بالاترین سطح از فیلتراسیون را ارائه می‌دهد و قادر به جذب حداقل ۵۰٪ از ذرات PM_1  (ذرات با قطر کمتر از 1 میکرومتر) است. این ذرات شامل ویروس‌ها، نانوذرات و ریزترین ذرات احتراق هستند. این فیلترها (معادل F8 و F9) برای محیط‌های بسیار حساس مانند بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و همچنین برای افرادی با بیماری‌های تنفسی حاد توصیه می‌شوند.

5.     فیلترهای کربن اکتیو (Activated Carbon) : این فیلترها برای حذف آلاینده‌های گازی، بوها و ترکیبات آلی فرار (VOCs) طراحی شده‌اند. کربن فعال با ساختار متخلخل خود، مولکول‌های گاز را به سطح خود جذب می‌کند (Adsorption). این فیلترها مکمل فیلترهای ذره‌ای هستند و باید به صورت ترکیبی با آن‌ها به کار روند تا هم ذرات و هم گازهای مضر حذف شوند.

راهکارهای عملی

با توجه به شرایط ایران، یک استراتژی فیلتراسیون مؤثر باید چندلایه و متناسب با نوع سیستم تهویه باشد:

●      فیلتراسیون در دریچه‌های تهویه طبیعی: دریچه‌های تهویه طبیعی کنترل‌شده (مانند Renson) معمولاً با یک مش ضد حشره عرضه می‌شوند که عملکردی مشابه فیلتر ISO Coarse دارد. برای بهبود عملکرد، می‌توان از مدل‌هایی استفاده کرد که قابلیت نصب فیلترهای پلی‌استری قابل تعویض را دارند. اگرچه این فیلترها نمی‌توانند PM_{2.5} را به طور کامل حذف کنند، اما به عنوان اولین خط دفاعی در برابر گرد و غبار درشت، گرده‌ها و حشرات عمل کرده و کیفیت هوای ورودی را به طور محسوسی بهبود می‌بخشند.

●      ضرورت مطلق فیلتراسیون چندمرحله‌ای در سیستم‌های MVHR/HRV: برای اقلیم غبارآلود ایران، استفاده از تنها یک مرحله فیلتراسیون در دستگاه MVHR یک اشتباه فنی بزرگ است. یک سیستم MVHR ایده‌آل برای ایران باید حداقل دارای دو مرحله فیلتراسیون در مسیر هوای ورودی باشد:

1.     مرحله اول (پیش‌فیلتر): یک فیلتر ISO Coarse یا ePM10 (کلاس G4 یا M5)

2.     مرحله دوم (فیلتر اصلی): یک فیلتر با راندمان بالا از نوع ISO ePM2.5 یا ePM1 (حداقل کلاس F7) برای حذف ریزگردهای خطرناک و تأمین هوای پاک برای ساکنین. در صورت وجود نگرانی از بابت آلاینده‌های شیمیایی و بوهای شهری، می‌توان یک مرحله سوم شامل فیلتر کربن اکتیو نیز به این مجموعه اضافه کرد.

●      تحلیل هزینه‌ها و دوره تعویض فیلترها: فیلتراسیون یک هزینه جاری (Operating Expense - OPEX) است که باید در محاسبات اقتصادی لحاظ شود. فیلترها بسته به میزان آلودگی هوا و ساعت کارکرد دستگاه، باید هر 3 تا 12 ماه یکبار تعویض شوند. عدم تعویض به موقع فیلترها نه تنها کارایی فیلتراسیون را از بین می‌برد، بلکه با افزایش افت فشار، مصرف انرژی فن‌ها را نیز بالا برده و می‌تواند به خود دستگاه آسیب برساند. آموزش کاربران در مورد اهمیت و نحوه تعویض فیلتر، بخش مهمی از پیاده‌سازی موفق این سیستم‌ها است.

فصل پنجم: تجارب بین‌المللی در اقلیم‌های مشابه

چالش تأمین تهویه مناسب در ساختمان‌های بهینه‌سازی‌شده از نظر انرژی، یک مسئله جهانی است. بسیاری از کشورها، به ویژه آن‌هایی که دارای اقلیم‌های مشابه ایران (گرم و خشک، مدیترانه‌ای) یا با معضلات جدی آلودگی هوا هستند، سال‌هاست که با این موضوع دست و پنجه نرم کرده و راهکارهای قانونی و فنی مؤثری را توسعه داده‌اند. بررسی این تجارب موفق می‌تواند چراغ راهی برای تدوین یک نقشه راه عملی و بومی‌سازی‌شده برای ایران باشد.

مطالعه موردی ۱: جنوب اروپا (اسپانیا   Código Técnico de la Edificación – CTE)

اسپانیا، با اقلیم مدیترانه‌ای و خشک در بخش‌های وسیعی از خاک خود، شباهت‌های اقلیمی قابل توجهی با ایران دارد. مقررات ملی ساختمان این کشور، موسوم به CTE، از سال 2006 به طور جدی به مسئله کیفیت هوای داخل پرداخته است.

●      تحلیل قوانین CTE: بخش HS 3 از مقررات CTE به طور خاص به «کیفیت هوای داخل» اختصاص دارد و الزامات روشنی را برای تهویه در واحدهای مسکونی جدید وضع می‌کند. برخلاف مبحث ۱۹ ایران، CTE تهویه صرفاً طبیعی (از طریق باز کردن پنجره) را مجاز نمی‌داند و استفاده از سیستم‌های تهویه مکانیکی یا هیبریدی را الزامی می‌کند. این مقررات، حداقل نرخ جریان هوای تازه را بر اساس تعداد اتاق‌های خواب و نوع فضا (فضاهای خشک مانند اتاق خواب و نشیمن، و فضاهای مرطوب مانند آشپزخانه و حمام) به صورت کمی و دقیق مشخص می‌کند. برای مثال، برای یک آپارتمان دوخوابه، نرخ جریان هوای ورودی به فضاهای خشک باید حداقل 24 لیتر بر ثانیه (l/s) و نرخ هوای خروجی از فضاهای مرطوب باید 7 لیتر بر ثانیه به ازای هر فضا باشد.

●      راهکارهای فنی رایج: راهکار غالب و بسیار محبوبی که در اسپانیا برای برآورده کردن الزامات CTE به کار می‌رود، یک سیستم هیبریدی اگزاست مرکزی است. در این سیستم:

○      تأمین هوا (Supply): هوای تازه از طریق دریچه‌های کوچک و خودتنظیم (Trickle Vents) یا سیستم‌های میکروتهویه که در قسمت بالایی قاب پنجره‌ها نصب می‌شوند، به صورت غیرفعال وارد اتاق‌های خواب و نشیمن می‌شود.

○      تخلیه هوا (Extract): یک فن اگزاست مرکزی کم‌صدا که معمولاً روی بام نصب می‌شود، از طریق یک شبکه کانال‌کشی ساده، هوا را به طور مداوم از فضاهای مرطوب (آشپزخانه و سرویس‌های بهداشتی) به بیرون تخلیه می‌کند. این راهکار، یک مدل بسیار هوشمندانه، مقرون‌به‌صرفه و قابل اجرا برای ایران است، زیرا با حداقل هزینه و پیچیدگی فنی، یک سیستم تهویه کنترل‌شده و مؤثر را فراهم می‌آورد.

مطالعه موردی ۲: کالیفرنیا، آمریکا  (Title 24, Part 6)

ایالت کالیفرنیا، با اقلیم متنوع و تمرکز بسیار بالا بر بهره‌وری انرژی و استانداردهای زیست‌محیطی، یکی از پیشروترین قوانین ساختمانی جهان را تحت عنوان Title 24 تدوین کرده است. این استاندارد از سال 2010، تهویه مکانیکی را برای تمام خانه‌های مسکونی جدید الزامی کرده است.

●      بررسی استاندارد Title 24: این استاندارد، الزامات خود را بر پایه استاندارد معتبر ASHRAE 62.2 بنا نهاده است و هدف آن تضمین کیفیت هوای داخل در کنار به حداقل رساندن مصرف انرژی است.

یکی از نقاط قوت برجسته در مقررات ساختمانی ایالت کالیفرنیا، معروف به Title 24، ارائه یک فرمول محاسباتی شفاف و سرراست برای تعیین حداقل نرخ تهویه هوای مداوم در واحدهای مسکونی است. این رویکرد، هرگونه ابهام یا تفسیر شخصی را حذف کرده و یک مبنای دقیق و یکسان برای طراحان، مهندسان و ناظران فراهم می‌آورد.

فرمول محاسبه تهویه

این فرمول که به طور گسترده در طراحی‌های مهندسی به کار می‌رود، به شرح زیر است:

Qtot=(0.03×Afloor)+(7.5×(Nbr+1))

که در آن:

Qtot: نرخ کل تهویه مورد نیاز، بر حسب فوت مکعب بر دقیقه (CFM). این پارامتر حجم هوای تازه‌ای را که باید در هر دقیقه وارد فضا شود، مشخص می‌کند.

Afloor: مساحت کل کف واحد مسکونی، بر حسب فوت مربع (ft2).

Nbr: تعداد اتاق‌های خواب در واحد مسکونی.

مزایا و قابلیت الگوبرداری برای ایران

سادگی و وضوح این فرمول، آن را به یک ابزار کارآمد برای تضمین کیفیت هوای داخل ساختمان تبدیل کرده است. با توجه به اهمیت تهویه مناسب در سلامت ساکنین و بهره‌وری انرژی، استفاده از چنین الگوی شفافی می‌تواند به طور مستقیم در تدوین و اصلاح مقررات ملی ساختمان در ایران به کار گرفته شود تا یک استاندارد محاسباتی روشن و قابل اجرا برای تمام پروژه‌ها تعریف گردد.

مطالعه موردی ۳: شهرهای آلوده در چین و لهستان

کشورهایی مانند چین و لهستان که با بحران‌های شدید آلودگی هوا ناشی از صنعتی‌سازی سریع و استفاده از سوخت‌های فسیلی (به ویژه زغال‌سنگ در لهستان) مواجه بوده‌اند، تجارب ارزشمندی در زمینه حفاظت از ساکنین در برابر آلاینده‌های خارجی دارند.

●      تحلیل چالش: در شهرهایی مانند پکن، شانگهای یا کراکوف، غلظت PM{2.5} در بسیاری از روزهای سال به سطوح بسیار خطرناک می‌رسد. در چنین شرایطی، تهویه طبیعی حتی از نوع کنترل‌شده نیز پاسخگو نیست و نیاز به راهکارهای پیشرفته‌تر احساس می‌شود.

●      راهکارهای فناورانه: در پاسخ به این بحران، صنعت ساختمان در این کشورها به سرعت به سمت استفاده از سیستم‌های تهویه مکانیکی با بازیابی حرارت (MVHR) و فیلتراسیون چندمرحله‌ای بسیار قوی حرکت کرده است. در بسیاری از پروژه‌های مسکونی جدید و لوکس در این شهرها، استفاده از دستگاه‌های MVHR که مجهز به فیلترهای کلاس بالا (F7, F9 و حتی فیلترهای HEPA) هستند، به یک استاندارد تبدیل شده است. این سیستم‌ها می‌توانند بیش از ۹۹٪ از ذرات معلق مضر را از هوای ورودی حذف کرده و یک «پناهگاه هوای پاک» در داخل خانه ایجاد کنند. این تجربه نشان می‌دهد که در مناطق بسیار آلوده ایران (مانند تهران، اصفهان، اهواز و مناطق صنعتی)، سرمایه‌گذاری در سیستم‌های پیشرفته‌تر تهویه و فیلتراسیون، یک ضرورت بهداشتی است، نه یک انتخاب لوکس.

تحلیل تطبیقی و درس‌آموخته‌ها برای ایران

مقایسه این رویکردهای بین‌المللی با وضعیت فعلی در ایران، خلاءهای موجود را به وضوح آشکار می‌سازد و مسیر حرکت به جلو را روشن می‌کند.

جدول ۵-۱: تحلیل تطبیقی الزامات تهویه مسکونی (ایران-مبحث ۱۹ ویرایش 4 و 5 ، اسپانیا-CTE، کالیفرنیاTitle 24)

درس‌های کلیدی برای ایران:

1.     ضرورت الزام قانونی: اولین و مهم‌ترین گام، اصلاح مقررات ملی (مبحث ۱۹ و مبحث ۱۴) و الزامی کردن تأمین حداقل نرخ تهویه در تمام ساختمان‌های مسکونی جدید است. این موضوع نباید به انتخاب سازنده واگذار شود.

2.     استفاده از مدل‌های مقرون‌به‌صرفه: مدل موفق اسپانیا نشان می‌دهد که می‌توان با راهکارهای هیبریدی و نسبتاً کم‌هزینه، به نتایج بسیار مطلوبی دست یافت. این مدل می‌تواند به عنوان الگوی پایه برای ایران در نظر گرفته شود.

3.     شفافیت در محاسبات: قانون باید شفاف و بدون ابهام باشد. استفاده از یک فرمول محاسباتی ساده و روشن، مشابه مدل کالیفرنیا، از سردرگمی طراحان، مجریان و ناظران جلوگیری کرده و اجرای صحیح قانون را تضمین می‌کند.

4.     رویکرد منطقه‌ای به فیلتراسیون: با توجه به تنوع اقلیمی و سطوح مختلف آلودگی در ایران، مقررات باید یک رویکرد منطقه‌ای را در پیش بگیرد. می‌توان حداقل کلاس فیلتراسیون را برای مناطق مختلف (مثلاً شهرهای پاک، شهرهای آلوده، مناطق درگیر با گرد و غبار) به صورت متفاوت تعریف کرد.

تجارب بین‌المللی به وضوح نشان می‌دهند که مشکل ایران، یک مشکل حل‌نشدنی نیست. الگوهای موفق، آزموده‌شده و کارآمدی وجود دارند که می‌توان با بومی‌سازی و تطبیق آن‌ها با شرایط ایران، گامی بزرگ به سوی ارتقای سلامت و پایداری در صنعت ساختمان کشور برداشت.

فصل ششم: راهکارهای اجرایی و نقشه راه برای ایران

ارائه تحلیل‌های فنی و بررسی تجارب بین‌المللی تنها نیمی از راه است. چالش اصلی، ترجمه این دانش به راهکارهای عملی و قابل اجرا در بستر صنعت ساختمان ایران است. این فصل یک نقشه راه چندوجهی ارائه می‌دهد که شامل راهکارهای فنی برای طراحان، راهکارهای سیاستی برای نهادهای نظارتی و راهکارهای فرهنگی-اقتصادی برای کلیه ذی‌نفعان صنعت است. هدف، ایجاد یک حرکت هماهنگ برای گذار از وضعیت بحرانی فعلی به یک آینده پایدار است.

راهکارهای فنی و طراحی برای معماران و مهندسان

متخصصان خط مقدم این تغییر هستند و باید به ابزارهای عملی برای طراحی و اجرای صحیح سیستم‌های تهویه مجهز شوند.

ادغام دریچه‌های تهویه در طراحی نما و پنجره: یکی از دغدغه‌های معماران، تأثیر بصری دریچه‌های تهویه بر زیبایی نما است. تولیدکنندگان پیشرو مانند Renson، محصولاتی را طراحی کرده‌اند که به صورت یکپارچه و تقریباً نامرئی در قاب پنجره یا بالای شیشه نصب می‌شوند. معماران باید در مراحل اولیه طراحی، این دریچه‌ها را به عنوان یک جزء استاندارد از جزئیات پنجره در نظر بگیرند تا هم عملکرد فنی و هم یکپارچگی بصری حاصل شود.

محاسبه سرانگشتی نرخ تهویه برای واحدهای مسکونی

برای برآورد سریع نیاز یک واحد مسکونی به هوای تازه، می‌توان از استانداردهای معتبر بین‌المللی مانند ASHRAE 62.2(که مبنای مقررات Title 24 کالیفرنیا نیز قرار گرفته است) استفاده کرد. این استاندارد یک فرمول کاربردی برای محاسبه نرخ تهویه مداوم ارائه می‌دهد.

فرمول محاسباتی

فرمول اصلی بر اساس واحدهای امپریال و معادل متریک آن به شرح زیر است:

فرمول اصلی (واحد امپریال):

Qtot​ (CFM)=(0.03×Afloor​ (ft2))+(7.5×(Nbr​+1))

فرمول معادل (واحد متریک):

Qtot​ (m3/h)≈(0.55×Afloor​ (m2))+(20×(Nbr​+1))

این محاسبات ساده، ابزاری قدرتمند برای مهندسان و طراحان جهت تعیین اولیه ظرفیت سیستم تهویه محسوب می‌شود.

مثال کاربردی

برای درک بهتر، نیاز تهویه یک واحد مسکونی ۱۰۰ متر مربعی با دو اتاق خواب را محاسبه می‌کنیم.

مساحت کف (Afloor​)  100 m2

تعداد اتاق خواب (Nbr​)  2

با جایگذاری این مقادیر در فرمول متریک، خواهیم داشت:

Qtot​≈(0.55×100)+(20×(2+1))

Qtot​≈55+(20×3)=55+60=115 m3/h

بنابراین، این واحد مسکونی به طور مداوم به ۱۱۵ متر مکعب هوای تازه در ساعت نیاز دارد.

انتخاب و سایزینگ دریچه تهویه

حال با در دست داشتن نرخ تهویه مورد نیاز (115 m3/h)، می‌توان دریچه مناسب را انتخاب کرد. به عنوان مثال، با مراجعه به اطلاعات فنی دریچه تهویه  Renson AR75 مدل  Xlarge ، مشاهده می‌شود که این دریچه در اختلاف فشار ۲ پاسکال، به ازای هر متر طول خود، جریانی معادل 104.3 m3/h  فراهم می‌کند.

برای تأمین نیاز 115 m3/h، طول مورد نیاز از این دریچه به صورت زیر محاسبه می‌شود:

طول مورد نیاز=104.3 m3/h per meter115 m3/h​≈1.1 متر

در نتیجه، نصب حدود ۱.۱ متر از این مدل دریچه (برای مثال، دو دریچه ۵۵ سانتی‌متری مجزا) در فضاهای خشک مانند اتاق‌ها و نشیمن، می‌تواند نیاز تهویه کل این واحد را به خوبی تأمین نماید.

●      نکات اجرایی در مرحله نصب: کیفیت نصب به اندازه کیفیت محصول اهمیت دارد. باید اطمینان حاصل شود که محل اتصال دریچه به قاب پنجره یا دیوار به طور کامل هوابند و آب‌بند شده است تا از نفوذ ناخواسته هوا و آب باران جلوگیری شود. پیروی دقیق از دستورالعمل‌های نصب شرکت سازنده، امری ضروری است.

راهکارهای سیاستی و قانونی برای نهادهای نظارتی

تغییر واقعی و گسترده تنها از طریق اصلاحات قانونی و نظارت دقیق بر اجرای آن امکان‌پذیر است. وزارت راه و شهرسازی و سازمان‌های نظام مهندسی ساختمان، نقشی حیاتی در این زمینه ایفا می‌کنند.

●      پیشنهاد اصلاحات در مبحث ۱۹ و مبحث ۱۴ (تأسیسات مکانیکی)

1.     الزامی کردن حداقل نرخ تهویه (Minimum Ventilation Rate): باید یک بند صریح و غیرقابل تفسیر به مبحث ۱۹ یا ۱۴ اضافه شود که تأمین حداقل نرخ تهویه را برای تمام ساختمان‌های مسکونی جدید الزامی کند. این بند باید شامل یک فرمول محاسباتی شفاف (مشابه مدل کالیفرنیا) یا جداول مشخص (مشابه مدل اسپانیا) باشد.

2.     الزامی کردن حداقل فیلتراسیون: با توجه به بحران آلودگی هوا، این بند باید الزام کند که هوای تازه ورودی، حداقل از یک فیلتر با کلاس مشخص بر اساس استاندارد ISO 16890 عبور کند. می‌توان برای شهرهای مختلف با سطوح آلودگی متفاوت، کلاس‌های فیلتراسیون متفاوتی (مثلاً ISO Coarse برای مناطق پاک و ISO ePM2.5 برای کلان‌شهرها) را الزامی کرد.

3.     ارجاع به استانداردهای معتبر: مقررات ملی باید به استانداردهای بین‌المللی معتبر مانند ASHRAE 62.2 و ISO 16890 ارجاع دهد تا مبنای علمی و فنی الزامات مشخص باشد.

●      ایجاد سیستم‌های تشویقی:

○      اصلاح برچسب انرژی ساختمان: در حال حاضر، برچسب انرژی ساختمان در ایران عمدتاً بر اساس عملکرد پوسته حرارتی و تأسیسات گرمایشی/سرمایشی تعیین می‌شود. «کیفیت هوای داخل» و «سیستم تهویه» باید به عنوان یک پارامتر کلیدی و امتیازآور به این برچسب اضافه شود. ساختمانی که تهویه مناسبی ندارد، حتی با بهترین عایق‌کاری، نباید بتواند رتبه انرژی بالایی کسب کند.

○      بسته‌های تشویقی مالی: دولت و شهرداری‌ها می‌توانند برای سازندگانی که از سیستم‌های تهویه پیشرفته‌تر (مانند MVHR) یا راهکارهای نوآورانه تهویه طبیعی استفاده می‌کنند، بسته‌های تشویقی مانند تخفیف در عوارض ساخت یا ارائه وام‌های کم‌بهره در نظر بگیرند.

راهکارهای فرهنگی و آموزشی

تغییرات پایدار نیازمند تغییر در فرهنگ و دانش فنی جامعه است. قوانین به تنهایی کافی نیستند اگر درک درستی از اهمیت موضوع وجود نداشته باشد.

●      افزایش آگاهی عمومی: از طریق رسانه‌های عمومی، شبکه‌های اجتماعی و کمپین‌های اطلاع‌رسانی، باید عموم مردم را با خطرات هوای آلوده داخل خانه، مفهوم «هوای تازه» و اهمیت تهویه مناسب آشنا کرد. وقتی تقاضا برای خانه‌های سالم از سوی خریداران افزایش یابد، سازندگان نیز به تأمین آن ترغیب خواهند شد.

●      آموزش سازندگان و فعالان صنعت ساختمان: سازمان‌های نظام مهندسی، انجمن‌های صنفی و مراکز آموزشی باید دوره‌های تخصصی و کارگاه‌های عملی در زمینه اصول طراحی، انتخاب و اجرای سیستم‌های تهویه مدرن برای مهندسان معمار، مکانیک، مجریان و حتی کارگران ساختمانی برگزار کنند.

تحلیل اقتصادی: هزینه در برابر فایده

یکی از بزرگترین موانع در برابر پیاده‌سازی تهویه مناسب، تصور «پرهزینه بودن» آن است. این بخش با یک تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد که تهویه نه تنها یک هزینه، بلکه یک سرمایه‌گذاری هوشمندانه با بازگشت سرمایه (ROI) قابل توجه است.

●      هزینه اولیه نصب: هزینه نصب دریچه‌های تهویه طبیعی کنترل‌شده در مقایسه با کل هزینه ساخت یک ساختمان، بسیار ناچیز است. بر اساس قیمت‌های موجود برای دریچه‌های تهویه ساده در بازار ایران (که البته فاقد تکنولوژی‌های پیشرفته مدل‌های اروپایی هستند)، هزینه تأمین دریچه برای یک واحد مسکونی در محدوده چند میلیون تومان قرار می‌گیرد. حتی با در نظر گرفتن هزینه مدل‌های وارداتی با کیفیت بالا، این هزینه بخش بسیار کوچکی (کمتر از ۱٪) از هزینه کل ساخت را تشکیل خواهد داد. در مقابل، هزینه نصب سیستم‌های پیشرفته‌تر مانند MVHR به طور قابل توجهی بالاتر است و ممکن است چندین درصد از هزینه ساخت را به خود اختصاص دهد.

●      تحلیل فایده‌ها و بازگشت سرمایه (ROI):

○      صرفه‌جویی مستقیم در انرژی: همانطور که در فصل دوم تشریح شد، تهویه مناسب از طریق جلوگیری از پدیده Overheating و امکان‌پذیر ساختن Free Cooling، نیاز به استفاده از سیستم‌های سرمایشی را در فصول معتدل کاهش می‌دهد. این امر منجر به کاهش مستقیم قبوض برق می‌شود. این صرفه‌جویی در طول چند سال می‌تواند هزینه اولیه نصب دریچه‌ها را به طور کامل پوشش دهد.

○      کاهش هزینه‌های بهداشتی و درمانی: اگرچه محاسبه دقیق این هزینه دشوار است، اما کاهش بیماری‌های تنفسی، آلرژی‌ها و بهبود عملکرد شناختی، منافع اقتصادی غیرمستقیم اما بسیار بزرگی برای خانواده‌ها و جامعه در پی دارد. کاهش غیبت از کار و تحصیل و افزایش بهره‌وری، از جمله این منافع است.

○      افزایش ارزش ملک: در بازارهای ساختمانی پیشرفته، ساختمان‌هایی که دارای گواهی‌نامه‌های سلامت و کیفیت هوا هستند، با قیمت بالاتری به فروش می‌رسند. با افزایش آگاهی در ایران، وجود سیستم تهویه مناسب به یک مزیت رقابتی و عاملی برای افزایش ارزش ملک تبدیل خواهد شد.

جدول ۶-۱: تحلیل هزینه-فایده و برآورد دوره بازگشت سرمایه (ROI) برای نصب دریچه‌های تهویه طبیعی کنترل‌شده

این تحلیل به وضوح نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری در تهویه مناسب، یک تصمیم کاملاً منطقی و اقتصادی است که منافع آن بسیار فراتر از هزینه‌های اولیه آن است.

نتیجه‌گیری

صنعت ساختمان ایران بر سر یک دوراهی حیاتی قرار گرفته بود. مسیری که با ویرایش چهارم مبحث ۱۹ پیموده شد، ما را به سمت خانه‌هایی به ظاهر بهینه اما در عمل ناسالم هدایت می‌کرد. این مقاله به تفصیل نشان داد که چگونه تأکید یک‌جانبه بر «هوابندی» بدون الزام متقابل به «تهویه»، یک پارادوکس خطرناک را رقم زده بود.

اما اکنون، با تدوین و ابلاغ ویرایش پنجم مبحث ۱۹، تصویر آینده بسیار روشن‌تر است. این تصویر تاریک دیگر ناگزیر نیست. این مقاله نشان داد که راه حل‌های مؤثر، فناورانه و قابل اجرا در دسترس هستند و خوشبختانه، قانون‌گذار نیز با یک گام بزرگ به جلو، مسیر صحیح را انتخاب کرده است. ویرایش جدید با هوشمندی، خلاء قانونی گذشته را پر کرده و با الزام به نتایج عملکردی قابل تست، صنعت ساختمان را به سمت تأمین همزمان بهره‌وری انرژی و سلامت ساکنین هدایت می‌کند.

فراخوان برای اقدامی (Call to Action) که در این مقاله مطرح شد، اکنون با اصلاح مقررات، پاسخی درخور یافته است. چالش اصلی از این پس، نه کمبود قانون، بلکه اجرای صحیح و نظارت دقیق بر این مقررات تحول‌آفرین است. وظیفه نهادهای نظارتی، آموزش مهندسان، ارتقای دانش سازندگان و افزایش آگاهی عمومی، اکنون بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد.

بحران تهویه در ساختمان‌های ایران چالشی پیچیده بود، اما ویرایش پنجم مبحث ۱۹ نشان داد که این بحران قابل حل است. با اراده جمعی مبتنی بر دانش فنی، اجرای دقیق قوانین جدید و آگاهی عمومی، می‌توانیم خانه‌های ایرانی را از «کپسول‌های مهر و موم شده» به »پناهگاه‌هایی سالم، پرنشاط و پایدار« تبدیل کنیم. این وظیفه ای است که ما درآلومینیوم شیشه تهران مشاور تخصصی نما سالها است انرا جدی گرفته و پیگیری میکنیم.