الزامات مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان در طراحی معماری؛ از پوسته حرارتی تا طراحی انرژی‌محور ساختمان
۲۱ آبان ۱۴۰۵
افزایش مصرف انرژی در ساختمان‌ها و ضرورت ارتقای عملکرد حرارتی و بهره‌وری سامانه‌های انرژی
افزایش مصرف انرژی در ساختمان‌ها و ضرورت ارتقای عملکرد حرارتی و بهره‌وری سامانه‌های انرژی، موجب شده است که طراحی معماری دیگر صرفاً بر سازماندهی فضایی، زیبایی‌شناسی و پاسخگویی عملکردی متمرکز نباشد. در چارچوب مقررات ملی ساختمان ایران، مبحث نوزدهم با عنوان «صرفه‌جویی در مصرف انرژی» یکی از مهم‌ترین اسناد فنی مؤثر بر تصمیمات طراحی معماری است که الزامات مرتبط با عملکرد انرژی ساختمان را در مراحل طراحی، ساخت و بهره‌برداری تعریف می‌کند.
رعایت این مبحث بر انتخاب مصالح، طراحی پوسته خارجی، نسبت سطوح نورگذر به کدر، مشخصات پنجره‌ها، جهت‌گیری ساختمان، کنترل تابش خورشیدی، عایق‌کاری حرارتی و حتی هماهنگی میان طراحی معماری و سامانه‌های تأسیساتی اثرگذار است. در این میان، مباحث چهارم، چهاردهم، سیزدهم و بیست‌ودوم نیز از طریق تعیین الزامات عمومی ساختمان، تأسیسات مکانیکی، تأسیسات برقی و نگهداری ساختمان، چارچوب تکمیلی طراحی را مشخص می‌کنند.
این مقاله با رویکرد توصیفی ـ تحلیلی و با اتکا به متن مباحث مقررات ملی ساختمان، به بررسی جایگاه الزام‌آور مبحث نوزدهم و مسئولیت‌های طراحان معماری در انطباق طرح با الزامات انرژی می‌پردازد.
۱. مقدمه
ساختمان‌ها از مهم‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در بخش شهری محسوب می‌شوند و بخش قابل‌توجهی از انرژی مصرفی آن‌ها به تأمین آسایش حرارتی، سرمایش، گرمایش و روشنایی اختصاص دارد. در این شرایط، کیفیت تصمیمات اولیه طراحی معماری می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در میزان تقاضای انرژی ساختمان در طول دوره بهره‌برداری داشته باشد.
در معماری متعارف، عواملی مانند شکل و حجم ساختمان، جهت استقرار، ابعاد بازشوها، انتخاب مصالح نما و سازماندهی فضاهای داخلی، اغلب بر اساس ملاحظات زیبایی‌شناختی، اقتصادی و عملکردی تعیین می‌شوند؛ درحالی‌که از منظر مقررات ملی ساختمان، این تصمیمات باید با الزامات عملکرد انرژی نیز سازگار باشند.
مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان با عنوان «صرفه‌جویی در مصرف انرژی»، چارچوب اصلی این موضوع را تعیین می‌کند. اهمیت این مبحث در آن است که صرفه‌جویی انرژی را از یک توصیه طراحی به مجموعه‌ای از الزامات فنی قابل ارزیابی تبدیل می‌کند.
بنابراین، طراح معماری نمی‌تواند مسئولیت انطباق ساختمان با مبحث نوزدهم را صرفاً به مهندس تأسیسات واگذار کند؛ زیرا بسیاری از متغیرهای مؤثر بر عملکرد انرژی، مستقیماً در مرحله طراحی معماری شکل می‌گیرند.
۲. جایگاه الزام‌آور مبحث نوزدهم در طراحی ساختمان
مبحث نوزدهم از جمله مباحث مقررات ملی ساختمان است که رعایت الزامات آن در طراحی و اجرای ساختمان‌ها ضرورت دارد. این مبحث در ویرایش‌های مختلف توسعه یافته و دامنه موضوعات آن از کنترل انتقال حرارت پوسته خارجی به ارزیابی جامع‌تر عملکرد انرژی ساختمان گسترش پیدا کرده است.
ویرایش چهارم این مبحث در سال ۱۳۹۹ منتشر شد و ویرایش پنجم در سال ۱۴۰۴ تدوین و ابلاغ گردید.
در خصوص وضعیت اجرایی ویرایشها، باید به یک نکته مهم توجه داشت: مطابق ابلاغیه تمدید اجرای همزمان، امکان استفاده از ویرایش چهارم و پنجم از ۲۰ دی ۱۴۰۴ تا پایان ۲۹ اسفند ۱۴۰۵ فراهم شده است. بنابراین در تاریخ تدوین این مقاله، لازم است نسخه مبنای طراحی با توجه به تاریخ و شرایط صدور پروانه و ابلاغیه مربوط تعیین شود.
از نظر محتوایی، ویرایش پنجم مبحث نوزدهم ساختاری گستردهتر دارد و موضوعاتی مانند دسته‌بندی انرژی ساختمان، روش تجویزی، روش شبیهسازی بازدهی انرژی، پایش مصرف انرژی و مدیریت یکپارچه ساختمان را پوشش میدهد.
در نتیجه، رعایت مبحث نوزدهم صرفاً به استفاده از عایق حرارتی در دیوارها محدود نمیشود؛ بلکه باید عملکرد مجموعه ساختمان از منظر مصرف انرژی مورد توجه قرار گیرد.
۳. مسئولیت طراح معماری در رعایت مبحث نوزدهم
طراح معماری در فرآیند طراحی ساختمان، مسئول تصمیماتی است که مستقیماً بر میزان تبادل حرارتی ساختمان با محیط بیرون اثر میگذارند.
این تصمیمات را میتوان در پنج حوزه اصلی دسته‌بندی کرد:
1. انتخاب فرم و جهت‌گیری ساختمان.
2. طراحی پوسته خارجی و تعیین مشخصات اجزای کدر و نورگذر.
3. تعیین ابعاد و موقعیت پنجره‌ها و نورگیرها.
4. انتخاب مصالح و جزئیات اجرایی مرتبط با عملکرد حرارتی.
5. هماهنگی با مهندسان تأسیسات مکانیکی و برقی در جهت دستیابی به عملکرد انرژی موردنیاز.
در این چارچوب، نقش معمار از طراحی یک پوسته صرفاً بصری فراتر میرود و به طراحی یک سامانه فضایی ـ حرارتی تبدیل میشود.
۴. الزامات طراحی پوسته خارجی ساختمان
پوسته خارجی ساختمان مهم‌ترین بخش ارتباط حرارتی فضای داخلی با محیط بیرون است. این پوسته شامل اجزایی مانند دیوارهای خارجی، بام، کفهای مجاور فضای خارج یا فضاهای کنترلنشده و سطوح نورگذر است.
در طراحی معماری، عملکرد حرارتی این اجزا باید بهصورت یکپارچه بررسی شود؛ زیرا عملکرد نامناسب هر یک از آن‌ها می‌تواند موجب افزایش بار گرمایشی و سرمایشی ساختمان شود.
۴-۱. دیوارهای خارجی و اجزای کدر پوسته
طراح معماری باید مشخصات حرارتی دیوارهای خارجی را با توجه به روش طراحی انتخابشده در مبحث نوزدهم تعیین کند.
در این زمینه موارد زیر اهمیت دارند:
- تعیین ساختار لایههای تشکیلدهنده دیوار خارجی.
- انتخاب مصالح با ضرایب هدایت حرارتی مناسب.
- تعیین ضخامت و محل قرارگیری عایق حرارتی.
- توجه به پیوستگی عایق در محل اتصال دیوار به سقف، کف و ستون.
- کنترل پلهای حرارتی در جزئیات اتصال اجزای ساختمان.
- بررسی تأثیر جزئیات اجرایی بر عملکرد حرارتی کل پوسته.
نکته مهم آن است که صرف درج عنوان «عایق حرارتی» در نقشه معماری برای اثبات انطباق با مبحث نوزدهم کافی نیست. ساختار لایهها و مشخصات حرارتی مصالح باید با روش محاسباتی و الزامات مربوط به پروژه تطبیق داده شود.
۴-۲. طراحی بام و سقف
بام یکی از سطوح مهم تبادل حرارت ساختمان است؛ بهویژه در ساختمانهایی که سطح بام آن‌ها مستقیماً در معرض تابش خورشید قرار دارد.
در طراحی بام باید موارد زیر مورد توجه قرار گیرد:
1. تعیین ساختار لایههای حرارتی بام.
2. مشخصکردن نوع و ضخامت عایق حرارتی بر اساس محاسبات.
3. توجه به پیوستگی عایق در محل اتصال بام به دیوارهای خارجی.
4. هماهنگی عایق حرارتی با لایههای آببندی و شیببندی.
5. بررسی شرایط حرارتی سقفهای مجاور فضاهای کنترلنشده.
در این بخش، رعایت همزمان الزامات حرارتی مبحث نوزدهم و الزامات عمومی اجرای بام در مبحث چهارم اهمیت دارد.
۴-۳. کفهای مجاور محیط خارج و فضاهای کنترلنشده
کفهایی که در تماس با هوای آزاد، خاک یا فضاهای کنترلنشده قرار دارند، باید از نظر تبادل حرارتی بررسی شوند.
در طراحی معماری، تفکیک صحیح فضای کنترلشده و کنترلنشده اهمیت ویژهای دارد؛ زیرا این تفکیک بر تعیین مرز پوسته حرارتی ساختمان و محاسبات انرژی اثر میگذارد.
برای مثال، پارکینگ بدون تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، در تعریف فضای کنترلنشده قرار میگیرد. بنابراین در طراحی محل اتصال فضای مسکونی به پارکینگ، باید مرز حرارتی ساختمان بهدرستی مشخص شود.
۴-۴. طراحی پنجره‌ها و سطوح نورگذر
پنجره‌ها از مهم‌ترین عناصر مؤثر بر عملکرد انرژی ساختمان هستند. این عناصر علاوه بر تأمین روشنایی طبیعی و ارتباط بصری با محیط، مسیر انتقال حرارت و ورود انرژی خورشیدی به ساختمان نیز محسوب می‌شوند.
در ویرایش پنجم مبحث نوزدهم، ارزیابی سطوح نورگذر صرفاً به ضریب انتقال حرارت محدود نشده و پارامترهایی مانند جهت‌گیری پنجره، ضریب بهره گرمایی خورشیدی و نسبت عبور نور مرئی به بهره گرمایی خورشیدی نیز در طراحی مورد توجه قرار گرفتهاند.
از این منظر، طراح معماری باید موارد زیر را بررسی کند:
- نسبت سطح پنجره به سطح دیوار خارجی.
- جهت استقرار بازشوها و تأثیر آن بر دریافت تابش خورشیدی.
- ضریب انتقال حرارت پنجره و شیشه.
- ضریب بهره گرمایی خورشیدی (SHGC).
- میزان عبور نور مرئی (VLT).
- عملکرد سایهبانهای خارجی و داخلی.
- مشخصات نورگیرهای سقفی و درهای شیشهای.
نکته تخصصی: افزایش سطح شیشه الزاماً به معنای بهبود کیفیت معماری یا عملکرد انرژی نیست. سطح نورگذر باید با توجه به شرایط اقلیمی، جهت جغرافیایی، نیاز روشنایی و عملکرد حرارتی ساختمان تعیین شود.
۵. تأثیر اقلیم و جهت‌گیری ساختمان بر طراحی معماری
یکی از موضوعات اساسی در مبحث نوزدهم، توجه به شرایط اقلیمی و تفاوت نیاز انرژی ساختمان‌ها در مناطق مختلف کشور است.
در ویرایش پنجم، دسته‌بندی اقلیمی شهرهای ایران در پیوست دوم و اطلاعات مربوط به شدت مصرف انرژی مجاز در پیوست سوم ارائه شده است.
این موضوع نشان میدهد که طراحی یکسان برای ساختمانهایی با شرایط اقلیمی متفاوت، لزوماً به عملکرد انرژی مطلوب منجر نمیشود.
طراح معماری باید در مراحل اولیه طراحی به موارد زیر توجه کند:
- تعیین موقعیت جغرافیایی پروژه و گروه اقلیمی آن.
- بررسی جهت استقرار ساختمان.
- تنظیم ابعاد و موقعیت بازشوها متناسب با جهتهای جغرافیایی.
- انتخاب راهکار مناسب برای کنترل تابش خورشیدی.
- طراحی سایهاندازهای افقی و عمودی.
- بررسی تناسب سطح نورگذر و سطح کدر پوسته.
- هماهنگی بین دریافت نور طبیعی و کنترل بار سرمایشی و گرمایشی.
در این رویکرد، جهت‌گیری ساختمان دیگر صرفاً یک تصمیم مبتنی بر نورگیری یا دید مطلوب نیست، بلکه بخشی از فرآیند کنترل مصرف انرژی محسوب میشود.
۶. الزامات روشنایی طبیعی و ارتباط آن با طراحی معماری
تأمین روشنایی طبیعی یکی از اهداف اصلی طراحی فضاهای معماری است؛ اما این موضوع باید در کنار کنترل مصرف انرژی روشنایی مصنوعی بررسی شود.
مبحث چهارم مقررات ملی ساختمان در فصل ششم، الزامات عمومی نورگیری و تهویه فضاها را مطرح می‌کند. این الزامات از منظر تأمین شرایط مناسب استفاده از فضاها اهمیت دارند.
از طرف دیگر، مبحث نوزدهم در ویرایش پنجم، حداکثر توان مجاز سامانه روشنایی مصنوعی را در پیوست هشتم ارائه می‌کند.
نکته مهم این است که انتخاب روش طراحی باید بر اساس ضوابط همان ویرایش و الزامات پروژه انجام شود و نباید روشها یا شماره بندهای ویرایش چهارم بدون تطبیق به ویرایش پنجم تعمیم داده شوند.
۹. الزامات مصالح و فرآوردههای ساختمانی
انتخاب مصالح ساختمانی صرفاً بر اساس قیمت، ظاهر و قابلیت اجرا انجام نمیشود؛ بلکه ویژگیهای فیزیکی و حرارتی مصالح نیز باید در طراحی مورد توجه قرار گیرد.
مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان با عنوان «مصالح و فرآوردههای ساختمانی» مرجع مرتبط با الزامات مصالح و فرآوردههای مورد استفاده در ساختمان است.
در طراحی منطبق با مبحث نوزدهم، انتخاب مصالح پوسته خارجی باید با مشخصات حرارتی موردنیاز هماهنگ باشد.
مهم‌ترین ویژگیهایی که باید در مشخصات فنی مصالح بررسی شوند عبارتاند از:
- ضریب هدایت حرارتی مصالح (λ).
- مقاومت حرارتی لایهها (R).
- ضریب انتقال حرارت اجزای ساختمانی (U).
- ضخامت لایههای تشکیلدهنده پوسته.
- مشخصات فنی شیشه و پنجره.
- عملکرد حرارتی مجموعه لایههای دیوار و بام.
ویرایش پنجم مبحث نوزدهم، ضرایب انتقال حرارت مصالح و مواد را در پیوست هفتم ارائه می‌کند. بنابراین طراح می‌تواند مشخصات حرارتی مصالح را در محاسبات طراحی مورد استفاده قرار دهد.
۱۰. الزامات مستندسازی و ارائه نقشههای معماری
یکی از مشکلات رایج در پروژههای ساختمانی، عدم انعکاس الزامات انرژی در نقشههای اجرایی معماری است.
در بسیاری از پروژهها، مشخصات عایق حرارتی، ساختار دیوار خارجی، نوع شیشه و جزئیات اتصال اجزای پوسته بهصورت کامل در مدارک طراحی مشخص نمیشوند.
برای کاهش این مشکل، پیشنهاد میشود مدارک معماری پروژه حداقل شامل اطلاعات زیر باشند:
1. مشخصات لایههای تشکیلدهنده دیوارهای خارجی.
2. جزئیات عایق‌کاری حرارتی دیوارها و بام.
3. مشخصات فنی پنجره‌ها و شیشهها.
4. ابعاد و موقعیت بازشوها در نماها.
5. جزئیات سایهاندازها و کنترل تابش خورشیدی.
6. مشخصات حرارتی مصالح مورد استفاده.
7. جزئیات اتصال پوسته خارجی به اجزای سازهای.
8. مشخصکردن مرز فضاهای کنترلشده و کنترلنشده.
9. هماهنگی نقشههای معماری با نقشههای مکانیکی و برقی.
این مدارک باید با روش طراحی انتخابشده و چکلیستهای مربوط به مبحث نوزدهم تطبیق داده شوند.
۱۱. چکلیست کنترل طراحی معماری بر اساس مقررات ملی ساختمان
جدول زیر یک چکلیست کاربردی برای کنترل اولیه نقشههای معماری است. این چکلیست خلاصهای از موضوعات موردنیاز برای بررسی انطباق است و جایگزین چکلیست رسمی مبحث نوزدهم نیست.
موضوع کنترل مرجع اصلی
تعیین مرز پوسته حرارتی مبحث ۱۹
بررسی مشخصات حرارتی دیوار خارجی مبحث ۱۹
بررسی عایق حرارتی بام مبحث ۱۹ و ۴
کنترل کف مجاور فضای کنترلنشده مبحث ۱۹
کنترل مشخصات حرارتی پنجره مبحث ۱۹
بررسی جهت‌گیری بازشوها مبحث ۱۹
کنترل تابش و سایهاندازی مبحث ۱۹
تأمین نورگیری طبیعی فضاها مبحث ۴
بررسی تهویه فضاها مبحث ۴ و ۱۴
انتخاب مصالح ساختمانی مناسب مبحث ۵ و ۱۹
هماهنگی تجهیزات مکانیکی مبحث ۱۴ و ۱۹
هماهنگی سامانه روشنایی مبحث ۱۳ و ۱۹
توجه به نگهداری اجزای معماری مبحث ۲۲
۱۲. نتیجهگیری
بررسی مباحث مقررات ملی ساختمان نشان میدهد که مبحث نوزدهم باید بهعنوان یکی از مبانی اصلی طراحی معماری در نظر گرفته شود، نه ضابطهای که صرفاً در مرحله اجرای ساختمان یا طراحی تأسیسات مکانیکی مورد توجه قرار گیرد.
بخش مهمی از عملکرد انرژی ساختمان در همان مراحل اولیه طراحی شکل میگیرد؛ زمانی که معمار درباره جهت‌گیری، فرم، تناسبات، سطوح نورگذر، مصالح پوسته و سازماندهی فضاها تصمیمگیری می‌کند.
از این رو، رعایت مبحث نوزدهم مستلزم تغییر نگرش در فرآیند طراحی معماری است. در این نگرش، پوسته ساختمان تنها یک عنصر جداکننده یا زیبایی‌شناختی نیست، بلکه سامانهای عملکردی برای کنترل تبادل حرارت، دریافت نور طبیعی و تأثیرپذیری از شرایط اقلیمی محسوب میشود.
همچنین، ارتباط مبحث نوزدهم با مباحث چهارم، پنجم، سیزدهم، چهاردهم و بیست‌ودوم نشان میدهد که دستیابی به عملکرد مطلوب انرژی، نیازمند هماهنگی میان طراحی معماری، انتخاب مصالح، تأسیسات مکانیکی، سامانه‌های برقی و الزامات نگهداری ساختمان است.
در نهایت، میتوان گفت معمار در ساختمان منطبق با مقررات ملی، علاوه بر مسئولیت طراحی فضایی و بصری، باید تصمیمات معماری خود را از منظر عملکرد انرژی نیز ارزیابی و مستند کند. چنین رویکردی می‌تواند زمینهساز ارتقای کیفیت ساختمان، کاهش نیاز انرژی و بهبود شرایط آسایش بهرهبرداران باشد.
