نفوذ هوا (Air Leakage یا Air Infiltration) به عبور غیرقابل کنترل هوا از میان درزها، شکافها و نقاط ضعف پوسته ساختمان گفته میشود. این جابهجایی هوا ممکن است به دو صورت اتفاق بیفتد:
ورود هوای بیرون به داخل ساختمان (Infiltration)
خروج هوای داخل به بیرون ساختمان (Exfiltration)
بسیاری تصور میکنند این پدیده تنها زمانی رخ میدهد که پنجره یا درب باز باشد؛ در حالی که حتی یک شکاف چند میلیمتری در اطراف پنجره، قاب درب یا محل عبور لولهها نیز میتواند مسیر قابل توجهی برای تبادل هوا ایجاد کند.
نکته مهم این است که هوا همیشه از ناحیه با فشار بیشتر به سمت ناحیه با فشار کمتر حرکت میکند. بنابراین عامل اصلی ایجاد نشت هوا، اختلاف فشار بین داخل و خارج ساختمان است، نه صرفاً وجود یک درز.
برای گرم کردن یا خنک کردن هوای داخل ساختمان، انرژی زیادی صرف میشود. زمانی که این هوا از ساختمان خارج شود یا هوای بیرون جایگزین آن گردد، سیستم گرمایش یا سرمایش مجبور است دوباره هوای جدید را تا دمای مطلوب برساند.
به عنوان مثال، در یک روز سرد زمستانی اگر از اطراف پنجرهها یا درب ورودی هوای سرد وارد ساختمان شود، سیستم گرمایشی علاوه بر جبران اتلاف حرارت دیوارها، باید این هوای تازه را نیز گرم کند. در تابستان نیز دقیقاً همین اتفاق برعکس رخ میدهد و ورود هوای گرم و مرطوب باعث افزایش بار سرمایشی ساختمان خواهد شد.
به همین دلیل در بسیاری از ساختمانها، کاهش نشت هوا میتواند تأثیری بیشتر از افزایش ضخامت عایق حرارتی داشته باشد.
در عمل، چهار عامل اصلی باعث ایجاد اختلاف فشار و حرکت هوا در ساختمان میشوند:
اختلاف دمای داخل و خارج ساختمان (اثر دودکشی)
وزش باد
عملکرد سیستمهای تهویه مطبوع
اختلاف فشار ایجاد شده توسط فنها و تجهیزات مکانیکی
هر یک از این عوامل میتوانند به تنهایی یا به صورت همزمان باعث ایجاد نشت هوا شوند.
یکی از مهمترین دلایل نشت هوا، پدیدهای است که به آن اثر دودکشی گفته میشود.
هوای گرم سبکتر از هوای سرد است. در فصل زمستان، هوای گرم داخل ساختمان به سمت طبقات بالاتر حرکت میکند و تمایل دارد از بالاترین قسمت ساختمان خارج شود. با خروج این هوا، در طبقات پایین ساختمان فشار منفی ایجاد میشود و همین موضوع باعث میشود هوای سرد از طریق درزهای موجود در طبقات پایین وارد ساختمان شود.
به همین دلیل معمولاً در زمستان:
اطراف درب ورودی ساختمان جریان هوای سرد احساس میشود.
طبقات پایین نسبت به طبقات بالا نشت هوای بیشتری دارند.
بیشترین خروج هوای گرم از اطراف سقف، نورگیرها، دریچهها و بام اتفاق میافتد.
در ساختمانهای بلند، اثر دودکشی میتواند آنقدر شدید باشد که حتی با بسته بودن تمام پنجرهها نیز جریان هوا در راهپلهها و رایزرهای تأسیساتی احساس شود.
باد یکی دیگر از مهمترین عوامل ایجاد نشت هوا است.
زمانی که باد به نمای ساختمان برخورد میکند، در سمت برخورد باد فشار مثبت ایجاد میشود و هوا تلاش میکند از هر شکاف موجود وارد ساختمان شود. در سمت مقابل، فشار منفی ایجاد شده و هوای داخل ساختمان از طریق درزها به بیرون کشیده میشود.
به همین دلیل ممکن است در یک روز بادخیز، تنها پنجرههای ضلع شمالی ساختمان دچار نفوذ هوای سرد باشند، در حالی که سمت دیگر ساختمان چنین مشکلی نداشته باشد.
این موضوع در برجها، ساختمانهای مرتفع و ساختمانهایی که در مناطق بادخیز قرار دارند، اهمیت بیشتری پیدا میکند.
برخلاف تصور بسیاری از افراد، گاهی عامل اصلی نشت هوا خود سیستم تهویه ساختمان است.
اگر مقدار هوایی که توسط هواساز یا سیستم تهویه به داخل ساختمان وارد میشود، بیشتر از مقدار هوای خروجی باشد، داخل ساختمان فشار مثبت پیدا میکند. در این شرایط هوا از طریق کوچکترین درزها به بیرون رانده میشود. اگر این اتفاق در زمستان رخ دهد، هوای گرم و مرطوب داخل میتواند وارد دیوار یا سقف شده و در لایههای سردتر میعان ایجاد کند.
در مقابل، اگر میزان هوای خروجی از طریق هود آشپزخانه، فن سرویسهای بهداشتی، اگزاست پارکینگ یا سیستم تخلیه هوا بیشتر از هوای ورودی باشد، ساختمان دچار فشار منفی خواهد شد. در این حالت، ساختمان مانند یک مکنده عمل میکند و هوای بیرون را از هر مسیر ممکن به داخل میکشد؛ از درز پنجرهها گرفته تا شکافهای اطراف لولهها و حتی فضای خالی پشت سقف کاذب.
این موضوع یکی از دلایل رایج احساس جریان هوای سرد در کنار پنجرهها و دربها است، در حالی که مشکل اصلی ممکن است عملکرد نادرست سیستم تهویه باشد، نه خود پنجره.
قبل از آنکه به فکر تعویض پنجره، افزایش ضخامت عایق یا تعویض تجهیزات گرمایشی باشید، ابتدا باید مشخص کنید هوا از کدام مسیر وارد یا خارج میشود.
در بسیاری از پروژهها مشاهده شده است که هزینه زیادی برای تعویض پنجرهها صرف شده، اما علت اصلی نشت هوا تنها یک سوراخ باز در محل عبور لوله اسپلیت یا یک سقف کاذب مشترک با تراس بوده است.
بنابراین، شناسایی مسیر نشت همیشه باید پیش از هر اقدام اصلاحی انجام شود.
پس از آشنایی با مفهوم نفوذ هوا و عوامل ایجاد اختلاف فشار، نوبت به بررسی مهمترین محلهای نشت هوا در ساختمان میرسد. تجربه ممیزی انرژی ساختمانهای مسکونی، اداری و آموزشی نشان میدهد که بخش زیادی از اتلاف انرژی از چند نقطه مشخص رخ میدهد؛ نقاطی که معمولاً در زمان ساخت یا بازسازی کمتر مورد توجه قرار میگیرند.
در ادامه، رایجترین مسیرهای نفوذ هوا به همراه علائم، روش تشخیص و راهکار اصلاح هر یک بررسی شده است.
درب ورودی اولین نقطهای است که معمولاً ساکنان متوجه نشت هوا از آن میشوند. اگر هنگام ایستادن کنار درب در فصل زمستان احساس جریان هوای سرد میکنید، احتمال زیاد درزبندی مناسبی وجود ندارد.
بیشترین نشتی در این قسمت معمولاً از محلهای زیر رخ میدهد:
فاصله زیر درب
اطراف چهارچوب
محل اتصال چهارچوب به دیوار
قفل و دستگیره
لاستیکهای فرسوده
در یک روز سرد، پشت دست خود را در امتداد چهار طرف درب حرکت دهید. اگر جریان هوا احساس شد، آن قسمت نیاز به آببندی دارد.
استفاده از یک تکه دستمال کاغذی یا دود قلم (Smoke Pencil) نیز روش مناسبی برای تشخیص مسیر ورود هوا است.
نصب نوارهای EPDM یا سیلیکونی
نصب درزگیر پایین درب (Door Sweep)
تنظیم لولاها
تزریق فوم پلییورتان بین چهارچوب و دیوار
آببندی با ماستیک الاستیک
بسیاری تصور میکنند پنجره دوجداره بهتنهایی مانع ورود هوا میشود، در حالی که در بسیاری از پروژهها مشکل اصلی خود پنجره نیست، بلکه محل نصب آن است.
اگر فضای بین قاب پنجره و دیوار بهدرستی پر و آببندی نشده باشد، هوای بیرون از همان قسمت وارد ساختمان میشود.
در برخی ساختمانها نیز لاستیکهای آببندی پس از چند سال خاصیت ارتجاعی خود را از دست میدهند و دیگر به خوبی روی لنگه پنجره نمینشینند.
احساس باد کنار پنجره
ورود گردوغبار
صدای زیاد خیابان
بخار گرفتن اطراف قاب
سرد بودن قاب داخلی
تعویض لاستیکهای فرسوده
تزریق فوم پلییورتان
اجرای نوارهای هوابند
آببندی اطراف قاب با ماستیک مناسب
تنظیم یراقآلات پنجره
این قسمت یکی از رایجترین اشتباهات اجرایی در ساختمانهای ایران است.
در بسیاری از پروژهها، فاصله بین قاب و دیوار فقط با ملات یا گچ پر میشود. این مصالح در برابر تغییرات دما ترک میخورند و به مرور مسیر عبور هوا ایجاد میشود.
بهترین روش، پر کردن فضای خالی با فوم پلییورتان و سپس اجرای ماستیک انعطافپذیر در سطح خارجی است.
تمام سوراخهایی که برای عبور لولهها ایجاد میشوند، اگر پس از نصب تجهیزات بهطور کامل درزبندی نشوند، به مسیر دائمی ورود هوا تبدیل خواهند شد.
نمونههای رایج:
لوله اسپلیت
لوله آب
لوله گاز
کابل برق
فیبر نوری
لوله آنتن
در بسیاری از ساختمانها، تنها اطراف لوله با مقدار کمی گچ پوشانده میشود که پس از مدتی ترک میخورد.
استفاده از فوم پلییورتان
اجرای ماستیک الاستیک
استفاده از مواد ضدحریق در رایزرها و فضاهای تأسیساتی
این مورد یکی از بزرگترین منابع اتلاف انرژی در ساختمانهای ایران است.
در فصل زمستان، بسیاری از کانالهای کولر آبی حتی با بسته بودن دریچه، کاملاً هوابند نیستند و هوای سرد از طریق کانال وارد ساختمان میشود.
اگر دمپر بهخوبی بسته نشود یا دریچه دچار نشتی باشد، این مسیر میتواند به اندازه یک پنجره نیمهباز موجب اتلاف انرژی شود.
تنظیم کامل دمپر
نصب درپوش زمستانی
عایقکاری کانال
آببندی اتصالات کانال
در ساختمانهای دارای هواساز، روفتاپ پکیج یا داکت اسپلیت، نشتی کانالها علاوه بر افزایش مصرف انرژی، باعث برهم خوردن تعادل فشار ساختمان نیز میشود.
در بسیاری از پروژهها، نشتی کانال برگشت بیشتر از کانال رفت است و همین موضوع موجب کاهش راندمان سیستم میشود.
آببندی تمام درزهای کانال
استفاده از نوارهای مخصوص کانال
استفاده از ماستیک کانال
عایقکاری کانال در فضاهای غیرشرایطی
دریچههای هوای تازه و خروج هوا باید فقط زمانی هوا را عبور دهند که سیستم در حال کار باشد.
در بسیاری از ساختمانها، پس از خاموش شدن سیستم، هوای بیرون بدون هیچ مانعی وارد ساختمان میشود.
نصب دمپر برگشتناپذیر (Backdraft Damper)
استفاده از دمپر موتوری در ساختمانهای بزرگ
سرویس دورهای دمپرها
یکی از مواردی که در بازدیدهای میدانی بارها مشاهده میشود، ارتباط فضای سقف کاذب اتاق با سقف کاذب تراس یا بالکن است.
فرض کنید در سقف کاذب تراس برای نصب چراغ یا عبور کابل، چند سوراخ ایجاد شده است. این سوراخها مستقیماً با هوای بیرون در ارتباط هستند. اگر فضای بالای سقف کاذب تراس به فضای بالای سقف کاذب اتاق متصل باشد، هوای سرد ابتدا وارد سقف کاذب تراس شده و سپس از طریق این فضای مشترک به سمت اتاق حرکت میکند.
در نهایت این هوا از اطراف چراغهای توکار، دریچههای تهویه یا حتی درزهای سقف وارد فضای اتاق میشود. در چنین شرایطی، ساکنان معمولاً احساس میکنند سقف اتاق "باد میدهد"، در حالی که منشأ اصلی مشکل، تراس یا بالکن است.
جداسازی کامل فضای سقف کاذب تراس از فضای داخلی
درزبندی تمام سوراخهای عبور کابل و لوله
اجرای دیواره هوابند بین تراس و فضای داخلی
استفاده از فوم یا ماستیک در اطراف تجهیزات
رایزرها معمولاً بین تمام طبقات ساختمان مشترک هستند و اگر در محل عبور لولهها یا کابلها آببندی نشوند، مانند یک دودکش عمل کرده و هوا را بین طبقات جابهجا میکنند.
این موضوع علاوه بر افزایش مصرف انرژی، میتواند مسیر انتقال بو، دود و حتی آتش نیز باشد.
اجرای درزبندی ضدحریق
آببندی تمام محلهای عبور لوله و کابل
استفاده از مصالح تأییدشده برای رایزرها
چگونه محل نفوذ هوا را در ساختمان پیدا کنیم؟
یکی از اشتباهات رایج در پروژههای ساختمانی این است که بدون بررسی دقیق، اقدام به تعویض پنجره، افزایش ضخامت عایق یا حتی تعویض سیستم گرمایش و سرمایش میشود؛ در حالی که ممکن است مشکل اصلی تنها یک درز کوچک در محل عبور لوله یا کانال تأسیسات باشد.
به همین دلیل، قبل از هر اقدامی باید مسیر واقعی حرکت هوا مشخص شود. امروزه روشهای مختلفی برای تشخیص نشت هوا وجود دارد که هر کدام کاربرد و دقت خاص خود را دارند.
دوربین حرارتی یکی از سریعترین و مؤثرترین ابزارها برای بررسی وضعیت پوسته ساختمان است. این دوربین اختلاف دمای سطوح را نمایش میدهد و در بسیاری از موارد، محل نفوذ هوا نیز به صورت غیرمستقیم قابل مشاهده است.
برای مثال، در زمستان اگر هوای سرد از اطراف پنجره وارد شود، دمای آن قسمت نسبت به سایر بخشهای دیوار کمتر خواهد بود و در تصویر حرارتی به صورت یک ناحیه سرد دیده میشود.
اما باید توجه داشت که دوربین حرارتی نشت هوا را مستقیماً نشان نمیدهد؛ بلکه تغییرات دمای ناشی از آن را نمایش میدهد. بنابراین تفسیر صحیح تصاویر اهمیت زیادی دارد.
اختلاف دمای داخل و خارج ساختمان بهتر است حداقل ۱۰ تا ۱۵ درجه سانتیگراد باشد.
در زمان تصویربرداری، سیستم گرمایش یا سرمایش باید مدتی روشن بوده باشد تا اختلاف دما در پوسته ساختمان ایجاد شود.
از تصویربرداری در زمان تابش مستقیم خورشید یا بلافاصله پس از بارندگی خودداری شود، زیرا نتایج ممکن است گمراهکننده باشند.
بهتر است بررسی در ساعات اولیه صبح یا شب انجام شود.
اگر هدف، اندازهگیری واقعی میزان هوابندی ساختمان باشد، تست Blower Door دقیقترین روش است.
در این روش، یک فن پرقدرت در محل درب ورودی ساختمان نصب میشود و با ایجاد اختلاف فشار (معمولاً ۵۰ پاسکال)، تمام ساختمان در شرایط فشار مثبت یا فشار منفی قرار میگیرد. در این حالت، هوا از تمام درزها و شکافها عبور میکند و محل نشت بهراحتی قابل شناسایی خواهد بود.
این آزمون علاوه بر یافتن محل نشت، میزان هوابندی ساختمان را نیز به صورت عددی نشان میدهد و در پروژههای کممصرف و ساختمانهای سبز یکی از آزمونهای اصلی کنترل کیفیت محسوب میشود.
یکی از سادهترین روشهای میدانی برای پیدا کردن مسیر حرکت هوا، استفاده از قلم دود یا دستگاه تولید دود است.
در این روش، مقدار کمی دود در نزدیکی درزها تولید میشود. اگر دود به داخل کشیده شود یا از محل دور شود، نشاندهنده وجود اختلاف فشار و نشت هوا است.
این روش برای بررسی محلهای زیر بسیار مناسب است:
اطراف پنجرهها
دربها
دریچههای بازدید
کانالهای هوا
سقف کاذب
اطراف چراغهای توکار
محل عبور لولهها و کابلها
در ساختمانهایی که دارای هواساز، فنهای تخلیه یا سیستمهای تهویه مرکزی هستند، اندازهگیری اختلاف فشار بین فضاها اهمیت زیادی دارد.
این دستگاه نشان میدهد که آیا یک فضا تحت فشار مثبت یا منفی قرار دارد و به کارشناس کمک میکند علت اصلی حرکت هوا را شناسایی کند. برای مثال، اگر یک اتاق نسبت به راهرو فشار منفی داشته باشد، هوای راهرو از طریق هر درز موجود وارد اتاق خواهد شد.
در یک بازدید حرفهای، بهتر است مسیر بررسی از سادهترین و در دسترسترین نقاط آغاز شود و سپس به سراغ بخشهای پنهان بروید.
ترتیب پیشنهادی عبارت است از:
دربهای ورودی و خروجی
پنجرهها و قابها
محل اتصال قاب به دیوار
عبور لولهها و کابلها
کانالهای کولر و هواساز
دریچههای هوای تازه و اگزاست
سقف کاذب و چراغهای توکار
رایزرهای تأسیساتی
دریچههای بازدید
فضای زیرشیروانی یا بام
در بسیاری از پروژهها، مشکل در همان مراحل ابتدایی شناسایی میشود و نیازی به اقدامات پرهزینه نخواهد بود.
برخی اقدامات اگرچه در ظاهر مشکل را برطرف میکنند، اما در عمل نتیجه مطلوبی ندارند.
از جمله این اشتباهات میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تعویض پنجره بدون آببندی محل اتصال قاب به دیوار
استفاده از فوم معمولی در محلهای نیازمند مصالح ضدحریق
بستن کامل دریچههای هوای تازه بدون در نظر گرفتن نیاز ساختمان به تهویه
استفاده از چسب یا درزگیر نامناسب که پس از مدت کوتاهی ترک میخورد.
نادیده گرفتن سقف کاذب و رایزرهای تأسیساتی
عدم تنظیم فشار سیستمهای تهویه پس از هوابندی ساختمان
برخلاف تصور بسیاری از افراد، میزان نفوذ هوا در ساختمان یک عدد ثابت نیست و به عوامل متعددی مانند موقعیت ساختمان، شرایط آبوهوایی، کیفیت اجرای پوسته، نوع پنجره و حتی اختلاف فشار داخل و خارج ساختمان بستگی دارد. به همین دلیل در نرمافزارهای شبیهسازی انرژی مانند EnergyPlus، DesignBuilder، IESVE، HAP و سایر نرمافزارهای معتبر، نرخ نفوذ هوا به عنوان یکی از پارامترهای اصلی بار گرمایش و سرمایش در نظر گرفته میشود.
در روشهای مهندسی، نرخ نفوذ هوا معمولاً بر اساس دبی هوای نشت کرده (m³/s یا L/s) یا تعداد تعویض هوا در ساعت (ACH) محاسبه میشود.
در پروژههای حرفهای، معمولاً از معیارهای زیر استفاده میشود:
وضعیت ساختمان | نرخ نفوذ هوا (ACH) |
|---|---|
ساختمان قدیمی بدون هوابندی | ۱٫۵ تا ۳ |
ساختمان معمولی با اجرای مناسب | ۰٫۵ تا ۱ |
ساختمان کممصرف | کمتر از ۰٫۶ |
ساختمان Passive House (تست 50Pa) | ≤ 0.6 ACH50 |
