عملکرد جدارهای ساختمانی در اقلیم گرم و مرطوب

اشاره:رطوبت، عامل بالقوه‌ای در ساختمان است که می‌تواند سلامتی و آسایش ساکنین آن را به مخاطره اندازد و به زیبایی و عملکرد جدارهای ساختمان لطمه وارد کند. از سال 1974 میلادی، صرفه جویی در مصرف انرژی به عنوان انتظاری مهم و اساسی از ساختمان‌ها مطرح شده است. برخی اقدامات بهینه سازی مصرف انرژی، نظیر کاهش نفوذ هوا و محدود کردن میزان تهویه فضای داخل، بدون توجه به عملکرد کلی ساختمان، می‌تواند باعث ایجاد مشکلات رطوبتی شود. بنابراین، ممیزین انرژی، در کنار انجام اقدامات بهینه سازی، ملزم به حل مشکلات رطوبتی در ساختمان‌ها نیز هستند. مسلم اینکه، اقدامات بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان‌های موجود یا جدید نباید باعث ایجاد مشکلات ناشی از رطوبت شود.رطوبت کنترل نشده باعث خرابی سازه نظیر تغییر ابعاد و پوسیدگی مصالحی نظیر چوب، نرم شدن اندودهای گچی و آهکی و خوردگی فلزات می‌شود. همچنین، این پدیده تأثیر مستقیم بر روی سلامت ساکنین دارد، زیرا، محیطی مناسب برای تولید و رشد موجودات زنده زیان آور فراهم می‌کند. در نتیجه، عمر مفید ساختمان به دلیل خرابی‌های زودهنگام اجزای مختلف آن کاهش می‌یابد. به طور کلی، می‌توان گفت رطوبت کنترل نشده تأثیر منفی روی ویژگی‌های مهم و حیاتی ساختمان دارد. از طرفی، بالا بودن میزان رطوبت در اجزای ساختمانی تأثیرات قابل ملاحظه‌ای بر افزایش تبادل حرارت در ساختمان دارد، خصوصاً اگر با تغییر فاز نیز همراه باشد. بنابراین، کنترل رطوبت در جدارهای ساختمان تأثیر بسزایی بر روی مصرف انرژی ساختمان، هزینه اولیه و نگهداری آن خواهد داشت و یکی از ملاحظات مهم در طراحی ساختمان‌ها محسوب می‌شود. لذا، در کنار انجام اقدامات بهینه سازی، لازم است توجه خاصی به مشکلات رطوبتی معطوف شود.

تأثیرات مخرب رطوبت و مشکلات ناشی از آن

مشکلات ناشی از رطوبت سبب کاهش عملکرد یا تخریب مصالح ساختمانی می‌شود. به طور کلی، این پدیده سبب ایجاد مشکلات عملکردی یا تخریب مصالح ساختمانی می‌شود. این مشکلات هنگامی افزایش می‌یابد که انتقال رطوبت در لایه‌های جدار در فاز مایع آغاز شود. از طرفی، میزان رطوبت موجود در هوای داخل ساختمان تأثیر قابل توجهی بر روی آسایش ساکنین ساختمان و خصوصیات مصالح گوناگون می‌گذارد. بنابراین، کنترل فرآیند انتقال رطوبت از طریق جدارهای ساختمان یکی از ملاحظات مهم در طراحی ساختمان‌ها محسوب می‌شود. در این مطالعه، به بررسی حادترین مشکلات رطوبتی مربوط به ساختمان‌های درگیر با میعانات پنهان مجموعه‌های ساختمانی در اقلیم گرم و مرطوب پرداخته می‌شود.مشکلات رطوبتی گوناگون هستند. رخی از آن‌ها سطحی هستند و سبب ایجاد خرابی‌های قابل رویت در مصالح می‌شوند، در حالی که، برخی دیگر، عمقی هستند و شرایط نامساعدی را در داخل فضا ایجاد می‌کنند و نشان دهنده خساراتی هستند که به سهولت قابل رویت نهستند. به طور کلی، این دلایل در هفت دسته طبقه بندی می‌شوند:

1. خمش و کمانش
2. افت مشخصات مکانیکی مصالح
3. افزایش رطوبت نسبی
4. بوهای نامطبوع
5. ایجاد لکه
6. زنگ زدگی
7. رشد میکروارگانیسم‌های مخرب

فرآیند انتقال رطوبت در اقلیم گرم و مرطوب

انتقال رطوبت در ساختمان‌ها، پدیده‌ای ناپایدار و پیچیده است. در نتیجه، غالباً، یک اقدام منفرد برای جلوگیری از مشکلات رطوبتی کافی نیست. هنگامی که رطوبت روی سطوح یا در داخل مصالح و اجزای ساختمانی انباشته می‌شود، عوامل زیادی باعث این عدم تعادل رطوبت می‌گردند و در نتیجه، یافتن راه حل‌های قطعی برای پیش گیری، مشکل است. فرآیندهای پیچیده انتقال رطوبت در داخل پوسته ساختمان بیشتر تحت تأثیر شرایط اقلیمی قرار دارند. منابع رطوبت در داخل ساختمان شامل گرمایش، پخت و پز، شستشو، استحمام و... است. در اقلیم‌های سردتر، معمولاً انتقال رطوبت از این منابع در فضاهای داخل به فضای سردتر و خشک‌تر خارج است. بارندگی نیز نقش مهمی را در انتقال رطوبت از خارج به داخل فضا ایفا می‌کند. بنابراین، چاره سازی به منظور کاهش خسارات ناشی از رطوبت در ساختمان‌های مسکونی به طور وسیع بر روی جلوگیری از ورود رطوبت به داخل مصالح ساختمانی به کار رفته در پوسته متمرکز شده است. در اقلیم‌های گرم و مرطوب، مکانیسم‌های انتقال رطوبت نسبت به سایر اقلیم‌ها پیچیده‌تر است. این امر به دلیل رطوبت بسیار بالای هوای خارج و همزمان با آن، منابع ایجاد رطوبت در داخل ساختمان است. در اقلیم‌های گرم و مرطوب، بارهای حرارتی- رطوبتی داخلی و خارجی که پوسته ساختمان باید در برابر آن‌ها مقاومت نماید نسبت به سایر اقلیم‌ها بیشتر است. همچنین، به دلیل دماهای شبنم بالا د ر این اقلیم، مسیرهای انتقال رطوبت به جریان هوای مرطوب خارج و شرایطی که در ایجاد میعان دخیل هستند، وابسته هستند. مسیرهای انتقال رطوبت، از طریق جریان هوا از درون شکاف‌ها و درزهای موجود در پوسته ساختمان و از طرفی، از طریق انتشار رطوبت از درون خلل و فرج مصالح ساختمانی رخ می‌دهد. عوامل محرک انتقال رطوبت، اختلاف فشار کل و فشار جزئی بخار آب بین هوای فضای کنترل شده داخل و هوای مرطوب خارج است. رطوبت نسبی، مقیاسی برای حجم رطوبت موجود در هوا به عنوان تابعی از حداکثر ظرفیت رطوبتی آن است. با افزایش دمای هوا، ظرفیت آن بیشتر می‌شود. برعکس، هنگامی که دمای هوای مرطوب و گرم کاهش یابد، رطوبت نسبی آن افزایش می‌یابد. زمانی که رطوبت نسبی به 100 درصد برسد، روی سطوحی که دمای آن‌ها کمتر از دمای نقطه شبنم هوا است، میعان رخ می‌دهد. این پدیده، هنگام عبور هوای گرم و مرطوب از درو ن پوسته ساختمان اتفاق می‌افتد. اگرچه، اکثر مصالح ساختمانی ظرفیتی برای جذب و ذخیره رطوبت دارند، اما، با گذشت زمان این مصالح از ظرفیت رطوبتی خود تجاوز می‌کنند و دچار مشکلات رطوبتی می‌گردند. به طور طبیعی، مصالح ساختمانی، دارای ظرفیت رطوبتی متعادل با محیط اطر اف خود هستند، برای مثال، هوا با رطوبت نسبی 100 درصد، با چوب، با 30 درصد رطوبت، در تعادل است. اما، به دلیل تغییرات مداوم در شرایط محیطی ناشی از چرخه‌های فصلی و روزانه، این شرایط تعادل به ندرت در دوره‌های زمان‌های طولانی حفظ می‌شود و رطوبت دائماً از مصالحی به مصالح دیگر انتقال می‌یابد. پیچیدگی‌های انتقال رطوبت در اقلیم‌های گرم و مرطوب به این موضوع اشاره دارد که راه حل‌های پیش گیری از مشکلات رطوبتی در اقلیم‌های سرد نمی‌تواند در این شرایط آب و هوایی به کار گرفته شود

عوامل تعیین کننده در ایجاد میعان در اقلیم گرم و مرطوب

عوامل زیادی در ایجاد پدیده میعان در اقلیم گرم و مرطوب دخیل هستند. آن چه که در این بخش مورد توجه قرار می‌گیرد، عوامل مشکل ساز در برقراری عدم تعادل رطوبت در منازل مسکونی و شناخته شده توسط متخصصین ساختمانی است. در ادامه، به بررسی این عوامل پرداخته می‌شود:

عدم توازن فشار: عدم توازن در توزیع هوای تهویه شده و نشت کانال‌ها به خارج، عوامل مشکل زا فرض می‌شوند که به توازن فشار کلی پوسته ساختمان وابسته است. اختلاف فشار بین فضای داخل و خارج تأثیر قابل توجهی روی مشکلات رطوبتی در ساختمان‌های مسکونی می‌گذارد. فشارهای داخلی، اصولاً تحت تأثیر پیامدهای توزیع هوا نظیر، توازن در لوله‌های تأمین کننده هوا، طراحی سیستم بازگشت هوا، طراحی سیستم تهویه و نشت کانال‌ها قرار دارند. به طور کلی، در ساختمان‌هایی که دارای عدم توازن فشار هستند، خرابی‌های ناشی از رطوبت به صورت جدی‌تری مطرح می‌شود.

بخاربندها و هوابندهای ناپیوسته : محل بخاربند و هوابند، پل‌های حرارتی، نوع تهویه هو ای داخل و بسیاری عوامل دیگر در روند انتقال رطوبت در ساختمان‌ها دخیل هستند. در اقلیم گرم و مرطوب، در صورتی که از بخاربند در کف یا سایر اجزای ساختمانی به شیوه مناسب استفاده شود، می‌تواند به صورت چشمگیری مانع از ایجاد مشکلات رطوبتی شود.

موارد مربوط به آسایش ساکنین: اختلاف دما، عامل بسیار مهمی برای ایجاد میعان به شمار می‌رود. در مناطق گرم و مرطوب، کاهش بی رویه دمای فضاهای داخل ساختمان می‌تواند سبب ایجاد مشکلات رطوبتی شود.

نتیجه گیری

انباشتگی رطوبت هنگامی اتفاق می‌افتد که میزان رطوبت ورودی به داخل یک مجموعه، فراتر از میزان رطوبت خارج شده از آن باشد. به طور کلی، مشکلات رطوبتی سبب ایجاد مشکلات عملکرد ی یا تخریب مصالح ساختمانی می‌شود. این مشکلات هنگامی رخ می‌دهند که انتقال رطوبت در لایه‌های جدار در فاز مایع آغاز شود. از طرفی، میزان رطوبت موجود در هوای داخل ساختمان تأثیر قابل توجهی بر روی آسایش ساکنین ساختمان و خصوصیات مصالح گوناگون می‌گذارد. بنابراین، کنترل فرآیند انتقال رطوبت یکی از ملاحظات مهم در طراحی ساختمان‌ها محسوب می‌شود. تدابیر گوناگونی برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از رطوبت وجود دارد. این تدابیر به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. کنترل رطوبت ورودی؛
2. کنترل رطوبت ذخیر هشده؛
3. خارج کردن رطوبت.

در صورتی که این راه کارها تواماً به کار گرفته شوند، بسیار مؤثرتر خواهند بود. در حالتی که اجزای ساختمان در حالت خیس باشند، راه کارهای مؤثر برای کنترل رطوبت ورودی به جدار زیان بخش است. در این حالت، روش‌های جلوگیری از ورود رطوبت می‌تواند مانع از خروج آن نیز بشود. مهمترین مکانیسم‌هایی که باعث مرطوب شدن لایه‌های جدارهای ساختمانی می‌گردند، آب مصرفی در زمان ساخت، جذب رطوبت در اثر پدیده مویینگی و همچنین رطوبت ناشی از بارندگی هستند. تمامی نقل و انتقالات رطوبت و بنابراین مشکلات مربوط به آن در ساختمان نتیجه یکی از این مکانیسم‌ها یا ترکیب چند مکانیسم است. به طور کلی، شیوه‌های مؤثر کنترل رطوبت در ساختمان‌ها، بر پایه راه کارهای زیر قرار دارد:

1. جلوگیری از مرطوب شدن سطوح خارجی جدار؛
2. جلوگیری از مرطوب شدن سطوح داخلی جدار؛
3. ایجاد امکان خشک شدن لایه‌های مرطوب جدارهای ساختمانی از طریق فضای داخل یا خارج.

در تمامی اقلیم‌ها، اجزای ساختمانی به طریق مشابه به وسیله جریان رطوبت و جذب آب از طریق مویینگی مرطوب می‌شوند. بنابراین، روش‌های کنترل حرکت آب و جذب آب از طریق مویینگی در تمامی اقلیم‌ها مشابه است، اما مرطوب شدن اجزای ساختمانی از طریق انتقال هوا و انتشار بخار با توجه به نوع اقلیم و در اوقات مختلف سال، دارای روش‌های متفاوتی است. در نتیجه، شیوه‌های کنترل جریان رطوبت برای هر اقلیم متفاوت است.دوطرفه بودن جریان رطوبت، با توجه به قابلیت آن‌ها برای حرکت رطوبت هم از داخل و هم از خارج ساختمان از داخل پوسته، هم به شرایط داخلی و هم به شرایط آب وهوایی محل بستگی دارد که اغلب توسط سازندگان و طراحان نادیده گرفته می‌شود.بالا رفتن میزان رطوبت در لایه‌های جدار، علاوه بر ایجاد مشکلات رطوبتی و کاهش عمر مفید عایق حرارتی، باعث افزایش ضریب انتقال حرارت و کاهش مقاومت حرارتی کل جدار نیز می‌شود. این موضوع باعث افزایش مصرف انرژی، هزینه اولیه و نگهداری ساختمان می‌شود. پیش بینی و رفع خطر میعان در لایه‌های جدار، نه تنها در جهت تضمین عملکرد مطلوب اجزای ساختمان‌ها حائز اهمیت است، بلکه به عنوان یک عامل تعیین کننده در تأمین شرایط حداقل بهداشت ساکنان نیز تلقی می‌شود.

نشریه پنجره ایرانیان، سال پنجم ، شماره 53 ، اسفندماه 1390