بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مقایسه پایداری مصالح ساختمانی رایج به عنوان پوسته خارجی ساختمان
چکیده
انتخاب سیستم مناسب دیوار برای یک ساختمان یکی از تصمیم های مهم کارفرما محسوب می شود. چراکه دیوارهای خارجی بیشترین نقش را در تامین شرایط آسایش ساکنین را دارند. به عنوان مثال یکی از مهم ترین مواردی که باعث اتلاف انرژی حرارتی در ساختمان می شود جداره های ساختمان است. در صورتی که با استفاده بجا و صحیح از مصالح مناسب می توان مقاومت حرارتی آن ها را تا حد چشم گیری افزایش داده و در نتیجه از اتلاف انرژی به مقدار زیادی جلوگیری نمود. عامل دیگری که در رابطه با جدارهای ساختمان اهمیت پیدا می کند کنترل انتقال صوت خارج از ساختمان به داخل آن می باشد. در واقع کاهش تراز شدت صوت آن ها باید به میزانی باشد که صدا ها را به محدوده مطلوب برساند.
در این مقاله ضمن معرفی سیستم های دیوار خارجی رایج در ساختمان سازی که از طریق پرسشنامه بدست آمده است، به بررسی عملکرد حرارتی، صوتی آنها توسط نرم افزارهایی چون THERM و ODEON می پردازیم و با بررسی آنها در چرخه زیست، کمکی به انتخاب مصالح مناسب تر جهت استفاده در جداره های ساختمان می کنیم. امید است نتایج آن در کاربرد های اجرایی مورد استفاده متخصصین و سایر دست اندرکاران این امر قرار گیرد.
واژههای کلیدی: پوسته خارجی ساختمان- عملکرد حرارتی مصالح- عملکرد صوتی مصالح- چرخه زیست
1
-1 مقدمه
یکی از بخش های مهمی که مستقیما نقش اساسی در زندگی مردم دارد مساله مسکن می باشد. نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن و اهمیت آن در برنامه های توسعه کشور و از سویی دیگر اختصاص بیشترین سهم مصرف انرژی به این بخش، ضرورت استفاده از مصالح و راهکارهای مناسب را بیش از پیش مطرح ساخته است.
در این میان انتقال از طریق پوسته خارجی ساختمان بیش ترین درصد اتلاف حرارت را بخود اختصاص داده است بنابراین هرچه میزان انتقال حرارت از پوسته خارجی ساختمان بیشتر باشد، انرژی مورد نیاز برای تامین شرایط آسایش افزون تر بوده و لازم است برای جبران انرژی منتقل شده از پوسته خارجی، به صورت مداوم توانی برای گرمایش یا سرمایش مصرف شود. در صورتی که بتوانیم تمهیدات لازم را برای کاهش انتقال حرارت از پوسته خارجی ساختمان در نظر بگیریم، به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی خواهیم نمود.
از طرفی دیگر آنچه ساکنین را از محیط خارجی جدا و حفظ می نماید نیز همین پوسته خارجی ساختمان می باشد لذا باید به گونه ای انتخاب شود که علاوه بر فراهم کردن آسایش حرارتی، سایر شرایط آسایش و آرامش ساکنین از جمله آسایش صوتی را نیز به خوبی فراهم کند. چراکه امروزه آلودگی صوتی به یکی از معضلات بخش مسکن تبدیل شده است. بنابراین با توجه به آنچه که گفته شد انتخاب پوسته خارجی اهمیتی دو چندان می یابد چراکه امروزه مصالح متنوعی جهت استفاده در دیوارهای خارجی ساختمان تولید و عرضه می گردند لذا تصمیم گیری و انتخاب این مصالح باید بر اساس معیارهای متعددی صورت بگیرد. در این پژوهش ابتدا براساس پرسشنامه سیستم های مختلف دیوار خارجی که در شهر مشهد رایج هستند، بدست آمده و سپس مورد بررسی قرار گرفته اند.
-2نوع تحقیق
-1-2تحقیق بنیادی یا کاربردی
به طور کلی تحقیق را میتوان به دو دستهی بنیادی و کاربردی تقسیم کرد. تحقیق بنیادی با تولید دانش برای درک بیشتر سر و کار دارد و در جستجوی کشف حقایق و شناخت پدیدههاست و تحقیق کاربردی با تولید دانش برای اقدام به عمل. تحقیق کاربردی با استفاده از زمینه ی فراهم شده از طریق تحقیقات بنیادی برای رفع نیازمندیهای بشر و بهبود ابزار و روشها در جهت توسعه، رفاه، آسایش و ارتقاء سطح زندگی انسان مورد استفاده قرار میگیرد . به عبارت دیگر، تحقیق بنیادی با مسائل نظری و تحقیق کاربردی با مسائل اجتماعی یا عملی در ارتباط است1]و. [2
طبق تعریف فوق با توجه هدف تحقیق حاضر، این پژوهش، تحقیقی کاربردی محسوب میشود، زیرا با بررسی شرایط حاکم بر فضای جامعه به دنبال تسهیل استفاده از مصالح ساختمانی جهت دستیابی به اهداف اقتصادی کشور، افزایش رفاه و راحتی مردم است.
-2-2روش شناسی تحقیق
این تحقیق به طور کلی در سه مرحله اجرا شده است.
در نخستین مرحله مطالعات کتابخانهای کتب و مقالات داخلی و خارجی و همچنین مطالب و مصاحبههای موجود در جراید به طور گسترده صورت پذیرفت. در پایان این مرحله آشنایی با مبانی اولیه و همچنین شناخت و بررسی مصالح ساختمانی و ویژگیهای آن صورت گرفت.
2
از مرحله دوم تحقیقات میدانی آغاز شد. در این مرحله بر مبنای مطالعات مرحله اول، پرسشنامهای پیرامون مصالح ساختمانی مرسوم در بازار ساخت و ساز و مسکن تهیه شد. سپس این پرسشنامه توسط صاحبنظران مجرب و آگاه تکمیل و نتایج مطالعات میدانی مورد بررسی قرار گرفت.
بر مبنای مطالعات آماری مرحله دوم، در مرحله نهایی تحلیل و بررسی جامعی در نرم افزارهای مرتبط با همکاری صاحبنظران و متخصصان خبره صورت گرفت و با بررسی عوامل و ارزیابی آنها جمعبندی نتابج انجام شد.
-3-2جامعه و نمونه آمارگیری
نمونهگیری، یعنی انتخاب تعدادی از افراد، حوادث و اشیاء از یک جامعه تعریف شده به عنوان نمایندهی آن جامعه. تعریف جامعه بنا بر نظر اغلب محققان عبارت است از همه اعضای واقعی یا فرضی که پژوهشگر علاقهمند است تا یافتههای تحقیق خود را به آنها تعمیم دهد؛ لیکن در اینجا بیش از آنکه به تعمیمپذیری تأکید شود، اصیل بودن یافتههای پژوهش مورد توجه است. [1]
جامعهی آماری این تحقیق را کلیه گروههای در ارتباط با مصالح ساختمانی و ساخت و ساز اعم از اساتید دانشگاه، مهندسین عمران، مجریان و پیمانکاران، کارفرمایان، مدیران، مشاوران و ... تشکیل میدهند. عدم امکان تعیین جمعیت این جامعه در حقیقت موجب نامعین بودن حجم جامعه و ایجاد شرایطی خاص در تعیین حجم نمونه آماری میشود. لذا به منظور تعیین حجم نمونه آماری برای توزیع پرسشنامه از فرمول کوکران برای حالت حجم جامعه نامعلوم استفاده میشود. این رابطه عبارتست از:
که در آن n حجم نمونه آماری؛ d مقدار خطاست که عبارتست از مقدار خطائی که در اندازه متغیر مورد نظر برای ما قابل پذیرش است، این مقدار عموماً بین 0/05 و 0/1 انتخاب میشود که در این پژوهش میانگین این دو یعنی 0/075 انتخاب شده است؛ Z اندازه استاندارد سطح قابل بررسی که در اینجا %90 انتخاب شده و براساس جدول توزیع نرمال استاندارد مقدار Z برابر 1/28 میباشد و P و q نسبت یا شرایط مورد نظر که مجموع آن دو برابر یک بوده با توجه به عدم وجود نسبت قابل پیشبینی خاصی و به منظور افزایش حجم نمونه و ایجاد مشابهت با اغلب تحقیقات معمول هر دو برابر 0/5 انتخاب میشوند. با قرار دادن مقادیر ذکر شده در رابطه (1) حاصل برابر 72/8 میشود. لازم به ذکر است در این پژوهش تعداد پاسخنامههای جمع آمری شده
75 عدد بود.
-4-2پایایی پرسشنامه
پایایی ابزار که از آن به اعتبار، دقت و اعتمادپذیری نیز تعبیر میشود، عبارت است از اینکه اگر یک وسیلهی اندازهگیری که برای سنجش متغیر و صفتی ساخته شده، در شرایط مشابه در زمان یا مکان دیگر مورد استفاده قرار گیرد، نتایج مشابهی از آن حاصل شود. [1]
در حقیقت هدف از سنجش پایایی دستیابی به این نکته است که آیا تکرار مطالعه همان نتایج قبلی را دربرخواهد داشت یا خیر؟ روشهای مختلفی برای تعیین میزان پایایی توسط محققین استفاده میشود. در پژوهش حاضر، به منظور سنجش پایایی از روش آلفای کرونباخ استفاده شده است.به این منظور رابطه مربوط به آلفای کرونباخ با کمک نرمافزار اکسل مورد استفاده قرار گرفت. این رابطه عبارت است از:
3
که در آن K تعداد متغیرهای پرسشنامه یا آزمون؛ واریانس متغیر i ام و واریانس کل آزمون
میباشند. با ثبت دادههای موجود مقدار آلفا %87 شده است یعنی بزرگتر از %70 که حداقل میزان آلفا برای قبول پایایی پرسشنامه است. بنابراین میتوان مدعی شد که پرسشنامه مورد استفاده از پایایی قابل قبولی برخوردار است.
-5-2روایی پرسشنامه
منظور از روایی این است که مقیاس و محتوای ابزار یا سؤالات مندرج در ابزار دقاًیمتغیرها و موضوع مورد مطالعه را بسنجد؛ یعنی این که بخشی از دادههای مورد نیاز، در رابطه با سنجش متغیرها در محتوای ابزار حذف نشده باشد یا به عبارت دیگر, عین واقعیت را نشان دهد. [1]
در این پژوهش برای افزایش روایی محتوایی پرسشنامه این روشها به کار رفته است:
- مطالعه کتب، مقالات و نشریات مرتبط با موضوع
- مشورت با صاحبنظران و متخصصان با هدف بررسی سؤالات
- بررسی ادبیات پرسشنامه
- بررسی عدم وجود ابهام در سؤالات با استفاده از برگزاری پیش آزمون
- عدم گنجاندن دو موضوع در یک سؤال جهت جلوگیری از بروز ابهام
- استفاده از گزینههای یکسان جهت معطوف کردن تمرکز شرکتکنندگان بر روی اصل سؤالات
- طرح سؤال باز پایانی جهت معرفی سایر موانع توسط پاسخدهندگان که در اکثر قریب به اتفاق موارد به بیان مجدد مطالب موجود در پرسشنامه میپرداختند.
-6-2 نحوه نتیجهگیری از پرسشنامه
پس از گردآوری پرسشنامهها و جمع بندی پاسخها، مصالح در مرحله اول تحقیق امتیازدهی شدند. برای هر سؤال ابتدا پاسخهای فاقد نظر کنار گذاشته شد؛ سپس به ترتیب امتیازات 1 تا 5 به گزینههای پنجگانه ی خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد اختصاص داده شد و در تعداد پاسخهای همان گزینه ضرب و بر مجموع تعداد پاسخهای گزینههای پنجگانه تقسیم شد. بدین ترتیب بر حسب امتیاز بین یک تا پنج، حاصل از این روش، موانع رتبهبندی شدند به صورتی که هر چه امتیاز بیشتری به یک مانع تعلق میگرفت جدیتر و بحرانی به حساب میآمد.
-7-2نتایج حاصل از پرسشنامه
در این پژوهش مصالح رایجی که به عنوان دیوار خارجی در ساخت و ساز استفاده می شود را در چهار دسته تقسیم بندی کرده و رایج ترین های هر دسته را که از طریق پرسشنامه بدست آمده است، مورد مطالعه قرار گرفته است.
جدول :1 دسته بندی مصالح رایج مطالعه شده
-3معیارهای تصمیم گیری
به منظور مقایسه گزینه های پیش رو معیارها به گونه ای باید در نظر گرفته شوند که تا حد ممکن جامع بوده و در عین حال کمترین همپوشانی و وابستگی را داشته باشند. با توجه به این موضوع ابتدا معیارهای کلی که تقریبا مستقل از هم بوده تعریف شده اند و سپس مصالح در هرقسمت ارزیابی و با یکدیگر مقایسه شده اند.
5
-1-3مقایسه از نظر عملکرد حرارتی
از آنجا که در طول سال های اخیر به ویژه پس از دهه هفتاد میلادی با بحران انرژی روبرو شدیه ایم، لذا مقاومت حرارتی دیوار خارجی به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای دیوار مطرح شد. در این پژوهش جهت ارزیابی عملکرد حرارتی مصالح ساختمانی، مصالح مورد نظر در نرم افزار Therm مدل سازی شده اند و سپس
مقدار ضریب انتقال حرارت سطحی آنها از طریق نرم افزار بدست آمده است.
جدول :2 مشخصات حرارتی مصالح ساختمانی
وزن مخصوص ضخامت ضریب هدایت مقاومت ضریب انتقال
نوع دیوار خشک حرارت موثر حرارتی حرارت سطحی
(cm)
(kg/m3) (w/m.k) (m2.k/w) (w/m2.k)
بلوک سفالی 2100 تا 2200 15 0/92 0/16 1.81
هبلکس 700 15 0/17 0/88 0.95
سیلکس 600 تا 700 15 0/17 0/88 0.95
CLC 450 15 0/22 0/68 1.17
پرلیت 400 تا 600 15 0/24 0/62 1.26
لیکا 900 15 0/20 0/75 1.08
تری دی پنل - 13 0/08 1/62 0.55
LSF - 13 0/07 1/85 0.50
-2-3مقایسه از نظر عملکرد صوتی
در این قسمت رفتار صوتی مصالح در باندهای 1/3 اکتاوی در نرم افزار ODEON مدل سازی و ارزیابی شده اند. قابل ذکر است که در این مدل سازی سه منبع صوتی با میانگین شدت صوتی 85 دسی بل در اطراف مدل ساخته شده در نظر گرفته شده است.
در نمودار زیر تراز فشار صوتی (SPL) که در هر فرکانس داخل ساختمان دریافت می شود، نشان داده شده است. همانطور که می دانید تراز شدت صوت، معیاری برای سنجیدن درک انسان از بلندی صوت است. اگر تراز فشار صوت مجاز برای ساختمان مسکونی را بصورت ایده آل 35 دسی بل در نظر بگیریم، در مورد بلوک سفال می توان گفت که این بلوک ها عملکرد نسبتا ضعیفی در بازه فرکانسی 63 تا 1000 هرتز و بخصوص 500 هرتز دارند.
شکل :1 نمودار تراز فشار صوت بلوک سفال
نمودار تراز فشار صوتی (SPL) برای بلوک هبلکس بصورت زیر است و تنها در فرکانس 250 هرتز دچار ضعف هستند که این مقدار در مقایسه با بلوک های سفالی از نظر صوتی بسیار عملکرد خوبی می باشد.
شکل : 2 نمودار تراز فشار صوت بلوک هبلکس در نمودار زیر برای بلوک های پرلیتی بیشترین مقدار تراز فشار صوت در فرکانس های 63 و 125 هرتز می
باشد اما این حداکثر ها در فرکانس هایی است که نمودار توزیع انرژی های دریافتی از منبع دارای کمترین مقدار خود هستند لذا می توان این نتیجه را گرفت که عملکرد صوتی این بلوک ها بسیار خوب می باشد.
شکل :3 نمودار تراز فشار صوت بلوک پرلیت از نمودار تراز فشار صوت بلوک لیکا دریافت می شود که این بلوک ها در فرکانس های 63 تا 250 هرتز دچار
ضعف هستند و از آنجایی که حداکثر نمودار توزیع انرژی های دریافتی از منابع در فرکانس 250 هرتز می باشد لذا برای این فرکانس راه حلی باید ارائه گردد.
