از جمله مسائل مهمي كه امروزه توجه بسياري از اقتصاد دانان را به خود معطوف ساخته است، موضوع انرژي و استفاده بهينه از آن و محدوديت هاي منابع فسيلي است. يكي از مباني توسعه يافتگي ميزان انرژي مصرفي سرانه است به شرطي كه بخش عمده اي از آن در صنعت وكشاورزي باشد. متاسفانه در كشورهاي در حال توسعه و ازجمله كشور ما مصرف انرژي به صورت سرانه بسيار بالا است و بر خلاف انتظار بخش عمده اي از اين مصرف بالاي انرژي در بخش خانگي ، خدمات وتجاري است. مي دانيم كه مصرف بالاي انرژي در اين بخشهاي غير توليدي به مفهوم اتلاف انرژي است. در سالهاي اخير تلاشهاي زيادي شده است تا نه تنها مصرف انرژي در سطح متعادلي نگه داشته شود بلكه ازآن به صورت بهينه استفاده گردد.
محدوديت منابع انرژي مخصوصا منابع سوختهاي فسيلي و نگراني هاي موجود در توقف رشد صنعتي به علت گراني سوختهاي فسيلي و پايان پذيري آنها، كشورها را برآن داشته است تا روي ديگر منابع انرژي به خصوص انرژيهاي تجديد پذير، انرژي خورشيدي، باد، زمين گرمايي و امواج درياها و اقيانوسها تحقيق و مطالعه شود و از سوي ديگر بهينه و بجا و درست مصرف كردن سوختهاي فسيلي در دستور كارجدي اغلب كشورها قرارگيرد. در اين مقاله تلاش گرديده كه به بخش دوم يعني بهينه سازي مصرف سوخت درساختمان هاي مسكوني و تجاري پرداخته شود.
بر اساس آمار، يكي از مهم ترين مصارف انرژي در بخش ساختمان در كشور ما مطبوع سازي محيط كار يا سكونت است. به صورتي كه ۴۰ درصد سرانه سوخت در بخش خانگي و تجاري مصرف شده و از اين بخش نيز بيش از ۵۰ درصد به مطبوع سازي دماي محيط اختصاص دارد. در اين مقاله يك واحد مسكوني با مشخصات داده شده از نظر افت حرارتي از ساختمان به بيرون درشرايط زمستان در حالت واقعي و زماني كه ديوارها عايق بندي شده و پنجره ها دو جداره شوند با هم مقايسه شده است.
واحد مسكوني كه كليه محاسبات حرارتي در مورد آن انجام مي گيرد داراي خصوصيات زير مي باشد:
يك واحد آپارتمان مسكوني كه در طبقه چهارم قرار دارد.
ارتفاع كف تا سطح زمين ۱۰/۶m
ارتفاع كف تا سقف ۲/۷۰m
ضخامت كف و سقف حدود ۳۰cm
نتايج
در مورد جدارها , سقف از بيشترين سهم در انتقال حرارت برخوردار است. بعد از سقف ديوارها در مرتبه بعدي قرار مي گيرد.
مجموع حرارت انتقالي از ديوارها بيش از نيمي از حرارت كل را تشكيل مي دهد.
مجموع حرارت انتقال كلي از ديوارها و سقف حدود ۷۵ درصد از حرارت اتلافي را تشكيل مي دهد.
با استفاده از عايق پشم شيشه (۳cm) و پنجره دوجداره، ۴۹ درصد کاهش اتلاف حرارتی دیده می شود.
سقف نسبت به مساحت اشغالي انتقال حرارت كمتري نسبت به ساير جدارها دارد , علت اين امر را مي توان در وجود لايه هاي بيشتر سقف نسبت به ساير جدارها دانست، به خصوص وجود قير و آسفالت در سقف به عنوان يك عايق حرارتي عمل كرده و در كاهش ميزان انتقال حرارت از سقف نقش مهمي را داراست.
پنجره ها به نسبت مساحت خود از اتلاف حرارتي بالايي برخوردارند بطوريكه حدود سه برابر سهم خود از سطح اشغالي, در انتقال حرارت آپارتمان نقش دارد و اين خود نشان دهنده نقش مهم پنجره ها در اتلاف حرارتي منازل مي باشد. منازلي كه از پنجره هاي بيشتري در سازه ساختمان خود استفاده مي كنند از تلفات حرارتي بالايي برخوردارند و نيازمند به استفاده از پنجره هايي با كارايي حرارتي بالا مي باشند تا از اتلاف حرارتي آنها كاسته شود.
در فصل زمستان همه ما روش هاي متفاوتي براي گرم کردن منازل خود انتخاب مي کنيم، ولي در کنار اين روش گرمايشي، بايد بدانيم که روشي را هم براي جلوگيري از هدر رفتن انرژي گرمايشي ساختمان و بهينه سازي مصرف انرژي انتخاب کنيم، بعضي ها ممکن است سراغ عايق ها بروند که اين روش هم مزايا و معايب خود را دارد اما يکي ديگر از روش هاي موثر نصب و کاربرد پنجره دو جداره است.
اولين بار در سال ۱۹۴۰ ميلادي در نيويورک يک شيشه فروش شيشه دوجداره را توليد و عرضه کرد و آن را در ايالات متحده به نام خود ثبت کرد. مهم ترين عامل ايجاد چنين شيشه اي براي اولين بار هم درواقع حفظ هواي مطلوب داخل ساختمان و جلوگيري از خروج گرما و سرماي داخل ساختمان بوده است.
پنجره هاي دوجداره يا چند جداره از اتصال دو يا چند شيشه موازي در مقابل يکديگر بر روي يک چارچوب پروفيل آلومينيومي تشکيل مي شود. فريم هايي که بين دو جدار قرار مي گيرند، به وسيله مواد رطوبت گير پر مي شوند و سپس دو لبه فريم چسب زده مي شود که اين کار براي درزگيري و قرار گرفتن اسپيسر بين دو شيشه و چسبيدن آنها به يکديگر است. پس از چسب زدن، به روي شيشه ها انتقال مي يابند و با دستگاه پرس نصب مي شوند و همزمان گاز آرگون به صورت اتوماتيک داخل شيشه دوجداره تزريق مي شود و بعد محيط شيشه با چسب پلي سولفيد براي درزبندي بيشتر پر مي شود.
پس از اينکه مراحل ساخت شيشه دوجداره تکميل مي شود، آزمايش هاي مختلفي روي آن انجام مي گيرد؛ از جمله آزمايش پايداري در برابر محيط هايي با رطوبت بالا، آزمون مه گرفتگي، آزمون تعيين ضخامت محفظه هوا و….
نصب اين شيشه ها بر روي پنجره بسيار آسان است و از طريق پيچ و مهره کردن آنها به قاب فلزي اوليه يا سازه هاي سيماني، آجري و… صورت مي گيرد. پنجره هاي دوجداره را مي توان طوري نصب کرد که امکان چرخش آنها در دو محور افقي و عمودي وجود دارد و در حالت مورب هم پنجره يک قاب با زاويه ۳۵ درجه برايتان ايجاد مي کند. اين پنجره ها حتي قابليت نصب در اشکال قوس دار و منحني را هم دارند و علاوه بر اين به گونه اي طراحي مي شوند که شما بتوانيد توري يا پرده هاي کرکره اي هم براي پنجره نصب کنيد. در ضمن پروفيل ها و يراق آلات مورد استفاده در نصب پنجره هاي دو جداره به دليل گالوانيزه شدن در برابر زنگ زدگي و خوردگي و همچنين مواد شيميايي موجود در هوا، بسيار مقاوم هستند و در نتيجه طول عمر بالايي دارند.
پنجره ها روشنایی، گرما، هواي تازه و زیبایی ها را به خانه آورده و ارتباطی با محیط خارج برقرار می کنند. علی رغم این محاسن پنجره ها یکی از عوامل مهم در اتلافات حرارتی ساختمانها است. بطوري که حدود یک چهارم حرارت خارج شده ساختمانها در زمستان و یا حرارت وارد شده به آنها در تابستان ازطریق پنجره ها صورت می گیرد.
به همین دلیل از دیر باز کاهش این تلفات مد نظر طراحان ساختمانها بوده است. در گذشته نه چندان دور براي کاهش اتلافات حرارتی ساختمانها به جاي استفاده از پنجره هاي با یک لایه شیشه از پنجره هاي با دو یا چند لایه شیشه کمک گرفته می شد. حتی در پاره اي از موارد،لایه هاي پلاستیکی در بین شیشه ها نیز به کار می رفت.
ولی در دو دهه اخیر تکنولوژي ساخت پنجرههاي دو جداره با فاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره ها عموماً از دو لایه شیشه، کهتوسط فاصله اي از هم جدا شده اند، تشکیل می شوند. شکل ۱ نمونه اي از این پنجره ها را نشان می دهد.
در این شکل جزییات قاب پنجره نیز مشخص شده است. فاصله بین دو لایه شیشه توسط هوا و یا گاز دیگري با ضریب هدایت پایین همچون آرگون، دي اکسید کربن و کریپتون پر می شود [ ۱ و ۲]. بدین ترتیب با توجه به اینکه پنجره هاي یک ساختمان عموماً داراي مقاومت حرارتی کمتري نسبت به سایر اجزاي آن است، بکارگیري این پنجره ها می تواند نقش بسزایی در کاهش مصرف انرژي داشته باشد.
از جمله خصوصیات پنجره های دوجدارهupvc آن است که دمای شروع به احتراق آن (C°۳۸۵) در مقایسه با چوب (C°۲۶۰) است و چنانچه بعد از شروع احتراق، منبع آتشزا از محصول PVC دور شود، شعله به خودی خود خاموش شده و از توسعه و انتقال حریق، جلوگیری به عمل میآید. در عین حال، شدت تولید بخارات سمی در هنگام احتراق پروفیلهای PVC بسیار کند است.
PVC بنا بر خصوصیات ذاتی خود، در مقابل بسیاری از عوامل فرساینده شیمیایی، مقاومت بسیار خوبی از خود بروز می دهد و این خصوصیات، استفاده از پنجرههای UPVC را در محیطهای شیمیایی و صنعتی، حایز اهمیت میسازد. پنجرههای UPVC از زنگزدگی، خوردگی و تاثیرات مخرب حشرات موذی از قبیل موریانه، سوسک و… نیز مصون هستند.
دیگر خصوصیات PVC آن است که در محیطهای میکروبی، رشد باکتریها بسیار محدود است و این ویژگی، استفاده از آن را در محیطهای بیمارستانی، صنایع غذایی و آزمایشگاهی برجسته ساخته است.
استفاده از پروفیلهای فلزی در ساختار چند حفرهای پروفیلهای UPVC، موجب شده این محصولات در عین وزن نا چیز، از استحکام و مقاومت مکانیکی کافی برخوردار باشند. در عین حال، مقاومت کافی در برابر باد و طوفان و نیز عدم لرزش و ایجاد اصوات مزاحم هنگام وزش باد از خصوصیات این نوع پنجرههاست.
یکی از خصوصیات پنجرههای UPVC امکان استفاده از یراقآلات ویژه و متنوع در آنها است . یکی از انواع این یراقآلات، گونههای ضد سرقت است که بهویژه در ساختمانهای ویلایی مورد توجه قرار میگیرد. پنجرههای UPVC نیز همچون اغلب محصولات پلیمری دیگر، قابل بازیافت بوده و از نظر زیست محیطی، آلاینده نیستند. در مرحله تولید پنجره، میتوان ضایعات و بریدههای غیر قابل استفاده پروفیل UPVC را برای بازیافت مجدد در صنایع دیگر استفاده کرد.
پنجره عایقupvcبه پنجرههایی گفته میشود که معمولاً با نام پنجره دوجدارهیا شیشه دوجدارهیا پنجره سه جداره شناخته میشوند. این پنجرهها از نظر انتقال حرارت نسبت به نمونههای سنتی (پنجرههای فلزی) عایقتر هستند. پنجرههای عایق upvc دو یا سه قاب شیشهای هستند که بوسیله هوا یا دیگر گازها برای کاهش انتقال حرارت جدا شدهاند.
واحدهای شیشهای عایق با ضخامت شیشه ۳ میلی متر تا ۱۰ میلیمتر (۱/۸” تا ۳/۸”) یا بیشتر در کاربردهای خاص ساخته میشوند. شیشه لمینت یا سخت شده ممکن است بعنوان بخشی از ساخت مورد استفاده قرار بگیرد. اکثر واحدها با ضخامت مشابه شیشه استفاده شده در دو قاب شیشهای ساخته میشوند ولی کاربردهای خاص همچون کم کردن عایق صوتی یا کاربردهای امنیتی ممکن است به طیف وسیعی ضخامت برای ترکیب شدن در واحد مشابه نیازمند داشته باشند.
امروزه الودگی صوتی از سوی محافل دست اندرکار مانند سایر آلودگیها نظیر الودگی هوا مورد توجه قرار گرفته و استفاده از شیشههای چند جداره از مهمترین روشهای کاهش این آلودگی به ویژه در شهرهای بزرگ به شمار میرود. افزایش چشمگیر قیمت انرژی در سالهای اخیر موجب گردیده است دست اندرکاران صنعت ساختمان به روشهای کاهش اتلاف انرژی از سطوح خارجی ساختمان رو آورند. پنجره و شیشههای ساختمان مهمترین بخش هدردهنده انرژی به شمار میروند و استفاده از شیشههای دو و چند جداره به میزان قابل توجهی در کاهش اتلاف انرژی موثر است و در حد محسوسی هزینههای حرارتی و برودتی راکاهش میدهد. پنجرههای عایق استاندارد، ضمن کاهش ۶۵ تا ۷۵ درصدی مصرف انرژی، آسایش حرارتی ساکنین ساختمان را فراهم میسازد.
پنجرههای عایق معمولاً سفارشی در خط تولید کارخانه ساخته میشوند، ولی پنجره های استاندارد در دسترس میباشند. ابعاد طول و عرض، ضخامت قابهای شیشهای و نوع شیشه برای هر قاب و همچنین ضخامت کلی پنجره بایستی به سازنده اعلام شود. در خط تولید فاصله اندازهایی با ضخامت خاص بریده و در ابعاد طول و عرض مورد نیاز قرار داد میشوند و با ماده خشک کننده پر میشوند. در یک خط موازی، قابهای شیشهای به اندازه بریده و برای شفافیت شسته میشوند.