یو پی وی سی کرج - 3

عملكرد پلهاي حرارتي محل اتصال پنجره های نوین به ديوارهاي ساختماني با عايق حرارتي از خارج

جدارهاي نورگذر تك جداره، به دليل ضريب هدايت حرارت زياد داراي بيشترين ضريب انتقال حرارت، شيشه و ضخامت كم آن، در بين عناصر تشكيل دهنده پوسته خارجي ساختمان هستند. براي كاهش انتقال حرارت پنجره ها، لازم است از طرفي با بهره گيري از شيشه هاي چندجداره پوشش دار پر شده با گازهاي خاص، انتقال حرارت از بخش نورگذر پنجره به حداقل برسد و از طرف ديگر، تمهيدات لازم براي كاهش انتقال حرارت از قاب پنجره نيز در نظر گرفته شود، زيرا استفاده از شيشة دوجداره آلومينيومي يا فولادي) اثربخشي حرارتي با قاب فلزي ساده ( شيشه چندجداره را به طور محسوسي كاهش ميدهد. اين تأثير، زماني كه ابعاد پنجره كوچك است و يا وادارها و بازشوهاي متعددي در آن تعبيه شده است تشديد ميشود.

راه حل مؤثري كه براي رفع اين مشكل ميتوان پيشنهاد كرد، استفاده از پروفيلهاي بهبوديافته است. در اين پروفيلها، با استفاده از موادي با ضريب هدايت ضريب انتقال حرارت، حرارت كم، نظير چوب و پيويسي، يا با بهره گيري از يك ساختار گرماشكن پروفيل، به حداقل ميرسد. با موادي نظير پليآميد در بخش مياني با توجه به لزوم عايق كاري حرارتي ديوارها و مشكلات ناشي از عدم رعايت اصول صحيح طراحي و اجرا، در سالهاي اخير، به اين موضوع به عنوان عاملي كه عملكرد حرارتي پوسته را تحت تأثير قرار ميدهد و ميتواند باعث ايجاد يا تشديد پلهاي حرارتي در جدارها گردد، توجه ويژهاي شده است.

كي از تحقيقات انجام شده در اين زمينه، بررسي پلهاي . در اين تحقيق، اتلاف حرارتي در ديوارها است  ناشي از پلهاي حرارتي شبكه هاي فلزي ديوار با استفاده از روشهاي اندازه گيري و محاسبات عددي به كمك نرمافزار رايانهاي تريسكو ارزيابي شده است. در تحقيق ديگري، يك 2 مدل سه بعدي براي تحليل پلهاي حرارتي در جدارهاي ، كه بيشتر براي تعيين پلهاي  ساختماني ارائه شده است . حرارتي ديوارهاي ساخته شده با بلوكهاي مجوف كاربرد دارد در زمينه عملكرد حرارتي پنجره ها، تحقيقات بيشتر به  و خصوصيات بررسي تأثير ابعاد و محل قرارگيري پنجره بر ميزان مصرف انرژي سالانه و  نوري شيشه ها حرارتي- بار حرارتي و سرمايي ساختمان معطوف شده است. مطالعات اندكي در زمينه انتقال حرارت از قاب پنجره و پلهاي حرارتي كشور، در اين زمينه سابقه پژوهشي وجود ندارد. در محل اتصال پنجره به ديوار صورت گرفته است و در داخل تحقيق حاضر با هدف يافتن راهحلهايي براي يك مشكل اساسي در الگوهاي اجرايي متداول در كشور انجام شده است. اين مشكل از كاربرد پيش قابهاي فولادي براي نصب انواع مختلف پنجره ها و نصب غير اصولي عايق حرارتي ناشي ميشود تخريب سريع مصالح، افزايش و باعث تشديد خوردگي، هزينه هاي اجرا، و همچنين ايجاد يا تشديد پلهاي حرارتي و . در اين موارد، افزايش ميزان انتقال حرارت خطر ميعان ميشود .  از پوسته خارجي ميتواند به 40 درصد برسد  براي بهبود عملكرد حرارتي پيشقاب، ميتوان به جاي كاربرد مقاطع فلزي از چارتراش چوبي استفاده كرد. روش ديگر، حذف پيش قاب و نصب مستقيم پنجره بر روي ديوار است كه نياز به فرهنگسازي در كشور دارد. در اين حالت، ضمن كاهش هزينه هاي اجرا، سرعت نصب نيز افزايش مييابد. در اين مقاله، به ارزيابي اثر استفاده از پيشقاب فولادي و چوبي و حذف آن، بر عملكرد حرارتي پنجرههاي داراي شيشه هاي دوجداره پرداخته ميشود. همچنين، پلهاي حرارتي با توجه محل قرارگيري پنجره و روش نصب، در ناشي از آن، مقاطع مختلف جدار مورد تحليل و بررسي قرار ميگيرد. ابتدا انتقال حرارت از قاب و شيشه آن محاسبه ميگردد، و سپس تعيين ميزان انتقال حرارت مربوط به محل استقرار قاب حذف آن، با محاسبه ضريب انتقال حرارت خطي انجام ميشود. پنجره ها، در سه حالت استفاده از پيش قاب چوبي و فولادي و و تك تك مصالح مورد استفاده تيز شرح داده ميشود. مدلهاي درنظرگرفته شده،

مشخصات ديوار نمونه مورد بررسي براي انجام محاسبات مربوط به پلهاي حرارتي، روشهاي ، محاسبه ساده سازي شده و روشهاي پيشرفته عددي با استفاده از نر مافزارهاي گوناگوني نظير هيت  و  تي بي تريدي و تم مطرح ميباشد. در اين تحقيق با استفاده از این نرم افزار ترم انجام شده است

دانلود پروژه عملكرد پلهاي حرارتي محل اتصال پنجره های نوین به ديوارهاي ساختماني با عايق حرارتي از خارج

لینک دانلود

محقق

مهديه آبروش دانشجوي دكتري معماري، پرديس هنرهاي زيبا، دانشگاه تهران، تهران
بهروز محمدكاري استاديار فيزيك ساختمان، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تهران

شیشه مخصوص پنجره دوجداره: 

شيشه‌هاي پوشش‌دار، كنترل‌كننده انرژي (Low-E) :

(نسل جديد شيشه در خدمت صرفه‌جويي مصرف انرژي)

شيشه به عنوان يكي از مصالح پر‌مصرف ساختمان است كه علاوه بر تامين نور داخل،  ارتباط بصري با خارج ساختمان را امكان‌پذير مي‌سازد. اما با توجه به خاصيت عايقكاري كمي كه دارد، همواره در فصل سرد و گرم سال مشكل‌ساز بوده است به همين دليل است كه در زمان‌هاي گذشته و حتي در حال از وسايل مختلفي نظير سايه‌بان‌ها و پرده در تابستان جهت جلوگيري از ورود نور و گرماي شديد خورشيد و در زمستان‌ها از پرده‌هاي ضخيم جهت جلوگيري از اتلاف گرماي داخل ساختمان استفاده مي‌شود.

امروزه با پيشرفت تكنولوژي و پوشش دادن لايه‌هاي بسيار نازك روي شيشه ـالبته با تجهيزات بسيار پيشرفته ـ شيشه‌هايي توليد مي‌گردد كه تا حد زيادي كاستي‌هاي شيشه معمولي را مخصوصاً در رابطه با اتلاف و كسب انرژي حرارتي خنثي مي‌كند در عين حال تامين نور مرئي را كه از خواص اصلي شيشه مي‌باشد حفظ مي‌نمايد. امروزه در كنار بحث عايقكاري حرارتي در بخش‌هاي مختلف ساختمان، به استفاده از پنجره‌هاي دو‌جداره تاكيد مي‌گردد كه داراي شيشه‌هاي معمولي هستند، در صورتي كه استفاده از شيشه Low-E در يكي از جدار‌ه‌هاي پنجره دو‌جداره يا شيشه‌هاي طلقي (Laminate)، باعث كاهش چشمگيري در تبادل انرژي ساختمان با فضاي بيرون مي‌گردد.

شيشه‌هاي كنترل‌كننده انرژي يا Low-Emissivity كه در فارسي به شيشه كم گسيل ترجمه شده است، شيشه‌اي است كه انتقال حرارت بسيار كمتري نسبت به شيشه معمولي دارد و مانند يك عايق حرارتي شفاف عمل مي‌كند. از آنجا كه مساحت زيادي از سطح جانبي ساختمان‌ها را شيشه تشكيل مي‌دهد، استفاده از شيشه Low-E به جاي شيشه معمولي، كمك بزرگي در كاهش مصرف انرژي ساختمان خواهد نمود. اين نوع شيشه در انواع مختلف توليد مي‌گردد. شكل ظاهري بعضي از آنها مشابه شيشه معمولي و بي‌رنگ است و نوع رنگي آن به Low-E-Sun مشهور است.

عملكرد شيشه Low-E  

پارامتر‌هاي مورد نظر در ارزيابي شيشه‌هاي Low-E          

انواع شيشه Low-E و كاربرد آن‌ها         

مقدار صرفه‌جويي انرژي با استفاده از شيشه‌هاي Low-E   

مزاياي استفاده از شيشه Low-E

عملكرد شيشه Low-E :

اين نوع شيشه‌ها اجازه عبور بخش مرئي طيف نور خورشيد را مي‌دهند اما طيف حرارتي ( امواج مادون قرمز ) و امواج مضر ( ماوراء بنفش ) را منعكس و فيلتر مي‌كنند.

اين شيشه‌ها انتقال حرارت ناشي از اختلاف دما كه تركيبي از پديده هاي هدايت، جابجايي و تابش است و در پارامتر U-Value نشان داده مي‌شود را به مقدار زيادي كاهش مي‌‌دهند و همچنين انتقال حرارت تابشي ( كسب انرژي خورشيد ) را نيز تحت كنترل دارند كه در پارامتر G-Value يا SHGC نشان داده مي‌شود.

پارامتر‌هاي مورد نظر در ارزيابي شيشه‌هاي Low-E :

پارامتر‌هايي كه در انتخاب شيشه مهم هستند و بايد به آن‌ها توجه نمود عبارتند از:

1)         عبور نور مرئي (Visible Transmittance):

VT درصد عبور نور از شيشه را نشان مي‌دهد. اين پارامتر در ارزيابي پنجره‌هاي كارآمد انرژي از نقطه نظر تامين نور ساختمان مفيد است. مثلاً در مناطقي كه نور خورشيد كم است مسلماً بايد از شيشه‌هايي استفاده كنيم كه قابليت عبور نور بيشتري داشته باشد و بالعكس در مناطقي كه نور خورشيد زياد است براي جلوگيري از تابش شديد نور خورشيد به داخل ساختمان بايد از شيشه‌هايي كه عبور نور كمتري دارند استفاده كرد. اين مسئله در مورد پنجره‌هاي شمالي ـ جنوبي و شرقي ـ غربي هم صدق مي‌كند، مثلاً شيشه پنجره‌اي كه در ضلع شرقي يا غربي ساختمان است بهتر است داراي عبور نور كمتري باشد و شيشه مناسب براي پنجره‌هاي شمالي بايد درصد عبور نور بيشتري داشته باشد، از مقايسه شيشه دو‌جداره و شيشه Low-E با يكديگر مي‌توان دريافت شيشه Low-E تغيير زيادي در عبور نور مرئي ايجاد نمي‌كند.

2)        UV:

 اين فاكتور مقدار عبور نور ماوراء بنفش خورشيد را به داخل ساختمان نشان مي‌دهد. بديهي است به دليل مضرات اين اشعه هرچه مقدار آن كمتر باشد بهتر است.

3)   ضريب انتقال حرارت (U-factor يا U-value) :

پارامتري است كه مقدار انتقال حرارت از هر جسم را نشان مي‌دهد و براي بيان ميزان عايقكاري شيشه نيز بكار مي‌رود.

بر حسب بيان مي‌شود و شامل انتقال حرارت هدايتي، جابجايي و تابشي براي يك پنجره در شرايط محيطي مشخص مي‌باشد. ضريب انتقال حرارت هر‌چه كوچك‌تر باشد به معني انتقال حرارت كمتر و در نتيجه عايقكاري بيشتر است.

                          شيشه تك جداره ساده    شيشه دو‌جداره ساده        شيشه دو‌جداره

ضريب انتقال

حرارت                               6                             2.5 الي 3                    1.1 الي 1.3

4)        ضريب كسب حرارت خورشيدي (SHGC): در بعضي متون به G-value مشهور است. بيان‌كننده عبور حرارت و انرژي خورشيد از شيشه مي‌باشد. بدون توجه به دماي خارج، حرارت مي‌تواند از ميان شيشه به وسيله تابش مستقيم يا غير‌مستقيم خورشيد ( به صورت انعكاس از زمين يا سطوح ديگر ) نيز كسب شود.

بعضي از تابش‌ها مستقيماً از ميان شيشه عبور مي‌كنند و برخي ديگر ممكن است جذب شيشه شده و سپس به صورت غير مستقيم وارد فضاي ساختمان شوند. SHGC به صورت عددي مابين 0 و 1 است. SHGC كمتر يعني حرارت خورشيدي كمتري از پنجره عبور مي‌كند و برعكس.

عليرغم اينكه كاهش تابش نور خورشيد از درون پنجره در برخي از آب و هوا‌ها و در بعضي فصول به نفع ماست، اما در فصل زمستان ماگزيمم بودن كسب حرارت خورشيدي مي‌تواند بسيار مفيد باشد. به همين خاطر شيشه‌هاي Low-E در چندين نوع توليد مي‌شوند كه عليرغم اينكه همگي داراي U-value پايين هستند اما SHGC متفاوت دارند كه اين امر باعث عملكرد بهتر آنها در مناطق آب و هوايي متفاوت خواهد گرديد.

انواع شيشه Low-E و كاربرد آن‌ها :

براي انتخاب شيشه‌هاي Low-E مناسب براي هر منطقه آب و هوايي بايد به دو پارامتر توجه كرد:

1)        U-value

2)        SHGC

U-value كم شيشه‌هاي Low-E باعث مي‌شود كه اين شيشه‌ها عايق حرارتي خوبي باشند و تبادل حرارتي را از طريق هدايتي، جابجايي و تابشي كاهش دهند و اما شيشه‌هاي Low-E به خاطر تفاوت در كسب حرارت خورشيدي به چند دسته تقسيم مي‌شوند كه عبارتند از:

1)   شيشه Low-E با كسب حرارت خورشيدي بالا High-SHGC Low-E

اين نوع Low-E، اتلاف حرارت را كاهش مي‌دهند اما به حرارت خورشيد اجازه عبور مي‌دهند. در مناطقي كه فصول سرد بيشتر از فصل‌هاي گرم هستند، پنجره‌هايي با اين نوع شيشه‌ها مناسب‌ترند. عملكرد اين شيشه‌ها در فصل زمستان بهتر از فصول ديگر است.

2) شيشه Low-E با كسب حرارت خورشيدي متوسط Moderate-SHGC Low-E

اين نوع شيشه‌ها اتلاف حرارت را كاهش مي‌دهند و امكان كسب نور خورشيد را در حد قابل قبولي فراهم مي‌كنند، لذا براي هر دو منطقه سرد و گرم مناسبند.

3)شيشه‌هاي Low-E با كسب حرارت خورشيدي پائينLow-SHGC Low-E

هوايي گرم هستند يا تابستان گرمتري دارند، ايده‌آل مي‌باشند. شيشه‌هاي Low-E-Sun از اين دسته‌اند كه مي‌توانند مانند شيشه رفلكس در رنگ‌هاي مختلف وجود داشته باشند و حتي مي‌توانند مانند شيشه معمولي بدون رنگ باشند.

دو پارامتر مهم شيشه‌هاي كنترل‌كننده انرژي يعني U-value و SHGC باعث مي‌شود كه اين شيشه هم در تابستان و هم در زمستان عملكرد خوبي داشته باشد، در زمستان گرماي ساختمان را حفظ كرده اما اجازه عبور گرماي خورشيد به ساختمان را بدهد و در تابستان از عبور گرما به داخل ساختمان جلوگيري كند.

مقدار صرفه‌جويي انرژي با استفاده از شيشه‌هاي Low-E :

استفاده از شيشه‌هاي كنترل‌كننده انرژي كه مقدار U-value آن بسيار كمتر از شيشه تك جداره معمولي است باعث صرفه‌جويي بيشتر انرژي مي‌گردد. فرض كنيد در زمستان دماي بيرون صفر درجه سانتيگراد است و مي‌خواهيد دماي ساختمان را 21 درجه حفظ نمائيد.

اگر پنجره شما شيشه 4 ميليمتر تك جداره معمولي باشد كه مقدار U-value آن 6 است، به ازاي هر متر‌مربع شيشه، شما به W 126=6*21 در ساعت انرژي حرارتي نياز داريد. در مورد شيشه دو‌جداره معمولي كه مقدار ‌U-value آن 3 است، W 63=3*21 انرژي حرارتي نياز داريد در صورتي كه در مورد شيشه Low-E كه مقدار U-value آن 1/1 است، W 1/23=1/1*21 انرژي حرارتي نياز است كه 80% كمتر از شيشه معمولي مي‌باشد. بنابراين در زمستان سوخت كمتر و در نتيجه هزينه كمتري جهت گرم نگه داشتن ساختمان مورد نياز مي‌باشد. اين صرفه‌جويي مي‌تواند براي فصول گرم نيز در نظر گرفته شود.

مزاياي استفاده از شيشه Low-E :

1)        آسايش حرارتي در زمستان         

2)        آسايش حرارتي در تابستان         

3)        كاهش هزينه سالانه انرژي          

4)        هزينه كمتر براي تاسيسات گرمايشي و سرمايشي   

5)        جلوگيري از ورود اشعه‌هاي مضر خورشيد            

6)        تامين روشنايي مناسب براي ساختمان       

7)        كاهش هزينه مورد نياز براي روشنايي       

8)        جلوگيري از بخار كردن شيشه در فصول سرد سال