علیرضا مهریزی: کارشناس ساختمان
سید ایمان طباطبائی: کارشناس مصالح و ساختمان
شيشه به عنوان يكي از مصالح پر‌مصرف ساختمان است كه علاوه بر تامين نور داخل، ارتباط بصري با خارج ساختمان را نیز امكان‌پذير مي‌سازد. اما با توجه به خاصيت عايقكاري كمي كه دارد، همواره در فصل سرد و گرم سال مشكل‌ساز می باشد به همين دليل در زمان‌هاي دور و حتي 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.
از کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساخت شیشه می توان به تولید محصولاتی مانند شیشه های کنترل کننده انرژی اشاره کرد. شیشه های کنترل کننده انرژی با نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم سبب کاهش عبور امواج ماورای بنفش و مادون قرمز، و تنظیم عبور نور مرئی و همچنین جلوگیری از اتلاف انرژی در بخش‌های مختلف و استفاده بهینه انرژی در ساختمان می شود. از طرفی به حفظ و نگهداری ساختمان برای مدت طولانی، و همچنین مقاوم‌سازی آن، حتی در برابر حوادث غیرمترقبه کمک بسیاری می کند..
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. در جدول شماره 1 مشخصات فنی ضریب انتقال حرارت انواع شیشه ها نشان داده شده است:
|
شيشه تك جداره ساده |
شيشه دوجداره ساده |
شيشه دوجداره جاوي يك جدار شيشه Low-E |
|
|
ضريب انتقال حرارت |
6 |
5/2 الی 3 |
1/1 الی 3/1 |
شیشه های کنترل کننده انرژی ( Low-E ) از پوشش چندین لایه سرامیکی و فلزی و مهمترین لایه یعنی نقره تولید می شود که با G-Valueو U-Valueمنحصر به فرد خویش نقش به سزایی در کنترل اشعه IR و بازتاب آن دارد. نانو سیلور به کاررفته در این نوع شیشه به دلیل فرم کریستالی آن باعث بازتاب اشعه IRمی شود و ازآنجایی که با سرعت با اکسیژن ترکیب می شود و در معرض اکسید شدن قرار می گیرد باید به خوبی به وسیله نانو مواد دیگر محافظت شود .در شکل زیرنحوه ترکیب و چیدمان لایه های نانویی را نشان می دهد.
با توجه به اقلیم ایران خصوصا در ماه های گرم سال و مناطق گرمسیر استفاده از شیشه ای با دو ویژگی برجسته کنترل کنندگی تابش خورشیدی و انرژی خورشیدی ضروری می باشد. لذا برای تولید محصول جدید با دو ویژگی مورد اشاره باید نوع مواد و خاصیت آنها به گونه ای در یک فرمول واحد ترکیب شود که ویژگی های هر دو محصول را در یک محصول واحد ایجاد نماید. همچنین محصول نهایی باید حائز ویژگی قابل سکوریت شدن برای استفاده در صنایع بسیار مهم داشته باشد. بنابراین با تغییر فاز کریستالی لایه های سرامیکی و همچنین اضافه کردن یک لایه دیگر به نام SiZr که دارای خواص مقاوم کنندگی و ضد خراش بودن را دارا است مطابق شکل2 می توان به این محصول دست یافت.
مزایای استفاده از شیشه Low-E
از مزایای استفاده از شیشه Low-E می توان به آسايش حرارتي در زمستان و تابستان، كاهش هزينه انرژي در سال، هزينه كمتر براي تاسيسات گرمايشي و سرمايشي، جلوگيري از ورود اشعه‌هاي مضر خورشيد، تامين روشنايي مناسب براي ساختمان و در نتیجه کاهش هزینه مورد نیاز برای روشنایی اشاره نمود:
آسایش حرارتی در زمستان
آسایش حرارتی در تابستان
کاهش هزینه سالانه انرژی
هزینه کمتر برای تاسیسات گرمایشی و سرمایشی
جلوگیری از ورود اشعه‌های مضر خورشید
تامین روشنایی مناسب برای ساختمان
کاهش هزینه مورد نیاز برای روشنایی
جلوگیری از بخار کردن شیشه در فصول سرد سال
انواع شیشه Low-E و کاربرد آنها
برای انتخاب شیشه‌های Low-E مناسب برای هر منطقه آب و هوایی باید به دو پارامتر توجه کرد:
1.U-Value
2.SHGC
این دو پارامتر مهم شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی باعث می شود که شیشه هم در تابستان و هم در زمستان عملکرد خوبی داشته باشد، در زمستان گرمای ساختمان را حفظ کرده اما اجازه عبور گرمای خورشید به ساختمان را بدهد و در تابستان از عبور گرما به داخل داخل ساختمان جلوگیری کند.
U-value کم شیشه‌هایLow-E باعث می‌شود که این شیشه‌ها عایق حرارتی خوبی باشند و تبادل حرارتی را از طریق هدایتی، جابجایی وتابشی کاهش دهند.
اما شیشه‌هایLow-E به خاطر تفاوت در کسب حرارت خورشیدی به چند دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:
- شیشه هایLow-E باکسب حرارت خورشیدی بالا High-SHGC Low-E
این نوع شیشه های Low-E، اتلاف حرارت را کاهش می‌دهند اما به حرارت خورشید اجازه عبور می‌دهند. در مناطقی که فصول سرد سال بیشتر از فصل‌های گرم هستند، پنجره‌هایی با این نوع شیشه‌ها مناسب‌ترند. عملکرد این شیشه‌ها در فصل زمستان بهتر از فصول دیگر است.
- شیشه هایLow-E باکسب حرارت خورشیدی متوسطModerate-SHGC Low-E
این نوع شیشه‌ها اتلاف حرارت را کاهش می‌دهند و امکان کسب نور خورشید را در حد قابل قبولی فراهم می‌کنند، لذا برای هر دو منطقه سرد وگرم مناسبند.
- شیشه‌هایLow-E باکسب حرارت خورشیدی پائینLow-SHGC Low-E
هوایی گرم هستند یا تابستان گرمتری دارند، ایده‌آل می‌باشند. شیشه‌های Low-E-Sun از این دسته‌اند که می‌توانند مانند شیشه رفلکس دررنگ‌های مختلف وجود داشته باشند و حتی می‌توانند مانند شیشه معمولی بدون رنگ باشند.
|
|
||||
|
نوع شيشه |
ضخامت شيشه (اينچ) |
گذر مرئي(درصدي از نور روز) |
ضريب انتقال حرارت (زمستان) |
ضريب بهره حرارتي گرمايي |
|
تکجداره |
0.25 |
89 |
1.09 |
0.81 |
|
عايق دوجداره |
0.25 |
79 |
0.48 |
0.7 |
|
عايق سهجداره |
0.125 |
74 |
0.36 |
0.67 |
|
دوجداره Low-E پيروليت |
0.125 |
75 |
0.33 |
0.71 |
|
دوجداره Low-E با روکش و پر شده با آرگون |
0.25 |
73 |
0.26 |
0.57 |
|
Low-E و عملکرد بالا |
0.25 |
70 |
0.29 |
0.37 |
جدول شماره 2: مشخصات انواع شيشه بدون تغيير خواص يا با تغيير خواص
با توجه به مشخصات مذکور استفاده از این نوع شیشه، مزایایی از جمله آسایش حرارتی در زمستان و تابستان، کاهش هزینه سالانه انرژی، جلوگیری از ورود اشعه های مضر خورشید همراه با تأمین روشنایی مناسب برای ساختمان و کاهش مصرف گاز طبیعی به میزان 19 مترمکعب گاز طبیعی به ازای هر مترمربع پنجره حاصل از تعویض پنجره UPVC دوجداره شفاف با UPVC دوجداره Low-E را در بر دارد. از محورهای قابل طرح برای شرکت های فناورانه می توان به دستیابی به دانش فنی فرمولاسیون پوشش لایه های کم گسیل (Low-E) در لایه های نانو سیلیکون آلومینیم و سیلیکون زیرکونیوم به همراه فناوری تولید پمپ توربو مولکولار (TMP) دارای کاربرد در صنعت تولید شیشه Low-E اشاره کرد.
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 باعث كاهش چشمگيري در تبادل انرژي ساختمان با فضاي بيرون مي‌شود.
