نمای دو پوسته

شناخت مفاهيم پايه سيستم هاي نماي دوپوسته

 

طبقه بندي انواع نماهاي دو پوسته 
نماي دو پوسته به صورت معمول از يک جفت شيشه ی (پوسته) جدا شده با يک لايه هوا تشکيل مي شود. لايه اصلي شيشه معمولا در قالب عايق عمل ميکند. هواي بين دو لايه شيشه در مقابل نوسانات دمايي، بادها و صوت نقش عايق را ايفا مي کند.

سايه بان ها اکثر اوقات ميان دو لايه شيشه قرارميگيرند. تمامي اجزا مي توانند براي اساس جايگشتهاي مختلف و ترکيب اجزا توپر و شفاف سازماندهي شوند.

به دليل تنوع بالاي روش هاي ساخت و اجراي نماهاي دو پوسته، ايجاد يک ساختار طبقه بندي براي ارزيابي و مقايسه کارآمدي سيستم هاي مختلف امري ضروري است که به عنوان مثال مي تواند موفقيت زيست محيطي پوسته يک ساختمان را در مقايسه با ديگري ارزيابي کند.

در آمريکاي شمالي سه نوع سيستم پايه نماي دو پوسته مطرح مي شود.

اين طبقه بندي بر اساس روش ارائه شده توسط Werner Lang  و ، Thomas Herzog با عنوان « استفاده از پوسته هاي شيشه اي چند لايه براي پوشش ساختمانها « در مرکز Architectural Record Continuing Education  به چاپ رسيده است. Lang و Herzog سه نوع سيستم پايه را معرفي مي‌کنند:

1-Buffer System (سيستم حائلي)

2-Extract-Air System (سيستم خروج هوا )

3-Twin-Face System ( سيستم پوسته دوتايي)

اين سه سيستم در بحث انتقال هوا و توانايي در کاهش مجموع انرژي مصرفي با يکديگر بسيار متفاوت هستند.

 

تصویر 1 انواع مدل های پایه نماهای دو پوسته

سيستم   بافر

سابقه استفاده از اين نماها به صد سال پيش باز ميگردد و همچنان استفاده مي شوند. اين سيستم نماها زودتر از شيشه هاي عايق اختراع شدند تا علاوه بر حفظ نور روز براي ساختمان ها ميزان عايق بودن حرارتي و صوتي را براي ديوارها افزايش دهند. اين سيستم از دو لايه شيشه تک جداره با فاصله 250 تا 900 ميلي متر تشکيل و درزبندي شده و  اجازه ورود هواي تازه را با  تجهيزات کنترل شده جانبي مانند سيستم تهويه مطبوع جداگانه يا پنجره هاي جعبه اي که مجموع دو پوسته را برش ميزنند، فراهم مي سازد. تجهيزات سايبان ها همچنين مي تواند در لايه مياني (حفره مابين دو پوسته) نصب شوند. يک نمونه جديد از Buffer سيستم ساختمان Occidental/Hooker ، Niagara Falls ، شهر New York است. اين ساختمان در ابتداي حفره اصلي نما (بالاي شالوده) هواي تازه را جذب کرده و از قسمت بالاي انتهايي خارج مي کند.

 

سيستم خروج هوا

اين سيستم ها از يک شيشه تک لايه ثانويه که در قسمت داخلي نماي دو پوسته اصلي قرار مي گيرد، تشکيل مي شوند. (اصطلاح تجاري و عمومي : واحدها Thermopane )

فضاي هواي ميان دو لايه شيشه به مثابه قسمتي از سيستم تهويه مطبوع عمل مي‌کند. هواي گرم شده «استفاده شده، برگشتي» در ميان دو لايه شيشه از راه حفره در انتهاي اين مسير به وسيله فن خارج شده در نتيجه لايه داخلي شيشه ها را گرم کرده در حالي که لايه بيروني شيشه هاي عايق ميزان هدر رفت گرما را کاهش ميدهد. در اين سيستم ها هواي تازه به وسيله سيستم تهويه مطبوع تامين شده و از جريان طبيعي هوا جلوگيري مي شود.

هواي موجود در اين سيستم ها به وسيله سيستم تهويه مطبوع استفاده مي شود. از آنجايي که تعويض هواي تازه در اين سيستم ها بايد به صورت مکانيکي تامين شود، کاهش نيازهاي مربوط به انرژي هدف سيستم ها نيست. در اين سيستم ها ساکنين نمي توانند دماي فضاهای شخصي خود را تنطيم کنند. تجهيزات سايه بان معمولا در لايه مياني نصب مي شود. همچنين فاصله ميان دو پوسته شيشه اي در ابعادي بين 150 تا 900 ميلي متر بوده که به منظور دسترسي براي تميز کردن اين قسمت و همچنين نصب سايه بان ها موثر باشد. اين سيستم براي مکانهايي که گردش طبيعي هوا ممکن نيست استفاده مي شود، (مانند فضاهاي پرسرو صدا ، شرايط باد شديد و غبار ... )

سيستم نمای دو پوسته 

اين سيستم از يک ديوار پرده اي معمولي يا سيستم ديوار با جرم حرارتي داخل يک پوسته تک لايه ي شيشه اي ساختمان تشکيل مي شود. جنس لايه بيروني معمولا از شيشه مقاوم(امن) ، شيشه لمينيت يا شيشه عايق است. همچنين در اين سيستم امکان نصب سايه بان در لايه مياني وجود دارد. فاصله اين قسمت مياني براي امکان تميز کردن مي بايست حداقل در حدود 500 تا 600 ميلي متر باشد.

اين سيستم ها از دو سيستم Buffer  و Extract Air به دليل وجود بازشو ها در نما که جريان طبيعي را ايجاد ميکنند؛ متمايز مي شوند. جداره تک لايه شيشه بيروني در درجه اول براي محافظت هواي داخل لايه جدار (حفره) و همچنين سايه بان هاي اين قسمت در برابر شرايط جوي است. با استفاده از اين سيستم پوسته داخلي جداره داخلي مي تواند با ويژگي هاي عايق مناسب ميزان هدر رفت گرما را کاهش دهد. جداره بيروني براي مسدود کردن يا کاهش جريان باد در شرايط بلند مرتبه به کار رفته و همچنين اجازه مي دهد بازشوهاي داخلي به دور از سر و صدا و تلاطم هاي جوي به هواي تازه دسترسي داشته باشند.

هنگامي که بازشو هاي جدار بيروني جريان طبيعي را ايجاد کرده و ميزان نوسانات شديد دما را متعادل مي سازند، پنجره ها در جداره داخلي مي توانند باز شوند. استفاده از اين پنجره هاي امکان استفاده از سرمايش شب هنگام را در فضاي داخلي ايجاد کرده و همچنين از بار سرمايشي سيستم تهويه مطبوع ساختمان مي کاهد. براي کنترل صوت، بازشوهاي پوسته بيروني مي توانند با فاصله و به صورت نا منظم نسبت به پنجره هاي جداره داخلي نصب شوند.

طبقه بندي هاي بالا با اين فرض است که  لايه هاي نما در درجه اول از جنس شيشه مي باشند. دانشجويان و محققين طبقه بندي هاي ديگري براي نماهاي دو پوسته با در نظر گرفتن تعداد بيشتر عناصر کدر و عناصري که ميزان گرما، جذب انرژي خورشيد و جريان هوا را در ساختمان کنترل مي کنند بررسي کرده اند.دسته بندي چهارمي بر اساس ترکيب ويژگي هاي Twin face  و Extract Air  به سيستمهاي موجود اضافه شده است.

 

تصویر 2: مقطع جریان هوا و تابش نمای دوپوسته

سيستم ترکيبي 

يک سيستم ترکيبي ويژگي هاي متفاوت سيستمهاي اشاره شده در بالا را دارا بوده و براي طبقه بندي ساختمانهايي است که در قالب يک سيستم دقيق نميگنجند. اين گونه از ساختمان ها ممکن است از يک لايه صفحات نمايش (Media Facade) يا يک لايه غير شيشه اي در قسمت داخلي يا بيروني نماي محافظ اصلي خود دربرابر محيط استفاده کنند. ساختمان Tjibaou کار رنزو پيانو يک گونه داراي ويژگی هاي ترکيبي است.

تصویر 3: مقطع ساختمان با نمای ترکیبی

اجزاي نماهاي دو پوسته و طراحي غيرفعال

يک نماي دو پوسته راهکارهاي غيرفعال را براي تهويه طبيعي ، نور روز و جذب انرژي گرمايي خورشيد به کار مي‌بندد. اينها اجزاي اصلي يک نماي دو پوسته براي افزايش بازده انرژي و آسايش بوده که به وسيله ساکنين در ساختمانهايي با نماهاي دو پوسته مشخصي کنترل مي شوند.

 

تهويه طبيعي

تهويه طبيعي امکان دسترسي ساکنين را به جريان هوا براي سرمايش و تهويه فضا فراهم مي‌آورد. اين استفاده غيرفعال از جريان هاي هوا در کنار تجهيزات مکانيکي تهويه هوا ميزان انرژي مصرفي ساختمان را کاهش داده و در نتيجه ميزان گاز CO2 خروجي از ساختمان را در مرحله استفاده کاهش مي دهد. لايه خارجي نماي دو پوسته يک لايه هوا را در کنار ديوار خارجي ساختمان ايجاد مي کند که از بادهاي شديد مصون است. اين منطقه حائل، يک جزء مهم از نماي دو پوسته است، که معمولا اين ناحيه براي تهويه طبيعي در دسترس ساکنين است.

در بعضي موارد پنجره هاي قابل استفاده و در دسترس براي تهويه طبيعي استفاده مي شوند. اين پنجره هاي در مقابل بادهايي با سرعت بالا رايج در قسمتهاي بلندمرتبه ساختمان هاي چند طبقه قرار دارند.

کاهش فشار باد در اثر اضافه شدن لايه جديد در نماي دو پوسته به اين معني است که پنجره ها مي توانند حتي در طبقات بالايي ساختمان هاي بلند مرتبه نيز باز شوند. تهويه طبيعي اداره ها با هواي تازه بسيار مورد پسند کاربران ساختمان بوده و همچنين از ديگر فوايد  آن کاهش هزينه ها در سيستم هاي تهويه هوا و در نتيجه کاهش هدر رفت انرژي است. يکي از راهکارهاي متداول در استفاده از نماهاي دو پوسته بخش بندي منطقه حائل(جداره دو پوسته) به نواحي جداگانه است که هواي مياني آنها از طريق شبکه ها و دريچه هايي تامين مي‌شود.   

اين بخش بندي تاثيرات سرو صدا، دود، و هدر رفت گرما از يک بخش، طبقه يا اتاق به ناحيه مجاور را از بين مي‌برد. استفاده از شبکه ها و دريچه ها با کاهش سرعت هوا، محافظت در برابر باران و کاهش انتقال سر و صداي محيط بيروني امکان کنترل هواي ورودي در نماي دو پوسته را ايجاد مي‌کنند.اين کنترل به ساکنين اجازه دسترسي به تهويه طبيعي هوا را در بناهاي بلند مرتبه مي‌دهد.

« موثرترين راه کاهش مصرف انرژي بخش هاي مختلف ساختمان بهره‌ گيري از سيستمهاي طبيعي و کاهش وابستگي به راهکارهاي مکانيکي است.»

 

جزئيات رابطه ديوار و فضا (تهويه طبيعي)

2) بازتابنده نور و سايه بان

3) ديوار پرده اي شيشه اي با پروفيلهاي آلومينيم

4) پنل هاي کنترل کننده نور خورشيد- به همراه پنلهاي سراميکي کاهش دهنده جذب حرارت خورشيد

5) بازشوهاي اصلاح شده موجود

6) بازشوهاي متحرک جديد

7) ديوار خارجي موجود، بتن نمايان

8) نگه دارنده هاي ديوار پرده اي

9) اعضاي فولادي تقويتي براي ديوار پرده اي

10) کف کاذب

11) فضاي اشغال شده توسط هوا در کف

12) عناصر پخش کننده هواي کف

13) امکان تهويه طبيعي در دماهاي مناسب

 

تصویر 4: جزییات رابطه دیوار و فضا

جذب حرارت خورشيدي

ميزان جذب انرژي حرارتي خورشيد توسط نماي دو پوسته علاوه بر قابليت لايه هواي مياني در جذب تشعشعات ورودي خورشيد  از طريق نصب سايه بان ها در اين لايه از  نما (قسمت هوابند) که معمولا پره هاي افقي هستند؛ کنترل مي‌شود. براي نصب پره هاي افقي سايه بان ها مدلهاي متنوعي وجود دارد. اين پره هاي مي‌توانند به صورت ثابت و يا متحرک باشند که در اين حالت به وسيله افراد و يا سنسور ها تنظيم مي‌‌گردند. در ساختمان‌هاي چند طبقه نصب تجهيزات محافظت نشده در جداره بيروني ساختمان به دليل هزينه هاي نصب و اهميت ايمني در اين شرايط پرهزينه هستند. اين قبیل تجهيزات جدار بيروني اغلب به صورت ثابت نصب مي‌شوند که براي تمامي زواياي خورشيد در طول روز به ويژه زواياي تند در ابتداي صبح و غروب کارا نيستند.

نماي دو پوسته با ايجاد محافظت از اين تجهيزات (سايه بان‌ها) داراي اهميت است. جلوگيري از ورود گرما به ساختمان در آغاز ورود آن ، موثرترين راه براي کنترل ميزان تابش خورشيد به يک فضا جهت جلوگيري از گرمتر شدن محيط بيشتر از محدوده دماي آسايش است.

سايه بان هاي بيروني کارامدترين ابزار براي کاهش ميزان جذب حرارت خورشيدي در ساختمان ها با پوشش شيشه گسترده هستند. سايه بان هاي افقي امکان ورود نور روز به همراه حفظ مقدار مناسبي از ديد به بيرون را ايجاد مي کنند.

هوا به تنهايي قابليت کاستن مقاديري از ميزان تابش هاي ورودي خورشيد را در لايه مياني نماي دو پوسته داراست. جريان هاي همرفت ايجاد شده در اين لايه مياني هواي گرم شده را به بالا هدايت کرده و از طريق تجهيزات و دريچه هاي خروجي در بالاي اين لايه به بيرون منتقل مي‌کنند.

يک نماي دو پوسته همچنين ميزان حرارت هدر رفته را با کاهش سرعت جريان هوا در لايه مياني و افزايش ميزان حرارت آن کاهش داده و سرعت جا به جايي حرارت را بر روي جداره شيشه کم مي‌کند. اين امر با تاثير مستقيم بر حفظ حرارت بالا بر روي جداره شيشه نماي داخلي، با بهبود شرايط آسايش حرارتي امکان بهره برداري بهتر را براي فضاهاي مجاور خود ايجاد مي‌کند.

اين ويژگي لايه هوابند(حائل) امکان استفاده بيشتر از سطح جداره بيروني فضاهاي با نماي شيشه که نيازمند به سيستم هاي گرمايش و سرمايش را فراهم مي آورد. هم چنين با استفاده از شيشه هايي با توان‌هاي ارتقا يافته در ميزان انتقال حرارت؛ جذب و بازتاب حرارت سطوح براي کاهش تاثير حرارت خورشيد تنظيم مي‌شوند. اين امر با راهکاري که به «انتخاب طيفي شيشه» شناخته مي‌شود، قابل حصول است.

«انتخاب طيفي» توانايي جنس شيشه در واکنش ‌هاي متفاوت آن به طول موج هاي مختلف نور خورشيد است؛ به عبارت ديگر  جذب نور مريي و دفع موج نامريي فروسرخ است. محصولات جديد در بازار به اين توانايي دست يافته و شيشه هاي شفاف تر نسبت به گذشته براي کنترل امواج خورشيد در دسترس است.

يک شيشه با ميزان شفافيت بالا و ميزان انتقال حرارت پايين نشان دهنده انتخابي بودن آن است. انتخاب طيفي شيشه از رنگ ها و پوشش هاي با قابلت جذب ويژه استفاده کرده که در رنگ هاي طبيعي ، آبي و يا ترکيب آبي و سبز غالبا توليد مي‌شود. يک پروسه انتخاب طيفي شيشه ايده آل تنها به آن مقدار از انرژي خورشيد که براي روشنايي روز نياز است اجازه عبور مي دهد.

تصویر 5: طیف نور

روشنايي روز

روشنايي روز به دو دليل اهميت دارد:

  • ميزان استفاده از تجهيزات روشنايي الکتريکي را کاهش مي‌دهد
  • کيفيت روشنايي نور روز به مراتب به نور مصنوعي ترجيح دارد.

يک نماي دو پوسته با افزايش سطح شيشه جداره خارجي دسترسي به نور روز را در ساختمان بهبود مي‌بخشد. البته نفوذ نور به ارتفاع مفيد کف تا سقف و عمق فضا نيز بستگي دارد.

روشنايي مناسب فضاي کاري يکي از پارامترهاي مهم آسايش محيط داخلي بوده که مي‌تواند تاثير مثبتي در ارتقا سلامت و کارآمدي کارمندان يک اداره/ شرکت داشته باشد. تنوع و ترکيب طيفي (نور تا سايه) نور طبيعي يک امر مهم براي تندرستي و سلامت رواني است. نور طبيعي يک جزء ساختاري زندگي ماست که به بدن ما در ساخت ويتامين D  به عنوان عنصر مهم ضد سرطان کمک مي‌کند.

افزايش  ميزان نور روز در يک نماي تمام شيشه باعث افزايش خيرگي و دما در بخشهايي از روز مي‌گردد. براي مقابله با تاثيرات منفي اين پديده بايد در محاسبات اين افزايش حرارت و خيرگي درنظر گرفته شوند. سايه بان ها به منظور کاهش ميزان انتقال حرارت و ميزان خيرگي نماهاي شيشه اي براي جداره خارجي طراحي مي‌شوند.

 

با تشکر

آقای مهندس دراز گیسو و 

تیم تحقیق و توسعه

 

 

نوشتن دیدگاه

نظراتی که حاوی توهین یا افترا می باشند، منتشر نخواهند شد.
لطفا از نوشتن نظرات خود به صورت حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
با توجه به آن که امکان موافقت یا مخالفت با محتوای نظرات وجود دارد، معمولا نظراتی که محتوای مشابه دارند، انتشار نمی یابند.


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

خبرنامه پیامکی



شماره همراه:

عضویت لغو عضویت

لطفا شماره خود را بدرستی وارد نمائید!