پنجره‌های دو جداره و کاهش اتلاف انرژی

در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره با فاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها از دو لایه شیشه تشکیل می‌شوند که توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین از هم جدا شده‌اند.
پنجره‌ها روشنایی، گرما، هوای تازه و زیبایی‌ها را به خانه آورده و ارتباطی با محیط خارج برقرار می‌کنند. به رغم این محاسن پنجره‌ها یکی از عوامل مهم در اتلاف حرارتی ساختمانها است.
به طوری که حدود یک چهارم حرارت خارج شده ساختمانها در زمستان و یا حرارت وارد شده به آنها در تابستان از طریق پنجره‌ها صورت می‌گیرد. به همین دلیل از دیر باز کاهش این تلفات مد نظر طراحان ساختمان‌ها بوده است.
در گذشته نه چندان دور برای کاهش اتلاف حرارتی ساختمانها به جای استفاده از پنجره‌های با یک لایه شیشه از پنجره‌های با دو یا چند لایه شیشه کمک گرفته می‌شد. حتی در پاره‌ای از موارد، لایه‌های پلاستیکی در بین شیشه‌ها نیز به کار می‌رفت.
ولی در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره با فاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها به طور کلی از دو لایه شیشه، که توسط فاصله‌ای از هم جدا شده‌اند، تشکیل می‌شوند.
فاصله بین دو لایه شیشه توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین همچون آرگون، دی‌اکسید‌کربن و کریپتون پر می‌شود بدین ترتیب با توجه به اینکه پنجره‌های یک ساختمان دارای مقاومت حرارتی کمتری نسبت به سایر اجزای آن است، به کارگیری این پنجره‌ها می‌تواند نقش به سزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد.
به گفته «هزاد قاسمی»، استادیار مهندسی مکانیک برای مطالعه دقیق میزان تلفات حرارتی از پنجره‌ای دو جداره و مقایسه عملکرد آنها نسبت به پنجره‌ای ساده تک شیشه‌ی نیاز به بررسی مکانیزمهای مختلف انتقال حرارت است.
جابه جایی و تشعشع روی سطوح خارجی، هدایت در داخل شیشه‌ها، جابه جایی و تشعشع در فاصله هوایی دو پنجره و حتی نفوذ تشعشع خورشید از شیشه‌ها به داخل از جمله مکانیزم‌های دخیل در انتقال حرارت است.
به همین دلیل برای مطالعه عملکرد این سیستمها عموماً از فرضیات ساده کننده‌ای استفاده می‌شود. شاید ساده‌ترین تقریب استفاده از فرض انتقال حرارت هدایت یک بعدی در داخل شیشه‌ها و لایه هوا است.
در این شرایط می‌توان نرخ انتقال گرما را به راحتی با کمک مقاومت‌های حرارتی محاسبه کرد. اما باید توجه داشت که سیال بین دو جداره شیشه‌ای با دماهای مختلف ساکن باقی نمی‌ماند.
در واقع ایجاد گرادیان‌های دما در سیال باعث برقراری حرکت در آن می‌شود. سیال مجاور سطح گرم در اثر گرم شدن سبک شده و به سمت بالا حرکت کرده و سیال سرد از دور دست جایگزین آن می‌شود.
بدین ترتیب حرکتهای چرخشی در داخل لایه هوایی محبوس بین دو شیشه ایجاد می‌شود. این حرکتها بر نرخ اتلاف گرما از پنجره تاثیر دارند.
البته باید توجه داشت که تنها اضافه کردن حرکتهای جابه‌جایی آزاد در گاز هنوز مدل کاملی از مسئله نیست. بر همین پایه آثار تشعشعی گازها و جداره‌ها با توجه به پایین بودن نرخهای تبادل حرارت می‌توانند تاثیر قابل توجهی بر رفتار سیستم پنجره دو جداره و جلوگیری از اتلاف انرژی داشته باشند.
● پنجره‌های دو جداره، عایق صدا
پنجره‌های دو جداره علاوه بر نقشی که در بحث حرارت ساختمان و جلوگیری از اتلاف انرژی دارند عایقی مناسب برای جلوگیری از صداست.
استفاده از پنجره‌های دو جداره برای بناهایی که در محیط پر سر و صدا قرار گرفته‌اند راهکار موثری است که می‌تواند آرامش را به محیط خانه‌ها بازگرداند.
در ایران تجربه استفاده از این پنجره‌ها به ویژه در سال‌های اخیر افزایش چشمگیری یافته است اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که در شهرهایی مانند تهران بسیاری از شهروندان برای گریز از آلودگی صوتی است که از شیشه‌های دو جداره استفاده می‌کنند و در واقع هدف آنها بهینه‌سازی مصرف انرژی نیست.
«علیرضا ساداتی»، کارشناس محیط زیست در این باره می‌گوید: « پنجره‌ها دو جداره هزینه زیادی به خانواده‌ها تحمیل نمی‌کند در نتیجه بسیاری از خانواده‌ها استفاده از این قابلیت را انتخاب کرده‌اند.»
به گفته ساداتی، پنجره‌های دو جداره کارکردی دو جانبه دارند و کاملا از نظر زیست محیطی مقرون به صرفه است.
از دیدگاه او تهران بیش از سایر شهرها استفاده از شیشه‌های دو جداره را تجربه کرده است و به رغم تاثیر این شیشه‌ها در اتلاف انرژی، هدف اغلب شهروندان از استفاده از این شیشه‌ها کاهش صدا بوده است .
استفاده از شیشه‌های دو جداره در بیمارستان‌ها و مراکز آموزشی که در نقاط پر رفت و آمد شهری قرار دارند به گفته ساداتی از الزامات شهرسازی است که اغلب نادیده گرفته می‌شود.
چنانکه «ساداتی» می‌گوید فرهنگ استفاده از پنجره‌های دو جداره در شهرهایی که اغلب ماه‌های سال در معرض هوای سرد هستند هنوز نهادینه نشده است و این در حالی است که با توجه به استفاده وافر شهرهایی چون همدان یا تبریز از انرژی و وسایل گرمایی برنامه‌ریزی برای فرهنگ‌سازی در این مناطق ضرورتی انکار ناپذیر است.

اسماعیل محمدی
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com