صفحات ۵ – ۱6۵نشریه هنرهای زیبا – معماری و شهرسازی دوره ۲۱ شماره 4 زمستان ۱۳۹۵
108900011654

ارزیابی فنی و اقتصادی کاربرد پوشش کم گسیل
در جدارهای نورگذر ساختمان*

بهروز محمدکاری1، شاهین حیدری**۲، مهدیه آب روش3
۱ استادیار فیزیک ساختمان، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران
۲ استاد معماری دانشکده معماری، دانشگاه تهران، تهران
۳ استادیار معماری، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران
)تاریخ دریافت مقاله: ۲۰/۳/۹4، تاریخ پذیرش نهایی: ۱۳/۱۱/۹۵(
چکیده
با توجه به اهمیت صرفهجویی در مصرف انرژی، به کارگیری تمهیدات لازم برای بهبود عملکرد حرارتی جدارهای نورگذر، جزو اولویت های اول می باشد. با توجه به اینکه بخش قابلتوجهی از انتقال حرارت تابش ی در شیش ه ها از طریق جذب و گسیل اتفاق میافتد، برای کاهش میزان انتقال حرارت تابشی ،کاربرد شیشههای با پوشش کمگسیل پیشنهاد می شود. هدف از این مقاله، ارزیابی فنی و اقتصادی کاربرد شیش ههای با پوش ش کم گس یل در جدارهای نورگذر س اختمان است. برای دس تیابی به این هدف، به بررس ی این نوع پوش ش با اس تفاده از شبیه س ازیهای رایانه ای و انجام محاسبات عددی پرداخته شده است. در این مقاله، عملکرد حرارتی شیشههای تک جداره، دوجداره ساده و دوجداره با پوش ش کمگس یل در دو اقلیم حاد در چهار جهت جغرافیایی، مورد مطالعه، تحلیل و مقایس ه قرار گرفته است. همچنین، به منظور مقایسه اقدامات و اولویتبندی آنها، زمان بازگشت سرمایه هر کدام از اقدامات مش خص گردیده اس ت. نتایج پژوهش نش ان میدهند کاربرد شیشه دوجداره کم گسیل ،تنهـا در اقلیمه ای بس یار گ رم که بهط ور عمده از ان رژی الکتریکی برای س رمایش اس تفاده می کنند ،توجی ه اقتص ادی بالایی دارد و در اقلیمهای س رد کش ور، ب ا توجه به مقدار زیاد تاب ش و اضافه هزینه پوش ش کم گسـیل، زمان بازگشت س رمایه، در مقایسه با عمر مفید س اختمان، قابل توجه میباشد و به هیچ وجه قابل توصیه نیست.
واژههای کلیدی
شیشه دوجداره، پوشش، کم گسیل، مصرف انرژی، تحلیل اقتصادی .

*ای ن مقال ه برگرفت ه از بخش ی از رس الهی دکت ری نگارندهی س وم با عن وان: «بهبود عملکرد شیش ه پنج ره در س اختمان های اداری با رویکرد تلفیقی حرارت و نور» است که به راهنمایی نگارندگان اول و دوم در دانشکده معماری دانشگاه تهران انجام شده است.
.E-mail: shheidari@ut.ac.ir ،۰۲۱-664۹۰۱4۱ :نویسنده مسئول: تلفن: 664۰۹6۹6-۰۲۱، نمابر**
6

مقدمه

چهل درصد از بودجه جهانی انرژی مربوط به ساختمان هاست و متخصصین امر باید کوشش کنند تا مردم متوجه این نکته شوند ک ه تغیی رات اقلیم ی و جزای ر گرمای ی درون ش هری، در آینده ای بسیار نزدیک، این رقم را به بیش از پنجاه خواهد رساند. از این رو صرفه جویی در مصرف انرژی س اختمان، حائز اهمیت می ش ود و بهکارگیری روشهای گذش تهنگر و آیندهبنیان، از اهمیت ویژه ای برخ وردار اس ت. در رأس راهکارهای صرفهجوی ی، تمهیدات لازم ب رای بهب ود عملکرد حرارتـی جدارها در اولویت ق رار دارد و مهم تر آنک ه، قس متی از ج دار اهمی ت بیش تری پی دا می کن د ک ه از نظر عملک رد حرارت ی س رکشتر اس ت و آن را ج دار نورگ ذر مینامی م .نورگذرها، به طور عمده شیشهخور هستند که در نتیجه آن بخش قاب ل توجه ی از انتقال حرارت تابش ی از طریق جذب و گس یل در آنها اتفاق می افتد. با انتخاب درست شیشه ، می توان به طور قابل توجه ی بر مش کلات فائق آم د و به خصوص در اقلیم گرم که س ه چه ارم از وس عت س رزمین م ا را به خ ود اختص اص داده، از ورود گرم ای محیط بیرون به داخل س اختمان، ت ا حد ممکن اجتناب کرد. اضافه بر آن در اقلیم س رد نیز اتلاف حرارت داخل س اختمان به محیط بیرون را محدود ساخت .
4469992228806

شیش ه از مصالح س اختمانی اس ت که نمی ش ود از آن چش م پوش ید، زی را دی د داخ ل ب ه بی رون و بی رون ب ه داخ ل را تامین می کن د، نم ای مطل وب س اختمان را س بب می ش ود و از نظ ر برگش ت مصالح به طبیعت و پایداری ارزشمند است. عبور درصد قابل توجهی نور مرئی خورشید از شیشه، امکان تأمین روشنایی طبیعی در ساعات طولانی روز را امکان پذیر نموده است. از طرفی بس یاری از راه حل ه ای روح ی روانی ب رای آن دس ته از مردمانی ک ه ب ه هر دلیل ی باید در خان ه بمانند، وابس ته به وج ود پنجره و شیش ه بـرای برقراری ارتباط ب ا فضای واقعی اس ت. بنابراین، در طراح ی جداره ای نورگ ذر، بای د به مش خصات حرارت ی )ضرایب گس یل، انع کاس، ج ذب و عب ور(، ب رای دس تیابی ب ه ش رایط مناسب و پاسخگویی به خواسته های مورد نظر، همچون کنترل ن ور روز و تأمی ن دم ای مناس ب با تکی ه بر حداقل س ازی مصرف انرژی توجه نمود .
از نقطه نظر انرژی، گرچه شیش ه در دید نخس ت، دارای نقاط ضع ف میباش د، ام ا در کن ار کنت رل ان دازه س طوح شیش ه ای ،راهکارهای ی چون اس تفاده از چند لای ه به جای یک لایه و مهم تر اس تفاده از پوش شهای کم گس یل نیز وجود دارند که پنجره را از دید انتقال حرارت، کم آسیب تر کند. فایده دو یا چند جداره کردن در کاه ش جریان حرارتی با کاهش ضری ب انتقال حرارت و بهبود بخش ی از طریق هدایت، همرفت و تشعش ع است در حالیکه این راهکار به تأمین دید و نور، لطمه ای نمی زند.
در ای ن مطالعه تلاش ش ده اس ت ک ه عملکرد حرارتی شیش ه ب ا بیان ی اثبات ی تش ریح و در کنار آن عنصر جدیدی بررس ی ش ود ک ه کاربرد پوش ش کمگس یل را تضمین نماید. از ای ن رو در میدان مطالعه، به شیش ه های تک جداره، دوجداره ی س اده و دوجداره با پوشش کم گسیل در دو اقلیم سرد و گرم در چهار جهت مختلف جغرافیایی )شمال، جنوب، شرق و غرب( پرداخته شده است .
ب ا بهرهگی ری از مدل س ازی های متع دد در نرماف زاری معتب ر ،تلاش شده تا تأثیر استفاده از شیشههای دارای پوشش کم گسیل ب ر کاه ش تبادل حرارت، در دو اقلیم حاد مش خص گردد و نتایج آن ب ا عملکرد حرارتی شیش ههای تکجداره و دوجدارهی س اده مقایس ه گردد. در این مطالعه، نرم افزار انرژی پلاس۱ )نس خه ۵.۰( برای شبیهس ازی عملکرد حرارتی جدارهای نورگذر در س اختمان م ورد اس تفاده ق رار گرفت ه اس ت. همچنی ن، ب ه منظور مقایس ه اقدام ات و اولویت بندی ه ا، صرفه جویی انرژی حاصل از هر کدام و هزین ه لازم ب رای اج رای آنها م ورد نظر قرار گرفته اس ت تا بتوان زمان بازگشت سرمایه را مشخص نمود.
پیشینه موضوع
در می ان روش پژوهشه ای انج ام ش ده، به بررس ی عملکرد حرارت ی شیش هها ب ا اس تفاده از دس تگاه کالری مت ری س یارِ اندازهگیری خصوصیات حرارتی پنجره۲ میتوان اشاره داشت. کلمز )Klems, 1984; 1987a; 1987b( از این دس تگاه که در آزمایش گاه لارنس برکلی۳ ساخته شد، به منظور بررسی خصوصیات شیشه ها و اندازهگیری ضریب انتقال حرارت در شرایط واقعی استفاده کرد .او عملکرد حرارتی شیش ههای تک جداره، دوجداره و شیشه های کم گس یل را در دو جبه ه ش مالی و جنوب ی ارزیابی ک رد. کلمز، به عل ت مش کلاتی ک ه ای ن دس تگاه داش ت )نداش تن قابلیت های لازم برای اندازهگیری شیش ه هایی با مقاومت حرارتی زیاد – برای مث ال 7 ت ا ۱۰ براب ر شیش ه معمول ی- و تعیی ن مقادی ر ک م ضریب بهره حرارت خورش یدی(، نتوانس ت به نتایج قابل توجهی برسد .ام ا در پژوه ش دیگ ری در س ال ۱۹8۹، کلم ز ب ه مقایس ه نتای ج حاصل از اندازهگیری ضریب انتقال حرارت توس ط دس تگاه س یار و اندازه گیریه ای آزمایش گاهی و محاس بات ع ددی در نرم اف زار رایان ه ای وین دو4 پرداخت و به پاس خهای مثبت و مفیدی رس ید که اشری۵ برای محاسبات مربوط به سایه اندازی و تعیین ضرایب تقریب ی6 آنها را مورد اس تفاده ق رار داد )ASHRAE, 2005(. نتایج مطالع ات، ک ه بر روی چه ار پنجره متفاوت صورت گرفت، نش ان م ی داد که هر چه اخت لاف بین مقدار ضریب انتق ال هدایت قاب پنج ره و شیش ه آن کمتر باشـد، نتایج حاص ل از اندازه گیری های آزمایش گاهی، اندازه گی ری توس ط دس تگاه س یار و محاس بات ع ددی ب ه هم نزدیکتر اس ت. اما در صورت بیش تر بودن ضریب انتقال حرارت قاب پنجره نسبت به ضریب انتقال حرارت شیشه ،گرچ ه نتای ج حاص ل از محاس بات ع ددی و اندازه گی ری توس ط دس تگاه س یار با هم مطابقت دارند، اما با نتایج اندازه گیری های آزمایش گاهی متفاوتن د. در مطالعاتـی دیگـر، بـرآورد ضری ب به ره خورش یدی محاس به ش د. از این میان میتوان ب ه پژوهش های کانمـت، هاریس ون و وندیرن اش اره ک رد )Canmet – 1993, Har-rison – 1994, Wonderen – 1995(. در این پژوهشها، دستگاه و اتاق های آزمایشی ساخته شد تا به کمک آنها، امکان اندازه گیری می زان ضری ب بهـره خورشـیدی شیش ههای مختل ف در ش رایط واقع ی فراهـم گ ردد. روشه ای پیش نهادی بـا نرمافزار ه ای موج ود ک ه ق ادر ب ه محاس به ای ن کمی ت هس تند، مقایس ه و نتای ج قابلقبولی حاصل گردید. در مطالعهی هاریس ون، ضریب به ره خورش یدی بـرای برخ ی شیش ههای پوش شدار7 هم راه با سایبان های کرکره ای محاسبه شدهاست.
پیش ـرفتهای اخیر در زمینه روشهای شبیهس ازی و ابزارهای محاس باتی، امکان ات پیشـرفته و جدی دی را فراهم نموده اس ت .کلارک با اس تفاده از نرمافزار رایانهای، تأثیر س ه نوع پنجره با شیشه دوجداره و پوش ش کمگس یل را بر میزان مصرف انرژی س الانه یک س اختمان نمونـه مورد بررس ی و مقایس ه ق رار داد )Clarke, 1998,
7
231(. در پژوهشی دیگر در اسپانیا، بار گرمایی حاصل از پنجرههای گونا گون در ساختمانهای مسکونی با سه روش محاسباتی مختلف برآورد گردید. در روش اول، محاس بات صرفاً بر اس اس شرایط آب و هوایی خارج، در روش دوم محاسبات بر پایه شرایط خارجی و نوع ساختمان و در روش آخر، به کمک نرمافزارهای ترنسیس8 و ویندوز مدلهای مختلف شبیهسازی گردیدند )Urbikain, 2009, 687(. با اسـتفاده از نرمافزار ایکواِس ت۹، میزان صرفهجویی انرژی ناش ی از کاربرد فیلمهای پوششی برای شیشهها در دو ساختمان تجاری در کشور چین نیز برآورد گردید )Yin and Xu, 2012, 132(.در کش ور م ا، پیش ینه پژوهش ی در ای ن زمینه بس یار محدود اسـت زی را کارب رد شیش ههای کم گسـیل گس ترش چندان ی نداشته اس ت. از ای ن رو لازم اس ت تأثی ر ای ن ن وع شیش هها، ب ر کاهش تبادل حرارت، میزان مصرف انرژی س اختمان )بار گرمایی و س رمایی( و کاه ش هزینه ه ا بررس ی ش ود ت ا مش وق بهرهگیری مناس ب و اصولی از اینگونه محصولات س اختمانی به وجود آید .ب ا در نظر گرفتن تنوع اقلیمی ایران، انجام پژوهشهای موردی و ارائه مناسب ترین راه حلهای قابل استفاده، امری ضروری است.
فرض های اولیه
جهت سو بخشیدن به مطالعه، دو شهر در دو اقلیم سرد و گرم انتخاب ش دند. برای اقلیم س رد، ش هر اردبیل و برای اقلیم گرم ،شهر بندرعباس. نا گفته نماند که جهت بررسی دقیق تر، داده های

تصویر 1 – الف: شیشه دوجداره ساده ،
ضریب گسیل ضریب انعکاس خورشیدی14 ضریب انعکاس نور مرئی13 ضریب گذرخورشیدی12 ضریب گذرنور مرئی11 نوع شیشه
)طرفبی پوشش ( )طرفپوشش دار( )طرف بی پوشش ( )طرف
پوشش دار( )طرف بی پوشش ( )طرفپوشش دار( 84 84 7.۵ 7.۵ ۱۰.۰ 8.۱ 8.۳7 8.۹8 ساده
84 ۲4 ۲۵.۱ ۳۵.۵ ۱۰.4 7.8 4.۱4 78.۵ کم گسیل نوع ۱
84 6.6 ۲۲.۹ ۲8.8 ۵.۳ 4.۳ ۵8.۹ 78.۵ کم گسیل نوع ۲
ب: شیشه دوجداره با پوشش کم گسیل روی سطح سوم )اردبیل( ،ج: شیشه دوجداره با پوشش کم گسیل روی سطح دوم )بندرعباس.(جدول 1- مشخصات حرارتی و نوری شیشه ها.
خروجی مربوط به ش هر اردبیل با یک ش هر دیگر مقایس ه شد و در تحلیله ا لح اظ گردی د. دلیل این امر آن بود که ش هر اردبیل، به عن وان منطق ه خیلی خیلی سـرد )ب ا روزدرجات گرمای ش بیش از 4۰۰۰( محس وب نمیش ود. لذا، این شـرایط باید در مکان دیگری تأمی ن میش د و با در نظ ر گرفتن عدم مطابقت تمامی ش هرهای س رد ایران با شرط تعیینشده، در بین شهرهایی با شرایط خیلی خیلی سرد، استکهلم در سوئد انتخاب شد .
محاسبات حاضر با استفاده از نرمافزار شبیه ساز انرژی و بر پایه داده های آب و هوایی سـاعتی شـهرهای مذکـور )URL1, URL2(انجام ش ده اس ت. برای داش تن س یری منطق ی در مقال ه، ابتدا ب ه معرفی مش خصات حرارتی و نوری شیش ههای مورد اس تفاده می پردازیم، تا در ادامه مدل مورد نظر را تشریح کنیم. شیشه های در نظر گرفته شده، برای هر دو شهر اردبیل و بندرعباس، دوجداره )تصویر ۱( با مشخصات حرارتی و نوری مطابق جدول ۱ می باشند .لازم به توضیح اس ت مقادیر ارائه شده در جدول ۱ توسط دستگاه اسپکتروفتومتر۱۰ اندازه گیری شده است. در تمامی مدل ها، فاصله
8
بین دو لایه را برابر با ۱۳ میلیمتر، پُر شده با گاز، در نظر گرفتهایم.
ضخامت شیشـه رو به فضای خارج شش میلی متر و ضخامت شیش ه رو به فضای داخلی چهار میلی متر اس ت. در شیش ه های دوجداره با پوش ش کمگس یل، فاصله بین دو شیش ه با گاز آرگون پ ر ش ده اس ت. ای ن ام ر به دلی ل تأثی ر قاب ل توجـه گاز آرگ ون در کاهـش مص رف ان رژی در شیش ه دوج داره ب ا پوش ش کمگس یل اس ت، در حالیک ه در م ورد شیش ه دوج داره س اده، اس تفاده از گاز آرگ ون بهج ای ه وا، تنها بین دو ت ا چهار درصد مص رف انرژی را کاه ش میده د. در نتیجه، کاربرد گاز آرگون ب ه جای هوا برای شیشه دوجدارهی ساده قابل توجیه نبوده و از آن استفاده نشده اس ت. از طرف ی دیگ ر، شبیهس ازی در دو اقلی م س رد )اردبیـل( و گرم )بندرعباس( انجام ش ده ک ه با توجه به تفاوت اقلیمی، محل قرارگیری س طح پوش شدار، در شیش ه دوجداره کم گس یل، برای ه ر ک دام متف اوت اس ت. در اردبی ل، ب ه منظ ور کاه ش انتق ال حرارت از داخل به خارج سـاختمان، شیشه کمگسیل به گونهای قرار میگیرد که س طح پوش شدار شیشه، س طح رو به خارج لایه داخلی )س ومین سطح جدار نورگذر( باشد. اما، در بندرعباس، به منظ ور کنترل نور خورش ید ورودی و محدودک ردن انتقال حرارت ب ه داخ ل سـاختمان، دومیـن س طح ج دار نورگ ذر )س طح رو به داخ ل لای ه خارج ی(، به عنوان س طح پوش شدار مد نظر اس ت .به این ترتیب در انجام محاس بات مطابق تصویر ۱، س ه نوع جدار نورگذر تعریف ش ده اند: شیش ه دوجداره س اده، شیشـه دوجداره با پوش ش کمگس یل روی لایه س وم و شیش ه دوجداره با پوشش کم گسیل روی لایه دوم.
ب رای انجام محاس بات، دو نوع شیش ه کمگس یل )ن وع یک و نوع دو( مطابق مش خصات حرارتی و نوری ارائه ش ده در جدول ۱ مورد بررسی قرار گرفته است. شیشه کمگسیل نوع یک از تولیدات داخ ل کش ور انتخ اب ش ده و مش خصات ن وری آن ب ا دسـتگاه اس پکتروفوتومتر در ب ازه ط ول موجهای بین ۲۵۰ ت ا ۲۵۰۰ نانومتر

اندازهگیری شدهاس ت. تغییرات ضریب گذر و ضریب انعکاس این نوع شیش ه در تصویر ۲ نش ان داده شده است. به منظور مقایسه عملک رد حرارت ی ای ن شیش ه ب ا تولیدات س ایر کش ورها، شیش ه کمگس یل ن وع دو نی ز م ورد ارزیابی ق رار گرفت. جهت مقایس ه در ش رایط مش ابه، شیش ه کم گس یل نوع دو به گونه ای انتخاب ش د ک ه می زان گ ذر ن ور مرئ ی در هر دو شیش ه یکس ان باش د. در نوع کمگسیل یک، در مقایسه با نوع دو، میزان گذر خورشیدی کمتر ،میزان انعکاس مرئی و خورش یدی بیش تر، و ضریب گسیل به طور قابل توجهی کمتر است .
مشخصات مدل ارائه شده
ب رای بررس ی، مدلی از ی ک س اختمان فرضی با چه ار منطقه حرارت ی۱۵ ب ه ابع اد ۵×۵ و ارتفاع ۳ مت ر تهیه ش ده و در هر منطقه حرارت ی ای ن م دل پنج رهای ب ه ع رض ۲.۵ مت ر و ارتف اع ۲ متر با س طح ک ف پنج ره ۰.۹ مت ر، رو ب ه یکی از جه ات چهارگان ه اصلی ش مال، جنوب، ش رق و غرب قرار داده ش د )تصویر ۳(. در هر یک از مدلها، مس احت پنجره ۲۰ درصد نم ا انتخاب گردید. مدل در تمامی جدارهای کدر دارای ضخامت ۲۵ سانتیمتر میباشد که از ۱۵ سانتی متر بتن و ۱۰ سانتیمتر عایق حرارتی تشکیل شده است .مش خصات مصالح به کار رفته در جدارهای کدر در جدول ۲ ارائه شدهاست.
جدار نورگذر تعبیه شده در هر یک از مناطق حرارتی، به صورت پنج رهای ثاب ت و ب دون ق اب ف رض ش د ت ا تحلیل ه ا ب ر بخ ش نورگ ذر پنج ره متمرکز گردد. مش خصات حرارتی و ن وری هر یک از شیش ه های م ورد مطالع ه، براس اس مش خصات حرارت ی و نوری شیش هها، که در جدول ۱ آورده ش ده اس ت، به جدارهای نورگذر نس بت داده و شبیهس ازی عملک رد حرارت ی شیش هها در چه ار جهت اصلی ساختمان به صورت مستقل انجام گردیده است.

تصویر 3- هندسه مدل ارئه شده.
تصویر ۲- ضرایب گذر و انعکاس )درصد( برحسب طول موج )نانومتر( شیشه کمگسیل نوع یک.
جدول ۲- مشخصات مصالح به کاررفته در جدارهای کدر .
ظرفیت گرمایی ]J/kg.K[ وزن مخصوص خشک ]3kg/m[ ضریب هدایت حرارتی )W/m.K[ )λ[ ضخامت ]m[ مصالح
900 ۲۲40 ۲/30 0/15 بتن مسلح
1۲10 16 0/0001 0/10 عایق حرارتی
مأخذ: )مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان(
تعیین محدوده اوقات سـرد و گرم سال در دو شهر اردبیل و بندرعباس
بهمنظور تعیین محدود ههای سرد و گرم سال در دو شهر اردبیل و بندرعباس، و به تعبیر دیگر محدودههای نیاز به سیستم گرمایی یا س رمایی، میانگین دمای هوای روزانه و مرزهای آسـایش حرارتی سا کنین، ملا ک عمل قرار گرفت. در این تحقیق، محدوده آسایش حرارت ی بی ن ۲۰ تا ۲4 درجه سلس یوس در نظر گرفته ش ده اس ت ،گرچه این فرض غلط اس ت، اما فرض متداولی محس وب میگردد .به این ترتیب، اوقات س رد در ش هر اردبیل زمانی اس ت که متوسط روزان ه دم ای ه وا کمت ر از ح د پایی ن آسـایش حرارتی در زمس تان )۲۰ درجه سلس یوس( باش د. این مح دودهی زمان ی از ۵ مهر) ۲7 سپتامبر( آغاز و تا پایان اردیبهشت) ۱۹ می( ادامه مییابد .
لازم به توضیح است که دماهای مبنای متفاوتی را میتوان در مطالعات در نظر گرفت، ولی با توجه به این نکته که بررس ی ها به ص ورت قیاسـی انجام میگیرد، دم ای مبنا، کمتری ن میزان مجاز در نظر گرفته ش ده است. در مورد بندرعباس، روزهایی از سال به عنوان روزهای گرم مشخص شده اند که متوسط دمای هوا از حد پایین آس ایش حرارتی در تابس تان) ۲4 درجه سلس یوس( بیشـتر باشد. طبق این محاسبات، اوقات گرم بندرعباس از 6 بهمن) ۲6 فوریه( آغاز و تا ۱4 آذرماه) ۵ دسامبر( ادامه می یابد.
۹
تحلیل نتایج شبیهسازی مدلهای ارائه شده
ب ار گرمای ی و سـرمایی ناش ی از ن وع شیش ه ی پنج ره در س اختمان، حاص ل جم ع جب ری ب ار حرارت ی مرب وط بـه تاب ش مس تقیم و پرا کنده خورش یدی و بار گرمایی یا س رمایی ناش ی از انتقال حرارت به صورت هدایت از شیشه میباشد. انتقال حرارت ب ه ص ورت هدای ت از شیش ه، بس ته بـه دم ای خ ارج و داخ ل ، میتوان د از داخ ل ب ه خ ارج ی ا از خ ارج ب ه داخ ل ص ورت گیرد .کس ب ی ا دفع ح رارت از طریق هدایت ب رای هر مترمرب ع جدار، با چشمپوشی از ظرفیت و ذخیره سازی گرمایی لایه های شیشه ها ،با رابطه ۱ محاسبه می گردد.
447000-65664

QC= U*ΔT*Δt۱ رابطه
به این ترتیب برای هر مدل، در دو اقلیم س رد و گرم، س هم بار گرمایی و سـرمایی )میزان کس ب یا دفع حرارت( ناشی از هدایت ،همرفت و تابش مستقیم و پرا کنده خورشیدی مربوط به هر جدار نورگذر در چهار جهت اصلی جغرافیایی محاس به ش د. در جداول ۳ و 4، نتای ج ایـن بخش از محاسـبات آورده ش ده اسـت. مقادیر مثبت نشاندهنده کسب حرارت )انتقال گرما از خارج به داخل( جدار نورگذر و مقادیر منفی نشان دهنده دفع حرارت )انتقال گرما از داخل به خارج( می باشد.
جدول 3- بار سرمایی جدار نورگذر در اقلیم گرم )بندرعباس( در اوقات گرم سال در چهار جهت اصلی ساختمان.
بار سرمایی کل]2]kWh/m سهم هدایت]2]kWh/m سهم تابش جهت
جغرافیایی جدار نورگذر
کل تابش خورشیدی
]kWh/m2[ تابش پرا کنده خورشیدی
]kWh/m2[ تابش مستقیم]2]kWh/mخورشیدی ۵7۱/۳ ۹۲/۹ 478/4 ۳۱4/۳ ۱64/۱ جنوب شیشه دوجدارهساده
۳۳4/8 7۰/6 ۲64/۲ ۲۵8/8 ۵/۳ شمال 664/۱ ۹6/۲ ۵67/۹ ۳۵4/۵ ۲۱۳/4 شرق ۵47/۰ 86/8 46۰/۲ ۳۰6/4 ۱۵۳/8 غرب ۳4۵/4 ۱۱۲/6 ۲۳۲/8 ۱۵۳/7 7۹/۱ جنوب شیشه دوجدارهکم گسیل )نوع ۱(
۲۰7/۳ 78/۲ ۱۲۹/۱ ۱۲6/۵ ۲/۵ شمال ۳۹۹/۳ ۱۲۱/۵ ۲77/8 ۱7۳/۳ ۱۰4/۵ شرق ۳۳۰/8 ۱۰6/۰ ۲۲4/8 ۱4۹/8 7۵/۰ غرب جدول 4- بار حرارتی جدار نورگذر در اقلیم سرد )اردبیل( در اوقات سرد سال در چهار جهت اصلی ساختمان.
بار گرمایی کل]2]kWh/m سهم هدایت]2]kWh/m سهم تابش جهت
جغرافیایی جدار نورگذر
کل تابش خورشیدی
]kWh/m2[ تابش پرا کنده خورشیدی
]kWh/m2[ تابش مستقیم خورشیدی
]kWh/m2[ -7/۳ -47۰/4 46۳/۱ ۱۹8/۹ ۲64/۲ جنوب شیشه دوجدارهساده
-6۹/4 -۲۰۵/۵ ۱۳6/۱ ۱۳۵/۰ ۱/۱ شمال -۲۰/6 -۳۵4/۵ ۳۳۳/۹ ۱78/۰ ۱۵۵/۹ شرق -۲4/۲ -۲۹۵/7 ۲7۱/۵ ۱6۰/6 ۱۱۰/۹ غرب -۲/۹ -۲۲8/6 ۲۲۵/7 ۹7/۲ ۱۲8/۵ جنوب شیشه دوجداره
کم گسیل )نوع ۱(
-۳۹/7 -۱۰6/۲ 66/۵ 66/۰ ۰/۵ شمال -۱۱/7 -۱7۵/۱ ۱6۳/4 87/۰ 76/4 شرق -۱4/۲ -۱46/8 ۱۳۲/6 78/۵ ۵4/۱ غرب 447000707145

۱۰
447000487038

تصویر 4- بارهای س رمایی )تفکیکی و کل( جدار نورگذر در اقلیم گرم )بندرعباس( در اوقات گرم س ال در چهار جهت اصلی س اختمان در حالت های با شیش ه س اده و کمگسیل نوع یک )کیلووات ساعت بر مترمربع.(
تصویر 5- بارهای گرمایی )تفکیکی و کل( جدار نورگذر در اقلیم س رد )اردبیل( در اوقات س رد س ال در چهار جهت اصلی س اختمان در حالتهای با شیش ه س اده و کمگس یل نوع یک
)کیلووات ساعت بر مترمربع.(
آنچه در عملکرد مناس ب جدارهای نورگذر در مناطق گرمسـیر حائ ز اهمی ت اس ت، مح دود ک ردن عب ور ان رژی خورش یدی در محدوده فروسرخ نزدیک۱6 )بین 76۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر( است، بدون اینکـه این امر با کاهش عبور تابش مرئی همراه باش د. اثربخش ی این اقدام زمانی بیشتر میشود که با کاهش ضریب گسیل شیشه همراه باشد. در تصویر 4 دیده میشود که در شهر بندرعباس و در اوقات گرم سـال، بخ ش اعظم انتقال حرارت از شیش ه مربوط به تابش خورشیدی دریافتی است و در مقایسه با آن، کسب حرارت از طری ق هدای ت از شیش ه س هم اندک ی دارد. ب ا کارب رد پوش ش کمگس یل روی سـطح دوم شیش ه در ایـن اقلی م، بار س رمایی در تمام ی جهات جغرافیای ی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد .ج دول ۳ و تصوی ر 4 نش ان میدهند ک ه در شـهر بندرعباس و در اوق ات گ رم س ال، بیش ترین می زان کاه ش بـار س رمایی حاصل از کارب رد شیش ههای کمگس یل در جداره ای نورگ ذر، بـه ترتی ب مربوط به نمای ش مالی، غربی، جنوبی، و ش رقی اس ت. براساس فرضیههای درنظر گرفته ش ده، نتایج نشـان می دهند که در شهر بندرعباس، در صورت کاربرد شیشه دوجداره با پوشش کمگسیل روی سـطح دوم، در مقایس ه با شیش ه دوجداره س اده، س هم بار سـرمایی جـدار نورگذر در تمامـی جهات جغرافیای ی حدود چهل و ی ک درص د کاه ش مییاب د. به منظور مقایسـه عملکرد شیش ه تکج داره، دوج داره س اده، دوج داره با پوش ش کم گس یل نوع یک و نوع دو، بارهای سرمایی هر حالت نشان داده شده است.
با توجه به تصویر 6 مشاهده میشود که علیرغم کم بودن ضریب گس یلندگی شیش ه دوجداره با پوشش کمگسـیل نوع دو نسبت به نوع یک، بار سرمایی آن بیشتر است. این امر به دلیل بیشتر بودن ضری ب گ ذر تاب ش فروس رخ نزدیک و کمت ر بودن ضری ب انعکاس آن میباش د. در ش هر اردبیل، در اوقات سرد س ال، اثربخشی انواع مختل ف شیش هها در نماه ای مختلف متفاوت اس ت. بیش ترین انتقال حرارت از شیش ههای نمای شمالی صورت میگیرد و کاربرد شیش ههای دوج داره س اده و ب ا پوش ش کمگس یل، در مقایس ه با شیش ههای س اده تکج داره، تأثیر چش مگیری بر عملک رد آنها دارد. ای ن اثربخشـی در نم ای جنوبی، با توجه به بهرهخورش یدی زیادی که در ماههای سرد سال کسب میشود، به حداقل میرسد .
نماهای شرقی و غربی عملکردی بینابین دارند .
ب ا بررس ی نتای ج ارائهش ده در ج دول ۵ و تصویر ۵، مش اهده میش ود ک ه گرچ ه کارب رد شیش ه دوجداره کم گس یل )نـوع ۱( به جای شیشه دوجداره ساده، باعث کاهش بار حرارتی تا 4۰ درصد می شود، اما با توجه به مقدار بار حرارتی اندک در اوقات سرد سال در این اقلیم، که ناشی از کسب حرارت زیاد به صورت تابش است ،کاربرد شیش ه دوجداره با پوشـش کم گس یل، تأثیر چش مگیری بر کاهش بار گرمایی نمی گذارد. در تصویر7، میزان بار حرارتی ناش ی از کاربرد شیش ه های تکجداره، دوجداره سـاده و کم گس یل نوع یک و دو نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود ،ه ر چن د کاه ش ب ار حرارتی شیش ه دوجـداره نس بت به شیش ه تکج داره قابل توج ه و ح دود 7۰ درصد ب رای جبهههای غرب ،ش رق و جن وب و ۵6 درصد برای جبهه ش مال میباش د، ولی ا گر می زان کاهش مطل ق انرژی ملا ک عمل قرار گیرد، بیش ترین تأثیر پوششهای کم گسیل در نماهای شمالی و سپس غربی مشاهده میش ود. در مقایس ه ب ا عملک رد حرارت ی شیش هها در مناط ق گرمسیر، با وجود این که کاربرد شیشه کم گسیل از نوع دو میتواند ت ا 8۰ درصـد نس بت به شیشـه دوجداره س اده، ب ار حرارت ی را در ش هر اردبی ل کاهش ده د، اما با توجه به کس ب ح رارت از طریق تاب ش در ای ن اقلیم، شیش ه دوج داره س اده دارای توجیه فنی و اقتص ادی بس یار قوی تری اس ت و تنها در نمای ش مالی میتوان کارب رد شیشـه کمگس یل را توصی ه ک رد. در تصاوی ر 8 و ۹، دم ای خ ارج و دم ای فضای داخل ب رای چهار جهت اصل ی جغرافیایی
۱۱
نش ان داده شده اس ت. همان ط ور ک ه دیده می ش ود، در صورت اس تفاده از شیش ه دوج داره س اده، بهج ای شیش ه تکج داره س اده، دم ای فض ای داخل، ب رای تمام ی جبهه ها، تا ح دود ۱۰ درجه سلس یوس افزایش مییابد، که البته این مش کل با افزایش می زان تعوی ض ه وا )بهره گیری از تهوی ه طبیعی و خصوص اً تهویه شبانه( و کاربرد سایبان قابل حل می باشد.
همانگون ه ک ه گفت ه ش د، به منظ ور بررس ی دقیقت ر، ای ن محاس بات برای یکی از شهرهای سوئد )استکهلم( نیز انجامشده اس ت. ای ن ش هر، شـرایط خیلـی خیل ی س رد را در آم ار اقلیم ی س الانه خود دارد. نتایج چنین بررسـی نشان می دهد که با توجه ب ه کس ب حرارت ک م از طری ق تابش خورش یدی )تصوی ر ۱۰(، بار حرارت ی شیش ه ها نس بت ب ه ش هر اردبی ل افزای ش قاب ل توجهی می یاب د و اس تفاده از شیش ـههای بـا پوش ش کم گس یل می تواند میزان مصرف انرژی را به طور چشمگیری کاهش دهد )تصویر ۱۱(. در جدول ۵، میزان کاهش مصرف انرژی، در صورت کاربرد شیشه دوج داره س اده، بهجای شیش ه تکج داره و شیش ه دوجداره با پوشش کمگسیل، به جای شیشه دوجداره ساده، در چهار جهت جغرافیایی نشان داده شده است.

تصویر6 – بار سرمایی شیشههای موردمطالعه در بندرعباس در اوقات گرم سال در چهار تصوی ر ۷- ب ار حرارت ی شیش ههای موردمطالع ه در اردبیل در اوقات س رد س ال در چهار جهت اصلی ساختمان.جهت اصلی ساختمان.

تصویر 8- دمای )حداقل و حدا کثر( هوای خارج و داخل فضای بدون تهویه، در صورت کاربرد شیشه تک جداره ساده در چهار جهت اصلی ساختمان در شهر اردبیل .
۱۲

تصویر 9- دمای )حداقل و حدا کثر( هوای خارج و داخل فضای بدون تهویه، در صورت کاربرد شیشه دو جداره ساده در چهار جهت اصلی ساختمان در شهر اردبیل.

اوقات
سال

در

چهار

موردمطالعه

در

در

تکهلم
اس

های
رد
س

بار

حرارتی
شیش
ه


11
تصویر

دوجداره

ساده
،
در

اوقات

شیشه

از

شده

کسب


مقایس
ه
کل

تابش

خورش
یدی
10
تصویر

رد
س

بر

اعت
س

کیلووات
،
تکهلم
اس

و

ل
اردبی
(

اختمان
س

ی
اصل

جهت

ار
چه

در
،
ال
س

اوقات

سال

در



قیمت: تومان

دسته بندی : معماری و شهرسازی

پاسخ دهید