مقدمه
 

در ساده ترين نگاه و تعريف در مورد پنجره هاي ساختمان مي توان گفت، پنجره ها يکي از بخش هاي اصلي ساختمان هستند که وظيفه ي تأمين روشنايي داخل ساختمان درطول روز، تهويه ي هوا و ديد به بيرون را فراهم مي آورند. اما در اين تعريف هيچ گونه ديد مهندسي لحاظ نشده است، حال آن که جنس و محل قرارگيري پنجره ها نقش مهمي در بهره وري انرژي ساختمان بر عهده دارند. پنجره ها صرفاً وظيفه ي عبور پرتو آفتاب به داخل ساختمان جهت تأمين روشنايي در طول روز را به عهده ندارند، بلکه همراه اين پرتوي عبوري، انرژي حرارتي خورشيد را نيز به داخل ساختمان وارد مي نمايند. مضاف بر اين که در کنار درهاي خروجي، مستعدترين جزء در راستاي تبادل حرارت محيط داخل و خارج ساختمان هستند. به بياني ديگر، بيش ترين اتلاف حرارتي از پنجره ها رخ مي دهد که در طول تابستان گرما از محيط گرم بيرون به محيط سرد داخل وارد مي شود و در زمستان عکس اين حالت اتفاق مي افتد و گرما از محيط گرم داخل به محيط سرد خارج منتقل مي شود که هر دو نامطلوب است. پس از بحران انرژي سال 1970 کارخانجات سازنده ي پنجره در کشورهاي اروپايي و آمريکا به اين فکر افتادن تا با طراحي نوين و اصولي پنجره و جانمايي صحيح آن ها در ساختمان، گامي موثر در کاهش اتلاف حرارتي از پنجره ها بردارند. البته صاحبان منازل نيز مي توانند اقداماتي انجام دهند که ساده ترين آنها استفاده از پنجره هاي دو جداره است. اين پنجره ها علاوه بر عايق حرارتي، عايق صوتي خوبي نيز هستند.
همان طور که در شکل زير مشاهده مي شود، 10 درصد از تلفات حرارت جداره در ساختمان به پنجره ها مربوط مي شود.

تلفات/ جذب حرارت از طريق نشت و يا نفوذ هوا نيز انجام مي گيرد. هوا از طريق بازشوهاي ساختمان، منافذ، درزها و شکاف ها به ساختمان وارد و يا از آن خارج مي شود. نفوذ هوا علاوه بر افزايش مصرف انرژي، سطح راحتي ساکنان را تحت تأثير قرار مي دهد؛ همچنين به دليل رطوبتي که در هوا وجود دارد، ممکن است باعث زنگ زدگي و پوسيدگي مواد تشکيل دهنده ي پوشش ساختماني شود. تعيين درزها و نقاط نفوذ هوا با استفاده از دوربين عکس برداري حرارتي مادون قرمز در شکل هاي زير نشان داده شده اند. مشاهده مي شود که پنجره ها نقش مهمي در اتلاف انرژي ساختمان دارند.

ضريب انتقال حرارت هدايتي پنجره ها تحت عنوان عامل U (2) تعريف مي شود که در علم انتقال حرارت به عنوان ضريب انتقال حرارت کلي شناخته مي شود و در فرمول زير به کار مي رود:

که در آن:
Q: انرژي مبادله شده بين محيط داخل و خارج بر حسب ژول
A: مساحت سطح انتقال حرارت بر حسب مترمربع
U: ضريب کلي انتقال حرارت بر حسب ژول بر مترمربع درجه ي سانتيگراد
: درجه ي حرارت داخل ساختمان بر حسب درجه ي سانتيگراد
: درجه ي حرارت خارج ساختمان بر حسب درجه ي سنتيگراد
T: مدت زمان بر حسب ثانيه .

هر چه کيفيت عايق بندي و عدم رسانايي حرارتي پنجره ها بالاتر باشد، مقدار U کوچک تر خواهد بود. امروزه با توجه به پنجره هاي توليدي، پنجره هايي که ميزان ضريب انتقال حرارت کلي آن ها در حدود 4/0 باشد از استاندارد بهره وري انرژي مناسبي برخوردار هستند. يکي از ترفندهاي ساده اي که يم توان در راستاي کاهش ضريب انتقال حرارت پنجره ها به کار برد، ايجاد پوشش فلزي بر روي شيشه ها است که اين کار توسط کارخانجات سازنده انجام مي گيرد و چنين شيشه هايي تحت عنوان شيشه رفلکس و يا آيينه اي شناخته مي شوند. خاصيت مهم اين شيشه ها اين است که مقدار قابل توجهي از پرتوي خورشيد تابيده شده به آن، بازتابيده مي شود که از نظر مهندسي لقب شيشه هاي کم تابنده (Low-e) (4) براي آن ها در نظر گرفته شده است. ميزان قدرت تابندگي شيشه ها با واژه ي ضريب بهره ي حرارتي خورشيد (SHGC) (5) شناخته مي شود که مقدار عددي آن اعشاري و بين صفر تا يک است. در صورتي که مقدار SHGC برابر 6/0 باشد به اين معني است که 60 درصد پرتوي خورشيدي تابيده شده به سطح شيشسه از آن عبور و به داخل ساختمان وارد مي شود و 40 درصد باقيمانده بازتابيده مي شود.
با توجه به اين موارد مشاهده مي شود که انتخاب پنجره هاي مناسب با در نظرگيري صرفه جويي مالي و انرژي کار آساني نيست و بهترين راه براي غلبه بر اين مشکل استفاده از دستورالعمل انتشار يافته توسط مراجع مربوطه همچون سازمان بهينه سازي مصرف سوخت است.

پنجره هاي فعال
 

افراد ساکن در ساختمان هاي مختلف خواهان وجود شرايط مطلوب حرارتي و برودتي هستند و تأمين اين خواسته بر عهده مهندسان تأسيسات است. اين مهندسان جهت نيل به اهدف بايد از شگردها و ظرايف خاصي بهره ببرند که يکي از آن ها استفاده از پنجره هاي فعال است؛ اما متاسفانه به دليل رداشت ناصحيح مهندسان، ميزان استفاده از اين پنجره ها به هيچ وجه در حد قانع کننده اي نيست. اما اگر با ديدي فني به اين مسائله پرداخته شود. مزاياي استفاده از اين نوع پنجره ها آشکار خواهد شد. پنجره هاي فعال سيستمي هستند که در آني، با روش هاي مختلف، پنجره هاي ساختمان در زمان هاي مشخص و به مدت معيني باز مي شوند که زمان و مدت بازشدگي آن ها بر طبق سيستم تهويه ي مطبوع ساختمان مشخص مي گردد. در اولين وهله ي زماني که ميان دو ساختمان که يکي داراي پنجره هاي فعال، و ديگري فاقد آن باشد مقايسه اي انجام پذيرد مشاهده مي شود که ساختمان هاي داراي پنجره فعال گران تر هستند. اما با توجه به صرفه جويي انرژي که انجام مي دهند، ميزان سرمايه گذاري آن ها به سرعت پوشش داده خواهد شد. تحقيقات مويد اين امر است که علي رغم وجود بهترين سيستم تهويه ي مطبوع در ساختمان، باز هم ساکنان با باز و بسته کردن پنجره ها درصدد تأمين آسايش دلخواه خود هستند و به نوعي خود را در کارکرد سيستم تهويه ي مطبوع ساختمان دخالت مي دهند. همچنين تحقيقات نشان داده اند که ساختمان هاي داراي پنجره ي فعال از نظر علائم ناخوشايند و بيماري هاي ناشي از راکد ماندن هواي داخل ساختمان، از شرايط مناسب تري برخوردار هستند. در مورد عدم مقبوليت اين پنجره ها مي توان گفت متأسفانه در ميان مهندسان و اهل فن اين باور غلط رواج دارد که سيستم هاي فوق به مقدار قابل ملاحظه اي انرژي حرارتي / برودتي داخل منزل را به سبب تخليه آن به هواي بيرون به هدر مي دهند در صورتي که اين اعتقاد از نگاهي ساده انگارانه نشأت گرفته است. در صورتي که تلفيقي مناسب ميان سيستم HVAC و پنجره هاي فعال ساختمان انجام نپذيرفته باشد، باز بودن پنجره اجازه ي تخليه هواي مطبوع داخل به محيط آزاد را مي دهد و در نتيجه مقداري انرژي به هدر مي رود، اما اگر ميان سيستم HVAC و پنجره هاي فعال رابطه اي اصولي برقرار شود، روشي مناسب براي صرفه جويي درمصرف انرژي به دست مي آيد که اين نوع از کارکرد يکپارچه سازي شده حالت ترکيبي (7) ناميده مي شود. در نهايت مي توان گفت بهترين راه براي دستيابي به روش پربازده تعويض و تهويه ي هوا اين است که از ترکيب حالت هاي مکانيکي و طبيعي استفاده شود. چندين عامل بر روي ميزان کارايي و تأثير تهويه طبيعي به طور جدي اثر مي گذارند که شامل ساختار و هندسه ي منزل، (8) هندسه ي پنجره، سرعت و جهت باد، درجه ي حرارت داخل و خارج ساختمان هستند. به عنوان مثال مي توان در يک ساختمان چهار حالت را بررسي نمود و درجه ي حرارت و ميزان انرژي مصرفي را با توجه به شبيه سازي کامپيوتري به دست آورد و مقايسه کرد. چهار حالت نامبرده شامل موارد زير مي باشند که در واقع حالات استفاده يا عدم استفاده از پنجره هاي فعال در ساختمان هستند:
1- خنک کردن صرف ساختمان به همراه تهويه ي مکانيکي.
2- خنک کردن صرف ساختمان به همراه تهويه ي طبيعي در دو حالت زير:
الف) کارکرد پنجره ها بر اساس برنامه ي از پيش طرح شده
ب) کارکرد پنجره ها به صورت دستي بر اساس دلخواه ساکنان.
3- حالت يکپارچه نشده ي سيستم HVAC و پنجره ي فعال.
4- حالت يکپارچه شده ي سيستم HVAC و پنجره ي فعال در سه حالت زير:
الف) پنجره با سوئيچ هاي کنترلي.
ب) کنترل به ويسله ي حسگرهاي اتاقي.
پ) کنترل به وسيله ساکنان.

با توجه به نتايج حاصله، حالت ترکيبي يکپارچه شده (حالت 4) را مي توان به نوعي بهترين حالت از بهبود عملکرد و کارايي انرژي و شرايط دمايي آسايش محيط داخل دانست. در حالت پنجره ي سوئيچي، ساکنان به طور کامل بر موقعيت پنجره ها و ميزان درجه حرارت محيط داخل تسلط دارند و هر زمان که ساکنان خواستار هواي گ رم تري از ميزان درجه حرارت کاري سيستم HVAC باشند، مي توانند با ميزان مصرف انرژي کم تر و سطح اسودگي بالاتر به اين امر دست پيدا کنند؛ به بيان ديگر بدون اين که هيچ گونه اتلاف درجه ي حرارت در طي ساعاتي که ساکنان در ساختمان حضور دارند پيش بيايد، صرفه جويي انرژي حاصل خواهد شد. مهم ترين عامل در انتخاب سيستم ترکيبي هماهنگ شده اين است که هر يک از اتاق ها از سيستم HVAC اختصاصي بهره مي برند که موجب مي شود تا هزينه ي سرمايه گذاري اوليه ي ساختمان به طور فزاينده اي افزايش پيدا کند. البته تمامي اطلاعات مربوط به مصرف انرژي و درجه حرارت، به شدت به شرايط آب و هوايي، هندسه ي ساختمان، فرضيات در نظر گرفته شده در خصوص استفاده از پنجره، نحوه کارکرد HVAC و ساکنان ساختمان مورد نظر وابسته است. با توجه به اين وضعيت مشاهده مي شود هر ساختمان داراي شرايط خاص خود است و بهترين گزينه براي يک منزل، شايد گزينه اي مناسب براي ساختمان ديگر نباشد.

در صورتي که با ديدي کلي به مقوله پنجره هاي فعال نگاه کنيم، اين حقيقت آشکار خواهد شد که هيچ دليل قانع کننده اي براي اين مطلب که اين پنجره ها وسايل اتلاف انرژي هستند، وجود نخواهد داشت. با توجه به موارد بيان شده، واضح است که طراحان سيستم هاي يکپارچه فوق به دو هدف عمده دست خواهند يافت: جلب رضايت ساکنان ساختمان و کاهش مصرف انرژي.

شيشه هاي مورد استفاده در ساختمان
 

صنعت شيشه يکي از قديمي ترين حرفه هايي است که بشر بدان اشتغال داشته است. مصري ها سازنده ي اولين اشياي شيشه اي بوده اند؛ ظروف به دست آمده از حفاري مصر، قدمت پنج هزار ساله دارد. اقوام آريايي نيز با خمير شيشه آشنا بوده اند و زينت آلات و لوازم منزل خود را از خمير شيشه مي ساختند. در سال 1865 صاحب يک مغازه ي شيشه فروشي در شهر نيويورک با ابتکار خويش حق ثبت و امتياز بهره بردراي از شيشه هاي عايق دو جداره را در ايالات متحده به دست آورد. او با مطالعه و آزمايش اثبات کرد که با استفاده از شيشه هاي دو جداره مي توان از خروج گرما و سرماي داخل ساختمان ها به خارج جلوگيري کرد و هواي داخل محيط را بهتر محافظت نمود. در ايران نيز ساخت شيشه قدمت چند هزار ساله دارد. نخستين واحد ماشيني توليد شيشه ي ساختماني در ايران در سال 1340 شروع به کار کرد.
شيشه معمولاً ضعيف ترين بخش ساختمان از لحاظ تبادل حرارت است. با ظهور شيشه هاي رنگي، شيشه هاي رفلکس، شيشه هاي Low-e (کم تابش) و شيشه هاي دو جداره عملکرد حرارتي شيشه هاي ساختمان بهبود زيادي يافته است. خوشبختانه امروزه ايمني و امنيت شيشه هاي ساختماني افزايش يافته است و استفاده از آن ها در نماي ساختمان ها، با توجه به خواص نوري و حرارتي و ميزان عبور انرژي و کاهش آن به منظور کم کردن هزينه هاي سرمايش و گرمايش، اهميت چشمگيري پيدا کرده است.
* روش هاي انتقال حرارت و کاهش آن توسط شيشه:
به طور کلي سه روش براي انتقال حرارت از يک نقطه به نقطه ديگر وجود دارد:
الف) هدايت يا رسانايي: در اين روش گرما توسط لرزش اتم ها به نقطه ديگر منتقل مي شود. از اين لحاظ مولکول هاي شيشه حرارت را به آساني از خود عبور مي دهند. بنابراين با استفاده از شيشه هاي دو جداره و ايجاد يک فاصله ي هوايي بين دو ورق شيشه مي توان تا حد زيادي از انتقال حرارت به اين روش نسبت به شيشه تک جداره جلوگيري کرد. هوا و يا گازهايي نظير آرگون، کريپتون يا گزنون، به ميزان زيادي جلوي انتقال حرارت را مي گيرند. گازهاي ذکر شده نسبت به هوا نارساناتر هستند.
ب) جابه جايي: در اين روش گرما با جابه جايي مستقيم مولکول هاي گرم صورت مي گيرد؛ مانند انتقال هواي گرم شده بالاي بخاري و گرم نمودن اتاق. به شرط عدم وجود منفذ عبور هوا، شيشه از عبور حرارت به اين روش جلوگيري مي نمايد. در فاصله ي دو ورق شيشه ي دو جداره نيز در صورتي که فاصله بين دو جداره زياد باشد. انتقال حرارت مي تواند به روش جابه جايي صورت بگيرد و بنابراين فاصله دو ورق در شيشه دو جداره نبايد از حدي بيش تر باشد. معمول ترين و احتمالاً موثرترين فاصله بين د و ورق از لحاظ بازده حرارتي، 12 ميلي متر است.
ج) تشعشع: در اين روش هدايت حرارت نياز به وجود ماده نيست و انتقال حرارت توسط امواج الکترومغناطيس صورت مي گيرد. انتقال انرژي خورشيد به زمين توسط تشعشع صورت مي گيرد. همه مواد، در هر دمايي از خود امواج الکترومغناطيس ساطع ميکنند. هر چه که دماي ماده بالاتر باشد، شدت تشعشع بيش تر و طول موج تشعشع نيز کاهش مي يابد. زماني که دست خود را مقابل بخاري گرم بگيريد مي توانيد تشعشع ساطع شده از بخاري به دست خود را حس کنيد. شيشه از لحاظ جلوگيري از انتقال حرارت به واسطه تشعشع ضعيف است و بخشي از انرژي امواج الکترومغناطيس حرارتي مي توانن از شيشه عبور کنند. البته ميزان عبور در طول موج هاي مختلف فرق مي کند براي کاهش ميزان انتقال حرارت به واسطه تشعشع از شيشه هاي با پوشش خاص، مانند اکسيد تيتانيوم، که شيشه هاي Low-e (شيشه هاي با تشعشع پايين و يا کم تابش) ناميده مي شوند، استفاده مي کنند. اين نوع شيشه ها امواج حرارتي را تا حد زيادي انعکاس مي دهند و از عبور آن جلوگيري مي کنند. شيشه ي Low-e نسبت به شيشه ي معمولي تا 5 برابر از عبور امواج حرارتي مربوط به اجسام گرم جلوگيري مي نمايد. همچنين با استفاده از شيشه هاي رنگي و رفلکس نسبت به شيشه ي معمولي ميزان عبور انرژي خورشيد را مي توان کاهش داد.

* نور، انرژي خورشيد و انتقال آن در شيشه
همان طور که گفته شد، خورشيد از خود امواج الکترومغناطيس ساطع مي کند که بخشي از آن به سطح زمين مي رسد. آن بخش از طيف نور خورشيد که از لايه ازن عبور مي کند و به سطح زمين مي رسد به سه دسته تقسيم مي شوند که در جدول زير مشاهده مي شوند.

نام طيف	محدوده ي طول موج (نانومتر)	درصد وجود در طيف خورشيد
ماوراء بنفش	380-290	2
نور مرئي	780-380	45
مادون قرمز	2500-780	53

نور ماوراء بنفش آن بخش از انرژي خورشيد است که عامل اصلي فرسودگي و کمرنگ شدن اشياء است. نور مرئي آن بخش از انرژي خورشيد است که ما مشاهده مي کنيم و نور مادون قرمز نيز آن قسمت از انرژي خورشيد است که ما آن را به صورت گرما در نور خورشيد حس مي کنيم. هر سه طيف ذکر شده حامل انرژي گرمايي مي باشند، ولي حامل اصلي انرژي گرمايي، اشعه ي مادون قرمز است.
نور خورشيد پس از برخورد با اشياء ممکن است جذب، منعکس و يا عبور داده شود. در صورت جذب شدن انرژي خورشيد توسط ماده، آن ماده گرم مي شود و همان طور که قبلاً توضيح داده شد، اين گرما را دوباره به صورت امواجي با طول موج بيش تر ساطع مي کند. در مورد شيشه نيز بخشي از انرژي خورشيد از آن عبور مي کند، بخشي ديگر انعکاس مي يابد و بخشي جذب مي شود که انرژي جذب شده از خورشيد باعث افزايش دماي شيشه مي گردد که بخشي از اين گرماي ناشي از افزايش دماي شيشه به داخل منتقل مي شود و بخش بيش تر آن به واسطه ي وجود جريان هوا در سطح خارجي به خارج از ساختمان منتقل مي شود.
با توجه به اين که يکي از منابع اصلي ورود انرژي به داخل ساختمان انرژي خورشيد منتقل شده از شيشه است، يکي از فاکتورهايي که در انتخاب شيشه ي مناسب براي ساختمان موثر مي باشند، ميزان ورود انرژي خورشيد به داخل ساختمان است. با دانستن ميزان عبور نور و انرژي خورشيد مي توان شيشه ي مناسب براي شرايط آب و هوايي دلخواه را به دست آورد. در مناطق گرم معمولاً از شيشه هايي استفاده مي شود که ضريب به دست آوردن انرژي خورشيد آن ها پايين باشد (در کنار در نظر گرفتن عبور نور مرئي بالا). در مناطق سرد نيز معمولاً از شيشه هايي استفاده مي شود که ضريب کسب انرژي خورشيدي آن ها بالا باشد (با در نظر گرفتن ميزان هدايت حرارتي نسبتاً پايين براي جلوگيري از انتقال گرماي داخل به خارج از ساختمان). با استفاده از شيشه هاي رنگي، رفلکس و Low-e (مخصوصاً به صورت دو جداره) مي توان اين ميزان عبور انرژي خورشيد را پايين آورد.
* ضريب هدايت حرارتي (U-Value)
ميزان عبور انرژي حرارتي، به هر سه روش رسانايي، جابه جايي و تشعشع، از شيشه را مي توان با استفاده از ضريب هدايت حرارتي مقايسه نمود. ضريب هدايت حرارتي را با استفاده از آزمايش هاي مخصوص در شرايط خاص که شرايط آن در استانداردهايي مانند ISO و غيره آمده است، مي توان به دست آورد. ملاک اصلي در تعيين ميزان مصرف انرژي (سرمايش و گرمايش ساختمان) اين ضريب است. واحد ضريب هدايت حرارتي، وات بر مترمربع بر درجه کلوين يا سانتيگراد مي باشد. مثلاً اگر ضريب هدايت حرارتي شيشه 5 باشد، به معناي آن است که هر مترمربع از شيشه به ازاي هر درجه ي تفاوت ميان داخل و خارج، 5 وات انرژي را منتقل مي کند و اگر مساحت شيشه 2 و دماي داخل ساختمان 20 و دماي بيرون 5- باشد، در آن صورت ميزان مجموع انرژي عبوري از داخل ساختمان به خارج برابر با W 250 خواهد بود.
با استفاده از شيشه هاي دو جداره، به علت وجود فاصله بين دو ورق که از گاز يا هوا پر شده است، و همچنين استفاده از شيشه هاي Low-e به علت انعکاس امواج حرارتي، مي توان ميزان ضريب هدايت حرارتي را کاهش زيادي داد.

* شيشه هاي دو و سه جداره
هدف از ساختن چنين شيشه هايي، قطع ارتباط محيط داخلي و خارجي و تبادل حرارت و برودت اين دو محيط است. اساس اين شيشه هاي دو يا سه جداره، بر مبناي ايجاد فضايي خالي پُر از هواي خشک ويا استفاده از گازي بي اثر مانند آرگون، بين دو يا چند صفحه ي شيشه اي است. به همين دليل هدايت گرما يا سرماي بين جداره هاي شيشه ها کاهش يافته و از انتقال گرما يا برودت از طريق پنجره بين دو محيط داخل و خارج، به نحو چشمگيري کاسته مي شود. استفاده از شيشه هاي دو جداره علاوه بر کاهش هزينه هاي سوخت و کاهش آلودگي صوتي تا ميزان 40 دسي بل، به عنوان يک عايق حرارتي – برودتي، فضايي آرام و مناسب را جهت زندگي فراهم مي آورد. استفاده از شيشه هاي دو يا سه جداره يکي از بهترين روش هاي پيشگيري از اتلاف انرژي است که تأثير آن به تاييد محققان کاهش مصرف انرژي رسيده و مطالعات سازمان بهينه سازي مصرف سوخت و انرژي کشور آن را تأييد نموده اند.
تأثير شيشه هاي دو يا سه جداره در جلوگيري از انتقال صوت و حرارت در حدي است که واحدهاي توليدي متعددي در سراسر جهان به توليد اين نوع شيشه اهتمام مي ورزند. امروزه در توليد اين شيشه ها از دستگاه ها و روش هاي پيشرفته اي استفاده مي شود. اين ماشين آلات به توليد کننده اين امکان را مي دهد که با سرعت، دقت و کيفيت مطلوب شيشه دو و سه جداره را به صورت يک محصول نهايي در اختيار مصرف کننده قرار دهد. طراحي شيشه هاي مذکور اصولاً توسط نرم افزارهاي پيشرفته اي صورت مي گيرد و برنامه ي برشي به طور خودکار به خط توليد انتقال مي يابد. با اين روش هزينه هاي طراحي، توليد و محاسبات فروش به حداقل ميزان خود کاهش يابد و از بروز خطاها جلوگيري مي نمايد. در واحدهاي توليدي پيشرفته، پروسه ي توليد شيشه هاي دو يا سه جداره در ايستگاه هاي مختلف به شرح زير در خطوط کاملاً اتوماتيک و رباتيک انجام مي گردد:

• ايستگاه تغذيه ي جام شيشه توسط ربات
• ايستگاه برش CNC
• ايستگاه شستشو و خشک کن
• ايستگاه برش و خم CNC اسپيسر
• ايستگاه پرکن سيليکاژل
• ايستگاه برچسب اوليه (بوتيل)
• نصب و پرس اسپيسر بر روي شيشه و تزريق گاز آرگون به صورت همزمان توسط ربات
• ايستگاه چسب نهايي محيط شيشه (ربات پلي سولفايد)
با توجه به فضاي داخلي دو لايه شيشه، امکان نصب پروفيل هاي دکوراتيو (Gorgian bar) به صورت مشبک با ايجاد کادر با طرح هاي مختلف، جهت زيبايي، وجود دارد. علاوه بر آن مي توان روکش هاي خاص PVC بر روي سطح لايه بيروني شيشه نصب کرد. اغلب شيشه هاي دو جداره ي مورد استفاده در ساختمان هاي مسکوني از نوع فلوت بي رنگ مي باشند؛ ولي با توجه به سليقه و انتخاب مشتري مي توان امکان توليد شيشه ي دو جداره با جداره mm6 در انواع رنگ هاي متنوع ساده و رفلکس، لامينيت، سکوريت، سيم دار، ضد گلوله و Low-e جهت ساختمان هاي دولتي و يا مجتمع هاي تجاري، اداري، مسکوني و بيمارستاني را فراهم آورد.
همچنين امروزه نماهاي شيشه اي نيز در ساختمان هاي مختلف به کار مي رود. از جمله پُر کاربردترين اين نماها مي توان به نماي شيشه اي فريم لس (Hidden frame glass panel) به صورت ثابت و بازشو، و نماي شيشه اي با روکوب آلومينيومي (Siding aluminum glass panel)، اشاره کرد.

قاب پنجره ها
 

ماده ي اوليه ساخت قاب پنجره هاي مدرن UPVC مي باشد که از مخفف کلمات Unplasticised Poly Vinyl Chloride تشکيل شده است. اين ماده نوعي ترموپلاست متشکل از مشتقات اصلي نفت خام و نمک طعام است. علاوه بر اين ماده اصلي، مواد افزودني ديگري جهت ايجاد خواص مورد نياز به ترکيب اضافه مي گردد که عدم وجود هر يک از آن ها و يا تغيير ميزان به کار رفته در فرمولاسيون، مي تواند خواص محصول نهايي توليد شده را به شدت تحت تأثير قرار دهد. در فرآيند توليد، مواد مختلفي چون مواد ضد احتراق يا پايدارکننده هاي حرارتي و نوري (Heat & Light Stabilizers) (استفاده از اين مواد موجب افزايش مقاومت پروفيل در برابر شرايط آب و هوايي و نور خورشيد مي گردد)، ضربه گيرها (Impact Modifier) (استفاده از اين مواد باعث انعطاف بيش تر پروفيل و افزايش مقاومت آن در برابر شکستگي مي شود)، پر کننده ها (Fillers) (استفاده از اين مواد باعث کاهش قيمت، پايداري ابعادي محصول نهايي و بهبود خواص مکانيکي پروفيل مي شود)، کمک کننده ها (Processiny Aids) (استفاده از اين مواد باعث بهبود فرآيند پذيري آميزه جهت توليد پروفيل و بهبود خواص سطحي محصول نهايي مي گردد)، روان کننده هاي داخلي و خارجي (Internal & External Lubricants) و رنگ هاي صنعتي (Pigment) (اين ماده رنگ سفيد درخشاني به پروفيل مي بخشد و از طرفي باعث محافظت آن در برابر نورخورشيد مي گردد)، به دو ماده ي اصلي فوق اضافه مي شود و ترموپلاست UPVC که به علت خواص فيزيکي و شيميايي جديد يک ماده غير پلاستيک اطلاق مي گردد، به دست مي آيد.
فرآيند توليد پروفيل UPVC شامل دو مرحله ي اصلي است: مرحله ي ميکس و آماده سازي مواد اوليه در دستگاه ميکسر، مرحله ي شکل دهي و توليد پروفيل در دستگاه اکسترود. در مرحله ي اول PVC و افزودني هاي ديگر، با درصد مشخصي توسط دستگاه ميکسر ترکيب سرد و گرم مي شوند. مواد ترکيب شده بين 12 تا 24 ساعت در دماي محيط مي مانند تا الکتريسيته ي ساکن حاصل از ميکس از بين برود و دماي آن با دماي محيط يکسان شود. مواد پس از مرحله ي ميکس به صورت اتوماتيک وارد دستگاه هاي اکسترودر مي شوند. دستگاه ا کسترودر شامل دو عدد مارپيچ با چرخش غير همسو است که مواد را به صورت يکنواخت از قسمت سيلو به طرف قالب هدايت مي کند. در اين دستگاه عمليات پيش گرم کردن مواد، پلاستيسيته کردن (تبديل مواد به شکل خميري) و خروج گازه9اي متصاعد شده صورت مي گيرد و سپس شکل گيري پروفيل در قالب ها انجام مي شود و بعد از آن وارد قسمت کاليبره و تانک هاي خنک کننده مي گردد. در بخش آخر اطلاعات مربوط به پروفيل روي آن حک مي شود و پروفيل در ابعاد مورد نظر توسط اره، برش داده مي شود و بسته بندي مي گردد. آزمايشگاه هاي کنترل کيفيت، کيفيت مطلوب و استاندارد محصولات توليدي را بر اساس استانداردهاي روز دنيا از جمله استاندارد RAL GZ 71/61 در تمام مراحل توليد، مواد اوليه و محصول، مورد بازرسي و آزمون قرار مي دهند. از جمله آزمايش هايي که بر روي پروفيل هاي توليدي انجام مي شود، مي توان به موارد زير اشاره نمود:
• رنگ و شکل ظاهري (Colour & appearance & delivery condition): رنگ و شکل ظاهري پروفيل بايد عاري از هر گونه نقص، مانند شکستگي و حباب باشد.

• ابعاد (Dimension): تمامي ابعاد بايد در محدوده تلورانس مشخص شده در نقشه هاي ابعادي پروفيل ها باشد.
• وزن در واحد طول پروفيل (Mass per length): حدقال ميزان وزن در واحد طول پروفيل نبايد کم تر از 95 درصد وزن اسمي تعيين شده براي پروفيل باشد.
• مقاومت ضربه در دماي پايين) (Impact resistance by falling mass at low temperature: 10 : نمونه به مدت يک ساعت در دماي 10- نگه داشته مي شود و سپس توسط سقوط يک وزنه ي يک کيلوگرمي در ارتفاع 5/1 متري تحت آزمون ضربه قرار مي گيرد. تعداد مجاز جهت شکست پروفيل ها در اين آزمون تنها يک نمونه است.
• بازگشت حرارتي (Heat reversion or shrinkage): پروفيل در دماي 100 به مدت يک ساعت نگه داشته مي شود که نبايد اختلاف طول پروفيل قبل و پس از آزمون بيشتر از 2 درصد باشد.
• رفتار پس از حرارت دهي (Behavior after heating) : پروفيل در دماي 15 به مدت نيم ساعت در آون نگه داشته مي شود و سپس تغييرات ظاهري از قبيل حباب و سوختگي، بر روي پروفيل بررسي مي گردد که نبايد تغييري در ظاهر پروفيل به وجود آيد.
• جوش پذيري يا مقاومت جوش (Weld ability or corner strength) : اندازه ي معيني از پروفيل جوش داده مي شود و توسط دستگاه مخصوصي تحت نيرو قرار مي گيرد. نيروي شکست گوشه ي جوش داده شده نبايد کم تر از ميزان محاسبه شده براي هر پروفيل باشد.
• انحراف از حالت مستقيم (Deviation from straightness or bending): انحراف پروفيل از حالت مستقيم براي هر يک پروفيل نبايد بيش از mm1 باشد.
پروفيل هاي پنجره اي UPVC داراي سه نوار آب بندي و هوابندي هستند که باعث تحمل فشار پاشش آب تا Pa 450 مي شود. از مزاياي ديگر اين پروفيل ها مي توان به طراحي قوسي شکلشان اشاره کرد که باعث زيبايي پنجره ها و بالا رفتن مقاومت مکانيکي آن ها مي شود.

ويژگي هاي پنجره هاي UPVC :
 

• نظافت ساده
• سبکي وزن و استحکام بالا.
• 100 درصد عايق رطوبت و گرد و غبار.
• مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش UV.
• بيش از 50 سال عمر مفيد.
• عدم تغيير شکل در محدوده دمايي 81- 62-.
• کاهش آلودگي صوتي به ميزان 30 تا 40 دسي بل.
• صرفه جويي در مصرف انرژي و کاهش هزينه سوخت.
• نفوذناپذيري در مقابل باران هاي شديد، باد و طوفان، گرد و غبار.
• قابليت استفاده از شيشه هاي تک، و و سه جداره و انواع توري.
• غيرقابل اشتعال.
• سهولت در نصب.
• سازگار با محيط زيست و قابل بازيافت.
• قابليت استفاده از روکش هاي رنگي.
يکي از مزاياي مهم استفاده از پنجره هاي UPVC صرفه ج ويي در مصرف انرژي و همچنين کاهش صداهاي مزاحمي در کلان شهرها است که سبب از بين رفتن آسايش و آرامش در محيط هاي مسکوني و اداري مي گردد. استفاده از پنجره هاي UPVC به همراه شيشه هاي دو جداره به دليل عايق بودن، مصرف انرژي را تا حدود 40 درصد کاهش، و آلودگي صوتي را حدود 40 دسي بل کاهش مي دهند. با توجه به اين مزايا، استفاده از چنين پنجره هايي هزينه ي خانوار را به ميزان قابل توجهي کاهش مي دهد و از اتلاف سرمايه هاي ملي (فلزات رنگين و غيررنگين و منابع انرژي) جلوگيري مي نمايد. اين ويژگي ها، پليمر مذکور را به مناسب ترين جايگزين براي آلياژهاي فلزي و غير فلزي در صنعت پنجره سازي تبديل نموده است.

	UPVC	فلزي	آلومينيومي	چوبي
تکنولوژي روز دنيا	ü	-	-	-
سرعت توليد	ü	-	-	-
نصب سريع	ü	-	-	-
قابل شست و شو	ü	-	-	-
حفظ دماي محيط	ü	-	-	ü
سبکي وزن	ü	-	ü	-
نياز به رنگ	-	ü	-	ü
نفوذ آلودگي	-	ü	ü	ü
تبادل صوت	-	ü	ü	ü
عمر محدود	-	ü	-	ü

مقايسه اي از چوب، آلومينيوم و UPVC :

چوب	آلومينيوم	UPVC
مزايا: عايق خوب معايب: جذب رطوبت، تاب برداشتن و پوسيدن به مرور زمان که در نهايت باعث نفوذ آب و هوا مي شود. نياز به رنگ و نگهداري دائم	مزايا: تاب بر نمي دارد معايب: عايق بسيار بسيار ضعيف. خورده مي شود. پوسيده مي شود. خراش بر مي دارد. جاي ضربه، هر  چند کم قدرت، روي آن باقي مي ماند. فريم و شاسي به طور مکانيکي (اغلب پيچ هاي معمولي) به هم متصل شده و گاه به گاه از حالت ثابت  درآمده و پنجره از تنظيم خارج مي شود. پنجره هاي آلومينيومي رنگ شده در معرض خراش و خوردگي هستند. انتقال گرد و غبار به داخل ساختمان.	مزايا: عايق عالي. هوا تحت هيچ شرايطي نفوذ پيدا نمي کند. قابليت تميز کردن آسان. مقاوم و ماندگار. پوسته پوسته نمي شود. خراش بر نمي دارد. خورده نمي شود. عملکرد آسان. طراحي مدل پنجره به سليقه مشتري. پوشش رنگ کامل است و ديگر نيازي به رنگ ندارد. نارساناسازي. معايب: مقاومت با تون خمش و کشش محدود است که البته اين مطلب ه م با پروفيل گالوانيزه تقويتي مستحکم مي شود تا مشکل بر طرف گردد.

عوامل موثر بر U-Value در يک پنجره:
• طراحي پروفيل.
• پهناي پروفيل.
• تعداد محفظه هاي پروفيل.
• تعداد لاستيک ها و درصد آب بندي آن ها.
• فاصله ي بين شيشه ها.
• جنس اسپيسر شيشه.
• طول زوارها.
• فاصله گالوانيزه داخل پروفيل از ديواره داخلي.
• طول گالوانيزه ها
• طول فريم پنجره (مجموع طول فريم و سايش پروفيل).
ميزان U-Value در مصالح ساختماني:
مقايسه ي تلفات حرارتي در انواع شيشه و قاب پنجره:

پنجره تک جداره با قاب آلومينيومي ساده	100 درصد
پنجره تک جداره با قاب آلومينيومي بهبود يافته	87 درصد
پنجره تک جداره با قاب UPVC	82 درصد
پنجره دو جداره با قاب آلومينيومي ساده	72 درصد
پنجره د و جداره با قاب آلومينيومي بهبود يافته	60 درصد
پنجره دو جداره با قاب UPVC	54 درصد

يراق آلات
يراق آلات در اين نوع پنجره ها به گونه اي طراحي شده اند که محيط پنجره را احاطه مي کنند، به راحتي قابل تنظيم هستند و از چهارجهت پنجره را قفل مي نمايند. يراق آلات مورد استفاده بسيار مستحکم، وئ در برابر خوردگي و زنگ زدگي بسيار مقاوم هستند، به طوري که به مرور زمان کيفيت خود را از دست نخواهند داد.
انواع يراق آلات: يراق يک طرفه (Turn)، يراق دو طرفه (Tilte & Turn) يراق کشويي (Sliding)، يراق کشويي – لغزشي نيمه اتوماتيک (Title & Sliding Semi Automatic)، يراق کشويي – لغزشي تمام اتوماتيک (Tilte & Sliding Full Automatic)، يراق تاشو (Folding).
اين نوع يراق آلات قابليت حرکت پنجره ها را در جهات مختلف ايجاد مي کنند.
 

سايبان داخلي و خارجي
ايجاد سايه بر روي پنجره ها مانع تابش مستقيم آفتاب به سطح شيشه مي شود و در نتيجه حرارت ايجاد شده ي ناشي از تابش آفتاب در فضاي پشت شيشه به شدت کاهش مي يابد. مقدار کاهش به محل سايه ي ايجاد شده بستگي دارد. هنگامي که بر روي سطح خارجي شيشه سايه ايجاد شود، مقدار بسيار کمي از انرژي حرارتي خورشيد به فضاي پشت شيشه انتقال مي يابد، ولي هنگامي که براي جلوگيري از تابش مستقيم آفتاب به داخل از پرده ي کرکره داخلي استفاده شود، پرتوي مستقيم خورشيد از شيشه عبور مي کند و پرده ي کرکره را تحت تأثير اثر حرارتي خود قرار مي دهد و باعث گرم شدن فضا مي شود. نتيجه ي آزمايش هاي انجام شده حاکي از آن است که سايبان خارجي تا 90 درصد و سا يبان داخلي تا 25 درصد اثر حرارتي تابش آفتاب را کاهش مي دهند. علاوه بر کنترل تابش مستقيم آفتاب به داخل، سايبان ها ممکن است اثرات ديگري از قبيل نور و ته ويه ي طبيعي داشته باشند. به عنوان مثال در يک منزل مسکوني ممکن است نفوذ تابش مستقيم آفتاب به داخل در فصل زمستان لازم و در فصل تابستان غيرضروري باشد، ولي در يک کلاس درس ممکن است تابش مستقيم آفتاب به داخل در تمام فصول ناراحت کننده باشد. از طرف ديگر در اقليم هاي سرد هدف اصلي استفاده از تابش مستقيم آفتاب است، ولي در اقليم هاي گرم تا حد ممکن بايد از تابش مستقيم آفتاب به داخل فضا جلوگيري کرد. در مناطق معتدل يا نيمه استوايي هر دو مساله را بايد در نظر گرفت و سايبان ها را به نحوي انتخاب کرد که بتوان ورود پرتو مستقيم خورشيد به داخل را با توجه به فصل هاي مختلف، کنترل کرد.
هندبوک ASHRAE دو روش ترسيمي و محاسباتي براي به دست آوردن مساحت سايه اي که در زمان هاي مختلف روي پنجره قرار مي گيرد ارائه کرده است. طراحي سايبان مناسب بر طبق مبحث 19، با استفاده از جدول زير انجام مي گيرد.
 

منبع:دانش نما شماره پياپي