به‌گزارش باشگاه در و پنجره و نما، از سوی دیگر، مشکلات ساختمانی و مالیاتی موجب شده، ساختمان‌سازان به فکر راهکارهایی ارزان و درعین‌حال مفید برای دسترسی به استانداردهای انرژی در ساختمان باشند. حال این سؤال مطرح خواهد شد که چگونه درب و پنجره‌سازان می‌توانند برای آینده آمادگی لازم را داشته باشند. یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین اقدامات صورت‌گرفته در عرصه صنعت پنجره‌سازی، استفاده از شیشه سه‌جداره است. در فرآیند سه‌جداره‌سازی پنجره‌ها، گزینه‌های متفاوتی مدنظر قرار خواهد گرفت. استفاده از شیشه‌های سه‌جداره باریک و استاندارد و یا استفاده از پنجره‌های VIG ازجمله پرکاربردترین مواردی است که مورد توجه قرار گرفته است.
- شیشه‌های سه‌جداره باریک یا TT (Thin Triples):
عملکرد حرارتی پنجره‌های سه‌جداره نازک، دقیقاً همانند پنجره‌های سه‌جداره عادی است؛ با این تفاوت که عرض پنجره اینچ بوده و در این اینچ، سه جداره شیشه قرار داده می‌شود.
شیشه میانی بسیار ظریف و نازک است (شیشه‌ای که میان دو جداره شیشه دیگر قرار دارد) و تقریباً ضخامتی بین 1.8-1 میلیمتر دارد.
تولید پنجره‌هایی با شیشه سه‌جداره به مفهوم دردست بودن عرض باریک میان لایه‌های شیشه جهت تزریق گاز کریپتون خواهد بود. در این نوع ساختار، حفره‌های گازی در فضای کوچکی قرار خواهند داشت. همزمان باید درنظر داشت که گاز کریپتون، گازی گران‌قیمت است. همچنین یکی از مشکلات این نوع ساختار، ظرافت کار است چراکه شیشه‌های مورداستفاده بسیار نازک بوده و نگرانی از شکست آنها هنگام کار یا جابجایی وجود خواهد داشت.
مشکل دیگری که در رابطه با شیشه نازک می‌بایست درنظر داشته باشیم، امکان دستیابی به استانداردهای ایمنی به هنگام کار، تولید و یا جابجایی آن است.
تست شیشه باریک مطابق استاندارد ANSI ZQV.1 ممکن است بدست نیاید. با فرض اینکه امکان تمپرینگ شیشه نازک سودالایم وجود داشته باشد (که کاری بس دشوار است) و یا از شیشه بوروسیلیکاتی استفاده شده باشد، آزمایش، دسته‌بندی و اعطای گواهی ایمنی، مشکل‌ساز خواهد بود.
در بسیاری از موارد از ماده هوا-ژل یا همان ایرو-ژل بین دو لایه شیشه استفاده می‌شود. این ماده بین دو لایه شیشه فشرده می‌شود. هوا-ژل یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل بدست می‌آید که در آن، بخش مایع ژل، با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرآیند ماده‌ای جامد با چگالی بسیار پایین و درعین‌حال، ویژگی قابل‌توجه در زمینه عایق گرمایی است. هوا-ژل در فرهنگ عامه مردم، تحت نام‌های دیگری همچون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به‌دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده است.
با این شرایط، دسترسی به شیشه سه‌جداره با فاکتور U بهتر ممکن خواهد بود. درواقع می‌توان از شیشه سه‌جداره نازک با ایرو-ژل فشرده میان لایه‌ها استفاده کرد و به فاکتورU بسیار عالی دست یافت.
البته این تکنولوژی در حد کوچک و یا آزمایشگاهی بدست آمده و زمان بیشتری لازم است که امکان تولید در حد تجاری ممکن باشد.
*توضیحات تکمیلی در رابطه با هوا-ژل:
هوا-ژل برای نخستین‌بار توسط ساموئل استفان کیستلر در سال ۱۹۳۱ ساخته شد و تولید آن براساس یک شرط‌بندی برای جایگزین‌کردن قسمت مایع ژله خوراکی با گاز بود بدون آنکه ساختار ژله در هم بشکند.
فرآیند تولید هوا-ژل شامل استخراج بخش مایع ژل با استفاده از روش خشکاندن فوق بحرانی می‌باشد. با استفاده از این روش، مایع به آهستگی از درون شبکه جامد ژل خارج می‌شود بدون آنکه به این شبکه آسیبی برسد و در اثر نیروی مویینگی درهم بشکند؛ مثلاً، ژله خوراکی در اثر تبخیر معمولی دچار درهم‌شکستگی ساختار شبکه جامد می‌شود. نخستین نمونه‌های هوا-ژل از ژل اکسید سیلیسیم ساخته شدند و هوا-ژل سیلیسی نامیده شدند. بعدها، کیستلر هوا-ژل‌هایی با پایه اکسید آلومینیوم، کروم و قلع ساخت. هوا-ژل‌های کربنی در اواخر دهه ۸۰ میلادی ساخته شدند.
هوا-ژل، سبک‌ترین ماده جامد شناخته‌شده در جهان است که چگالی سبک‌ترین نمونه ساخته‌شده از آن، تنها سه برابر هواست. ویژگی‌های منحصربه‌فرد این ماده، آن را یکی از پرکاربردترین مواد به‌کاررفته در مأموریت‌های فضایی ساخته است. به‌عنوان نمونه، مسئولان ناسا از هوا-ژل به‌منظور جلوگیری از یخ‌زدگی ربات مریخ‌نورد در شب‌های سیاره مریخ استفاده کردند. همچنین این ماده برای گردآوری ذرات کیهانی در فضا بسیار مناسب است و در جریان مأموریت «استار داست» از آن برای جمع‌آوری مواد موجود در هاله پیرامون دنباله‌دار وایلد-۲ استفاده شد.
خواص هوا-ژل‌ها:
الف) خواص نوری: خواص نوری ایرو-ژل‌ها به شرایط تولید بستگی دارد. این مواد در روشنایی به رنگ زرد و در تاریکی آبی دیده می‌شوند. روش‌های مختلف حذف آب یا رطوبت از ساختار ایرو-ژل‌ها و شرایط واکنش ازجمله پارامترهای مهم و مؤثر در خاصیت نوری ایرو ژل‌ها مطرح هستند.
ب) خواص مکانیکی: شکنندگی انعطاف‌پذیری و پایداری ابعاد ازجمله پارامترهای مهم در خواص مکانیکی ایرو-ژل‌ها هستند. فشار الاستیک در ایرو-ژل‌ها درحدود ۴–۲ درصد و استحکام کششی نیز درحدود N/mm2 02/0 است. ایرو-ژل‌هایی که ازطریق کاتالیزور اسیدی یا خنثی تهیه می‌شوند نسبت به ایرو-ژل‌هایی که به‌وسیله کاتالیزور بازی سنتز می‌شوند دو برابر سفتی بیشتری دارند.
ج) هدایت گرمایی: هدایت گرمایی ایروژل‌ها، به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود: انتقال گرما به‌وسیله فاز جامد، انتقال گرما به‌وسیله فاز گازی، انتقال گرما به‌وسیله‌ی تابش.
هدایت گرمایی فاز جامد با افزایش چگالی افزایش می‌یابد. درحالی‌که هدایت گرمایی فاز گازی با افزایش چگالی کاهش می‌یابد و انتقال گرما ازطریق تشعشع مستقل از چگالی ایرو-ژل‌هاست.
ایرو-ژل‌ها به‌شدت اشعه فروسرخ را جذب می‌کنند و کمترین ضریب هدایت گرمایی در میان جامدها را دارا می‌باشند که از آنها به‌عنوان یک "عایق حرارتی" شفاف استفاده می‌شود که مانعی برای انتقال نور خورشید و انتقال حرارت مناسب است. 9۱ درصد از تابش ورودی در سطح زمین نهفته است که طول موج‌های ۴۰۰–۲۰۰ نانومتر می‌باشد و در آن شفافیت ایروژل‌ها کمتر از شیشه معمولی است. با این وجود درمقایسه با شیشه ایرو-ژل‌ها یک عایق حرارتی منحصربه‌فرد هستند که برای تجمع کارآمدتر انرژی خورشیدی و حفظ گرمای ارائه‌شده از سیستم‌های گرمایشی استفاده می‌شوند.
ویژگی برجستة ایروژل‌ها موجب می‌شود که در ساختمان‌ها نیز مورداستفاده قرار گیرند. هدایت گرمایی کم و شفافیت ایرو-ژل‌ها موجب می‌شود تا در سقف‌ها، پنجره‌ها و پوشش‌های کلکتور خورشیدی کاربرد داشته باشد.
- شیشه‌های عایق وکیوم‌شده (VIG) یا شیشه خلاء:
شیشه‌های عایق وکیوم‌شده به‌عنوان شیشه‌هایی با فاکتور U پایین درحدود 0.08 یا حتی کمتر شناخته می‌شوند. ازجمله مهم‌ترین فاکتورها در رابطه با این شیشه‌ها، عرض آنهاست که بسیار نازک هستند و گزینه مناسبی برای پنجره‌ای سبک وزن و عایق حرارتی محسوب می‌شوند.
چند سال قبل تولیدکنندگان شیشه عایق در جهان چندان شناخته شده نبودند اما هم‌اکنون تعداد این شرکت‌ها در سطح جهان افزایش یافته است. ممکن است به‌نظر بسیاری، این محصول شگفت‌انگیز و جدید باشد اما مدت‌هاست که این محصول در بازارهای جهانی عرضه شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیشه‌های VIG یا همان عایق وکیوم‌شده، هم‌اکنون در ابعاد 67×127 اینچ نیز در بازار موجود هستند. همچنین عرض شیشه‌های مزبور از اینچ (6 میلیمتر) تا اینچ (12 میلیمتر) متغیر هستند.
* توضیح درباره شیشه خلاء:
شیشه خلاء که به‌عنوان شیشه عایق خلاء نیز شناخته می‌شود، نوعی شیشه است که از دو یا چند شیشه تشکیل شده که توسط یک لایه خلاء از هم جدا شده‌اند. لایة خلاء به‌عنوان یک عایق عمل می‌کند و موجب کاهش انتقال حرارت و بهبود خواص عایق حرارتی درمقایسه با پنجره‌های دوجداره سنتی می‌شود.
شیشه خلاء با آب‌بندی لبه‌های دو شیشه به یکدیگر ساخته می‌شود و بین آنها فضای خلاء باقی می‌ماند. این فضای خلاء، جابجایی و هدایت گرما را حذف می‌کند و درنتیجه عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد. این حالت می‌تواند عایق بهتری نسبت به انواع دیگر شیشه‌ها، کاهش اتلاف حرارت و بهبود بهره‌وری انرژی در ساختمان‌ها داشته باشد.
از مزایای شیشه خلاء می‌توان به بهبود عایق حرارتی، کاهش مصرف انرژی و افزایش راحتی با کاهش انتقال حرارت ازطریق پنجره‌ها اشاره نمود. همچنین می‌تواند به کاهش تراکم و انتقال نویز کمک کند.
شیشه‌های عایق خلاء VIG و شیشه‌های عایق سنتی هر دو نوع سیستم‌های پنجره هستند که برای بهبود بهره‌وری انرژی و عملکرد حرارتی در ساختمان‌ها طراحی شده‌اند. با این حال، تفاوت‌های کلیدی بین این‌دو وجود دارد.
به‌تازگی شرکت ویترو گلیزینگ (Vitro Glazing) محصول جدید خود را با نام وکیومکس (VacuMax) به بازار معرفی کرده که محصولی با ساختار دوجداره است که به‌روش وکیوم یا خلاء تولید می‌شود و باعث تحول چشمگیری در ساخت و اثربخشی شیشه‌های دوجداره شده است. از این محصول می‌توان در تمام سیستم‌های مرسوم ساخت جداره‌ها استفاده کرد و عملکرد عایق‌بودن شیشه را بهبود بخشید. ازنظر عایق حرارتی، وکیومکس عملکرد بسیار خوبی داشته و مقاومت حرارتی آن (R-Value) بیش از 14 است که نزدیک به مقاومت حرارتی دیوار سنتی می‌باشد. به‌علت ضخامت بسیار پایین می‌توان شیشه وکیومکس را با شیشه تک‌لایه جایگزین کرد بدون آنکه به تعویض فرم و تغییر آن نیاز چندانی باشد.
تهیه و ترجمه:
مهندس نیکو هوشمند
