بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر استفاده از نمای دوپوسته در ساختمانها بسرعت رواج پیدا کرده است. به نماهایی از ساختمان که از چند لایه تشکیل شده است نماهای دوپوسته میگویند. این نوع نماها علاوه بر اینکه بارهای گرمایشی و سرمایشی را کاهش میدهند، عایق-های صوتی مناسبی بوده و از دیدگاه زیبایی شناسی، میتوانند جایگاه ویژهای داشته باشند. با اوجود مزایای فراوان اینگونه نماها، دسته بندی کلی وتحلیلی از این گونه نماها وجود ندارد.
بدین منظور در این مقاله برای آشنایی بهتر معماران و طراحان و گسترش این فناوری تعریفی جامع از نمای دو پوسته بیان خواهد شد. همچنین مزایا و محدودیتها و انواع مختلف نمای دوپوسته دستهبندی و با کمک شکل و جدول به توضیح آنها پرداخته خواهد شد. گفتنی است، با توجه به مطالعات انجام شده، استفاده از نماهای دوپوسته در طراحی ساختمانها و با توجه به شرایط اقلیمی میتواند سبب بهبود رفتار و عملکرد حرارتی ساختمانها شود.
-1 مقدمه
با توجه به پیشرفت تکنولوژی استفاده از فناوری در ساختمان امری بدیهی است. یکی از فناوریهای نوین مورد استفاده در ساختمانها نماهای دوپوسته میباشد. امروزه ساختمانهای متعددی در گوشه و کنار جهان ساخته میشوند که در طراحی آنها به شرایط اقلیمی منطقه و راهکارهای پسیو به منظور کاهش مصرف انرژی جهت سرمایش و گرمایش بنا توجهی نشده است. همچنین، نظر به تعداد بالای ساختمانها و این مهم که ساختمانها از جمله مهمترین و برگترین مصرف کنندگان انرژی میباشند بیتوجهی به طراحی اقلیمی میتواند در امروز و آینده حجم مشکلات جوامع بشری را افزون کند. بر اساس مطالعات، نمای دو پوسته میتواند تاثیر زیادی در کاهش بار سرمایشی و گرمایشی ساختمان داشته باشد.
نمای دوپوسته علاوه برعملکرد سازه ای و انرژی مصرفی ساختمان مزایای دیگری نیز دارد. از جمله، نقش مهمی در زیبا شناسی و هویت بخشی به شهر خواهد داشت. با توجه به وجود انواع و تعاریف متفاوت در ارتباط با نماهای دوپوسته، به منظور گسترش این فناوری و آگاهی معماران و طراحان معاصر از مزایا و محدودیتهای نماهای دوپوسته، نیاز به باز تعریف و دستهبندی اجزا و اشکال مختلف این نما احساس میشود.
از اینرو در ادامه و با توجه به موضوع تحقیق در ابتدا به بیان ادبیات موضوع و پیشینه تحقیق و سپس برای آشنایی بیشتر در ادامه به بررسی ویژگی-های مرتبط با نمای دو پوسته و. همچنین تعریفهای متعددی از نمای دو پوسته و اجزای آن معرفی خواهد شد. علاوه بر این، برای درک بهتر دسته بندیهای مختلف نمای دو پوسته با توضیح و شکل بیان خواهد شد. 11 این مقاله بر گرفته از پایان نامه کارشناسی ارشد نگارنده اول با عنوان: بهینه سازی رفتار حرارتی ساختمان های اداری با استفاده از نمای دو پوسته، نمونه موردی: طراحی بانک ملی شعبه مرکزی دزفول. میباشد.
-2 ادبیات موضوع و پیشینه تحقیق:
در دههً80 میلادی ابتدا در اروپا سپس در سایر کشورهای جهان نمای دوپوسته به عنوان عنصری معمارانه رواج یافت. جنبههای زیبایی شناختی و برقراری ارتباط بصری بین فضای داخلی و خارجی ساختمان از جاذبههای نمای دوپوسته برای معماران میباشد. علاوه بر این، تاًمین آسایش حرارتی و صرفهجویی مصرف انرژی از دیگر ویژگی-های مثبت نمای دوپوسته در کنار مباحث زیباشناسانه میباشد. این نماها با بهرهگیری از اثر گلخانهای، با به دام انداختن گرما بین دوپوستهی خود به گرمایش فضا کمک میکنند. همچنین، امکان تهویه طبیعی برای فضای داخلی، در شرایطی که سروصدای زیادی در خارج از ساختمان و یا وزش شدید باد وجود دارد امکانپذیر است.
از طرف دیگر، هوای مورد نیاز ساختمان در فصل زمستان میتواند بین فضای دوپوسته پیشگرم شده و سپس به داخل ساختمان انتقال می-یابد. همچنین، ساختمانهایی که شرایط امکان یا تمایلی برای بازسازی یا تعویض کامل نمای ساختمان را ندارند میتوانند از نمای دوپوسته برای بازسازی آنها استفاده کرد.[1] میتوان گفت، نماهای دوپوسته یکی از بهترین گزینهها برای جدا سازی و بهینه سازی شرایط حرارتی داخل و بیرون ساختمان میباشند. [5] مطالعات فراوانی در زمینه نماهای دوپوسته از جوانب مختلف انجام شده است.
از جمله، ویژگی-های سایه اندازی [6] ، تحلیل و پیش بینی جریان هوا[7]، مساله گسترش آتش و دود [8] و تهویه طبیعی.[9] گذشته از دلیل استفاده نماهای دوپوسته که میتواند از دلایل زیبایی شناسی تا دلایل فنی را در برگیرد، نماهای دو پوسته از طریق روشهای پسیو سرمایشی و گرمایشی توانایی ایجاد شرایط آسایش حرارتی، صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانهای را در پی داشته باشند. بر اساس مطالعات، نماهای دوپوسته عمدتاً در اقلیمهای معتدل استفاده شدهاند. [10] توجه به ویژگیهای اقلیمی در کارآیی و نحوه استفاده از نماهای دوپوسته تاثیر فراوانی دارد.
-1-2 بررسی ویژگیهای مرتبط با نماهای دو پوسته:
پژوهشها در زمینه طول عمر نماهای دوپوسته بطور عام و ساختار مصرف انرژی در این نماها بطور خاص، اولین بار حدود 20 سال قبل مطرح شد. با این وجود پژوهش ها عمدتا در زمینه بررسی ویژگیهای مصرف انرژی در این نماها به صورت مقطعی میباشند و پژوهشها در زمینه مصرفه انرژی در طول عمر نما اندک میباشد. ودل2 و همکاران، در سال 2013 میلادی، الگوی ساده شده ارزیابی طول عمر نماهای دوپوسته را در طراحی جداره های ساختمانها با تاکید بر استفاده از الگوهای مدولار را ارئه کردند. این نماها از ترکیب مقاطع آلومینیوم بازیافتی، چوب های روکش شده، شیشه های عایق کاری شده و نردههای مات که از شیشه حرارت دیده شده ساخته شده اند، ورق های پشم شیشه، پشم پوسفند بعنوان عایق، موانع بخاربند تشکیل شده اند.
[11] میزان مصرف انرژی برای تولید و استفاده از این مدل نماهای دو پوسته و میزان تولید دی اکسید کربن مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. مطالعات نشان داد که طول عمر مفید این نمونه حدود 50 سال می باشد. در بهترین حالت نمونه پیشنهادی توانایی کاهش حدود %50 مصرف انرژی و تولید دی اکسید کربن را دارد. این در حالی است که مجموع صرفه جویی در انرژی لازم برای ایجاد روشنایی و گرمایش مجموعاً برابر % 34 میباشد.[11] علاوه بر این, گارسیا3 و همکاران، به بررسی نماهای دو پوسته با تهویه طبیعی - 4VDSF - ، با بررسی تاثیر تعویض مصالح ساخت حفره ها پرداخته اند. مطالعات آنها نشاد داد که این نماها در طول 50 سال باعث حدود % 7, 5 صرفه جویی خواهند شد.[12]
-3 نمای دوپوسته:
بر اساس مطالعات، تعاریف متفاوتی در ارتباط با نماهای دوپوسته وجود دارد. انستیتو تحقیق ساختمان بلژیک5 در کتاب منبع خود نمای دوپوسته نمایی است که یک یا چند طبقه را پوشش میدهد و از چند لایهی شیشهای تشکیل شده است. در این نوع نماها، فضای میانی بصورت طبیعی یا مکانیکی تهویه میشود. روش تهویه هوای این فضای حائل ممکن است متناسب با زمان تغییر کند.[14] همچنین بر اساس تعریف کلیسنس و دیهرد6 :نمای ثانویه، یک پوسته اضافی است که روی نمای موجود نصب میگردد وغالباً شفاف است. فضای خالی بین نمای اولیه و پوسته ثانویه فضای تهی است که ساختمان را ایزوله می نماید. این فضا به تناسب جهت نما میتواند توسط خورشید گرم شود.
در سازههای رو به جنوب، هوای گرم شده توسط خورشید برای اهداف گرمایشی در فصول سرد استفاده میشود. البته در فصول و زمانهای دیگر این هوا مورد تهویه قرار میگیرد.[15] طبق تعریفی دیگر نمای دوپوسته شیشهای که بشکل سیستمی پیوندی ساخته شده از جداره خارجی شیشهای و جداره اصلی ساختمان میباشد. دو لایه مذکور از طریق لایه هوا از هم جدا شدهاند. در برخی انواع نماهای دوپوسته قطعات ثابت و یا متحرک همانند صفحات سایهاندازی وجود دارند.[16] به طور کلی نمای دوپوسته نمایی، متشکل از لایه ی بیرونی و درونی است که بسته به شرایط فضای بین دو لایه فضای داخلی ساختمان را تحت تاثیر قرار میدهد. این نما نه تنها در آسایش ساختمان تاثیرگذار است بلکه بر روی هویت بخشی فضای اطراف خود نیز تاثیر میگذارد.
-1-3 اجزاء نمای دوپوسته:
نماهای دو پوسته متشکل از اجزای مختلفی میباشند.
.1 شیشهی بیرونی: معمولا این شیشهها یک جداره و سخت شده هستند و ضخامت آنها نسبت به دیگر شیشهها بیشتر است. نمای بیرونی میتواند کاملا شیشهای باشد . .2 شیشهی درونی: این لایه می-تواند کاملا شیشهای نباشد و معمولا از شیشههای دو جدارهی عایق و یا شیشههاس لمینت و بازتاب کننده استفاده میشود. این شیشهها میتواند توسط کاربر باز یا بسته شوند که امکان تهویه طبیعی فضای داخلی ساختمان را فراهم میکند. .3 فضای هوای بین دو شیشه: تهویهی هوای بین دو شیشه میتواند کاملا طبیعی یا مکانیکی باشد. - شکل.[2] - 1
-2-3 دستهبندی نماهای دوپوسته بر اساس حفره بین جدارهها:
بر اساس مطالعات انجام شده، نماهای دوپوسته بر اساس شکل حفره بین جدارهها، همچنین فاصله بین جدارهها دسته بندی میشوند. می-توان گفت، حفره بین جدارهها علاوه بر عملکرد حرارتی میتوانند کارکردهای دیگری از جمله کانال تهویه و جابجایی هوا و یا ترکیبی از این دو را داشته باشند. جابجایی هوا بین حفرهها میتواند به صورت طبیعی و یا مکانیکی و براساس تفاوت در عرض و ارتفاع حفرهها صورت گیرد.
تمامی ویژگیها و متغییرهای حفرهها در عملکرد و نوع یک جداره نمای دوپوسته نقش بسزایی دارند. عرض حفرهها که تعیین کننده باریکی و یا عریض بودن یک حفره میباشد و نقشی مهم در رفتار حرارتی نمای دو پوسته دارد. بر این اساس، فضای کم عرض بین جدارهها، تاثیر مستقیمی بر جریان و سرعت هوا خواهد داشت. این در حالی است که استفاده از حفرههای عریضتر بمعنای استفاده از مصالح ساختمانی و انرژی بیشتر بمنظور ساخت اینگونه نما میباشد.[16]
شکل - : - 2 دسته بندی نماهای دوپوسته
برخی ویژگیهای عددی برای عرض بین دوپوسته و دسته بندی کم عرض ویا عریض بودن حفرهها وجود دارد. حفره باریک باعرض بین دو جداره کمتر از 40 سانتیمتر. حفرههای عریض با عرض بیش از 40 سانتیمتر [15] گفتنی است دلیل تعیین عرض 40 سانتیمتر برای مرز بین دو حالت عریض و کم عرض این است که فاصله مذکور، حداقل عرض لازم برای دسترسی بین دوجداه برای انجام امور تعمیر و نگهداری میباشد. علاوه بر این، ارتفاع حفرهها نقشی تعیین کننده در عملکرد نماهای دوپوسته خواهد داشت. در این زمینه، برخی پژوهشها
