شیشه در معماری و صنعت ساختمان به یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی تبدیل شده است. یکی از دلایل این محبوبیت ارتقای ویژگی های شیشه با استفاده از اعمال پوشش های عایق بر روی آن است.
این پوشش ها با کنترل میزان ورود و خروج حرارت از جداره های شیشه ای بهره وری انرژی را افزایش داده و هم چنین هزینه های مصرف انرژی را برای کاربران کاهش داده و آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند.
در این یادداشت تلاش بر این است تا طیف انرژی خورشیدی را بررسی کرده،به مفهوم شیشه کم گسیل بپردازیم، هم چنین با در نظر گرفتن موضوع بهره وری انرژی با انواع شیشه کم گسیل آشنا شویم.
طیف انرژی خورشیدی
امواج تابش خورشید به سه دسته کلی نور مرئی یا Visible، ماورا بنفش یا Ultraviolet و مادون قرمز یا Infrared تقسیم می شوند.
- طیف مادون قرمز: طول موج آن بالاتر از 780 نانومتر بوده و مسئول انتقال حرارت خورشید می باشد.این طیف 53 از طیف خورشید را تشکیل می دهد.
- طیف مرئی یا قابل رویت: طول موج آن بین 380 تا 780 نانومتر بوده و 44% از طیف تابشی خوشید را تشکیل می دهد.
- طیف فرابنفش: این طیف که تنها 3% طیف خورشیدی را شامل می شود،طول موجی معادل 300 تا 380 نانومتر داشته و از آن به عنوان اشعه ای مضر که باعث آسیب رسیدن به چشم و پوست انسان شده و هم چنین باعث رنگ پریدگی اشیا می گردد، یاد می شود.
به صورت کلی نور خورشید هنگام برخورد با جداره شیشه ای به سه حالت تقسیم می شود:
- از شیشه عبور می کند.
- از شیشه بازتاب می شود.
- جذب می شود.
در نما و یا پنجره های دو جداره فاقد پوشش کم گسیل بخش حرارت زا و هم چین مضر خورشید همراه با طیف مرئی وارد فضای داخلی ساختمان می شود لذا آسایش حرارتی را مختل کرده و کاربران مجبور به بکارگیری وسایل سرمایشی و یا گرمایشی در ساعات طولانی تر می شوند که به دنبال آن مصرف سوخت،آسیب محیط زیستی و هم چنین افزایش هزینه رخ می دهد.
رفتار پوشش های کم گسیل در هنگام تابش نور خورشید چگونه است؟
زمانیکه از شیشه با پوشش Low-E استفاده می کنیم بازتاب اشعه مادون قرمز و فرابنفش از سطح شیشه افزایش می یابد بدون آن که خللی در ورود نور مرئی خورشید ایجاد گردد. این عملکرد مشابه یک عایق حرارتی بوده که باعث کاهش انتقال حرارت بین بخش داخلی و خارجی ساختمان می گردد.
استفاده از شیشه های با پوشش کم گسیل در ساختار دو جداره می تواند کارایی و اثر بخشی این ساختار در انتقال حرارت را به صورت چشم گیری افزایش دهد.
از مزایای دیگر به کارگیری شیشه Low-E می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- میزان جذب و عبور اشعه مادون قرمز از شیشه
- افزایش عبور نور مرئی به داخل
- کمک به استفاده کم تر از نور مصنوعی
- افزایش آسایش حرارتی
- کاهش مصرف انرژی و سوخت
انواع پوشش کم گسیل:
به طور کلی دو نوع پوشش کم گسیل موجود است که عملکرد آن ها برای اقلیم های متفاوت طراحی شده است:
- پوشش کم گسیل کنترل تابش
- پوشش کم گسیل انفعالی
پوشش کم گسیل کنترل تابشی طی فرآیند MSVD یا کندوپاشی تولید می شوند. این نوع پوشش که از نوع Soft-coat بوده و ضخامت آن تنها 150 نانومتر است جهت جلوگیری از آسیب رسیدن بهتر است در ساختارهای دوجداره و لمینت به کار برده شود.
شیشه با پوشش کم گسیل کنترل تابشی برای مناطق معتدل تا گرم مناسب است زیرا ضریب گسیل بسیار پایینی دارند و کنترل بالایی بر اشعه خورشید دارند.
پوشش کم گسیل انفعالی یا passive از نوع hard-coat بوده و به روش CVD تولید می شود. شیشه های (Low-E) انفعالی برای مناطق سردسیر مناسب هستند چرا که فقط بخشی از تابش گرمازای خورشید با طول موجهای کم را از خود عبور میدهند و مانع عبور طیف های مضر تابشی خورشید میشود.
محل قرار گیری شیشه Low-E در ساختار شیشه دو یا سه جداره کجاست؟
یک ساختار دو جداره از دو لایه شیشه با ضخامت های یکسان و یا متفاوت،یک فاصله انداز و یا spacer و چسب های پرکننده و آب بندی اولیه و ثانویه تشکیل می شوند.
بسته به نوع پوشش (کنترل تابشی یا انفعالی) محل قرار گیری آن نیز تغییر می کند.
در تصویر زیر یک ساختار دو جداره با پوشش کنترل تابشی مشاهده می شود.
جهت دست یابی به حداکثر میزان کنترل تابش،قسمت پوشش دار باید در مجاورت فاصله بین دو شیشه و در جداره خارجی (سطح 2) به کار گرفته شود.
در ساختار دو جداره با پوشش کم گسیل انفعالی هر چه لایه coating از تابش خورشیدی دورتر قرار گیرد (سطح 3) گرمای خورشیدی بیشتری به ساختمان منتقل شده و لذا عملکرد بهتری در اقلیم های سرد دارد.
در ویدیو زیر که توسط کمپانی vitro glazing تولید شده است، نحوه اثر بخشی پوشش های کم گسیل در کنترل ورود اشعه مادون قرمز نمایش داده می شود.