شیشه دوجداره در مقابل شیشه سه جداره: کدام یک برای ساختمان شما بهتر است؟

تقریباً در هر مکالمه ای در مورد مشخصات ساختمان با صرفه جویی در مصرف انرژی، سؤال شیشه دوجداره در مقابل سه جداره مطرح می شود و پاسخ کمتر از آنچه به نظر می رسد واضح است. شیشه سه جداره عملکرد حرارتی بهتری نسبت به شیشه های دو جداره دارد - این کاملاً درست است. اما اینکه آیا این عملکرد بهتر هزینه بالاتر، وزن بیشتر و اندکی کاهش انتقال نور را توجیه می کند یا خیر، بستگی به آب و هوا، نوع ساختمان، بارهای گرمایش و سرمایش و استاندارد عملکرد انرژی مورد نظر دارد. انجام این انتخاب صحیح مستلزم درک معنای واقعی اعداد و معنای آنها برای پروژه خاص در دست است.

چقدر عایق شده شیشه ای واحدها کار می کنند

هر دو جداره دو جداره و سه جداره واحدهای شیشه ای عایق (IGU) هستند - مجموعه ای از دو یا چند شیشه شیشه ای که توسط میله های فاصله جدا شده و مهر و موم شده اند تا یک یا چند حفره پر از هوا یا گاز ایجاد کنند. حفره مهر و موم شده به طور قابل ملاحظه ای انتقال حرارت را در مقایسه با یک جداره کاهش می دهد زیرا هوا یا گاز ساکن در حفره رسانایی حرارتی بسیار کمی دارد و هنگامی که حفره به اندازه کافی گسترده باشد، انتقال حرارت همرفتی بین شیشه های داخلی و خارجی را سرکوب می کند.

یک واحد دو جداره دارای یک حفره بین دو شیشه است. یک واحد سه جداره دارای دو حفره و سه شیشه است. حفره اضافی در شیشه سه گانه یک مانع حرارتی دوم را ایجاد می کند، به همین دلیل عملکرد حرارتی آن برتر است. بهبود عملکرد از دو برابر به سه برابر واقعی و قابل اندازه‌گیری است، اما بازدهی کاهش‌یافته را به دنبال دارد: حفره اول بیشترین بهبود عملکرد را نسبت به شیشه‌های تک جداره فراهم می‌کند. حفره دوم نسبت به شیشه های دو جداره بهبود تدریجی کوچک تری ایجاد می کند. یک پنجره چهارم فرضی همچنان یک مزیت افزایشی حتی کوچکتر را ارائه می دهد.

معیار عملکرد کلیدی: U-Value

مقدار U (همچنین Ug برای مقدار مرکز شیشه یا Uw برای کل پنجره از جمله قاب نوشته می‌شود) انتقال حرارت از طریق شیشه را بر حسب وات بر متر مربع به ازای کلوین اختلاف دما (W/m²·K) اندازه‌گیری می‌کند. U-value کمتر به معنی عایق حرارتی بهتر است - خروج گرمای کمتر از شیشه به ازای درجه اختلاف دما بین داخل و خارج.

به عنوان یک نقطه مرجع، یک شیشه شفاف تکی دارای U-value مرکز شیشه تقریباً 5.8 W/m²·K است. محدوده عملکرد معمولی برای واحدهای شیشه ای عایق:

بهبود U-value از شیشه دوجداره استاندارد (2.8 W/m²·K) به شیشه دوجداره Low-E با آرگون (1.2 W/m²·K) بطور قابل ملاحظه ای بیشتر از بهبود بیشتر از Low-E دو جداره به سه جداره (0.8 W/m²·K) است. این دلیل اصلی این است که چرا یک واحد دوجداره به درستی مشخص شده - با پوشش Low-E و پرکننده آرگون - مشخصات مناسبی برای طیف وسیع‌تری از ساختمان‌ها و اقلیم‌ها نسبت به شیشه‌های دوجداره خالی است، و اینکه چرا حالت افزایشی برای شیشه‌های سه جداره در سردترین آب و هوا و ساختمان‌های با بالاترین عملکرد قانع‌کننده‌ترین است.

عملکرد آکوستیک

عایق حرارتی و عایق صوتی در IGUها دارای خواص مرتبط هستند اما یکسان نیستند و رابطه بین نوع لعاب و عایق صدا نسبت به مقایسه عملکرد حرارتی ساده‌تر نیست.

برای شیشه های دوجداره و سه جداره استاندارد با شیشه های با ضخامت مساوی، شیشه سوم در شیشه سه جداره جرمی را به مجموعه اضافه می کند که به طور کلی عایق صدا را در فرکانس های متوسط ​​و بالا بهبود می بخشد. با این حال، حفره اضافی همچنین فرکانس تشدید اضافی ایجاد می کند، و در فرکانس های نزدیک به این رزونانس، عایق صدا در واقع می تواند برای یک واحد سه جداره کمتر از یک واحد دو جداره با ضخامت کل شیشه باشد.

برای حداکثر عملکرد آکوستیک، موثرترین روش در یک IGU استفاده از شیشه‌هایی با ضخامت‌های مختلف (لعاب نامتقارن) در پیکربندی‌های دو یا سه‌گانه است – فرکانس‌های تشدید متفاوت دو ضخامت شیشه از افت تصادفی که زمانی رخ می‌دهد که هر دو شیشه در یک فرکانس تشدید می‌شوند، جلوگیری می‌کند. یک واحد دو جداره 6 میلی‌متری 10 میلی‌متری با آرگون و یک حفره 32 میلی‌متری، با وجود اینکه تنها دو جداره است، معمولاً نسبت به واحد 4 میلی‌متری 4 میلی‌متری سه جداره معمولی برای عایق صوتی بهتر عمل می‌کند.

برای پروژه‌هایی که عملکرد آکوستیک محرک اصلی است (ساختمان‌های نزدیک جاده‌ها، خطوط راه‌آهن یا فرودگاه‌ها)، مشخص کردن شیشه‌های آکوستیک - شیشه‌های چند لایه با لایه‌ای که ارتعاش را کاهش می‌دهد - در یک پیکربندی دو جداره نامتقارن اغلب به ازای واحد هزینه مؤثرتر از شیشه‌های سه‌گانه است. الزامات صوتی و حرارتی باید به طور جداگانه ارزیابی شود و بهترین مشخصات برای هر یک تعیین شود، به جای اینکه فرض کنیم شیشه سه جداره به طور خودکار بهترین عملکرد ترکیبی را ارائه می دهد.

وزن و مفاهیم ساختاری

شیشه سه جداره به طور قابل توجهی سنگین تر از شیشه دوجداره برای همان ابعاد شیشه است. یک واحد استاندارد سه جداره با سه شیشه 4 میلی متری و دو حفره 16 میلی متری دارای ضخامت کلی تقریباً 44 میلی متر و وزن واحد تقریباً 30 کیلوگرم بر متر مربع برای شیشه به تنهایی است. یک واحد دو جداره معادل با دو شیشه 4 میلی متری و یک حفره 16 میلی متری تقریباً 36 میلی متر ضخامت دارد و تقریباً 20 کیلوگرم بر متر مربع وزن دارد. این تفاوت وزن پیامدهای عملی دارد:

قاب های پنجره و سخت افزار باید برای وزن بالاتر واحدهای سه جداره درجه بندی شوند. سخت افزار استاندارد دو جداره - لولاها، دستگیره ها، مکانیسم های شیب و چرخش - معمولاً برای واحدهای شیشه سه جداره هم اندازه کافی نیست و باید بر اساس آن مشخص شود. این به کل هزینه پنجره فراتر از حق بیمه هزینه واحد شیشه اضافه می کند.

سیستم های لعاب سازه و سیستم های دیوار پرده باید بار مرده اضافی را در نظر بگیرند. در دیوارهای پرده ای بلند که وزن شیشه انباشته سیستم سازه را در طبقات زیادی بارگذاری می کند، وزن اضافی شیشه سه جداره در هر واحد می تواند به مفاهیم ساختاری معناداری تبدیل شود که نیاز به بررسی مهندسی دارد.

برای دهانه های بسیار بزرگ لعاب - رایج در معماری تجاری معاصر - جابجایی و نصب واحدهای سه جداره سنگین به تجهیزات و نیروی کار اضافی نیاز دارد که هزینه نصب را فراتر از هزینه مواد اضافه می کند.

انتقال نور

هر شیشه اضافی انتقال نور را به مقدار کم اما قابل اندازه گیری کاهش می دهد. یک شیشه شیشه شناور معمولی تقریباً 88 تا 90 درصد نور مرئی را منتقل می کند. هر رابط شیشه به هوا (سطح شیشه) بخش کوچکی از نور فرودی را جذب و منعکس می کند. یک واحد سه جداره با سه جداره شفاف بسته به نوع پوشش Low-E مورد استفاده، انتقال نور مرئی تقریباً 2 تا 4 درصد کمتر از واحدهای دو جداره مشابه دارد. در ساختمان‌هایی با مناطق شیشه‌ای بزرگ که نور روز یک ارزش معماری اولیه است - محیط‌های خرده‌فروشی، موزه‌ها، ساختمان‌های اداری با طراحی نور روز - این کاهش ممکن است به هدف طراحی مرتبط باشد. برای پنجره های مسکونی در عرض های جغرافیایی شمالی که حداکثر بهره خورشیدی زمستانی مطلوب است، ضریب افزایش حرارت خورشیدی کاهش یافته شیشه سه جداره (SHGC) می تواند گرمایش خورشیدی غیرفعال را کمی کاهش دهد، که تا حدودی مزایای عایق حرارتی را جبران می کند.

وقتی شیشه سه جداره انتخاب درستی است

شیشه سه جداره به وضوح در آب و هوای سرد توجیه می شود (درجه روز گرمایش بالاتر از تقریباً 3000 HDD) که در آن صرفه جویی در انرژی گرمایش در طول عمر ساختمان به اندازه کافی بزرگ است تا حق بیمه هزینه را جبران کند. بازارهای شمال اروپا و شمال اروپا (اسکاندیناوی، فنلاند، آلمان، لهستان شمالی) شیشه های سه گانه را به عنوان استاندارد برای ساخت و سازهای مسکونی پذیرفته اند. به همین دلیل، آب و هوا و محیط هزینه انرژی باعث می شود اقتصاد کار کند.

استانداردهای ساختمان منفعل و ساختمان با انرژی خالص صفر اغلب به شیشه سه گانه نیاز دارند زیرا U-value کل پنجره 0.8 W/m²·K یا بهتر که این استانداردها مشخص می کنند، بدون توجه به بهینه سازی پوشش و پرکننده، بسیار دشوار است. اگر ساختمان گواهینامه عملکرد انرژی خاصی را هدف قرار می دهد که مقدار U زیر 1.0 W/m²·K پنجره را الزامی می کند، شیشه سه جداره احتمالاً مسیر عملی برای برآورده کردن استاندارد است.

برای ساختمان‌های تجاری در آب و هوای معتدل (بیشتر اروپای غربی، آب و هوای معتدل قاره‌ای)، شیشه‌های دوجداره با عملکرد بالا با پوشش‌های Low-E و پرکننده آرگون، عملکرد حرارتی (Ug ≈ 1.0-1.2 W/m²·K) را به دست می‌آورد که اکثر کدهای انرژی فعلی را برآورده می‌کند و بازده اقتصادی خوبی را ایجاد می‌کند. شیشه های سه گانه در این زمینه ها گاهی اوقات برای اعتبار، تمایز بازاریابی، یا دستیابی به عملکرد مطمئن در آینده در برابر قوانین سختگیرانه فزاینده مشخص می شود، اما صرفه جویی در مصرف انرژی در مقایسه با حق بیمه هزینه در قیمت های فعلی انرژی اندک است.

در آب و هوای گرم (خاورمیانه، مناطق گرمسیری)، نگرانی اصلی افزایش گرمای خورشیدی به جای اتلاف گرمای زمستانی است و ضریب افزایش حرارت خورشیدی (SHGC) و انتخاب پوشش مناسب Low-E بیش از تفاوت U-value حرارتی بین شیشه‌های دوجداره و سه جداره اهمیت دارد. در این آب و هوا، شیشه های دوجداره کنترل خورشیدی با عملکرد بالا معمولاً سرمایه گذاری بهتری نسبت به شیشه های سه جداره است که حداقل مزیت اضافی را برای ساختمان های تحت کنترل خنک کننده ارائه می دهد.

سوالات متداول

آیا شیشه سه جداره همیشه کنترل تراکم بهتری نسبت به شیشه دوجداره ارائه می دهد؟

بله، در هوای سرد - اما میزان بهبود به دمای سطح شیشه داخلی بستگی دارد. هنگامی که دمای سطح به زیر نقطه شبنم هوای داخلی می‌رسد، تراکم روی سطوح شیشه‌ای ایجاد می‌شود. شیشه سه جداره به دلیل U-value پایین تر، دمای سطح شیشه داخلی بالاتر از شیشه دوجداره را حفظ می کند، به این معنی که سطح داخلی در دمای بیرونی پایین بالاتر از نقطه شبنم باقی می ماند. برای ساختمان هایی در آب و هوای بسیار سرد که تراکم در پنجره های دو جداره یک مشکل عملی است - به ویژه در فضاهای داخلی با رطوبت بالا مانند استخرهای شنا، آشپزخانه های تجاری و ساختمان های مسکونی پر اشغال - دمای سطح داخلی بالاتر شیشه های سه جداره کاهش معنی داری متراکم را فراهم می کند. در آب و هوای معتدل که دمای سطح داخلی شیشه دوجداره در حال حاضر بسیار بالاتر از نقاط شبنم معمولی داخلی است، تفاوت عملکرد تراکم عملاً قابل توجه نیست.

آیا می توان از شیشه های دو جداره و سه جداره در نمای یک ساختمان استفاده کرد؟

بله، و این در پروژه‌هایی که جهت‌گیری‌ها یا موقعیت‌های نماهای مختلف الزامات عملکرد متفاوتی دارند، رایج است. شیشه های رو به جنوب در آب و هوای سرد از ضریب افزایش گرمای خورشیدی بالاتر برای به حداکثر رساندن بهره خورشیدی غیرفعال بهره می برند، که می تواند به راحتی در یک پیکربندی دو جداره با پوشش مناسب Low-E نسبت به واحدهای سه جداره، که در آن پنجره اضافی SHGC را کاهش می دهد، به دست آورد. شیشه های رو به شمال در همان ساختمان از عایق حرارتی شیشه سه جداره بدون جریمه بهره خورشیدی بهره بیشتری می برند. مشخصات ترکیبی در یک نما نیازمند جزئیات دقیق است تا اطمینان حاصل شود که ضخامت های مختلف واحد با عمق تخفیف لعاب سیستم قاب سازگار است و یکنواختی بصری رنگ شیشه و بازتاب باید تأیید شود - پیکربندی های مختلف پوشش می تواند تفاوت رنگ و بازتاب قابل مشاهده بین واحدهایی ایجاد کند که بر ظاهر نما تأثیر می گذارد.

دوره بازپرداخت برای ارتقا از شیشه دوجداره به سه جداره چقدر است؟

دوره بازپرداخت بستگی به حق بیمه هزینه شیشه های سه گانه بر دو جداره، هزینه انرژی محلی، درجه روز گرمایش در محل، و منطقه پنجره در ساختمان دارد. به عنوان یک دستورالعمل کلی در آب و هوای شمال اروپا با هزینه انرژی 0.15-0.20 یورو / کیلووات ساعت: ارتقاء از شیشه دوجداره استاندارد (Ug ≈ 2.8) به سه جداره (Ug ≈ 0.7) در خانه ای با عایق کاری خوب با 30 متر مربع شیشه شیشه ممکن است 0-4 کیلووات ساعت در هر سال 300-50 یورو در انرژی صرفه جویی کند. در سال اگر حق بیمه سه جداره دو جداره (شامل قاب و نصب) 3000 تا 6000 یورو برای همان خانه باشد، دوره بازپرداخت ساده 30 تا 60 سال است که معمولاً بیشتر از طول عمر پنجره است. زمانی که شیشه‌های سه‌جداره با شیشه‌های دوجداره با کارایی پایین (بدون گاز کم، بدون پر کردن گاز)، و زمانی که ساختمان در آب و هوای سردتر با روزهای درجه حرارت بالاتر و هزینه‌های انرژی بالاتر است، اقتصاد به طور قابل‌توجهی بهبود می‌یابد. شیشه‌های دوجداره با کارایی بالا Low-E اغلب برای اکثر پروژه‌های آب و هوای معتدل از وضعیت اقتصادی بهتری برخوردار هستند. شیشه سه جداره در جایی توجیه می شود که استاندارد ساختمان آن را ایجاب کند یا آب و هوا به اندازه ای سرد است که بازپرداخت را به محدوده قابل قبولی منتقل کند.