شیشه یکی از اجزای مهم پوسته خارجی ساختمان است که علاوه بر تامین نور طبیعی، بر تبادل حرارت بین فضای داخل و محیط بیرون تاثیر می گذارد. در پنجره های معمولی، بخشی از انرژی گرمایی از طریق شیشه منتقل می شود و این موضوع می تواند بار سرمایشی و گرمایشی ساختمان را افزایش دهد. شیشه لویی یا Low-E با استفاده از یک پوشش کم گسیل، به کنترل انتقال حرارت تابشی کمک می کند و امکان استفاده بهتر از نور روز را فراهم می سازد.
شیشه کم گسیل علاوه بر کمک به کنترل دمای داخل ساختمان، امکان استفاده موثر از نور طبیعی را فراهم می کند. البته میزان تاثیر آن به نوع پوشش، ساختار شیشه، شرایط اقلیمی و نحوه نصب بستگی دارد. در ساختمان هایی که پنجره های موجود به کنترل بیشتر تابش خورشید نیاز دارند، ویندو فیلم نیز می تواند به عنوان یکی از راهکارهای مکمل بررسی شود؛ هرچند عملکرد آن با شیشه Low-E یکسان نیست. در ادامه، نحوه عملکرد، انواع، مزایا، محدودیت ها و کاربردهای شیشه کنترل کننده انرژی شیشه لویی (Low-E) را بررسی می کنیم.
شیشه لویی (Low-E) چیست؟
شیشه لویی (Low-E) که با نام شیشه کم گسیل شناخته می شود، نوعی شیشه دارای پوشش بسیار نازک است که میزان گسیلندگی سطح شیشه را کاهش می دهد. این پوشش معمولا از لایه های فلزی یا اکسیدهای فلزی تشکیل می شود و به کنترل تبادل حرارت تابشی میان داخل و خارج ساختمان کمک می کند. برای درک عملکرد این شیشه باید به تفاوت نور مرئی و تابش حرارتی توجه کرد. نور مرئی همان بخشی از تابش خورشید است که چشم انسان می بیند؛ اما تابش فروسرخ با انتقال انرژی گرمایی ارتباط دارد. پوشش Low-E به گونه ای طراحی می شود که ضمن عبور دادن بخش مناسبی از نور مرئی، تبادل تابش حرارتی را کاهش دهد. شیشه کم گسیل به تنهایی عایق کامل حرارتی نیست و عملکرد آن به ساختار کلی پنجره وابسته است. ترکیب این شیشه با شیشه دوجداره یا سه جداره و فضای گازدار میان لایه ها می تواند عملکرد حرارتی پنجره را بهبود دهد.شیشه لویی (Low-E) چگونه عمل می کند؟
انتقال حرارت از پنجره به سه روش اصلی انجام می شود: رسانش، همرفت و تابش. شیشه Low-E به طور ویژه برای کاهش انتقال حرارت تابشی طراحی شده است؛ اما در یک پنجره چند جداره، فضای میان شیشه ها نیز در کاهش انتقال حرارت از طریق رسانش و همرفت نقش دارد. عملکرد پوشش کم گسیل در فصل های مختلف می تواند به طراحی محصول و محل قرارگیری پوشش وابسته باشد:- در فصل سرد: پوشش می تواند بازتاب بخشی از تابش حرارتی بلندموج ناشی از وسایل گرمایشی و سطوح داخلی را به سمت فضای داخل افزایش دهد و از خروج بخشی از انرژی گرمایی جلوگیری کند.
- در فصل گرم: برخی انواع شیشه لویی (Low-E) به کاهش ورود انرژی خورشیدی کمک می کنند و در نتیجه ممکن است بار سرمایشی ساختمان را کاهش دهند.
- در طول روز: شیشه می تواند نور طبیعی را عبور دهد، در حالی که میزان عبور انرژی خورشیدی و تابش حرارتی آن با شیشه معمولی متفاوت است.
انواع شیشه Low-E بر اساس روش تولید پوشش و عملکرد حرارتی
شیشه های کم گسیل را می توان بر اساس روش تولید پوشش به دو گروه اصلی تقسیم کرد: شیشه Low-E با پوشش سخت و شیشه Low-E با پوشش نرم. این دو نوع از نظر روش ساخت، دوام پوشش و ویژگی های حرارتی تفاوت دارند. علاوه بر روش تولید، میزان کنترل انرژی خورشیدی نیز یکی از معیارهای مهم در انتخاب محصول است.شیشه Low-E با پوشش سخت
در شیشه Low-E با پوشش سخت، لایه کم گسیل معمولا در جریان فرایند تولید شیشه و در دمای بالا روی سطح آن ایجاد می شود. این روش باعث می شود پوشش پیوند مناسبی با سطح شیشه داشته باشد و مقاومت بیشتری در برابر شرایط محیطی نشان دهد. ویژگی های اصلی این نوع شیشه عبارت اند از:- دوام مناسب پوشش در برابر تماس با محیط
- امکان استفاده در برخی کاربردهای تک جداره، با توجه به مشخصات محصول
- عملکرد حرارتی وابسته به نوع پوشش و ساختار شیشه
- محدودیت بیشتر در دستیابی به برخی عملکردهای پیشرفته کنترل انرژی، در مقایسه با بسیاری از پوشش های نرم
شیشه Low-E با پوشش نرم
پوشش نرم معمولا پس از تولید شیشه و با استفاده از فرایندهای لایه نشانی در خلأ ایجاد می شود. این پوشش از چندین لایه بسیار نازک تشکیل شده و امکان تنظیم دقیق تر ویژگی های نوری و حرارتی را فراهم می کند. مهم ترین ویژگی های این نوع شیشه عبارت اند از:- امکان دستیابی به عملکرد حرارتی مناسب در پنجره های چند جداره
- قابلیت تنظیم میزان عبور نور مرئی و انرژی خورشیدی
- تنوع بیشتر در مشخصات نوری و حرارتی
- نیاز به محافظت از پوشش در بسیاری از محصولات، از طریق قرارگیری آن در داخل ساختار شیشه چند جداره
شاخص های فنی مهم در انتخاب شیشه لویی یا کم گسیل
برای مقایسه شیشه های کم گسیل نباید فقط به نام Low-E یا تعداد جداره ها توجه کرد. مشخصات فنی محصول نشان می دهد که شیشه در انتقال حرارت، عبور نور و کنترل انرژی خورشیدی چه عملکردی دارد. مقادیر مناسب این شاخص ها برای همه ساختمان ها یکسان نیست. در اقلیم سرد، کاهش تلفات گرمایی اهمیت زیادی دارد؛ اما در مناطق گرم یا در پنجره های رو به جنوب و غرب، کنترل انرژی خورشیدی نیز می تواند تعیین کننده باشد. علاوه بر این، باید مشخص شود اعداد اعلام شده مربوط به خود شیشه هستند یا کل پنجره؛ زیرا قاب، فاصله انداز و نحوه نصب هم بر عملکرد نهایی تاثیر دارند.| شاخص های فنی مهم برای ارزیابی عملکرد شیشه Low-E | ||
| شاخص فنی | مفهوم | اهمیت در انتخاب |
| ضریب انتقال حرارت (U-factor) | میزان انتقال حرارت از شیشه یا ساختار پنجره | مقدار کمتر معمولا به معنای عملکرد عایق حرارتی بهتر است |
| ضریب کسب گرمای خورشیدی (SHGC) | سهم انرژی خورشیدی که از پنجره وارد فضای داخل می شود | مقدار کمتر به معنای ورود انرژی خورشیدی کمتر است |
| عبور نور مرئی (VT) | میزان نور مرئی عبوری از شیشه | مقدار بیشتر معمولا نور طبیعی بیشتری وارد فضا می کند |
| گسیلندگی سطح (Emissivity) | توانایی سطح در گسیل تابش حرارتی | مقدار کمتر به کاهش تبادل تابش حرارتی کمک می کند |
مهمتربن مزایای شیشه کم گسیل یا لویی
استفاده از شیشه کم گسیل یا لویی در صورت انتخاب متناسب با شرایط پروژه، می تواند چند مزیت مهم برای ساختمان ایجاد کند.- کاهش تبادل حرارت تابشی: پوشش کم گسیل، انتقال انرژی از طریق تابش را محدود می کند و در کنار ساختار مناسب پنجره به بهبود عملکرد حرارتی کمک می کند.
- کاهش مصرف انرژی: با کاهش تلفات گرمایی در فصل سرد یا کنترل ورود گرمای خورشید در فصل گرم، امکان کاهش بار سیستم های گرمایشی و سرمایشی فراهم می شود. این ویژگی در برنامه ریزی برای صرفه جویی و کاهش مصرف انرژی در ساختمان اهمیت دارد.
- حفظ نور طبیعی: بسته به مشخصات محصول، می توان بدون مسدود کردن کامل نور روز، تبادل حرارت و انرژی خورشیدی را کنترل کرد.
- کنترل بخشی از تابش فرابنفش: بسته به نوع پوشش و مشخصات شیشه، ممکن است عبور اشعه فرابنفش نیز کاهش پیدا کند. این ویژگی در محافظت در برابر اشعه UV خورشید در ساختمان و کاهش آثار این تابش بر بعضی از وسایل و سطوح داخلی اهمیت دارد.
- بهبود آسایش حرارتی: کاهش تبادل حرارت از پنجره می تواند اختلاف دمای محسوس میان سطح شیشه و فضای داخلی را کمتر کند.
- کمک به عملکرد بهتر پنجره های چند جداره: استفاده از پوشش کم گسیل در کنار فضای مناسب میان جداره ها می تواند عملکرد حرارتی مجموعه پنجره را بهبود دهد.
- امکان انتخاب متناسب با اقلیم: تنوع محصولات اجازه می دهد شیشه بر اساس نیازهای حرارتی و نوری ساختمان انتخاب شود.
محدودیت های شیشه های کم گسیل (Low-E) کدام است؟
در پروژه های ساختمانی، انتخاب شیشه باید بر اساس مشخصات فنی کل پنجره و نیازهای واقعی ساختمان انجام شود؛ نه صرفا بر پایه ادعای کاهش مصرف انرژی. شیشه کم گسیل در کنار مزایای خود، محدودیت هایی دارد که باید پیش از انتخاب بررسی شوند.- هزینه اولیه: قیمت شیشه لویی ممکن است از شیشه معمولی بیشتر باشد. ارزیابی اقتصادی بهتر است هزینه اولیه را در کنار مصرف انرژی و عمر مفید پنجره در نظر بگیرد.
- تفاوت عملکرد مدل ها: همه محصولات میزان یکسانی از نور مرئی یا انرژی خورشیدی را عبور نمی دهند؛ بنابراین انتخاب صرفا بر اساس نام محصول کافی نیست.
- وابستگی به ساختار پنجره: شیشه Low-E به تنهایی نمی تواند همه مسیرهای انتقال حرارت را حذف کند. نوع قاب، درزبندی، تعداد جداره ها و کیفیت نصب نیز اهمیت دارند.
- لزوم نصب صحیح: محل قرارگیری پوشش و جهت نصب باید با مشخصات سازنده مطابقت داشته باشد.
- احتمال تغییر در ظاهر شیشه: برخی محصولات ممکن است رنگ، بازتاب یا ظاهر متفاوتی نسبت به شیشه معمولی داشته باشند. بهتر است این ویژگی پیش از خرید بررسی شود.
کاربرد شیشه لویی (Low-E) در ساختمان های مسکونی، اداری و تجاری
شیشه کم گسیل در ساختمان های مسکونی، اداری و تجاری قابل استفاده است. کاربرد آن به نیاز پروژه، شرایط اقلیمی و طراحی نمای ساختمان بستگی دارد. در انتخاب شیشه برای هر یک از این کاربردها، جهت قرارگیری پنجره، میزان تابش مستقیم خورشید، نیاز به نور طبیعی و شرایط گرمایش و سرمایش باید هم زمان بررسی شوند.- ساختمان های مسکونی: استفاده در پنجره اتاق ها، پذیرایی و دیگر فضاهایی که کنترل تبادل حرارت و حفظ نور طبیعی اهمیت دارد.
- ساختمان های اداری: کمک به کنترل شرایط حرارتی فضاهای دارای پنجره های بزرگ و کاهش بار سیستم های تهویه مطبوع.
- ساختمان های تجاری: استفاده در نماهای شیشه ای با هدف ایجاد تعادل میان عبور نور، ظاهر نما و عملکرد حرارتی.
- ساختمان های کم مصرف: به کارگیری در کنار عایق کاری مناسب، درزبندی استاندارد و طراحی درست پوسته ساختمان.
- پنجره های دوجداره و سه جداره: ترکیب شیشه کم گسیل با جداره های دیگر برای دستیابی به عملکرد حرارتی بهتر.
