تکنولوژی شیشه در صنعت ساختمان: بررسی جامع انواع، کاربردها و فناوری‌های نوین - مشاور تخصصی نما | مهندسی نما | آلوم گلس

تکنولوژی شیشه در صنعت ساختمان: بررسی جامع انواع، کاربردها و فناوری‌های نوین

مشاهده تصویر بزرگتر

۱/۱. اهمیت شیشه در صنعت ساختمان

شیشه به عنوان یکی از مصالح اساسی در معماری مدرن، نقشی حیاتی در طراحی و ساخت ساختمان‌های امروزی ایفا می‌کند. این ماده شفاف نه تنها به عنوان یک عنصر زیبایی‌شناختی، بلکه به عنوان یک عنصر کلیدی در عملکرد ساختمان نقش‌آفرینی می‌کند. شیشه امکان ورود نور طبیعی به داخل ساختمان را فراهم می‌کند که این امر می‌تواند به کاهش مصرف انرژی برای روشنایی مصنوعی و بهبود کیفیت فضای داخلی کمک کند. علاوه بر این، شیشه ارتباط بصری بین فضای داخل و خارج را برقرار می‌کند و می‌تواند به ایجاد حس وسعت و دلبازی در فضا کمک کند.

از دیدگاه عملکردی، شیشه می‌تواند به عنوان عایق حرارتی و صوتی عمل کند و از ورود گرما، سرما و صدا به داخل ساختمان جلوگیری کند. همچنین، شیشه می‌تواند در برابر بارهای باد، برف و زلزله مقاومت کند و ایمنی ساکنان را تضمین کند. با پیشرفت تکنولوژی، شیشه‌هایی با قابلیت‌های ویژه مانند کنترل نور و حرارت، تولید شده‌اند که می‌توانند به بهبود عملکرد ساختمان و کاهش مصرف انرژی کمک کنند.

۱/۲. تحولات تکنولوژیک در صنعت شیشه

صنعت شیشه در دهه‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های چشمگیری بوده است. این پیشرفت‌ها منجر به تولید نسل جدیدی از شیشه‌ها شده‌اند که علاوه بر حفظ خواص اصلی مانند شفافیت، ویژگی‌های ویژه‌ای مانند کنترل انرژی، ایمنی بالاتر، قابلیت‌های هوشمند و حتی تولید انرژی را نیز دارا هستند.

یکی از مهم‌ترین تحولات، توسعه شیشه‌های با پوشش (کوت‌دار) است. این شیشه‌ها دارای لایه‌های نازکی از مواد خاص هستند که می‌توانند خواص شیشه را به طور قابل‌توجهی تغییر دهند. به عنوان مثال، کوت‌های Low-E می‌توانند انتقال حرارت را کاهش دهند و به بهبود عملکرد حرارتی ساختمان کمک کنند.

تحول دیگر، تولید شیشه‌های لمینیت است. این شیشه‌ها از دو یا چند لایه شیشه تشکیل شده‌اند که توسط یک لایه میانی پلیمری به هم متصل شده‌اند. این لایه میانی باعث می‌شود که شیشه در صورت شکست، یکپارچگی خود را حفظ کند و از فرو ریختن آن جلوگیری شود. شیشه‌های لمینیت ایمنی و امنیت بیشتری را فراهم می‌کنند و در کاربردهایی مانند شیشه‌های ضد سرقت و ضد گلوله استفاده می‌شوند.

تولید شیشه‌های دوجداره و چندجداره نیز یکی دیگر از تحولات مهم در صنعت شیشه است. این شیشه‌ها از دو یا چند لایه شیشه تشکیل شده‌اند که توسط یک اسپیسر از هم جدا شده‌اند. فضای بین لایه‌های شیشه می‌تواند با هوا یا گازهای بی‌اثر مانند آرگون پر شود. شیشه‌های دوجداره و چندجداره عایق حرارتی و صوتی بهتری نسبت به شیشه‌های تک‌جداره دارند و می‌توانند به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک کنند.

علاوه بر این، فناوری‌های نوینی مانند شیشه‌های هوشمند، شیشه‌های خودترمیم‌شونده و شیشه‌های تولیدکننده انرژی در حال ظهور هستند که می‌توانند صنعت ساختمان را متحول کنند.

۲. انواع پایه شیشه

۲/۱. شیشه معمولی (آنیل)

شیشه آنیل، که به عنوان شیشه فلوت نیز شناخته می‌شود، پایه‌ای‌ترین نوع شیشه است و از طریق خنک‌سازی تدریجی مذاب شیشه در یک بستر قلع مذاب تولید می‌شود. این فرآیند منجر به تولید شیشه‌ای با سطح صاف و یکنواخت و ضخامت یکسان می‌شود.

شفافیت بالا: شیشه آنیل به دلیل ساختار همگن و سطح صاف، دارای شفافیت بالایی است و نور طبیعی را به خوبی از خود عبور می‌دهد.
قابلیت برش و سوراخ‌کاری: این نوع شیشه به راحتی قابل برش و سوراخ‌کاری است، که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد.
مقاومت مکانیکی پایین: شیشه آنیل در مقایسه با شیشه‌های فرآوری‌شده، مقاومت مکانیکی پایینی دارد و در برابر ضربه و فشار نسبتاً شکننده است.
خطر شکست به قطعات بزرگ و تیز: یکی از معایب شیشه آنیل این است که در صورت شکست، به قطعات بزرگ و تیز با لبه‌های برنده تبدیل می‌شود که می‌تواند خطرآفرین باشد و باعث جراحت‌های جدی شود.

به دلیل مقاومت مکانیکی پایین و الگوی شکست خطرناک، استفاده از شیشه آنیل در بسیاری از کاربردهای ساختمانی، به ویژه در مکان‌هایی که احتمال ضربه یا شکست وجود دارد، محدود شده است. با این حال، شیشه آنیل همچنان به عنوان ماده اولیه برای تولید انواع دیگر شیشه‌ها مانند شیشه‌های سکوریت، لمینیت و دوجداره کاربرد دارد.

۲/۲. شیشه نیمه سکوریت

شیشه نیمه سکوریت، که به عنوان شیشه Heat Strengthened نیز شناخته می‌شود، از طریق یک فرآیند حرارتی کنترل‌شده تولید می‌شود. در این فرآیند، شیشه آنیل تا دمای نزدیک به نقطه نرم شدن (حدود 600-650 درجه سانتیگراد) گرم شده و سپس به آرامی سرد می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد تنش‌های فشاری در سطح شیشه و تنش‌های کششی در مرکز آن می‌شود که مقاومت شیشه را افزایش می‌دهد.

مقاومت مکانیکی دو برابر شیشه معمولی: شیشه نیمه سکوریت تقریباً دو برابر شیشه آنیل هم‌ضخامت خود مقاومت مکانیکی دارد. این افزایش مقاومت، آن را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بیشتر در برابر باد و بارهای مکانیکی دارند، مناسب می‌سازد.
امکان سوراخ‌کاری قبل از فرآیند سکوریت: برخلاف شیشه تمام سکوریت، شیشه نیمه سکوریت را می‌توان قبل از فرآیند حرارتی، برش و سوراخ‌کاری کرد. این ویژگی، انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی و اجرا فراهم می‌کند.
شکست به قطعات بزرگتر نسبت به شیشه تمام سکوریت: در صورت شکست، شیشه نیمه سکوریت به قطعات بزرگتری نسبت به شیشه تمام سکوریت تقسیم می‌شود. اگرچه این قطعات کوچکتر و کم‌خطرتر از شیشه آنیل هستند، اما همچنان می‌توانند خطرآفرین باشند.
کاربرد در مواردی که نیاز به ایمنی متوسط است: شیشه نیمه سکوریت در مکان‌هایی که نیاز به مقاومت بیشتر از شیشه آنیل و کمتر از شیشه تمام سکوریت است، مانند برخی از نماهای ساختمان، جان‌پناه‌ها و پارتیشن‌های داخلی، کاربرد دارد.

۲/۳. شیشه تمام سکوریت

شیشه تمام سکوریت، که به عنوان شیشه Tempered یا Toughened نیز شناخته می‌شود، از طریق یک فرآیند حرارتی پیشرفته‌تر نسبت به شیشه نیمه سکوریت تولید می‌شود. در این فرآیند، شیشه آنیل تا دمای نزدیک به نقطه نرم شدن (حدود 650-700 درجه سانتیگراد) گرم شده و سپس به سرعت با استفاده از جت‌های هوای سرد، خنک می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد تنش‌های فشاری بسیار بالا در سطح شیشه و تنش‌های کششی در مرکز آن می‌شود.

مقاومت مکانیکی چهار برابر شیشه معمولی: شیشه تمام سکوریت تقریباً چهار تا پنج برابر شیشه آنیل هم‌ضخامت خود مقاومت مکانیکی دارد. این مقاومت بالا، آن را برای کاربردهایی که در معرض بارهای ضربه‌ای و فشارهای بالا هستند، ایده‌آل می‌سازد.
شکست به قطعات بسیار ریز و کم خطر: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های شیشه تمام سکوریت، الگوی شکست ایمن آن است. در صورت شکست، این نوع شیشه به قطعات بسیار ریز و دانه‌ای با لبه‌های کند تبدیل می‌شود که خطر جراحت را به حداقل می‌رساند. این ویژگی، شیشه تمام سکوریت را به یک انتخاب ایمن برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است.
الزام انجام تمام عملیات برش و سوراخ‌کاری قبل از سکوریت: به دلیل تنش‌های داخلی بالا، شیشه تمام سکوریت را نمی‌توان پس از فرآیند سکوریت، برش یا سوراخ‌کاری کرد. هرگونه عملیات برش، سوراخ‌کاری و لبه‌زنی باید قبل از فرآیند سکوریت انجام شود.
کاربرد در نماها و فضاهای پرخطر: شیشه تمام سکوریت به دلیل مقاومت بالا و الگوی شکست ایمن، در نماهای ساختمان‌های بلند، درب‌های شیشه‌ای، پارتیشن‌های داخلی، کف‌های شیشه‌ای، جان‌پناه‌ها، شیشه‌های خودرو و سایر مکان‌هایی که ایمنی در اولویت است، کاربرد گسترده‌ای دارد.

۳. تکنولوژی‌های پیشرفته شیشه

۳/۱. شیشه‌های کوت‌دار

شیشه‌های کوت‌دار با اعمال لایه‌های نازک و شفاف از مواد خاص بر روی سطح شیشه، خواص نوری و حرارتی آن را بهبود می‌بخشند. این لایه‌ها می‌توانند به صورت تک‌لایه یا چندلایه باشند و ضخامت آنها معمولاً در حد نانومتر است.

۳/۱/۱. تعریف و انواع کوت

کوت Low-E (کم گسیل):
- تعریف: کوت‌های Low-E برای کنترل انتقال حرارت از طریق شیشه طراحی شده‌اند. این کوت‌ها با بازتاب امواج مادون قرمز (گرما) به داخل یا خارج ساختمان، به حفظ دمای مطلوب داخل و کاهش مصرف انرژی کمک می‌کنند.
- عملکرد: در زمستان، کوت Low-E گرمای داخل را به داخل بازتاب می‌کند و از اتلاف آن جلوگیری می‌کند. در تابستان، گرمای خورشید را به بیرون بازتاب می‌کند و از گرم شدن بیش از حد فضای داخل جلوگیری می‌کند.
- انواع: کوت‌های Low-E به دو دسته اصلی Hard Coat و Soft Coat تقسیم می‌شوند که در بخش بعدی به تفصیل شرح داده خواهند شد.
کوت‌های خود تمیز شونده:
- تعریف: این کوت‌ها دارای خاصیت فتوکاتالیستی و آب‌دوستی هستند که به تمیز شدن خودکار سطح شیشه کمک می‌کنند.
- عملکرد: کوت فتوکاتالیستی با استفاده از نور ماوراء بنفش خورشید، آلودگی‌های آلی روی سطح شیشه را تجزیه می‌کند. خاصیت آب‌دوستی باعث می‌شود که آب به صورت یک لایه نازک روی سطح شیشه پخش شود و آلودگی‌های تجزیه شده را بشوید.
- مزایا: کاهش نیاز به تمیز کردن شیشه، صرفه‌جویی در مصرف آب و مواد شوینده، بهبود دید از طریق شیشه.
کوت‌های ضد انعکاس:
- تعریف: این کوت‌ها با کاهش بازتاب نور از سطح شیشه، دید بهتری را از طریق شیشه فراهم می‌کنند و عبور نور را افزایش می‌دهند.
- عملکرد: کوت‌های ضد انعکاس با ایجاد تداخل در امواج نور بازتاب‌شده از سطح شیشه، بازتاب را کاهش می‌دهند.
- کاربردها: ویترین فروشگاه‌ها، موزه‌ها، ساختمان‌های اداری، اتاق‌های کنترل، نمایشگرها.
کوت‌های ضد خش:
- تعریف: این کوت‌ها با افزایش سختی سطح شیشه، مقاومت آن را در برابر خراشیدگی و سایش افزایش می‌دهند.
- عملکرد: کوت‌های ضد خش معمولاً از مواد سخت مانند اکسید سیلیسیم یا اکسید آلومینیوم تشکیل شده‌اند.
- کاربردها: شیشه‌های لمسی، شیشه‌های محافظ، شیشه‌هایی که در معرض سایش قرار دارند.

۳/۱/۲. تکنولوژی‌های تولید کوت

الف) روش هاردکوت (Hard Coat):
- اعمال پوشش در حین تولید شیشه: در این روش، که به عنوان روش پیرولیتی نیز شناخته می‌شود، پوشش در دمای بالا (حدود 600 درجه سانتیگراد) و در حین فرآیند تولید شیشه فلوت به سطح شیشه اعمال می‌شود.
- دوام و مقاومت بالا: پوشش‌های هاردکوت به دلیل پیوند شیمیایی قوی با سطح شیشه، دارای دوام و مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی، سایش و مواد شیمیایی هستند.
- محدودیت در تنوع خواص: این روش تنوع کمتری در خواص پوشش ایجاد می‌کند و بیشتر برای تولید کوت‌های Low-E نسل اول استفاده می‌شود.
ب) روش سافت‌کوت (Soft Coat):
- اعمال پوشش پس از تولید شیشه: در این روش، که به عنوان روش اسپاترینگ مغناطیسی در خلاء (MSVD) نیز شناخته می‌شود، پوشش در محیط خلاء و با استفاده از تکنولوژی اسپاترینگ به سطح شیشه اعمال می‌شود.
- امکان ایجاد خواص متنوع‌تر: این روش امکان ایجاد پوشش‌هایی با خواص متنوع‌تر و عملکرد بهتر را فراهم می‌کند. لایه‌های نازک فلزی، اکسیدهای فلزی و نیتریدها با دقت بالا بر روی سطح شیشه رسوب داده می‌شوند.
- نیاز به مراقبت بیشتر در حمل و نصب: پوشش‌های سافت‌کوت حساسیت بیشتری نسبت به خراشیدگی و آسیب‌های مکانیکی دارند و نیاز به مراقبت بیشتری در حمل، نصب و نگهداری دارند.

۳/۲. شیشه‌های لمینیت

۳/۲/۱. ساختار و تکنولوژی تولید

شیشه‌های لمینیت از دو یا چند لایه شیشه (معمولاً شیشه آنیل یا سکوریت) تشکیل شده‌اند که توسط یک یا چند لایه میانی پلیمری به هم متصل شده‌اند. این فرآیند شامل قرار دادن لایه‌های میانی بین لایه‌های شیشه و سپس اعمال حرارت و فشار برای ایجاد یک اتصال دائمی است.

لایه‌های شیشه: می‌توان از انواع شیشه‌ها مانند شیشه آنیل، سکوریت، نیمه سکوریت، Low-E و … در ساخت شیشه‌های لمینیت استفاده کرد.
لایه‌های میانی: لایه‌های میانی نقش کلیدی در عملکرد شیشه‌های لمینیت دارند. این لایه‌ها علاوه بر اتصال لایه‌های شیشه به یکدیگر، خواص مهمی مانند ایمنی، امنیت، عایق صوتی و کنترل UV را نیز فراهم می‌کنند.

انواع لایه‌های میانی:

PVB (پلی وینیل بوتیرال): رایج‌ترین نوع لایه میانی است. PVB دارای چسبندگی عالی به شیشه، شفافیت بالا، عملکرد آکوستیکی خوب و مقاومت در برابر ضربه است. همچنین می‌تواند اشعه UV را جذب کند.
EVA (اتیلن وینیل استات): EVA مقاومت بالاتری در برابر رطوبت نسبت به PVB دارد و برای کاربردهایی که شیشه در معرض رطوبت بالا قرار دارد، مانند شیشه‌های حمام و استخر، مناسب است.
SGP (سنتری گلس پلاس): یک نوع لایه میانی یونی پلیمری پیشرفته است که مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه، طوفان و انفجار دارد. SGP همچنین دارای شفافیت بالا و مقاومت در برابر زرد شدن است.
لایه‌های میانی رنگی و طرح‌دار: برای ایجاد جلوه‌های بصری خاص، می‌توان از لایه‌های میانی رنگی یا طرح‌دار استفاده کرد.

تکنولوژی تولید:

روش اتوکلاو: در این روش، شیشه و لایه‌های میانی در یک اتوکلاو تحت دما و فشار بالا قرار می‌گیرند تا لایه‌ها به هم متصل شوند. این روش برای تولید شیشه‌های لمینیت با کیفیت بالا و در ابعاد بزرگ مناسب است.
روش غلتکی (Nip-Roll): در این روش، شیشه و لایه‌های میانی از بین غلتک‌های گرم عبور می‌کنند تا به هم متصل شوند. این روش برای تولید شیشه‌های لمینیت با ضخامت کمتر و در ابعاد کوچکتر مناسب است.

۳/۲/۲. خواص و مزایا

ایمنی: مهم‌ترین مزیت شیشه‌های لمینیت، ایمنی بالای آنهاست. در صورت شکست، لایه میانی قطعات شکسته شیشه را در کنار هم نگه می‌دارد و از فرو ریختن و پرتاب شدن آنها جلوگیری می‌کند. این ویژگی خطر جراحت را به شدت کاهش می‌دهد.
امنیت: شیشه‌های لمینیت به دلیل مقاومت بالا در برابر نفوذ، امنیت بیشتری را فراهم می‌کنند. این شیشه‌ها می‌توانند در برابر سرقت، خرابکاری و حتی حملات با سلاح گرم مقاومت کنند.
عایق صوتی: لایه‌های میانی در شیشه‌های لمینیت به عنوان یک مانع صوتی عمل می‌کنند و می‌توانند به کاهش انتقال صدا از طریق شیشه کمک کنند.
کنترل UV: لایه‌های میانی می‌توانند تا 99% از اشعه مضر UV خورشید را جذب کنند و از رنگ‌پریدگی مبلمان، فرش و سایر وسایل داخل ساختمان جلوگیری کنند.
تنوع در طراحی: با استفاده از لایه‌های میانی رنگی، طرح‌دار یا مات، می‌توان شیشه‌های لمینیت با طرح‌ها و رنگ‌های متنوع تولید کرد و به معماران و طراحان امکان ایجاد جلوه‌های بصری خاص را داد.

۳/۲/۳. چالش‌ها و راهکارها

الف) مشکل دی‌لمینیت شدن (جدا شدن لایه‌ها):
- علل:
  - رطوبت: نفوذ رطوبت به لبه‌های شیشه می‌تواند باعث جدا شدن لایه‌ها شود.
  - دما: تغییرات دمایی شدید می‌تواند باعث انبساط و انقباض ناهمگن لایه‌های شیشه و لایه میانی شده و منجر به جدا شدن لایه‌ها شود.
  - نصب نادرست: عدم رعایت دستورالعمل‌های نصب می‌تواند باعث ایجاد تنش‌های اضافی در شیشه و جدا شدن لایه‌ها شود.
- راهکارها:
  - استفاده از لایه‌های میانی مرغوب و مقاوم در برابر رطوبت.
  - آب‌بندی صحیح لبه‌های شیشه برای جلوگیری از نفوذ رطوبت.
  - نصب صحیح و اصولی شیشه توسط افراد متخصص.
  - کنترل دقیق دما و فشار در فرآیند تولید.
ب) هزینه‌های تولید:
- راهکارها:
  - بهینه‌سازی فرآیند تولید: استفاده از تکنولوژی‌های جدید و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید می‌تواند به کاهش هزینه‌ها کمک کند.
  - انتخاب مواد اولیه مناسب: استفاده از مواد اولیه با کیفیت و قیمت مناسب می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش دهد.
  - تولید انبوه: تولید انبوه شیشه‌های لمینیت می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید به ازای هر واحد کمک کند.

۳/۳. شیشه‌های دوجداره و چندجداره

شیشه‌های دوجداره و چندجداره، به عنوان اجزای حیاتی در صنعت ساختمان، نقش بسزایی در افزایش بهره‌وری انرژی، بهبود آسایش حرارتی و صوتی، و ارتقاء امنیت ایفا می‌کنند. این نوع شیشه‌ها، با ایجاد یک یا چند فضای هوایی یا گازی بین لایه‌های شیشه، مانع از انتقال حرارت و صوت می‌شوند. در این مقاله، به بررسی مفصل این فناوری از دیدگاه مهندسی فنی پرداخته و به اجزا، مکانیزم عملکرد، پارامترهای فنی، مزایا و معایب، کاربردها و روند آینده آن خواهیم پرداخت.

1. اجزای تشکیل دهنده شیشه های چندجداره:

یک واحد شیشه چندجداره (IGU – Insulated Glass Unit) از اجزای زیر تشکیل شده است:

شیشه ها: معمولاً از شیشه های تخت (Float Glass) با ضخامت های مختلف (معمولاً 4 تا 10 میلی متر) استفاده می شود. بسته به کاربرد، می توان از شیشه های Low-E (با پوشش انتشار کم)، شیشه های رنگی (Tinted)، شیشه های سکوریت (Tempered)، شیشه های لمینت (Laminated) و یا ترکیبی از آنها استفاده کرد.
اسپیسر (Spacer): پروفیل توخالی است که بین لایه های شیشه قرار می گیرد و فاصله بین آنها را حفظ می کند. اسپیسرها معمولاً از جنس آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، مواد کامپوزیتی یا پلاستیک های سخت (مانند ترموپلاستیک) ساخته می شوند. اسپیسرها حاوی مواد جاذب رطوبت (Desiccant) هستند.
درزگیر اولیه (Primary Sealant): ماده ای با نفوذپذیری بسیار کم نسبت به بخار آب و گاز که اسپیسر را به لبه های شیشه متصل می کند. معمولاً از جنس بوتیل (Butyl) است.
درزگیر ثانویه (Secondary Sealant): ماده ای با استحکام بالا و چسبندگی مناسب که فضای بین اسپیسر و لبه شیشه را پر می کند و حفاظت ساختاری و هوابندی را تضمین می کند. معمولاً از جنس پلی سولفید (Polysulfide)، پلی اورتان (Polyurethane) یا سیلیکون (Silicone) است.
جاذب رطوبت (Desiccant): موادی مانند سیلیکاژل یا الک مولکولی که در داخل اسپیسر قرار می گیرند و رطوبت موجود در فضای بین شیشه ها را جذب می کنند. این امر از ایجاد بخار و کاهش دید در اثر اختلاف دما جلوگیری می کند.
گاز پرکننده (Gas Filling): فضای بین شیشه ها می تواند با هوا یا گازهای بی اثر مانند آرگون (Argon)، کریپتون (Krypton) یا زنون (Xenon) پر شود. گازهای سنگین تر از هوا، انتقال حرارت را به دلیل کاهش انتقال حرارت همرفتی، بیشتر کاهش می دهند.

2. مکانیزم عملکرد:

عملکرد اصلی شیشه های چندجداره بر مبنای کاهش انتقال حرارت بین داخل و خارج ساختمان است. انتقال حرارت به سه طریق انجام می شود:

هدایت (Conduction): انتقال حرارت از طریق ماده. لایه های شیشه به تنهایی رسانای حرارت هستند.
همرفت (Convection): انتقال حرارت از طریق حرکت سیال (هوا یا گاز). فضای بین شیشه ها، با محدود کردن حرکت هوا یا گاز، انتقال حرارت همرفتی را کاهش می دهد. استفاده از گازهای سنگین تر مانند آرگون و کریپتون، به دلیل وزن مولکولی بالاتر و کاهش حرکت مولکولی، این اثر را تقویت می کند.
تابش (Radiation): انتقال حرارت به صورت امواج الکترومغناطیسی. استفاده از شیشه های Low-E با پوشش های نازک فلزی، تابش حرارتی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این پوشش ها به گونه ای طراحی شده اند که نور مرئی را عبور داده و تابش فروسرخ (گرما) را بازتاب می دهند.

در شیشه های دوجداره، یک فضای هوایی یا گازی وجود دارد، در حالی که در شیشه های سه جداره، دو فضای هوایی یا گازی وجود دارد. افزایش تعداد لایه ها و فضاهای بین آنها، مقاومت حرارتی را افزایش داده و میزان انتقال حرارت را کاهش می دهد.

3. پارامترهای فنی کلیدی:

در ارزیابی عملکرد شیشه های چندجداره، پارامترهای فنی زیر حائز اهمیت هستند:

ضریب انتقال حرارت (U-value): نشان دهنده میزان حرارتی است که در واحد زمان از واحد سطح شیشه و در اختلاف دمای یک درجه سانتیگراد بین دو طرف آن عبور می کند (واحد: W/m²·K). مقدار کمتر U-value نشان دهنده عایق حرارتی بهتر است.
ضریب بهره خورشیدی (SHGC – Solar Heat Gain Coefficient): نشان دهنده نسبت انرژی خورشیدی است که از طریق شیشه به داخل ساختمان منتقل می شود. مقدار کمتر SHGC نشان دهنده توانایی بیشتر شیشه در جلوگیری از ورود گرمای خورشید است.
ضریب عبور نور مرئی (VLT – Visible Light Transmittance): نشان دهنده درصد نور مرئی است که از شیشه عبور می کند. این پارامتر بر میزان روشنایی طبیعی داخل ساختمان تأثیر می گذارد.
ضریب کاهش صدا (Sound Reduction Index – Rw): نشان دهنده میزان کاهش شدت صدا توسط شیشه است. واحدهای چندجداره با لایه های مختلف و فضاهای گازی می توانند به طور قابل توجهی صدا را کاهش دهند. استفاده از شیشه های با ضخامت های متفاوت و یا شیشه های لمینت، عملکرد صوتی را بهبود می بخشد.
مقاومت در برابر باد (Wind Load Resistance): توانایی شیشه در تحمل فشار باد بدون شکستگی یا تغییر شکل دائمی. این پارامتر به ضخامت شیشه، ابعاد واحد و نوع درزگیر بستگی دارد.
مقاومت در برابر ضربه (Impact Resistance): توانایی شیشه در برابر ضربات مکانیکی. استفاده از شیشه های سکوریت یا لمینت، مقاومت در برابر ضربه را افزایش می دهد.
طول عمر (Lifespan): مدت زمانی که شیشه چندجداره عملکرد مطلوب خود را حفظ می کند. طول عمر به کیفیت مواد اولیه، فرآیند تولید و شرایط نصب بستگی دارد. خرابی درزگیرها و نفوذ رطوبت به فضای بین شیشه ها از عوامل اصلی کاهش طول عمر هستند.

4. مزایای استفاده از شیشه های چندجداره:

بهبود بهره وری انرژی: کاهش انتقال حرارت به معنای کاهش نیاز به سیستم های سرمایش و گرمایش و در نتیجه کاهش مصرف انرژی و هزینه ها است.
افزایش آسایش حرارتی: جلوگیری از نوسانات دمایی و ایجاد یک محیط داخلی با دمای یکنواخت تر.
بهبود آسایش صوتی: کاهش ورود صداهای مزاحم از خارج به داخل ساختمان.
کاهش تشکیل شبنم و تعریق: دمای سطح داخلی شیشه های چندجداره معمولاً بالاتر از شیشه های تک جداره است، که احتمال تشکیل شبنم را کاهش می دهد.
افزایش امنیت: استفاده از شیشه های سکوریت و لمینت در واحدهای چندجداره، مقاومت در برابر شکستگی و ورود غیرمجاز را افزایش می دهد.
ارزش افزوده ساختمان: استفاده از شیشه های چندجداره، ارزش ملک را افزایش می دهد.
کاهش انتشار گازهای گلخانه ای: با کاهش مصرف انرژی، انتشار گازهای گلخانه ای مرتبط با تولید انرژی نیز کاهش می یابد.

۳/۳/۱. ساختار و انواع

شیشه‌های دوجداره و چندجداره، که به عنوان شیشه‌های عایق (Insulating Glass Units – IGUs) نیز شناخته می‌شوند، از دو یا چند لایه شیشه تشکیل شده‌اند که توسط یک اسپیسر (Spacer) از یکدیگر جدا شده‌اند. فضای بین شیشه‌ها معمولاً با هوا یا یک گاز بی‌اثر مانند آرگون یا کریپتون پر می‌شود تا عملکرد عایق حرارتی و صوتی شیشه بهبود یابد.

شیشه دوجداره ساده: از دو لایه شیشه و یک اسپیسر تشکیل شده است. فضای بین شیشه‌ها معمولاً با هوای خشک پر می‌شود.
شیشه دوجداره با گاز آرگون: در این نوع شیشه، فضای بین دو لایه شیشه با گاز آرگون پر می‌شود. آرگون به دلیل چگالی بیشتر و هدایت حرارتی کمتر نسبت به هوا، عایق حرارتی بهتری را فراهم می‌کند.
شیشه سه جداره: از سه لایه شیشه و دو اسپیسر تشکیل شده است. استفاده از سه لایه شیشه و دو فضای عایق، عملکرد حرارتی و صوتی بهتری را نسبت به شیشه‌های دوجداره ارائه می‌دهد.
شیشه‌های دوجداره و چندجداره با کوت‌های خاص: برای بهبود عملکرد حرارتی و کنترل نور، می‌توان از شیشه‌های Low-E، شیشه‌های کنترل خورشیدی و سایر شیشه‌های کوت‌دار در ساخت شیشه‌های دوجداره و چندجداره استفاده کرد.

اجزای اصلی شیشه‌های دوجداره و چندجداره:

شیشه: می‌توان از انواع شیشه‌ها مانند شیشه آنیل، سکوریت، لمینیت، Low-E و … در ساخت شیشه‌های دوجداره و چندجداره استفاده کرد.
اسپیسر: اسپیسر یک پروفیل فلزی یا پلاستیکی است که بین لایه‌های شیشه قرار می‌گیرد و فضای بین آنها را ایجاد می‌کند. اسپیسرها معمولاً حاوی مواد جاذب رطوبت (Desiccant) هستند تا رطوبت هوای محبوس شده بین شیشه‌ها را جذب کنند و از ایجاد میعان جلوگیری کنند.
گاز پرکننده: فضای بین شیشه‌ها می‌تواند با هوای خشک یا گازهای بی‌اثر مانند آرگون، کریپتون یا زنون پر شود. گازهای بی‌اثر به دلیل چگالی بیشتر و هدایت حرارتی کمتر نسبت به هوا، عملکرد عایق حرارتی بهتری را ارائه می‌دهند.
درزبند (Sealant): درزبند برای اتصال شیشه‌ها به اسپیسر و ایجاد یک واحد هوابند و آب‌بند استفاده می‌شود. درزبندهای اولیه معمولاً از جنس بوتیل و درزبندهای ثانویه از جنس پلی‌سولفاید، سیلیکون یا پلی‌یورتان هستند.

۳/۳/۲. عملکرد حرارتی و آکوستیکی

عملکرد حرارتی شیشه (Thermal Performance of Glass)

عملکرد حرارتی شیشه به توانایی آن در کنترل انتقال حرارت بین محیط‌های مختلف اشاره دارد. این موضوع برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها، افزایش آسایش حرارتی ساکنین و کاهش تقاضای سیستم‌های سرمایش و گرمایش بسیار مهم است.

1. مکانیزم‌های انتقال حرارت از طریق شیشه:

رسانش (Conduction): انتقال حرارت از طریق ماده شیشه. میزان انتقال حرارت رسانشی به ضریب هدایت حرارتی شیشه (k-value)، ضخامت شیشه و اختلاف دما بین دو سطح آن بستگی دارد. قانون فوریه برای رسانش:
q = -k * A * (dT/dx)
- q: نرخ انتقال حرارت (وات)
- k: ضریب هدایت حرارتی (W/m.K) – برای شیشه‌های معمولی حدود 0.8 تا 1.0 W/m.K است.
- A: مساحت سطح انتقال حرارت (متر مربع)
- dT/dx: گرادیان دما در جهت ضخامت شیشه (K/m)
با افزایش ضخامت شیشه، مقاومت حرارتی افزایش یافته و انتقال حرارت رسانشی کاهش می‌یابد، اما این تاثیر برای ضخامت‌های معمولی شیشه (مثلاً 4 تا 10 میلی‌متر) نسبتاً کم است.
همرفت (Convection): انتقال حرارت از سطح شیشه به هوای مجاور یا بالعکس. این انتقال حرارت تحت تاثیر اختلاف دما بین سطح شیشه و هوا، سرعت جریان هوا و هندسه سطح قرار دارد. ضریب انتقال حرارت همرفتی (h) در اینجا نقش کلیدی دارد. قانون سرمایش نیوتن برای همرفت:
q = h * A * (Ts – Tf)
- q: نرخ انتقال حرارت (وات)
- h: ضریب انتقال حرارت همرفتی (W/m².K) – بسته به شرایط، مقادیر متفاوتی دارد.
- A: مساحت سطح انتقال حرارت (متر مربع)
- Ts: دمای سطح شیشه (K)
- Tf: دمای سیال (هوا) (K)
در شیشه‌های دوجداره یا چند جداره، فضای هوای بین جداره‌ها جریان همرفتی را محدود کرده و به کاهش انتقال حرارت کمک می‌کند.
تابش (Radiation): انتقال حرارت به صورت امواج الکترومغناطیسی. شیشه هم تابش حرارتی از خود ساطع می‌کند و هم تابش حرارتی از محیط اطراف را جذب می‌کند. میزان تابش حرارتی به دمای سطح و ضریب تابش (Emissivity – ε) سطح بستگی دارد. قانون استفان-بولتزمن برای تابش:
q = ε * σ * A * (Ts⁴ – Tsurr⁴)
- q: نرخ انتقال حرارت (وات)
- ε: ضریب تابش (بدون بعد) – برای شیشه‌های معمولی حدود 0.8 تا 0.9 است.
- σ: ثابت استفان-بولتزمن (5.67 x 10⁻⁸ W/m².K⁴)
- A: مساحت سطح (متر مربع)
- Ts: دمای سطح شیشه (K)
- Tsurr: دمای محیط اطراف (K)
استفاده از پوشش‌های Low-E (با ضریب تابش پایین) به طور قابل توجهی تبادل حرارتی تابشی را کاهش می‌دهد و عملکرد حرارتی شیشه را بهبود می‌بخشد.

2. پارامترهای کلیدی در عملکرد حرارتی شیشه:

ضریب انتقال حرارت (U-value): مهم‌ترین پارامتر برای ارزیابی عملکرد حرارتی شیشه است. U-value نشان‌دهنده میزان حرارتی است که در واحد زمان از واحد سطح شیشه عبور می‌کند، به ازای هر درجه اختلاف دما بین دو طرف آن. واحد آن W/m².K است. هرچه مقدار U-value کمتر باشد، عملکرد عایق حرارتی شیشه بهتر است. U-value شامل هر سه مکانیزم انتقال حرارت (رسانش، همرفت، تابش) می‌شود.
ضریب سایه‌اندازی خورشیدی (Solar Heat Gain Coefficient – SHGC): نشان‌دهنده نسبت انرژی خورشیدی که از طریق شیشه وارد ساختمان می‌شود. این مقدار بین 0 و 1 متغیر است. مقدار کمتر SHGC به معنای انتقال حرارت خورشیدی کمتر و در نتیجه بار سرمایشی کمتر در فصول گرم است.
نفوذپذیری نور مرئی (Visible Transmittance – VT): نشان‌دهنده درصد نور مرئی که از شیشه عبور می‌کند. این پارامتر بر میزان روشنایی طبیعی داخل ساختمان تاثیر می‌گذارد.
ضریب بازتاب نور خورشیدی (Solar Reflectance): نشان‌دهنده درصد انرژی خورشیدی که توسط شیشه منعکس می‌شود.
ضریب جذب نور خورشیدی (Solar Absorptance): نشان‌دهنده درصد انرژی خورشیدی که توسط شیشه جذب می‌شود.

3. انواع شیشه از نظر عملکرد حرارتی:

شیشه تک جداره: کمترین عملکرد حرارتی را دارد. U-value بالا و SHGC نسبتاً بالایی دارد.
شیشه دوجداره (Insulating Glass Unit – IGU): از دو لایه شیشه تشکیل شده که توسط یک اسپیسر از هم جدا شده و فضای بین آن‌ها با هوا یا گازهای بی‌اثر (مانند آرگون یا کریپتون) پر شده است. U-value و SHGC کمتری نسبت به شیشه تک جداره دارد. گازهای بی‌اثر ضریب هدایت حرارتی کمتری نسبت به هوا دارند و انتقال حرارت همرفتی را کاهش می‌دهند.
شیشه سه جداره: مشابه شیشه دوجداره، اما با سه لایه شیشه و دو فضای پر شده با گاز. عملکرد حرارتی به مراتب بهتری نسبت به شیشه دوجداره دارد.
شیشه با پوشش Low-E (Low Emissivity): این پوشش‌ها لایه‌های نازکی از مواد خاص (مانند اکسید فلزات) هستند که بر روی سطح شیشه اعمال می‌شوند. پوشش Low-E ضریب تابش سطح شیشه را به شدت کاهش می‌دهد و در نتیجه تبادل حرارتی تابشی را کم می‌کند. دو نوع اصلی پوشش Low-E وجود دارد:
- پوشش‌های Passive Low-E: برای مناطق با اقلیم سرد طراحی شده‌اند و بیشتر تابش حرارتی داخلی را به داخل باز می‌گردانند. SHGC نسبتاً بالاتری دارند.
- پوشش‌های Solar Control Low-E: برای مناطق با اقلیم گرم طراحی شده‌اند و بیشتر تابش حرارتی خورشیدی را منعکس می‌کنند. SHGC پایین‌تری دارند.
شیشه با پوشش Solar Control: این پوشش‌ها برای کاهش ورود حرارت خورشیدی به داخل ساختمان طراحی شده‌اند. عملکردی مشابه پوشش‌های Solar Control Low-E دارند، اما ممکن است به صورت لایه‌های رنگی یا بازتابنده نیز باشند.

4. عوامل موثر بر عملکرد حرارتی شیشه:

نوع شیشه: شیشه معمولی، شیشه Low-E، شیشه Solar Control.
تعداد جداره‌ها: تک جداره، دوجداره، سه جداره.
نوع گاز پرکننده: هوا، آرگون، کریپتون.
نوع اسپیسر: اسپیسرهای با رسانایی حرارتی کم (Warm-Edge Spacers) می‌توانند پل‌های حرارتی را کاهش دهند.
ضخامت شیشه و فضای بین جداره‌ها.

5. محاسبات عملکرد حرارتی:

محاسبه دقیق U-value و SHGC شیشه نیازمند استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی انتقال حرارت و یا مراجعه به داده‌های فنی ارائه شده توسط تولیدکنندگان شیشه است. این محاسبات با در نظر گرفتن خواص مواد، هندسه و شرایط مرزی انجام می‌شوند. برای تخمین اولیه، می‌توان از جداول و نمودارهای ارائه شده در استانداردهای مربوطه استفاده کرد.

عملکرد آکوستیکی شیشه (Acoustic Performance of Glass)

عملکرد آکوستیکی شیشه به توانایی آن در کاهش انتقال صدا از یک محیط به محیط دیگر اشاره دارد. این موضوع برای ایجاد محیط‌های آرام و کاهش آلودگی صوتی در ساختمان‌ها بسیار مهم است.

1. مکانیزم‌های کاهش انتقال صدا توسط شیشه:

قانون جرم (Mass Law): اصلی‌ترین عامل در کاهش انتقال صدا توسط شیشه، جرم آن است. هرچه جرم شیشه بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر ارتعاشات صوتی بیشتر و در نتیجه کاهش انتقال صدا بیشتر است. افزایش ضخامت شیشه باعث افزایش جرم و بهبود عملکرد آکوستیکی می‌شود.
پدیده انطباق فرکانسی (Coincidence Dip): در یک فرکانس خاص، طول موج صدا با طول موج خمشی شیشه همخوانی پیدا می‌کند و باعث کاهش قابل توجه مقاومت شیشه در برابر انتقال صدا می‌شود. این پدیده معمولاً در فرکانس‌های متوسط رخ می‌دهد.
اثر میراگر (Damping): موادی که خاصیت میراکنندگی دارند، می‌توانند انرژی ارتعاشی صدا را به حرارت تبدیل کرده و از انتقال آن جلوگیری کنند. شیشه‌های لمینت به دلیل وجود لایه PVB بین دو لایه شیشه، خاصیت میراکنندگی بیشتری نسبت به شیشه‌های معمولی دارند.

2. پارامترهای کلیدی در عملکرد آکوستیکی شیشه:

کاهش انتقال صدا (Sound Transmission Loss – STL یا TL): مهم‌ترین پارامتر برای ارزیابی عملکرد آکوستیکی شیشه است. STL نشان‌دهنده میزان کاهش تراز فشار صدا (Sound Pressure Level – SPL) هنگام عبور از شیشه است. واحد آن دسی‌بل (dB) است. هرچه مقدار STL بیشتر باشد، عایق صوتی شیشه بهتر است. STL بسته به فرکانس صدا متفاوت است.
کلاس انتقال صدا (Sound Transmission Class – STC): یک عدد تک‌رقمی است که بر اساس مقادیر STL در فرکانس‌های مختلف محاسبه می‌شود. STC عملکرد کلی عایق صوتی شیشه را نشان می‌دهد. مقدار بالاتر STC به معنای عملکرد آکوستیکی بهتر است.

3. انواع شیشه از نظر عملکرد آکوستیکی:

شیشه تک جداره: عملکرد آکوستیکی پایینی دارد. STL و STC پایینی دارد.
شیشه دوجداره (IGU): عملکرد آکوستیکی بهتری نسبت به شیشه تک جداره دارد. افزایش جرم کلی و وجود فضای هوایی بین جداره‌ها به کاهش انتقال صدا کمک می‌کند. عملکرد آکوستیکی شیشه دوجداره به عوامل زیر بستگی دارد:
- ضخامت شیشه‌ها: استفاده از شیشه‌های ضخیم‌تر باعث افزایش جرم و بهبود عملکرد آکوستیکی می‌شود.
- فاصله بین جداره‌ها: افزایش فاصله بین جداره‌ها معمولاً عملکرد آکوستیکی را بهبود می‌بخشد، اما این تاثیر محدود است.
- استفاده از شیشه‌های با ضخامت‌های متفاوت: استفاده از شیشه‌های با ضخامت‌های متفاوت در یک واحد دوجداره، پدیده انطباق فرکانسی را در فرکانس‌های مختلف پخش کرده و عملکرد آکوستیکی را بهبود می‌بخشد.
شیشه لمینت: از دو یا چند لایه شیشه تشکیل شده که توسط یک لایه پلیمری (معمولاً PVB – پلی وینیل بوتیرال) به هم متصل شده‌اند. شیشه لمینت عملکرد آکوستیکی بسیار بهتری نسبت به شیشه‌های معمولی با جرم مشابه دارد. لایه PVB خاصیت میراکنندگی دارد و ارتعاشات صوتی را جذب می‌کند. شیشه‌های لمینت با ضخامت PVB بیشتر، عملکرد آکوستیکی بهتری دارند.
شیشه آکوستیک ویژه: این نوع شیشه‌ها به طور خاص برای کاربردهای آکوستیکی طراحی شده‌اند و ممکن است ترکیبی از شیشه‌های با ضخامت‌های مختلف، لایه‌های لمینت با ضخامت‌های مختلف و یا مواد میراگر خاص باشند.

4. عوامل موثر بر عملکرد آکوستیکی شیشه:

ضخامت شیشه: افزایش ضخامت باعث افزایش جرم و بهبود عملکرد آکوستیکی می‌شود.
نوع شیشه: شیشه لمینت به دلیل وجود لایه PVB عملکرد آکوستیکی بهتری دارد.
تعداد جداره‌ها: شیشه دوجداره نسبت به تک جداره عملکرد بهتری دارد.
فاصله بین جداره‌ها در شیشه دوجداره.
تفاوت ضخامت شیشه‌ها در شیشه دوجداره.
نوع گاز پرکننده در شیشه دوجداره: تاثیر گاز پرکننده بر عملکرد آکوستیکی معمولاً کم است.
درزبندی و آب‌بندی: وجود هرگونه درز و شکاف در نصب شیشه می‌تواند عملکرد آکوستیکی را به شدت کاهش دهد.

5. محاسبات عملکرد آکوستیکی:

محاسبه دقیق STL و STC شیشه نیازمند انجام آزمایش‌های استاندارد در آزمایشگاه‌های آکوستیک است. این آزمایش‌ها بر اساس استانداردهایی مانند ASTM E90 یا ISO 140 انجام می‌شوند. تولیدکنندگان شیشه معمولاً داده‌های عملکرد آکوستیکی محصولات خود را ارائه می‌دهند. برای تخمین اولیه، می‌توان از نمودارها و جداول ارائه شده در منابع آکوستیکی استفاده کرد.

تعامل بین عملکرد حرارتی و آکوستیکی شیشه:

در طراحی ساختمان، انتخاب شیشه باید با در نظر گرفتن هر دو عملکرد حرارتی و آکوستیکی صورت گیرد. برخی از راهکارهای بهبود یک عملکرد می‌توانند بر عملکرد دیگر نیز تاثیر مثبت بگذارند. به عنوان مثال، استفاده از شیشه دوجداره با گاز آرگون هم عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد و هم به دلیل افزایش جرم و وجود فضای هوا، کمی عملکرد آکوستیکی را نیز ارتقا می‌دهد. شیشه‌های لمینت هم عملکرد حرارتی را به دلیل وجود لایه پلیمری بهبود می‌بخشند و هم عملکرد آکوستیکی بسیار خوبی دارند.

با این حال، گاهی اوقات بهینه‌سازی برای یک عملکرد ممکن است با عملکرد دیگر در تضاد باشد. به عنوان مثال، افزایش ضخامت شیشه برای بهبود عملکرد آکوستیکی ممکن است U-value را کمی افزایش دهد. بنابراین، مهندسان باید با در نظر گرفتن نیازهای پروژه و شرایط محیطی، به یک تعادل بهینه بین این دو عملکرد دست یابند.

کاهش انتقال حرارت: شیشه‌های دوجداره و چندجداره به طور قابل‌توجهی انتقال حرارت از طریق شیشه را کاهش می‌دهند. این امر به دلیل وجود فضای عایق بین لایه‌های شیشه است. استفاده از گازهای بی‌اثر مانند آرگون به جای هوا، عملکرد عایق حرارتی را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد.
بهبود عایق صوتی: شیشه‌های دوجداره و چندجداره به دلیل وجود لایه‌های متعدد و فضای بین آنها، عایق صوتی بهتری نسبت به شیشه‌های تک‌جداره هستند. استفاده از شیشه‌های لمینیت در ساختار شیشه‌های دوجداره و چندجداره می‌تواند عملکرد صوتی را بیش از پیش بهبود بخشد.
کنترل میعان: شیشه‌های دوجداره و چندجداره با کاهش اختلاف دمای بین سطح داخلی و خارجی شیشه، از ایجاد میعان (Condensation) روی سطح داخلی شیشه در شرایط آب و هوایی سرد جلوگیری می‌کنند.
صرفه‌جویی در مصرف انرژی: استفاده از شیشه‌های دوجداره و چندجداره با کاهش انتقال حرارت، نیاز به استفاده از سیستم‌های گرمایش و سرمایش را کاهش می‌دهد و منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجهی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های مربوطه می‌شود.

۴. کاربردهای تخصصی

۴/۱. شیشه در نمای ساختمان‌های بلند

در نماهای بلند، انواع مختلفی از شیشه با خواص متفاوت به کار می‌روند:

شیشه فلوت (Float Glass): شیشه پایه و اساسی است که به دلیل سطح صاف و کیفیت بالای خود، برای تولید سایر انواع شیشه نما استفاده می‌شود. به تنهایی برای نماهای بلند مناسب نیست زیرا مقاومت پایینی در برابر ضربه و حرارت دارد.
شیشه سکوریت (Tempered Glass): شیشه فلوت که طی فرآیند حرارتی ویژه، مقاومت مکانیکی و حرارتی آن افزایش یافته است. در صورت شکستن، به قطعات کوچک و غیربرنده تبدیل می‌شود که ایمنی را افزایش می‌دهد. در نماهای بلند، به ویژه در طبقات پایین‌تر و مناطقی که احتمال برخورد وجود دارد، کاربرد فراوانی دارد.
شیشه لمینیت (Laminated Glass): از دو یا چند لایه شیشه فلوت یا سکوریت تشکیل شده که توسط یک لایه میانی پلیمری (معمولاً PVB یا SentryGlas) به هم متصل شده‌اند. این لایه میانی، شیشه را پس از شکستن در جای خود نگه می‌دارد و از ریزش آن جلوگیری می‌کند. همچنین عایق صوتی بهتری نسبت به شیشه‌های معمولی ارائه می‌دهد و مقاومت بیشتری در برابر ضربه و نفوذ دارد. در نماهای بلند، به عنوان یک گزینه ایمن و مقاوم در برابر باد و فشار استفاده می‌شود.
شیشه دو جداره (Insulated Glass Unit – IGU): از دو یا چند لایه شیشه تشکیل شده که بین آن‌ها با گازهای عایق (مانند آرگون یا کریپتون) پر شده است. لبه‌های این لایه‌ها به طور کامل درزگیری شده‌اند. هدف اصلی استفاده از شیشه‌های دو جداره، کاهش انتقال حرارت (U-Value پایین‌تر) و بهبود عملکرد عایق صوتی (STC بالاتر) است. نوع شیشه‌های استفاده شده در IGU (فلوت، سکوریت، لمینیت یا پوشش‌دار) بسته به نیاز پروژه متفاوت خواهد بود.
شیشه پوشش‌دار (Coated Glass): شیشه‌هایی که با لایه‌های نازک فلزی یا اکسیدی پوشانده شده‌اند تا خواص آن‌ها را بهبود بخشند. انواع مختلفی از پوشش‌ها وجود دارد:
- پوشش Low-E (Low Emissivity): تابش حرارتی را کاهش داده و از اتلاف حرارت در زمستان و ورود گرمای خورشید در تابستان جلوگیری می‌کند. این امر منجر به کاهش مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش ساختمان می‌شود.
- پوشش کنترل کننده خورشید (Solar Control Coating): بخش قابل توجهی از تابش خورشید (به ویژه اشعه مادون قرمز و فرابنفش) را بازتاب می‌دهد و از گرم شدن بیش از حد داخل ساختمان جلوگیری می‌کند. این پوشش‌ها می‌توانند میزان نور مرئی عبوری (VLT) را نیز تنظیم کنند.
شیشه هوشمند (Smart Glass): شیشه‌هایی که قابلیت تغییر میزان شفافیت و رنگ خود را در پاسخ به محرک‌های خارجی (مانند ولتاژ الکتریکی، نور یا گرما) دارند. انواع مختلفی از شیشه‌های هوشمند وجود دارد، از جمله الکتروکرومیک، ترموکرومیک و فوتوکرومیک. این نوع شیشه می‌تواند به طور دینامیک نور و حرارت ورودی به ساختمان را کنترل کند.

2. عملکرد و خواص فنی شیشه در نما:

انتخاب نوع شیشه مناسب، بر اساس عملکرد مورد انتظار نما صورت می‌گیرد:

عملکرد حرارتی:
- ضریب انتقال حرارت (U-Value): نشان دهنده میزان حرارتی است که از شیشه عبور می‌کند. مقادیر پایین‌تر نشان دهنده عایق حرارتی بهتر است. استفاده از شیشه‌های دو جداره با گاز آرگون و پوشش Low-E می‌تواند به طور چشمگیری U-Value را کاهش دهد.
- ضریب بهره خورشیدی (Solar Heat Gain Coefficient – SHGC): نشان دهنده میزان انرژی خورشیدی است که از شیشه عبور کرده و وارد ساختمان می‌شود. مقادیر پایین‌تر نشان دهنده عملکرد بهتر در کنترل گرمای خورشیدی است. استفاده از شیشه‌های کنترل کننده خورشید می‌تواند SHGC را کاهش دهد.
عملکرد صوتی:
- کلاس انتقال صدا (Sound Transmission Class – STC): نشان دهنده میزان کاهش صدا توسط شیشه است. مقادیر بالاتر نشان دهنده عایق صوتی بهتر است. استفاده از شیشه‌های لمینیت و شیشه‌های دو جداره با ضخامت‌های متفاوت و لایه‌های میانی ویژه می‌تواند STC را بهبود بخشد.
عملکرد ایمنی و امنیتی:
- مقاومت در برابر ضربه: شیشه‌های سکوریت و لمینیت مقاومت بالاتری در برابر ضربه نسبت به شیشه فلوت دارند. شیشه‌های لمینیت به دلیل وجود لایه میانی، حتی پس از شکستن نیز پایداری خود را حفظ می‌کنند.
- مقاومت در برابر حریق: شیشه‌های ضد حریق ویژه با ساختار و ترکیبات خاص می‌توانند در برابر حرارت و شعله آتش برای مدت زمان مشخصی مقاومت کنند و از گسترش آتش جلوگیری کنند.
- مقاومت در برابر نفوذ: شیشه‌های لمینیت چند لایه با لایه‌های میانی ضخیم‌تر، مقاومت بالاتری در برابر تلاش‌های نفوذ و سرقت دارند.
عملکرد نوری:
- ضریب عبور نور مرئی (Visible Light Transmittance – VLT): نشان دهنده میزان نور مرئی است که از شیشه عبور می‌کند. انتخاب VLT مناسب بستگی به میزان نور مورد نیاز در داخل ساختمان و میزان تابش خیره‌کننده مورد نظر دارد.
- ضریب بازتاب نور (Light Reflectance): نشان دهنده میزان نوری است که از سطح شیشه بازتاب می‌شود. این امر می‌تواند بر زیبایی نما و میزان تابش خیره‌کننده به ساختمان‌های مجاور تاثیر بگذارد.

3. سیستم‌های سازه‌ای نگهدارنده شیشه در نما:

نحوه اتصال و نگهداری شیشه در نماهای بلند، از اهمیت بالایی برخوردار است و به عوامل مختلفی مانند نوع شیشه، اندازه پانل‌ها، ارتفاع ساختمان و بارهای وارده بستگی دارد. برخی از سیستم‌های رایج عبارتند از:

سیستم‌های استیک (Stick Systems): در این سیستم، پروفیل‌های عمودی و افقی (مولیون و ترنزوم) به صورت جداگانه به سازه اصلی ساختمان متصل می‌شوند و سپس پانل‌های شیشه‌ای درون قاب‌های ایجاد شده قرار می‌گیرند. این سیستم انعطاف‌پذیری بالایی در طراحی و نصب دارد.
سیستم‌های یونیتایزد (Unitized Systems): در این سیستم، واحدهای پیش‌ساخته نما شامل قاب‌های آلومینیومی و پانل‌های شیشه‌ای در کارخانه تولید و به محل پروژه منتقل می‌شوند. نصب این سیستم بسیار سریع‌تر از سیستم استیک است و کیفیت بالاتری به دلیل کنترل کیفی در کارخانه دارد.
سیستم‌های شیشه‌ای ساختاری (Structural Glazing Systems – SSG): در این سیستم، پانل‌های شیشه‌ای مستقیماً با استفاده از چسب‌های ساختاری مخصوص (معمولاً سیلیکون) به پروفیل‌های نگهدارنده متصل می‌شوند و هیچ قاب آلومینیومی دیده نمی‌شود. این سیستم ظاهری یکپارچه و مدرن به نما می‌بخشد.
سیستم‌های کابلی (Cable Systems): در این سیستم، از کابل‌های فولادی برای نگهداری پانل‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود. این سیستم امکان ایجاد نماهای شفاف و سبک را فراهم می‌کند.
سیستم‌های اسپایدری (Spider Systems): در این سیستم، از اتصالات نقطه‌ای (اسپایدر) برای نگهداری پانل‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود. این سیستم نیز ظاهری مدرن و شفاف به نما می‌بخشد.

4. ملاحظات مهندسی در طراحی و اجرای نماهای شیشه‌ای بلند:

بارهای وارده: نماهای شیشه‌ای بلند باید در برابر بارهای مختلفی از جمله بار باد، بار برف، بار زلزله و بارهای مرده (وزن خود نما) مقاومت کنند. محاسبات دقیق سازه‌ای برای تعیین ابعاد پروفیل‌ها، ضخامت شیشه و نوع اتصالات ضروری است.
آب‌بندی و هوابندی: جلوگیری از نفوذ آب و هوا به داخل ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از درزگیرهای مناسب و طراحی دقیق جزئیات اتصال بین پانل‌ها و پروفیل‌ها ضروری است.
درزهای انبساطی و انقباضی: تغییرات دما باعث انبساط و انقباض مصالح می‌شوند. در نظر گرفتن درزهای انبساطی و انقباضی مناسب در طراحی نما، از ایجاد تنش و آسیب به شیشه و سایر اجزا جلوگیری می‌کند.
دسترسی برای نظافت و نگهداری: نماهای شیشه‌ای بلند نیاز به نظافت دوره‌ای دارند. طراحی نما باید امکان دسترسی آسان و ایمن برای کارگران و تجهیزات نظافت را فراهم کند.
الزامات آتش‌نشانی: نماهای بلند باید الزامات آتش‌نشانی را رعایت کنند. استفاده از شیشه‌های ضد حریق در بخش‌های خاصی از نما و طراحی سیستم‌های اطفاء حریق مناسب ضروری است.
پایداری و ملاحظات محیط زیستی: انتخاب شیشه‌های با عملکرد حرارتی بالا و استفاده از سیستم‌های سایه‌بان می‌تواند به کاهش مصرف انرژی ساختمان کمک کند. همچنین، در نظر گرفتن چرخه عمر مصالح و امکان بازیافت آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

5. جزئیات فنی مهم در اجرای نماهای شیشه‌ای:

انتخاب چسب‌های ساختاری: در سیستم‌های SSG، انتخاب چسب ساختاری مناسب با خواص مکانیکی و دوام بالا بسیار حیاتی است.
نصب دقیق و کنترل کیفیت: نصب دقیق پانل‌های شیشه‌ای و پروفیل‌ها مطابق با مشخصات فنی و نقشه‌های اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار است. کنترل کیفیت در تمام مراحل نصب ضروری است.
آزمایش‌های عملکردی: پس از نصب نما، آزمایش‌های عملکردی مختلفی از جمله آزمایش آب‌بندی و هوا‌بندی برای اطمینان از عملکرد صحیح نما انجام می‌شود.

استفاده از شیشه در نماهای ساختمان‌های بلند، یک فرآیند پیچیده و چندوجهی است که نیازمند دانش فنی و مهندسی دقیق در زمینه‌های مختلف از جمله علم مواد، سازه، مکانیک سیالات و مهندسی معماری است. انتخاب نوع شیشه، طراحی سیستم‌های نگهدارنده، و اجرای دقیق نما، همگی نقش مهمی در عملکرد، زیبایی و ایمنی ساختمان ایفا می‌کنند. دوری از کلی‌گویی و توجه به جزئیات فنی، کلید موفقیت در طراحی و اجرای نماهای شیشه‌ای با کیفیت بالا در ساختمان‌های بلند اس

نمای ساختمان‌های بلند به دلیل قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی خاص مانند بارهای باد شدید، تابش مستقیم خورشید، تغییرات دمایی زیاد و نیاز به ایمنی و امنیت بالا، نیازمند استفاده از شیشه‌هایی با عملکرد و مقاومت ویژه است.

۴/۱/۱. الزامات خاص

مقاومت در برابر باد: نمای ساختمان‌های بلند در معرض بارهای باد قابل‌توجهی قرار دارد. سرعت باد با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد، بنابراین شیشه‌های مورد استفاده در طبقات بالاتر باید مقاومت بیشتری در برابر باد داشته باشند. برای محاسبه بارهای باد، باید از استانداردهای ملی و بین‌المللی مانند ASCE 7 و EN 1991-1-4 استفاده کرد.
کنترل انرژی: نمای ساختمان‌های بلند نقش مهمی در کنترل مصرف انرژی ساختمان دارد. استفاده از شیشه‌های Low-E و شیشه‌های کنترل خورشیدی می‌تواند به کاهش بارهای سرمایشی و گرمایشی ساختمان کمک کند. انتخاب نوع شیشه باید با توجه به جهت‌گیری نما، شرایط آب و هوایی منطقه و الزامات آسایش حرارتی ساکنان انجام شود.
ایمنی و امنیت: نمای ساختمان‌های بلند باید در برابر نفوذ، آتش‌سوزی، زلزله و سایر خطرات ایمن باشد. استفاده از شیشه‌های لمینیت، شیشه‌های سکوریت و شیشه‌های مقاوم در برابر آتش می‌تواند ایمنی و امنیت نما را افزایش دهد. همچنین، طراحی سیستم نما باید به گونه‌ای باشد که در صورت شکست شیشه، خطری متوجه عابران و ساکنان نشود.
سهولت نگهداری: نمای ساختمان‌های بلند باید به گونه‌ای طراحی شود که نگهداری و تمیز کردن آن آسان باشد. استفاده از شیشه‌های خود تمیز شونده می‌تواند هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد. همچنین، دسترسی ایمن به نما برای انجام عملیات تمیز کردن و تعمیرات باید در نظر گرفته شود.

۴/۱/۲. راهکارهای فنی

انتخاب سیستم نمای مناسب: سیستم‌های نمای مختلفی مانند سیستم‌های اسپایدر، کرتین وال (Curtain Wall) و یونیتایزد (Unitized) برای ساختمان‌های بلند وجود دارد. هر کدام از این سیستم‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و انتخاب سیستم مناسب باید با توجه به شرایط پروژه، الزامات طراحی، بودجه و مسائل اجرایی انجام شود.
استفاده از شیشه‌های چندمنظوره: شیشه‌های چندمنظوره می‌توانند چندین عملکرد مانند کنترل حرارت، کنترل نور، عایق صوتی، ایمنی و امنیت را به طور همزمان ارائه دهند. به عنوان مثال، می‌توان از شیشه‌های لمینیت Low-E سکوریت‌شده در نمای ساختمان‌های بلند استفاده کرد.
طراحی جزئیات اجرایی: طراحی دقیق جزئیات اجرایی مانند اتصالات، درزبندی و آب‌بندی برای عملکرد صحیح و طول عمر نمای شیشه‌ای ضروری است. اتصالات باید مقاومت کافی در برابر بارهای وارده را داشته باشند و از ایجاد پل حرارتی جلوگیری کنند. درزبندی و آب‌بندی باید به گونه‌ای باشد که از نفوذ آب و هوا به داخل ساختمان جلوگیری شود.

۴/۲. شیشه در فضاهای خاص

۴/۲/۱. کف‌های شیشه‌ای

کف‌های شیشه‌ای به عنوان یک عنصر معماری خاص، می‌توانند جلوه‌ای منحصر به فرد و مدرن به فضا ببخشند. با این حال، طراحی و اجرای این نوع کف‌ها نیازمند دانش فنی و رعایت الزامات ایمنی ویژه‌ای است.

الزامات سازه‌ای: کف‌های شیشه‌ای باید مقاومت کافی در برابر بارهای وارده، اعم از بارهای زنده و مرده، را داشته باشند. برای این منظور، باید از شیشه‌های لمینیت چندلایه با ضخامت مناسب استفاده کرد. تعداد لایه‌ها و ضخامت شیشه‌ها باید بر اساس محاسبات سازه‌ای دقیق و با در نظر گرفتن ضریب ایمنی کافی تعیین شود.
لایه‌بندی خاص: لایه‌بندی شیشه‌های کف باید به گونه‌ای باشد که در صورت شکست یکی از لایه‌ها، لایه‌های دیگر بتوانند بار وارده را تحمل کنند و از فرو ریختن کف جلوگیری شود. معمولاً از سه لایه یا بیشتر شیشه سکوریت‌شده و لایه‌های میانی SGP برای کف‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود.
نصب و نگهداری: نصب کف‌های شیشه‌ای باید توسط افراد متخصص و با استفاده از تجهیزات مناسب انجام شود. تکیه‌گاه‌ها و قاب‌های نگهدارنده شیشه باید مقاومت کافی در برابر بارهای وارده را داشته باشند و به طور ایمن به سازه اصلی ساختمان متصل شوند. همچنین، بازرسی‌های دوره‌ای برای بررسی سلامت شیشه‌ها و اتصالات ضروری است.

۴/۲/۲. سقف‌های شیشه‌ای

سقف‌های شیشه‌ای می‌توانند نور طبیعی را به داخل فضا هدایت کنند و فضایی روشن و دلباز ایجاد کنند. این نوع سقف‌ها در ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری و مکان‌های عمومی مانند گلخانه‌ها، پاساژها و موزه‌ها کاربرد دارند.

کنترل نور و حرارت: یکی از چالش‌های اصلی در طراحی سقف‌های شیشه‌ای، کنترل نور و حرارت ورودی به داخل فضا است. استفاده از شیشه‌های Low-E، شیشه‌های کنترل خورشیدی و شیشه‌های هوشمند می‌تواند به تنظیم میزان نور و حرارت ورودی کمک کند. همچنین، می‌توان از سایبان‌های داخلی یا خارجی برای کنترل نور و حرارت استفاده کرد.
زهکشی و آب‌بندی: سقف‌های شیشه‌ای باید دارای سیستم زهکشی و آب‌بندی مناسب برای جلوگیری از نفوذ آب باران و برف به داخل ساختمان باشند. شیب‌بندی مناسب، استفاده از درزبندهای باکیفیت و ناودانی‌های کارآمد برای هدایت آب به خارج از سقف ضروری است.
ایمنی و مقاومت: سقف‌های شیشه‌ای باید در برابر بارهای باد، برف، زلزله و ضربه مقاوم باشند. استفاده از شیشه‌های سکوریت‌شده و لمینیت با ضخامت مناسب و طراحی سازه‌ای صحیح برای تضمین ایمنی و مقاومت سقف ضروری است. همچنین، باید تمهیدات لازم برای جلوگیری از سقوط اشیاء بر روی سقف و یا سقوط افراد از روی سقف در نظر گرفته شود.

۵. ملاحظات اجرایی

۵/۱. طراحی و مشخصات فنی

۵/۱/۱. انتخاب نوع شیشه

انتخاب نوع شیشه یکی از مهم‌ترین مراحل در طراحی و اجرای پروژه‌های ساختمانی است. نوع شیشه باید با توجه به عوامل مختلفی مانند شرایط اقلیمی، کاربری ساختمان، الزامات قانونی، محدودیت‌های اجرایی، مسائل زیبایی‌شناختی و بودجه پروژه انتخاب شود.

شرایط اقلیمی: شرایط اقلیمی منطقه مانند دما، رطوبت، شدت تابش خورشید، سرعت باد و میزان بارش، نقش مهمی در انتخاب نوع شیشه دارند. به عنوان مثال، در مناطق گرم و خشک، استفاده از شیشه‌های کنترل خورشیدی برای کاهش ورود گرمای خورشید به داخل ساختمان ضروری است. در مناطق سردسیر، استفاده از شیشه‌های Low-E برای کاهش اتلاف گرمای داخلی توصیه می‌شود.
کاربری ساختمان: نوع شیشه باید با توجه به کاربری ساختمان مانند مسکونی، اداری، تجاری، صنعتی، آموزشی، درمانی و … انتخاب شود. به عنوان مثال، در ساختمان‌های اداری و تجاری که نیاز به دید وسیع به بیرون دارند، می‌توان از شیشه‌های با شفافیت بالا استفاده کرد. در ساختمان‌های درمانی، استفاده از شیشه‌های آنتی‌باکتریال می‌تواند به حفظ بهداشت محیط کمک کند.
الزامات قانونی: انتخاب نوع شیشه باید با توجه به الزامات قانونی مانند مقررات ملی ساختمان، استانداردهای ملی و محلی و ضوابط آتش‌نشانی انجام شود. این الزامات ممکن است شامل حداقل مقاومت شیشه در برابر باد، حداقل عایق حرارتی و صوتی، الزامات ایمنی در برابر شکست و الزامات مربوط به مقاومت در برابر آتش باشد.
محدودیت‌های اجرایی: محدودیت‌های اجرایی مانند حداکثر ابعاد و ضخامت شیشه قابل تولید، حداکثر وزن شیشه قابل حمل و نصب، روش‌های نصب و محدودیت‌های مربوط به حمل و نقل شیشه باید در انتخاب نوع شیشه در نظر گرفته شوند.

۵/۱/۲. محاسبات و طراحی جزئیات

محاسبات حرارتی: محاسبات حرارتی برای تعیین ضریب انتقال حرارت (U-Value) شیشه و بررسی عملکرد حرارتی آن انجام می‌شود. این محاسبات به ویژه برای انتخاب شیشه‌های دوجداره و چندجداره و شیشه‌های Low-E اهمیت دارد. هدف از این محاسبات، انتخاب شیشه‌ای است که بتواند نیازهای عایق حرارتی ساختمان را با توجه به شرایط اقلیمی و الزامات قانونی تأمین کند.
محاسبات سازه‌ای: محاسبات سازه‌ای برای تعیین مقاومت شیشه در برابر بارهای وارده مانند باد، برف، زلزله و ضربه انجام می‌شود. این محاسبات شامل تعیین ضخامت شیشه، نوع شیشه (آنیل، سکوریت، لمینیت)، ابعاد شیشه و نوع سیستم نگهدارنده شیشه (فریم، اسپایدر و …) است. هدف از این محاسبات، انتخاب شیشه‌ای است که بتواند در برابر بارهای وارده مقاومت کند و ایمنی ساکنان را تضمین کند.
جزئیات نصب و اتصالات: طراحی دقیق جزئیات نصب و اتصالات برای عملکرد صحیح و طول عمر شیشه ضروری است. اتصالات باید مقاومت کافی در برابر بارهای وارده را داشته باشند و از ایجاد پل حرارتی جلوگیری کنند. درزبندی و آب‌بندی باید به گونه‌ای باشد که از نفوذ آب و هوا به داخل ساختمان جلوگیری شود. نوع اتصالات (فریم، اسپایدر و …) باید با توجه به نوع شیشه، ابعاد شیشه، سیستم نما و الزامات زیبایی‌شناختی انتخاب شود.

۵/۲. نصب و اجرا

۵/۲/۱. آماده‌سازی

کنترل کیفیت محصولات: قبل از نصب، باید کیفیت شیشه‌ها و سایر محصولات مانند اسپیسرها، درزگیرها، یراق‌آلات و فریم‌ها از نظر ابعاد، ضخامت، سلامت و انطباق با مشخصات فنی بررسی شوند. هرگونه شیشه معیوب یا آسیب‌دیده باید کنار گذاشته شود.
آماده‌سازی محل نصب: محل نصب شیشه باید تمیز، خشک، عاری از هرگونه آلودگی، چربی و گرد و غبار باشد. سطوح محل نصب باید صاف و تراز باشند تا شیشه به درستی در جای خود قرار گیرد. در صورت نیاز، باید از پرایمر یا پوشش‌های مخصوص برای آماده‌سازی سطح استفاده کرد.
تجهیزات و ابزار مورد نیاز: تجهیزات و ابزار مناسب برای نصب شیشه مانند بالابر، جرثقیل، مکنده‌های مخصوص حمل شیشه (قاپک)، چسب‌های مخصوص، ابزارهای برش، تراز، متر و … باید تهیه و در محل نصب آماده باشند.

۵/۲/۲. فرآیند نصب

رعایت دستورالعمل‌های سازنده: نصب شیشه باید با توجه به دستورالعمل‌های سازنده شیشه، سیستم نما و الزامات استانداردهای ملی و بین‌المللی انجام شود.

:

کنترل تراز و همبادی: شیشه‌ها باید به صورت کاملاً تراز و همباد نصب شوند تا از ایجاد تنش‌های اضافی در شیشه و بروز مشکلاتی مانند شکست یا جدا شدن لایه‌ها (در شیشه‌های لمینیت) جلوگیری شود. برای کنترل تراز و همبادی باید از ابزارهای دقیق مانند تراز لیزری استفاده کرد.
آب‌بندی و درزگیری: پس از نصب شیشه‌ها، باید عملیات درزگیری و آب‌بندی به دقت انجام شود. درزگیری برای جلوگیری از نفوذ آب، هوا و گرد و غبار به داخل ساختمان و همچنین برای بهبود عایق حرارتی و صوتی انجام می‌شود. نوع درزگیر (سیلیکون، پلی‌اورتان، اکریلیک و …) باید با توجه به نوع شیشه، نوع فریم، شرایط آب و هوایی و الزامات پروژه انتخاب شود.

۵/۳. نگهداری و تعمیرات

۵/۳/۱. بازرسی‌های دوره‌ای

کنترل سلامت شیشه: شیشه‌ها باید به صورت دوره‌ای (مثلاً سالیانه) از نظر وجود ترک، شکستگی، خراشیدگی، لب‌پریدگی، جدا شدن لایه‌ها (در شیشه‌های لمینیت)، تغییر رنگ و سایر آسیب‌ها بررسی شوند.
بررسی اتصالات و درزگیرها: اتصالات و درزگیرها باید به صورت دوره‌ای از نظر وجود شل‌شدگی، ترک‌خوردگی، جداشدگی، پوسیدگی و سایر آسیب‌ها بررسی شوند.
شناسایی و رفع مشکلات اولیه: مشکلات شناسایی‌شده در بازرسی‌های دوره‌ای باید در اسرع وقت رفع شوند تا از گسترش آنها و ایجاد خسارت‌های بیشتر جلوگیری شود.

۵/۳/۲. تعمیر و تعویض

روش‌های تعمیر موضعی: در برخی موارد، می‌توان آسیب‌های جزئی شیشه مانند خراش‌های سطحی را با استفاده از روش‌های تعمیر موضعی مانند پولیش کردن ترمیم کرد. این کار باید توسط افراد متخصص و با استفاده از مواد و تجهیزات مناسب انجام شود.
فرآیند تعویض شیشه: در صورت شکستگی، ترک‌خوردگی عمیق یا آسیب‌های جدی، شیشه باید تعویض شود. تعویض شیشه باید توسط افراد متخصص و با رعایت نکات ایمنی انجام شود. شیشه شکسته باید با دقت از قاب خارج شده و شیشه جدید با ابعاد و مشخصات فنی مشابه جایگزین شود.
ایمنی در حین تعمیرات: در حین تعمیرات و تعویض شیشه، باید نکات ایمنی به دقت رعایت شوند. استفاده از تجهیزات ایمنی فردی مانند دستکش، عینک ایمنی و کلاه ایمنی ضروری است. همچنین، باید از تردد افراد غیرمجاز در محل تعمیرات جلوگیری شود.

۶. استانداردها و مقررات

رعایت استانداردها و مقررات مربوط به شیشه در صنعت ساختمان برای تضمین کیفیت، ایمنی و عملکرد صحیح شیشه‌ها ضروری است. این استانداردها و مقررات، الزامات مربوط به تولید، طراحی، نصب و نگهداری شیشه‌ها را مشخص می‌کنند.

۶/۱. استانداردهای ملی

مقررات ملی ساختمان: مبحث چهارم مقررات ملی ساختمان ایران، الزامات مربوط به کاربرد شیشه در ساختمان را از نظر ایمنی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، عایق صوتی و نوررسانی مشخص کرده است.
استانداردهای تولید: سازمان ملی استاندارد ایران، استانداردهای ملی متعددی در زمینه تولید انواع شیشه‌های ساختمانی تدوین کرده است. این استانداردها شامل مشخصات فنی، روش‌های آزمون، ابعاد و رواداری‌ها، بسته‌بندی و نشانه‌گذاری شیشه‌ها می‌شود. برخی از مهم‌ترین استانداردهای ملی ایران در زمینه شیشه عبارتند از:
- استاندارد ملی ایران شماره ۲۳۸۴: شیشه ساختمانی
- استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۴۹: شیشه ایمنی لایه‌ای (لمینیت) و شیشه ایمنی لایه‌ای مقاوم در برابر گلوله
- استاندارد ملی ایران شماره ۱-۱۲۷۹: شیشه‌های عایق (دوجداره)
استانداردهای نصب و اجراایمنی نماهای شیشه‌ای در ایران بر اساس استاندارد BS EN 13830: استانداردهای ملی مربوط به نصب و اجرای شیشه‌های ساختمانی، روش‌های صحیح نصب، الزامات مربوط به اتصالات، درزبندی و آب‌بندی را مشخص می‌کنند.

۶/۲. استانداردهای بین‌المللی

ASTM: انجمن آزمون و مواد آمریکا (ASTM) استانداردهای متعددی در زمینه تولید، آزمایش و کاربرد شیشه‌های ساختمانی تدوین کرده است. این استانداردها در سطح بین‌المللی شناخته‌شده هستند و در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از مهم‌ترین استانداردهای ASTM در زمینه شیشه عبارتند از:
- ASTM C1036: استاندارد شیشه فلوت تخت
- ASTM C1048: استاندارد شیشه سکوریت و نیمه سکوریت
- ASTM C1172: استاندارد شیشه لمینیت
- ASTM E2190: استاندارد واحدهای شیشه عایق (دوجداره و چندجداره)
EN: کمیته اروپایی استانداردسازی (CEN) استانداردهای مربوط به شیشه‌های ساختمانی را برای کشورهای عضو اتحادیه اروپا تدوین می‌کند. این استانداردها به عنوان استانداردهای اروپایی (EN) شناخته می‌شوند و در بسیاری از کشورهای جهان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از مهم‌ترین استانداردهای EN در زمینه شیشه عبارتند از:
- EN 12150: استاندارد شیشه سکوریت
- EN 1863: استاندارد شیشه نیمه سکوریت
- EN 14449: استاندارد شیشه لمینیت
- EN 1279: استاندارد واحدهای شیشه عایق (دوجداره و چندجداره)
ISO: سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) استانداردهای بین‌المللی در زمینه شیشه‌های ساختمانی و سایر محصولات ساختمانی تدوین می‌کند. استانداردهای ISO در سطح جهانی شناخته‌شده هستند و به عنوان مرجعی برای تدوین استانداردهای ملی در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۷. آینده تکنولوژی شیشه

صنعت شیشه به طور مداوم در حال پیشرفت و نوآوری است. تحقیقات گسترده‌ای در زمینه توسعه شیشه‌هایی با عملکرد بهتر، قابلیت‌های جدید و سازگار با محیط زیست در حال انجام است.

۷/۱. نوآوری‌های در حال ظهور

شیشه‌های هوشمند (Smart Glass): شیشه‌های هوشمند می‌توانند خواص نوری خود مانند شفافیت، رنگ و میزان عبور نور و حرارت را به صورت دینامیکی تغییر دهند. این تغییر می‌تواند به صورت خودکار و با استفاده از سنسورها، یا به صورت دستی و با کنترل کاربر انجام شود. انواع مختلفی از شیشه‌های هوشمند در حال توسعه هستند، از جمله:
- شیشه‌های الکتروکرومیک: این شیشه‌ها با اعمال ولتاژ الکتریکی تغییر رنگ می‌دهند و می‌توانند از حالت شفاف به حالت مات یا رنگی تبدیل شوند.
- شیشه‌های ترموکرومیک: این شیشه‌ها با تغییر دما تغییر رنگ می‌دهند.
- شیشه‌های فتوکرومیک: این شیشه‌ها با تغییر شدت نور تغییر رنگ می‌دهند (مانند عینک‌های فتوکرومیک).
- شیشه‌های SPD (ذرات معلق): این شیشه‌ها از ذرات معلق در یک لایه مایع تشکیل شده‌اند که با اعمال ولتاژ الکتریکی، جهت‌گیری این ذرات تغییر می‌کند و میزان عبور نور تنظیم می‌شود.
- شیشه‌های PDLC (کریستال مایع پلیمری پراکنده): این شیشه‌ها از کریستال‌های مایع معلق در یک زمینه پلیمری تشکیل شده‌اند که با اعمال ولتاژ الکتریکی، جهت‌گیری کریستال‌های مایع تغییر می‌کند و شیشه از حالت مات به حالت شفاف تبدیل می‌شود.
شیشه‌های خودترمیم‌شونده (Self-Healing Glass): این شیشه‌ها دارای موادی در ساختار خود هستند که می‌توانند در صورت ایجاد خراش‌های سطحی، به طور خودکار آن را ترمیم کنند. این مواد می‌توانند به صورت کپسول‌های میکروسکوپی حاوی مواد ترمیم‌کننده باشند که در اثر خراش آزاد می‌شوند، یا به صورت پلیمرهایی با قابلیت خودترمیمی باشند.
شیشه‌های تولید کننده انرژی (Energy-Generating Glass): این شیشه‌ها، که به عنوان شیشه‌های فتوولتائیک (PV) نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند. این شیشه‌ها از سلول‌های خورشیدی شفاف یا نیمه‌شفاف تشکیل شده‌اند که در ساختار شیشه تعبیه شده‌اند. شیشه‌های فتوولتائیک می‌توانند به عنوان یک منبع تولید انرژی پاک در ساختمان‌ها عمل کنند و به کاهش وابستگی به منابع انرژی فسیلی کمک کنند.
شیشه‌های فوق نازک (Ultra-Thin Glass): این شیشه‌ها دارای ضخامت بسیار کمی (کمتر از 1 میلی‌متر) هستند و در عین حال از مقاومت بالایی برخوردارند. شیشه‌های فوق نازک می‌توانند در ساخت نمایشگرهای انعطاف‌پذیر، دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی و سلول‌های خورشیدی کاربرد داشته باشند.
شیشه‌های آنتی‌باکتریال و ضدویروس: این شیشه‌ها دارای پوشش‌هایی هستند که می‌توانند باکتری‌ها و ویروس‌ها را از بین ببرند و به حفظ بهداشت محیط کمک کنند. این شیشه‌ها می‌توانند در بیمارستان‌ها، مراکز درمانی، مدارس و سایر مکان‌های عمومی کاربرد داشته باشند.

۷/۲. چشم‌انداز آینده

توسعه پایدار: صنعت شیشه به سمت توسعه پایدار و کاهش اثرات زیست‌محیطی خود حرکت می‌کند. استفاده از مواد اولیه بازیافتی، کاهش مصرف انرژی در فرآیند تولید، تولید شیشه‌هایی با طول عمر بیشتر و قابلیت بازیافت بالا از جمله اقداماتی هستند که در این راستا انجام می‌شوند.
بهینه‌سازی مصرف انرژی: تمرکز بر تولید شیشه‌هایی با عملکرد حرارتی بهتر و قابلیت کنترل هوشمند عبور نور و حرارت، برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها و دستیابی به ساختمان‌های با مصرف انرژی صفر (Zero Energy Buildings) خواهد بود.
افزایش ایمنی و امنیت: توسعه شیشه‌هایی با مقاومت بالاتر در برابر ضربه، آتش‌سوزی، انفجار و نفوذ، برای افزایش ایمنی و امنیت ساختمان‌ها و ساکنان آنها ادامه خواهد یافت.
یکپارچه‌سازی با فناوری‌های دیجیتال: شیشه‌های هوشمند و شیشه‌های تولیدکننده انرژی به طور فزاینده‌ای با سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان (BMS) یکپارچه خواهند شد تا عملکرد ساختمان به صورت بهینه کنترل و مدیریت شود.
کاربردهای جدید: با پیشرفت تکنولوژی، کاربردهای جدیدی برای شیشه در صنعت ساختمان و سایر صنایع پدیدار خواهد شد. به عنوان مثال، می‌توان از شیشه به عنوان یک عنصر سازه‌ای در ساختمان‌ها، به عنوان نمایشگرهای بزرگ و شفاف، یا به عنوان حسگرهای محیطی استفاده کرد.

۸. نتیجه‌گیری

تکنولوژی شیشه در صنعت ساختمان با سرعت چشمگیری در حال تکامل است. درک صحیح از انواع محصولات، تکنولوژی‌های تولید، الزامات اجرایی، استانداردها و مقررات، نقش کلیدی در موفقیت پروژه‌های ساختمانی دارد. با توجه به روند رو به رشد استفاده از شیشه در معماری مدرن، آگاهی از آخرین دستاوردها و نوآوری‌های این حوزه برای متخصصان صنعت ساختمان ضروری است.

انتخاب نوع شیشه مناسب با توجه به شرایط اقلیمی، کاربری ساختمان، الزامات قانونی و محدودیت‌های اجرایی، از اهمیت بالایی برخوردار است. محاسبات حرارتی و سازه‌ای دقیق، طراحی جزئیات اجرایی مناسب، نصب صحیح و اصولی و نگهداری دوره‌ای، از جمله عواملی هستند که می‌توانند عملکرد، ایمنی و طول عمر شیشه‌ها را تضمین کنند.

نوآوری‌های در حال ظهور مانند شیشه‌های هوشمند، خودترمیم‌شونده، تولیدکننده انرژی و آنتی‌باکتریال، آینده صنعت شیشه را متحول خواهند کرد. این شیشه‌ها می‌توانند به بهبود عملکرد ساختمان‌ها، کاهش مصرف انرژی، افزایش ایمنی و امنیت و ارتقای کیفیت زندگی ساکنان کمک کنند.

متخصصان صنعت ساختمان باید با آخرین پیشرفت‌ها و تحولات در زمینه تکنولوژی شیشه آشنا باشند تا بتوانند از این متریال به صورت بهینه در پروژه‌های خود استفاده کنند و به ساخت ساختمان‌هایی پایدار، ایمن، زیبا و کارآمد کمک کنند.

منابع و مراجع

مقررات ملی ساختمان ایران، مبحث چهارم: الزامات عمومی ساختمان
استانداردهای ملی ایران در زمینه شیشه ساختمانی (شامل استانداردهای 2384، 14449، 1-1279 و …)
استانداردهای بین‌المللی ASTM, EN, ISO در زمینه شیشه ساختمانی
کتب و مقالات تخصصی در زمینه تکنولوژی شیشه، شیشه‌های هوشمند، شیشه‌های لمینیت، شیشه‌های دوجداره و چندجداره، نمای ساختمان و …
دستورالعمل‌های سازندگان معتبر شیشه‌های ساختمانی و سیستم‌های نما
نشریات و وب‌سایت‌های معتبر در زمینه معماری و مهندسی ساختمان
کاتالوگ‌ها و بروشورهای فنی شرکت‌های تولیدکننده شیشه و سیستم‌های نما
گزارش‌ها و مطالعات موردی پروژه‌های شاخص ساختمانی با استفاده از شیشه‌های پیشرفته

توسط Saeid Madarshahi|2024-12-22T18:44:15+03:30دسامبر 22nd, 2024|مقاله‌ها | معماری و نما|